Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Апреля 2013 в 23:39, курсовая работа
Со второй половины XIX в. портландцемент прочно вошел в строительную практику. В 1836 г. в Англии Годвином издана первая книга о бетоне: «Природа и свойства бетона и их использование в строительстве до настоящего времени», а в 1865 г. выдан первый патент на способ возведения бетонных сооружений в деревянной опалубке. В 1867 г. французом Ж. Монье был запатентован железобетон. Одновременно расширялось и производство портландцемента, отличающегося высоким качеством. А. Р. Шуляченко — «отец русского цементного производства» — вместе с профессором Н. А. Белелюбским и И. Г. Малюгой в 1881 г. разработал первые технические условия на цемент и предложил классификацию вяжущих. Им же были заложены основы современной науки о твердении вящих материалов.
1.Введение….…………………………………………………………….…….……….3
2.Характеристика продукции (ГОСТ, ТУ)…………………………….……………...6
3.Технологическая часть…………………………………….…….…………………...9
3.1. Требования к сырьевым материалам……………….………….……………….9
3.2. 1.Технологическая схема производства ………………………………………13 3.2.2. Описание технологического процесса………………………………………15
3.2.3 График тепловой обработки. ……………………. ……………..……………19
3.3. Режим работы цеха…………………………………………………..…...…….21
3.4. Расчёт производственной программы цеха и потребности в сырье
для ее выполнения с учетом производственных потерь………… ……….……..22
3.4.1.Расчет состава двухкомпонентной шихты для получения портландцементного клинкера……………………………………………..………22
3.4.2. Составление материального баланса цементного завода……………..…...24
3.4.3. Расчет сырьевых материалов…………………………………………..…….25
3.4.4.Расчет расхода шлама…………………………………………………….…..26
3.4.5. Материальный баланс отделения помола сырья…………………………...27
3.4.6.Материальный баланс карьера и дробильного отделения…………………28
3.4.7.Материальный баланс клинкерного склада и отделения помола цемента..29
3.4.8.материальный баланс силосно-упаковочного отделения…………………..31
3.5. Подбор и описание работы основного оборудования……………………….32
4.Мероприятия по охране труда и окружающей среды……………………………34
5.Список использованной литературы……………………………………………...36
Увеличение тонкости помола имеет свой рациональный предел. Если удельная поверхность превышает оптимальную величину, существенно возрастает водопотребность. Возрастает нормальная густота. Это наблюдается при величине Sуд>6000 см2/г.
Скорость твердения зависит от частиц разного размера. В возрасте 1 суток частицы имеют размер 5 мкм. В возрасте 3-7 дней носители 5-10 мкм. В возрасте 28 суток, 10-20 мкм. Частицы < 3 мкм нежелательны, они настолько быстро гидратируются, а при затворении водой растворяются. И вообще частицы < 10 мкм технологически неудобны, трудно осаждаются из воздуха. Даже если удается осадить такие частицы, поверхность покрывается пленкой гидратов и карбонатов.
Назначая тонкость помола нужно помнить, что с повышением помола расходуется больше энергии. В заводских условиях применяют трубные мельницы длиной 3-6 d. А шаровые >2d. Эти мельницы могут работать по открытому или замкнутому циклу.
Если по открытому, то материал проходит цикл однократно. По этой схеме материал содержит как недоизмельченные так и переизмельченные частицы, существует неоднородность состава, по-этому такой вид помола предусматривается для рядовых цементов.
Если предъявляются высокие требования к зерновому составу, то применяется замкнутый цикл. Предусматривается пластификация в сепараторах и возврат выделенной крупы в мельницу на домол. Частицы имеющие размер менее заданного выносятся из сепаратора и осаждаются в пылеосадительных установках, а после подаются в силоса.
После такого помола цемент имеет стабильные свойства при хранении и транспортировании. В мельницах замкнутого цикла меньше изнашиваются мелящие тела, развиваются меньше температуры и мельница меньше перегревается. При работе мельниц повышается температура (до 150оС иногда больше).
В результате перегрева мельниц, происходят нежелательные последствия:
Для снижения температуры
внутри мельницы проводится
Если этого приема недостаточно, то производят разбрызгивание воды на корпус мельницы.
Если первые два способа не помогли, то можно использовать водяное охлаждение внутренней полости, через форсунки. Под большим давлением просачивается вода в виде капель. Они попадают на футеровку и мелящие тела, мгновенно испаряются и охлаждаются. Образующиеся пары удаляются вместе с воздухом. Через эти же системы можно вводить интенсификаторы помола, водные растворы, ПАВ, а также вводятся пластифицирующие или гидрофобные добавки.
3.2.3. ГРАФИК ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ.
На рисунке показано распределение температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи, работающей по мокрому способу производства.
Ломаный характер кривой температуры материала показывает, что при нагревании сырьевой смеси в ней происходят различные физико–химические процессы, в одних случаях тормозящих нагревание (пологие участки), а в других – способствующие резкому нагреванию (крутые участки).
Во вращающейся печи по длине различают 6 зон: испарения(I), подогрева(II), декарбонизации(III), экзотермических реакций(IV), спекания(V) и охлаждения(VI).
Сырьевой шлам, поступивший в первую зону печи, вследствие наклонного ее положения и вращения с числом оборотов на полном ходу 1,52 об/мин постепенно перемещается к выгрузочной части, подвергаясь воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов. Шлам, проходя через теплообменные устройства, нагревается до 100°С. При этом происходит испарение влаги и комкование материала. Длина цепной зоны должна быть такой, чтобы на выходе из нее материал имел влажность в пределах 13-17%, поскольку в этом случае он будет способен гранулироваться, что очень важно для последующего обжига с точки зрения теплообмена и пылеуноса. В случае короткой цепной зоны материал выйдет из нее с завышенной влажностью, что потребует излишнего расхода теплоты из-за малой поверхности теплообмена. При слишком большой длине цепной зоны материал будет высушиваться до указанной влажности и гранулироваться преждевременно и поэтому разрушаться цепями. Таким образом, зона испарения вращающейся печи по существу работает как барабанная сушилка, которая, как известно, характеризуется низким влагосъемом с печного объема.
По мере дальнейшего продвижения по печи материал поступает в зону подогрева, где он подогревается до 850-900°С. В этой зоне происходит удаление остатков механической влаги и закатывание материала в гранулы. Кроме этих чисто физических процессов, в сырьевой смеси происходит выгорание органических включений, дегидратация глинистых минералов, вследствие чего понижаются пластические свойства материала. Таким образом, вещественный состав обжигаемого материала на выходе из второй зоны печи включает СаСО3, Fe2O3, Al2O3 · 2 SiO2, Al2O3 · 4SiO2, MgCO3.
В зоне декарбонизации, как это следует из ее названия происходит в основном термическое разложение карбонатов кальция и магния, завершение процесса обезвоживания глинистых минералов (удаление цеолитной воды). Эта зона наиболее напряженная в тепловом отношении часть печи с максимальным потреблением тепла. Подводимое тепло расходуется в основном на протекание эндотермических реакций, а не на нагрев материала. В конце этой зоны температура достигает примерно 1100°С.
В
зоне экзотермических реакций
Вышеперечисленные зоны печи являются, условно говоря, подготовительными для самого главного участка - зоны спекания, в которую материал поступает из зоны экзотермических реакций. Эта зона расположена в непосредственной близости к месту горения топлива (факелу). Граница этой зоны определяется появлением эвтектического или клинкерного расплава. В расплав переходят клинкерные минералы С3А, С4AF полностью и частично С2S и СаО. Алитообразование в этой зоне длится примерно 15-25 мин. На выходе из зоны спекания, температура в которой поднимается сначала с 1300°С до 1450°С, а затем снижается опять до 1300°С, материал (клинкер) должен иметь заданный минералогический состав и содержать алит, белит, трехкальциевый алюминат, браунмиллерит и второстепенные клинкерные фазы.
Из зоны спекания клинкер поступает в зону охлаждения, являющуюся самой короткой в печи (4-6 м). В зоне охлаждения температура клинкера сравнительно медленно понижается с 1300 до 1100—1000 °С. Часть жидкой фазы при этом кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, в первую очередь C2S, а часть затвердевает в виде стекла.
Вращающаяся печь работает под значительным разрежением, поэтому весь газовый тракт должен быть герметичным с целью уменьшения подсосов холодного воздуха и тем самым обеспечивать экономию топлива.
3.3. РЕЖИМ РАБОТЫ ЦЕХА
Режим работы цеха является основой для расчета производительности, потоков сырья, оборудования. Он определяет количество рабочих дней в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене.
Режим работы основных цехов и отделений в течение года:
3.4. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ЦЕХА И ПОТРЕБНОСТИ В СЫРЬЕ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
3.4.1. РАСЧЕТ СОСТАВА ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНИНОГО КЛИНКЕРА.
Производим расчет состава двухкомпонентной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины, химический состав которых приводится в таблице исходных данных.(табл. 4)
SiO2 |
А1203 |
Fe203 |
СаО |
MgO |
SO3 |
n.n.n. |
∑ | |
Известняк |
4,74 |
0,52 |
4,76 |
52,28 |
0,23 |
0,26 |
41,30 |
104,09 |
Глина |
61,42 |
14,62 |
6,42 |
3,91 |
1,80 |
1,81 |
8,95 |
98,93 |
Изучив свойства портландцемента задаемся величиной коэффициента насыщения КН=0,92.
Поскольку
в справочных данных химическом составе
пород данного месторождения
сумма составляющих не равна 100%, необходимо
привести ее к 100%, выполнив пересчет состава.
Для этого содержание оксидов
в первом компоненте надо умножить
на коэффициент k1=100/104,09=0,
Химический состав исходных сырьевых материалов после пересчета на 100% представлен в табл.5
Таблица 5
|
Si02 |
А1203 |
Fe203 |
СаО |
MgO |
SO3 |
n.n.n. |
∑ |
Известняк |
4,57 |
0,5 |
4,58 |
50,23 |
0,22 |
0,24 |
39,66 |
100 |
Глина |
62,09 |
14,78 |
6,49 |
3,95 |
1,81 |
1,83 |
9,05 |
100 |
Обозначим соотношение карбонатного компонента шихты к глинистому через X и выразим его из уравнения для КН.
182,6525=36,03х х=5,069
Находим процентный состав шихты:
М+Г=100% М=100-Г 5,069Г=100-Г Г=16,5%
5,069 М=5,069Г 6,069Г=100 М=83,5%
Химический состав сырьевой смеси и клинкера при найденном соотношении исходных компонентов представлен в табл. 6
Таблица 6
Наименование компонентов |
SiO2 |
А1203 |
Fe203 |
СаО |
MgO |
S03 |
n.n.n. |
∑ |
83,5 весовых частей известняка |
3,81 |
0,42 |
3,82 |
41,96 |
0,20 |
0,20 |
33,13 |
83,52 |
16,5 весовых частей глины |
10,24 |
2,44 |
1,07 |
0,65 |
0,29 |
0,30 |
1,49 |
16,48 |
Сырьевая смесь |
14,05 |
2,86 |
4,89 |
42,61 |
0,47 |
0,50 |
34,62 |
100 |
Клинкер |
21,49 |
4,37 |
7,48 |
65,19 |
0,71 |
0,76 |
- |
100 |