Производство ШПЦ. Сырье – клинкер, гипсовый камень, шлак доменный гранулированный

Технология быстро-твердеющего  ШПЦ была разработана Южшпроцементом

 

для основных шлаков и  НИИцементом - для кислых. По схеме  Южшпроцемента 

помол ШПЦ осуществляется по двустадийной схеме; в начале на одной мельнице измельчается только клинкер, который затем направляется во вторую мельницу для совместного тонкого измельчения со шлаком и гипсом. В результате получается клинкерный компонент с большой удельной

поверхностью, обеспечивающей высокую интенсивность твердения ШПЦ-та.

Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с ПЦ. клинкером может быть в некоторой  мере охарактеризована модулем основности и модулем активности. Модуль основности Мо доменного шлака представляет собой отношение содержащихся в нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов: Мо= (СаО+ MgO) / (SО₂+ Аl₂Оз). В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы. 

2.2 Описание технологического процесса

 

Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах  до влажности, не превышающей 1-2%. Шлак не следует нагревать не выше 600-700°С, т. к. при более высокой температуре  он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.

Высушенный шлак, портландцементный  клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в трубную мельницу.

Основными факторами, определяющими  выбор схемы дробления сырьевых материалов, являются их физические свойства, а также размеры кусков, поступающих на измельчение. Оптимальная степень предварительного измельчения сырьевых материалов зависит от их размолоспособности.

Дробление материалов может  производиться в одну, две или  три стадии. Крупность кусков материалов, поступающих в мельницу, должна быть не выше 10-15 мм для клинкера, 30 мм для гипса. Влажность клинкера не должна 
превышать 0, 5%, гипса (как добавки к клинкеру) -10%, гранулированного шлака 2%.

Трубные мельницы с открытым циклом измельчения применяют для помола сырьевых материалов, а также клинкера. Для получения цемента с удельной

 поверхностью 3000-3500 см/г  и выше применяют обычно более  экономичные мельницы, работающие  в замкнутом цикле с воздушными  сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки в двухкамерными мельницами.

Измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, где из него выделяются фракции тех  размеров, какие требуются для  готового продукта, а более крупные  частицы направляются снова в  мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на 10-20%.

На помольных установках с сепараторами создается возможность  получать высоко-прочные быстро-твердеющие цементы с удельной поверхностью до

3500-4000 см /г и более  при пониженном содержании в  них тончайших частиц, быстро  теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25-35°С), что положительно сказывается на его измельчении. Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянных загрузках и размерах мелющих тел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Технологическая схема производства шлакопортландцемента.

 

 

  Клинкер                                          Гипс                                          Шлак

   

 

Транспортёр                                Транспортёр                            Транспортёр

  

 

Элеватор                                     Дробилка                  Бункер

 

 

Бункер                                           Элеватор                                   Дозатор                    

 

Дозатор                                         Бункер               ПОС     Сушильный барабан

 

                                                         Дозатор                                    Элеватор

 

 

   Бункер

 

 

Дозатор

 

                                         ПОС      Мельница

 

 Шнек

 

                                                  Камерный насос

 

 

                                          Силосная банка (силос)

 

 

 

 

 

 

3. Выбор технологического оборудования

 

,

где К – коэффициент  использования оборудования;

N_факт – фактическая производительность;

   N_ном – номинальная производительность.

 

   3.1 Расчет расходных бункеров.

 

Бункера - саморазгружающиеся емкости для приемки и хранения сыпучих материалов - устанавливают  над технологическим оборудованием  для обеспечения его непрерывной  работы.

Требуемый геометрический объем бункера определяют по формуле: 
                                                Vгеом=Пч*n/h, 
     где    Пч - расход материала, м³/ч,

N - запас материала, час,

h - коэффициент заполнения.

 

3.2 Выбор дробильного оборудования.

 

Выбор типа и мощности дробилок зависит от физических свойств  перерабатываемого материала, требуемой  степени дробления и производительности. Учитывают размеры максимальных кусков материала, поступающего на дробление, его прочность и сопротивляемость дроблению.

Максимальный размер кусков материала не должен превышать 0,80- 0,85 ширины загрузочной щели дробилки.

На заводах вяжущих  веществ сухие породы средней  твердости (известняк, гипс) дробят в  щековых и ударно-отражательных  дробилках.

 

 

3.3 Расчет помольного оборудования.

 
     Помол материала проводят сухим  способом по открытому и замкнутому циклу.

 

3.4 Расчет сушильных устройств.

 

При влажности измельчаемых материалов более 2% сухой помол их значительно затрудняется: влажный  материал налипает на мелющие тела и броневую установку, засоряет проходные отверстия меж камерных перегородок, что резко снижает производительность мельниц. Поэтому осуществляют помол с одновременной сушкой или предварительно материал высушивают в специальных сушильных аппаратах.

Сушильная производительность мельниц, сушильных барабанов и других установок определяется количеством испаряемой влаги. Ее обычно характеризуют удельной паронапряженностью (количеством води, испаряемой 1 м³ рабочего объема сушильного барабана, мельницы и т.п. за 1 час). 
При расчете сушильных барабанов, шаровых мельниц, используемых для одновременного помола и сушки, удельная паронапряженность А принимают равной: при сушке доменного гранулированного шлака 40-50 кг/м . Исходя из заданной производительности (количество воды, которую нужно удалить из материала за 1 ч, кг), требуемой внутренний объем сушильного барабана рассчитывают по формуле:

V_бs=W/A=(₁(w₁-w₂)/(100-w₂s))/A=(₂(w₁-w₂)/(100-w₁))/A,м³ 
W - количество влаги, удаляемой из материала за 1 ч, кг; 
А - удельная паронапряженность, кг/куб .м*ч; 
s₁- масса материала, поступающего в барабан, кг/ч; 
s₂- масса материала, выходящего из барабана, кг/ч; 
w₁ - начальная относительная влажность материала, %; 
w₂ -конечная относительная влажность материала, %.

 

3.5 Расчет пылеосадочных систем.

 

     Обеспылевание отходящих газов и аспирационного воздуха необходимо для уменьшения загрязнения пылью окружающей местности, создания нормальных санитарных условий в производственных помещениях, а также для повышения эффективности производства: возврат пыли сокращает расход сырья, топлива и электроэнергии.

Запыленность газов, выходящих  из пылеулавливающих аппаратов при  осуществлении в них подсоса  воздуха (работа под разряжением), или  при утечке газов (работа под давлением), определяют по формуле: 
                                                Z_вых=Z_вхÖ*(1-(n/100))

где Z_вых и Z_bx - запыленность газов до и после пылеулавливающего аппарата, г/м³;

n- степень очистки (КПД) пылеосадочного аппарата, %.

Степень очистки наиболее часто применяемых пылеосадочных аппаратов составляет: циклонов и батарейных циклонов - 0,8-0,85, рукавных фильтров -0,95-0,98.

Запыленность воздуха  и газов, отбираемых от технологического оборудования примерно следующая: отходящих  газов сушильных барабанов -20-40 г/м³, аспирационного воздуха мельниц - 50-200 г/м³, газо-воздушных смесей при пневматической транспортировке вяжущих - 800-1000 г/м.

Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от мельниц, 
определяется по формуле:

Vвоз = 3600 * S * Vo, м³/г

S - площадь свободного сечения барабана мельницы, равная 50% от 
     S=(π*d²/4)*0,5 = 6,28 номинальной, кв.м;

Vo - скорость отсасываемого  воздуха в мельнице, м/с, при  нормальном аспирационном режиме  составляет 0,6 - 0,7м/с

Ориентировочно количество газов, отсасываемых из сушильных барабанов и мельниц, на 1 кг испаряемой влаги можно определить, исходя из 
уравнения:                        

 

                                                             Q= V_вх*С_v*t₁

Учитывая температуру газов, отходящих  из сушильного устройства, а также дополнительный подсос воздуха в газоходах, принимаемый равным 50% от объема теплоносителя, общий объем выходящих газов на 1 кг испаряемой влаги составляет: 
                                                  V_вх= 1.5(Q/ С_м * t₁)*(273+ t₂)/273 , м³

Q - количество тепла,  затрачиваемое на испарение 1 кг влаги из материала, 
кДж (составляет 3000-6000 кДж/кг),

с - средняя объемная теплоемкость газов 1,31-1,47,

t₁, t₂ - температура газов, соответственно при входе и выходе из сушильного барабана или мельницы, С 1,5 - коэффициент, учитывающий подсос воздуха 
      Общий объем аспирационного воздуха, отсасываемого из сушильного барабана, определяют по формуле:

Пч^вх- количество влажного материала, кг/г

Пч^сух- количество сухого материала, кг/г.

 

3.6 Расчет потребности в энергетических ресурсах.

К энергетических ресурсам относят  топливо, пар, электроэнергию и сжатый воздух, необходимые для выполнения технологических операций.

Потребность в технологическом  паре, сжатом воздухе и т.п. определяют по округленным показателям на единицу готовой продукции цеха по нормам технологического проектирования предприятий промышленности вяжущих веществ, типовым проектам и показателям, полученным на передовых предприятиях, выпускающих аналогичную продукцию.

Расчет электроэнергии устанавливают расчетным путем, исходя из технических характеристик  основного и транспортного оборудования. 
 
 
 

 

 

4. Контроль сырья, производства и готовой продукции.

 

№    п/п	Контролируемые параметры	Периодичность контроля	Наименование методики контроля или контрольного прибора	Место отбора пробы или установки  датчика контр. прибора
Контроль качества сырьевых материалов, поступающих на завол:
	Клинкера:
1	Химический анализ клинкера	3-4 часа	ГОСТ 5382-73	Из вагонов
2	Содержание MgO	3-4 часа	ГОСТ 10178-76	Из вагонов
3	Качество клинкера	3-4 часа	По насыпной плотности 1550-1650	Из вагонов
	Гипсовый камень и  шлак:
4	Влажность	3-4 часа	Весы, сушильный шкаф	Из вагонов
5	Химический состав	10-15 часов		Из вагонов
Контроль при изготовлении сырьевой смеси:
6	Влажность гипса	1 раз в сутки	Весы, сушильный шкаф	Из вагонов
7	Степень дробления гипса	1 раз в сутки	Весы, сито d=25 мм	После дробления
8	Правильность позирования	2-3 раза в смену	Секундомер, метод воздухонепроницаемости	Мельница
9	Тонкость помола	2-3 раза в  смену	Секундомер, метод воздухонепроницаемости	Мельница
10	Влажность шлака до и после сушки	2-3 раза в смену	ГОСТ 6269-54	Из бункера
Контроль качества готовой продукции:
11	Удельный вес	1 раз в смену	Прибор Лешателье ГОСТ 310-60	Силос
12	Насыпная плотность	1 раз в смену	Весы, мерный цилиндр	Силос
13	Пористость	1 раз в смену	Весы, мерный цилиндр	Силос
14	Влажность	1 раза смену	Весы, сушильный шкаф	Силос
15	Водопоглащение	1 раз в  смену	Весы	Силос
16	Морозостойкость	1 раза смену	ГОСТ 4800-57	Силос
17	Усадка и расширение	1 раз в смену	Штангенциркуль	Силос
18	Коррозийная стойкость	1 раз в смену	ГОСТ 4798-57	Силос
19	Теплота гидратации	1 раз в смену	Термосный метод	Силос
20	Сроки схватывания	1 раз в смену	Прибор Вика	Силос
21	Нормальная густота	1 раз в смену	ГОСТ 2544-44	Силос
22	Равномерность изменения объема	1 раз в смену	ГОСТ 310-44	Силос
23	Марка и активность	1 раз в смену	ГОСТ 310-44	Силос
24	Тонкость помола	1 раз в  смену	Сито. № 008,весы	Силос