Реферат: Производство портландцемента мокрым способом

Министерствообразования Российской Федерации

БелгородскаяГосударственная Технологическая Академия Строительных Материалов

Кафедра ФинансовогоМенеджмента

???????

На тему: «Производство портландцемента мокрым способом»

По дисциплине: Экономические основы технического развития

Выполнил: студент группы

Проверил:

БЕЛГОРОД 2001

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение_________________________________________2

2. Сырьё____________________________________________4

3. Приготовлениешлама_____________________________5

4. Обжиг___________________________________________6

5. Особенностипроизводства_________________________9

6. Блок-схема_______________________________________14

7. Списоклитературы_______________________________16

ВВЕДЕНИЕ.

Цементная промышленность являетсяодной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли внародном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходомкапитального строительства.

Цемент — один из главнейшихстроительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов,железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительныхконструкций, гидроизоляции и многих других целей.

Для строительных нужд вяжущиематериалы стали использовать уже в глубокой древности. Первыми искусственнымивяжущими веществами были гипс и известь, применявшиеся древними египтянами игреками при возведении монументальных сооружений, сохранившихся до наших дней.

В Англии в 1796 году былополучено гидравлическое вяжущее вещество — романцемент — измельченный продуктобжига природных мергелей. Примерно до середины XIX века романцемент былосновным вяжущим веществом, применяемым в гидротехническом строительстве. В1824г. в Англии, а в 1825г. в России, независимо друг от друга, создали новыйматериал, который в результате своего внешнего сходства в затвердевшем виде сприродным камнем, добываемым вблизи английского города Портленда, получилназвание портландцемент.

Портландцемент — гидравлическоевяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельченияпортландцементного клинкера, гипса и некоторых добавок. Производствоскладывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера иего помол с соответствующими добавками. Первый процесс наиболее энергоёмкий иответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

Существует несколько способовпроизводства портландцемента:

1. сухой

2. мокрый

3. полусухой

4. комбинированный

Выбор способа производства зависитот особенностей приготовления сырьевой смеси. Сухой способ предусматриваетприготовление сырьевой смеси из предварительно высушенных тонкомолотыхкомпонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии. При мокром способе тонкоеизмельчение и гомогенизацию смеси осуществляют в водной среде. Полученнаяводная суспензия — шлам направляется на обжиг. Полусухой способ связан сполучением гранул из сырьевой смеси, которые затем поступают на обжиг.Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокромуспособу с последующим обезвоживанием её на фильтрах. На обжиг поступаетполусухая масса.

Но полусухой и комбинированныйспособ применяются довольно редко, поэтому основными можно назвать сухой имокрый способы. Мокрый способ привлекает простотой измельчения сырьевыхматериалов и их гомогенизации. Кроме того, он обеспечивает лучшие саеитарно-гигиеническиеусловия работы обслуживающего персонала и, несмотря на то, что этот способотличается большой энергоемкостью, он получил наибольшее распространение.

Рассмотрим технологический процесспроизводства портландцемента по мокрому способу подробнее.

Сырьё.

Для производства портландцемента в качестве сырьевых материалов применяют главным образом карбонатные иглинистые породы, а так же другие природные виды сырья и искусственныематериалы, получаемы в виде промышленных отходов.

Помимо основных сырьевыхматериалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующиедобавки.

Карбонатные породы могут бытьпредставлены в виде известняка, мела, известняка-ракушечника, известняковоготуфа и т. д. Во всех этих породах наряду с CaCO3 могут содержаться примесиглинистых веществ, доломита, кварца, гипса… Особенно хорошим сырьем являетсямел, т. к. он легко измельчается при добавлении воды.

В качестве глинистого сырьяобычно используют глину или глинистый сланец.

В качестве промышленных отходовна некоторых цементных заводах широко применяются доменные шлаки(отходы отвыплавки чугуна), а так же нефелиновый шлам — отход производства алюминия изнефелинов. Нефелиновый шлам может полностью заменить глинистый компонент всырьевой смеси и примерно на 50% карбонатный.

Приготовление шлама.

Сырье на завод доставляетсяобычно большегрузным автотранспортом, хотя возможно использование ленточ-ныхконвейеров или гидротранспорта. Иногда цементные заводы строят возле обширныхзалежей глины. Тогда глина дробится непосредственно на месте добычи и, перемешаннаяс водой поступает в глиноболтушку непосредственно по трубопроводам.

Твердые породы предварительнодробят в дробилках (двух- или трехста-дийное дробление) до размеров кусков 8-10мм. Мяг-кие породы (глину и мел) измельчают в дробилках до кусковразмером 100 мм, а затем распускают в глиноболтушках-железобетонных круглыхрезервуарах диа-метром до 10 и высотой 2,5-3,5 м, футерованных изну-тричугунными плитами. В центре болтушки вращается крестовина с прикрепленными кней стальными грабля-ми для измельчения глины.

Глину в болтушку подают небольшимипорциями вместе с водой. Грабли разбивают большие куски на зерна размером неболее 3-5 мм, которые легко рас-пускаются в воде. Полученный шлам насосамиперекачи-вается в расходные бункера сырьевой мельницы для по-мола с дробленымизвестняком. Если в качестве карбо-натного сырья используется мел, то егопредварительно (после дробления) вместе с глиной распускают в болтушках, азатем домалывают в мельницах. Крупные включения собираются на дне резервуара ипериодиче-ски удаляются.

Качество цемента существеннозависит от химического состава сырьевой смеси, поступающей на обжиг. Однакоиз-за неоднородности сырья химический состав может изме-няться. Поэтомунеобходимо постоянно следить за хими-ческим составом шихты и корректировать егов процессе работы. Но контролировать состав путём непосредственного забора пробиз печи невозможно. Контроль достигается использованием вертикальных игоризонтальных шламбассейнов. Шлам из мельницы подается сначала в первыйвертикальный бассейн. Шлам другого состава поступает во второй вертикальныйбас-сейн. Зная точный химический состав этих двух шламов, можно рассчитатьсостав требуемого шлама. Путем пе-рекачивания нужных количеств шлама из этихбассей-нов в третий получают готовый для обжига шлам. При перекачиванииоткорректированного шлама в вертикаль-ный бассейн его тщательно перемешиваютструями сжа-того воздуха (аэрируют). Перед подачей в печь шлам из вертикальногобассейна перекачивают в горизонталь-ный, где его перемешивают механическимспособом.

Порционное корректированиесостава шлама — до-вольно длительная и трудоемкая технологическая опе-рация. Ктому же этот процесс периодический. Более перспективен поточный способприготовления сырьевого шлама.

Химический состав шламапостоянно проверяется автоматически работающими пробоотборниками ирент-геновским квантометром. Шламы из двух бассейнов сме-шиваются и попадают втретий — расходный, пройдя предварительно экспресс-анализ с помощью сложных электронныхустройств.

Обжиг.

Обжигаютсырьевую смесь (шлам) во вра-щающихся печах различной длины и диаметра (рис 2)Топливо в виде газа или каменноугольной пыли вдувается в печь с нижнегоконца. Дымовые газы с тем-пературой 150-200 °С удаляются со стороныверхнего конца.

Похарактеру процессов температурные зоны в печи называют: 1-до 200о- испарения(сушкашлама); 2- 200-800о- подогрева; 3- 800-1000о- декарбонации; 4- 1000-1300о- экзотермическойреакции; 5- 1300-1450-1300о- спекания; 6- 1300-1000о- охлаждения.

Взоне 3 происходит процесс разложения CaCO3 по схеме

CaCO3-->CaO + CO2

CaO всвою очередь вступает в соединения с элементами глинистого компонента CaO*Fe2O3;Cao*SiO2; CaO*Al2O3.

Взоне 4 происходит насыщение этих соединений до соответствующих клинкерныхматериалов. В зоне 5 образуется основная часть портландцементного клинкера — кальцевый силикат 3CaCO*SiO2

Дляутилизации теплоты отходящих газов и повыше-ния степени теплообмена междуматериалом и горячими газами используют различного вида теплообменныеуст-ройства. Так, в печах длиной 185 м, работающих по мок-рому способу,применяют фильтры-подогреватели, цеп-ные завесы и металлические теплообменники.

Фильтры-подогреватели устанавливают в холодной части печи на расстоянии 3-5 м.Фильтры-подогревате-ли снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшаютрасход теплоты на 210 кДж/кг. Повыше-ние температуры газов и их запыленностиприводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего изфильтра-подогревателя, не должна быть_ниже 33-35%, а температура газов в этойзоне — не более 200 оС.

На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя уста-навливает цепные завесы. Длина цепной зоны 40-50 м, масса цепей 170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2 . Цепиобычно навешиваются двумя способами: свободно свисабщими концами илигирляндами. Причем последний метод крепления эффективнее. Цепи аккумулируюттеплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепнойзоны шлам выходит в виде гранул.

В зон подогрева печиустанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройствувеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколькомелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогреваувеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи отпреждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастаетпыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить завлажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.

При использовании коротких печейцелесообразнее применять запечные теплообменники: концентраторы шлама ираспылительные сушилки. Концентраторы шлама увеличивают производительность печидо 25%, а расход теплоты снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживаетсязначительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается ипотоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров.Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициентапаронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находятширокого распространения.

Клинкер, полученный на выходе изпечи подлежит помолу в трубных мельницах открытого или замкнутого цикла.Тонкость помола характеризуется остатком на сите и составляет 8-12% длябольшинства цементов.

Хранят готовый цемент в цементныхсилосах — железобетонных ёмкостях диаметром 10-12 метров и высотой 20-25м.,вмещающие 2500-4000т. цемента.

Основной качественнойхарактеристикой цемента является его прочность(марка). Марка цементасоответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных израствора1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде прт температуре 20-+2град. Прочность колеблется от 300 до 600 кгс/см2. Промышленность выпускаетцементы марок 400-550, а по особым заказам — М600.

Особенности производства

Производство быстротвердеющегопортландцемента (БТЦ), особобыстротвердеющего портландцемента(ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента идругих цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются отобычного портландцемента интенсивным набором прочности в пер-вый периодтвердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25МПа, а в возра-сте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.

Получают БТЦ совместнымизмельчением до удель-ной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементногоклинкера с содержанием СзS и СзА около 60-65 % и гипса, содержание которого впересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портланд-цементполучают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержаниемвредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных ижелезобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердениябетона.

Сульфатостойкие цементы,образующие цементный камень, устойчивый к агрессивному действию вод, содержащихсульфатные анионы SО2-4… К этой груп-пе цементов относят сульфатостойкийпортландцемент (без добавок и с минеральными добавками), сульфато-стойкийшлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкиецементы измельче-нием клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 — 50 %,СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.)сульфатостойкие цементы име-ют марки 300, 400 и 500.

При изготовлениишлакопортландцемента в качестве активной минеральной добавки применяютгранулиро-ванный доменный шлак. Шлак можно вводить не толь-ко на стадии помола,но и при получении клинкера, заме-няя часть глинистого компонента. Это снижаетрасход топлива, так как не требуются затраты теплоты на раз-ложение глины.

Сырьевую смесь с использованиемшлака можно по-лучать как сухим, так и мокрым способом. Более распро-страненсухой способ, так как при мокром способе шлак быстро расслаивается вследствиевыпадания в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного по-молаизвестняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают ссушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно су-шат всушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температурыприводит к рас-стекловыванию шлака и снижению его активности. Получаютшлакопортландцемент помолом в многока-мерных мельницах клинкера, высушенногошлака и гип-са. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %,основных — 50-60 %.

Быстротвердеющий шлакопортландцементизготовля-ют более тонким измельчением обычной сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/г), используя для этого двустадий-ный помол: вначале измельчают клинкер, азатем клин-керный порошок, шлак и гипс.

Пуццолановый цемент получаютсовместным помо-лом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (20-40 %).Добавки перед помолом дробят и сушат до влажности 1-2 %. Совместный помолпроизводят в многокамерных трубных мельницах по открытому цик-лу так какбольшинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случаеиспользования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому

циклу.

Рис 1. Технологическаясхема производства портландцемента но мокрому способу

/-глиноболтушка;2- подача воды; 3-подача глины; 4-подача извест-няка: 5-дробилка;6-сырьевая мельница; 7-шлам-бассейны; 8-враща-ющаяся печь; 9-холодильник;10-подача угольной пыли в печь; //-эле-ватор для подачи угля; 12-сушильныйбарабан для угля; 13 - склад угля;14-мельница для угля; 15 - складгипса; /б-элеватор для подачи гипса из дробилки в бункер; 17-складклинкера; 18-трубная мельница; 19 — силосы для цемента; 20-упаковкацемента