Процесс измельчения в производстве вяжущих материалов

Министерство образования Республики Беларусь

 

Белорусский Национальный Технический Университет

Строительный факультет

Кафедра: «Строительные материалы  и изделия»

 

 

 

 

Курсовой проект

 

 

по дисциплине «Процессы  и аппараты в технологии                      строительных материалов»

 

 

Тема:  «Процесс измельчения в производстве вяжущих материалов».

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: __________ст. гр. 112224

Полубояров Н.В.

                                                                   

Руководитель: __________ доцент

Н.М. Гурбо

 

 

 

 

 

 

Минск - 2007

Содержание

 

Введение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3

1. Номенклатура продукции  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5

2. Теоретические основы процесса  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7

3. Технологическая часть- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9

4. Технико-экономические  показатели - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -  15

5. Техника безопасности - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -16

Перечень используемой литературы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -  18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Измельчение – последовательный ряд  операций, имеющих целью уменьшить размеры кусков твердого материала от начальных до конечных, необходимых для промышленного использования продукта измельчения.

 Измельчение широко применяется  в технике, так как применение измельченных твердых тел позволяет значительно ускорить растворение, химическое взаимодействие, обжиг и другие процессы, протекающие с большей скоростью, с увеличением площади поверхности участвующих в них твердых тел.

В промышленности в большинстве случаев требуются высокие степени измельчения. Размеры кусков исходного материала достигают 1500мм, а в технологических процессах иногда используется материал, размеры частиц которого составляют доли микрона. Такие степени измельчения достигаются при измельчении в несколько стадий, поскольку за один прием не всегда удается получить продукт заданной конечной крупности.

Процесс измельчения  материалов принято разделять на две стадии – дробление и измельчение. В зависимости от размеров наиболее крупных кусков исходного и измельченного материала различают следующие виды измельчения:

 

Виды измельчения	Размеры кусков до измельчения, мм	Размеры кусков после  измельчения, мм	Степень измельчения
Крупное измельчение	1500-300	300-100	2-6
Среднее измельчение	300-100	50-10	5-10
Мелкое измельчение	50-10	10-2	10-50
Тонкое измельчение	10-2	2-75*10-3	~100
Сверхтонкое измельчение (помол)	2-75*10-3	75*10-3-1*10-4	-

 

 

Основными технико-экономическими показателями работы помольных машин являются степень измельчения и удельный расход энергии на измельчение единицы объема готовой продукции.

 Степень измельчения показывает, во сколько раз уменьшится  размер куска (зерна) материала  при его измельчении:

 

(1)

 

где Dср - средневзвешенный размер зерен исходного продукта, м;

           dср - средневзвешенный размер зерен конечного продукта, м;

Средневзвешенный размер зерен определяется следующим образом. Смесь материала конечного (или исходного) продукта с помощью набора сит или решет разделяют на несколько фракций. В каждой из фракций определяется средний размер зерна как полусумма размеров максимального и минимального зерен:

 

   (2)

где d₁ – средний размер максимального зерна, м;

   d₂ – средний размер минимального зерна, м.

Определяется средневзвешенный размер d_ср.в. куска в конечном или исходном продукте:

 

  (3)

 

где d_ср1, d_cр2, d_ср3, …, d_срn – средние размеры кусков каждой фракции, м;

      с₁, с₂, с₃, …, с_n – процентное содержание каждой фракции в продукте.

 

Средний размер отдельного куска определяется по одной из формул:

 

  (4)

 или

  (5)

 

где a, b, c – геометрические размеры куска, м.

 

Зерновой состав конечного  продукта по крупности не является постоянным для одной и той же дробильной машины. Он зависти от вида и физико-механических свойств исходного продукта, от процентного соотношения кусков по их размерам в исходном продукте, а так же и от конструкции машины, применяемой для измельчения.

В исходном продукте необходимо знать величину максимального куска с целью определения размеров куска по формулам (2) и (5) возможно в основном при процессах дробления и грубого помола.

При тонком и сверхтонком  помоле качество измельчения характеризуется  количеством остатков (%) при просеивании на ситах или величиной удельной поверхности, определяемой как поверхность всех частиц измельченного материала в единице массы (м²/кг или см²/г) или в единице объема (м²/м³ или см²/см³).

Дробление и особенно измельчение –  энергоемкие операции. Задачей помола является выбор режимов работы дробилок, обеспечивающих минимальный выход отсевов дробления. Выбор мельниц по стадии измельчения основывается на двух принципах: 

- производительность  мельницы должна обеспечить достижение  проектной мощности; 

- крупность продукта помола  должна удовлетворять требованиям  к крупности питания дробилки  последующей стадии дробления.

 

 

 

 

 

 

 

1.Номенклатура продукции

 

Технические требования:

Цемент должен изготовляться в  соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством изготовителем.

По вещественному составу в  соответствии с ГОСТ 23464-79 цемент подразделяют на следующие виды:

- портландцемент, в том числе  портландцемент бездобавочный;

- портландцемент с минеральными  добавками;

- шлакопортландцемент.

По механической прочности цемент подразделяют на марки:

- портландцемент – 400, 500, 550 и  600;

- шлакопортландцемент – 300, 400 и  500;

- портландцемент быстротвердеющий  – 400 и 500;

При производстве цементов применяют:

- клинкер, по химическому составу  соответствующий технологическому  регламенту. массовая доля оксида  магния (MgO) в клинкере не должна быть более 5%. В связи с особенностью химического состава используемого сырья допускается содержание MgO в клинкере свыше 5%, но не более 6% при условии обеспечения равномерности изменения объема цемента при испытаниях в автоклаве;

- гипсовый камень по ГОСТ 4013-82. допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации;

- гранулированные доменные или  электротермофосфорные шлаки по  ГОСТ 3476-74и другие активные минеральные  добавки по соответствующей нормативно-технической  документации;

Массовая доля в цементах активных минеральных добавок должна соответствовать значениям, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Обозначение цемента	Активные минеральные  добавки, % по массе
	Всего	В том числе
		доменные гранулированные и  электрофосфорные шлаки	осадочного                                                                                     происхождения, кроме глиежа	Прочие активные, включая глиеж
ШПЦ-Д0	Не допускаются
ШПЦ-Д5	До 5	До 5	До 5		До 5
ШПЦ-Д20,ПЦ-Д20-Б	Св. 5 до 20	До 20	До 10		До 20

 

Допускается замена части минеральных  добавок во всех видах цемента специальными добавками, ускоряющими твердение или повышающими прочность цемента  не ухудшающими его строительно-технические свойства (кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины). Суммарная массовая доля этих не должна быть более 5% массы цемента.

Предел прочности цемента при  изгибе и сжатии должен быть не менее  значений, указанных в табл. 2.

 

 

 

Таблица 2

Обозначение цемента	Гаран- тированная марка	Предел прочности, Мпа (кгс/см2)
		при изгибе в возрасте, сут		при сжатии в возрасте, сут
		3	28	3	28
ШПЦ-Д0, ПЦ-Д5 ШПЦ-Д20, ШПЦ	300 400 500 550 600	- - - - -	4,4 (45) 5,4 (55) 5,9 (60) 6,1 (62) 6,4 (65)	- - - - -	29,4 (300) 39,3 (400) 49,0 (500) 53,9 (550) 58,8 (600)
ШПЦ-Д20-Б	400 500	3,9 (40) 4,4 (45)	5,4 (55) 5,9 (60)	24,5 (250) 27,5 (280)	39,2 (400) 49,0 (500)

 

Цемент должен показывать равномерность  изменения объема при испытании  образцов кипячением  в воде, а  при содержании MgO в клинкере более 5% - в автоклаве.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 10 ч от начала затворения.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании  пробы цемента сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 3584-73 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Массовая доля ангидрита серной кислота (SO₃) в цементе должна соответствовать требованиям табл. 3.

Таблица 3

Обозначение цемента	SO3, % по массе
	Не менее	Не более
ШПЦ 400-Д0, ШПЦ 500-Д0, ШПЦ 300-Д5, ШПЦ-400-Д5, ШПЦ 500-Д5, ШПЦ 300-Д20, ШПЦ 400-Д20, ШПЦ 500-Д20	1,0	3,5
ШПЦ 550-Д0, ШПЦ 600-Д0, ШПЦ 550-Д5, ШПЦ 600-Д5, ШПЦ 550-Д20, ШПЦ 600-Д20, ШПЦ 400-Д20-Б,            ШПЦ 500-Д20-Б	1,5	4,0

 

Допускается введение в цемент при  его помоле специальных пластифицирующих и гидрофобизирующих ПАВ в количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Массовая доля щелочных оксидов (Na₂O и K₂O) в пересчете на Na₂O (Na₂O+ 0,658K₂O) в цементах, предназначенных для изготовления массивных бетонных и железобетонных сооружений с использованием реакционноспособного заполнителя, устанавливается по согласованию с потребителем.

Цемент, которому в установленном  порядке присвоена высшая категория  качества, должен удовлетворять следующим  дополнительным требованиям:

- марка цемента должна быть не менее 400;

- цемент должен обладать стабильными  показателями прочности при сжатии. Коэффициент вариации предела  прочности при сжатии в возрасте 28 сут для цемента марки 400 должен  быть не более 4%, а для цемента  марок 500, 550 и 600 – не более  3%;

- цемент не должен проявлять  признаков ложного схватывания;

- цемент должен иметь температуру  при отгрузке не выше 95^оС;

 

2. Теоретические  основы процесса

 

Необходимо чтобы через сито 0,08 (80 мкм) должно проходить не меньше 85% от массы цемента, а остаток не более 15%. Реально цементные заводы производят на сите от 6 до 13%.

Преимущества:

облегчается транспортирование пневмотранспорта (насосами);

такой цемент лучше усредняется  при хранении в силосах.

Если производятся высокопрочные  и быстротвердеющие цементы надо увеличить удельную поверхность до 4000 и выше и остатке 4-7%.

Увеличение тонкости помола имеет  свой рациональный предел.

Опыт показывает, что увеличение тонкости помола цементного клинкера с доведением его удельной поверхности  с 2500—3000 до 4000—5000 см²/г позволяет повысить предел прочности цемента с 30—40 до 60—80 МПа. Благодаря этому значительно сокращается расход цемента в растворах и бетонах. С другой стороны, повышение удельной поверхности позволяет получить быстротвердеющие цементы и тем самым обеспечивает значительное упрощение и ускорение технологического процесса производства.

      Если удельная поверхность превышает оптимальную величину существенно возрастает водопотребность. Возрастает нормальная густота. Это наблюдается при величине S_уд>6000 см²/г.

Скорость твердения зависит  от частиц разного размера в возрасте 1 сутки имеют размер 5 мкм. В возрасте 3-7 дней носители 5-10 мкм. В возрасте 28 суток, 10-20 мкм.