Мини-завод по производству цемента. Годовая производительность 30 тыс. т.

 

2.4 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ

 

2.4.1 Портландцементный клинкер

 

Суммарное содержание трехкальциевого и двухкальциевого  силикатов (3СаО × SiO₂ + 2CaO × SiO₂) в клинкере должно быть не менее 67 % массы клинкера, а массовое отношение оксида кальция к оксиду кремния (CaO/SiO₂) — не менее 2,0. Содержание оксида магния MgO в клинкере не должно быть более 5,0 % массы клинкера. Допускается содержание оксида магния MgO до 6,0 % массы клинкера при условии положительных результатов испытаний цемента из данного клинкера на равномерность изменения объема в автоклаве по ГОСТ 310.3.

Потеря массы  при прокаливании (п.п.п.) золы-уноса  в течение одного часа не должна быть более 5 %. Золы-уноса, характеризуемые  п.п.п. свыше 5 % до 7 %, применяют при  условии, если выполняются требования к долговечности, особенно морозостойкости  цемента, и сочетаемости с добавками, с помощью которых обеспечиваются требования к бетонам и растворам, установленные нормативами, учитывающими климатические факторы района использования. Для цементов, содержащих золы-уноса  с п.п.п. свыше 5 % до 7 %, предельное значение 7 % указывают на упаковке и в товаросопроводительной документации.

 

2.5 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВЫМ МАТЕРИАЛАМ

Содержание карбоната  кальция СаСО₃ в известняке, рассчитанное по содержанию оксида кальция СаО, должно быть не менее 75 % массы известняка, содержание илистых и глинистых примесей не должно быть более 1 %.

Для производства цемента применяют гипсовый и гипсоангидритовый камень. В гипсоангидритовом камне должно быть не менее 30% гипса (CaSO₄·2H₂O). Гипсоангидритовый и гипсовый камень для производства цемента должны иметь размеры фракций: 0 — 60 мм. Фракции размером 0-60 мм не должны содержать камня размером 0-5 мм более 30%.

Таблица 2.5.1

Предельно допустимое содержание MgO в карбонатных породах в зависимости от ее содержания в глинистых породах

Содержание MgO в глинистых породах, %	Карбонатные породы с содержанием СаО, %
	56	53	50	47		45
	Содержание MgO, %, не более
0 2 4 6 8	- - - - -	4,05 3,52 2 ,99 2,46 1 ,92	3,76 3,41 3,06 2,71 2,35		3,56 3,33 3,11 2,89 2,67		3,37 3,26 3,16 3,05 2,95

 

Промежуточные величины при других количествах СаО в  карбонатных породах или примесей в глинистых породах могут  быть определены прямой интерполяцией  между значениями, приведенными в  таблицах.

При содержании в  карбонатных породах СаО 53% и более  содержание в них MgO практически может не ограничиваться.

 

Таблица 2.5.2

Предельно допустимое содержание S0₃ в карбонатных породах в зависимости от его содержания в глинистых породах

Содержание SO4 в глинистых породах, %	Карбонатные породы с содержанием СаО. %
	56	53	50	47	45
	Содержание S04 %, не более
0 1 2 3 4 5	1,33 1 ,00 0,67 0,33 _ _	1 ,27 1 0 ,73 0,47 0,20 _	1 ,18 1 0.82 0,65 0,47 0,29	1.11 1 0,89 0,78 0,67 0,55	1,05 1 0,95 0,89 0,84 0,79

 

Таблица 2.5.3

Предельно допустимое содержание K₂0 + Na₂0 в карбонатных породах в зависимости от содержания их в глинистых породах

Содержание K20+Na20 в глинистых породах, %	Карбонатные породы с содержанием СаО, %
	56	53	50	47	45
	Содержание К20 + Na20, в %, не более
0 1 2 3 4 5 6	1 ,06 0,73 0,40 _ _ _ _	1 ,01 0,74 0,48 0,21 0 _ _	0,94 0,76 0,59 0,41 0,23 0 _	0,89 0,77 0,66 0,55 0,44 0,33 0,22	0,84 0,79 0,73 0,68 0,63 0,58 0,52

 

 

Таблица 2.5.4

Предельно допустимое содержание P₂O_s в карбонатных породах в зависимости   от содержания его в глинистых породах

Содержание Р205 в глинистых породах, %	Карбонатные породы с содержанием СаО, %
	56	53	50	47	45
	Содержание Р2О5, %, не более
0 0,2 0.4 0,6	0,44* 0,33* 0,27* 0,20*	0,38 0,33 0,28 0,21	0,35 0,32 0,28 0,25	0,33 0.31 0,29 0,27	0,31 0,30 0,29 0,28

 

Содержание ТО₂ в карбонатных породах при содержании ее в глинистых породах до 2% не ограничивается .

Требования к  гранулометрическому составу глинистых пород: количество фракций крупнее 0,2 мм (остаток на сите № 020) не должно превышать 10%; фракций крупнее 0,08 мм (остаток на сите № 008) должно быть не более 20% (включая фракцию крупнее 0,2 мм).

 

2.6 ВЫБОР СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА

 

Производство  портландцемента состоит из следующих  основных операций: добычи известняка и глины (если необходимо) и корректирующих добавок; подготовки сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига сырьевой смеси материалов до спекания с получением клинкера; помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса, а иногда и добавок.

Основной задачей  является получение клинкера с заданным фазовым (минералогическим) составом, что зависит от состава и качества сырья, выбранного соотношения между исходными материалами, требуемой дисперсности и однородности сырьевой смеси и, наконец, от правильного режима обжига и охлаждения клинкера.

В настоящее время  применяют два основных способа  подготовки сырьевой смеси из исходных материалов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляются в водной среде, и «сухой», когда материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде.

Каждый из этих способов имеет свои положительные  и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при мокром способе в 1,5—2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды.

Сухой способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.

При получении  клинкера по мокрому способу затраты  тепла колеблются в пределах 5900—6700 кДж и более на 1 кг. Основной причиной такого большого расхода является высокая  влажность (35—42%) сырьевой смеси (шлама), направляемой на обжиг.

Сухой способ получения клинкера имеет огромные преимущества перед традиционным «мокрым способом» получения клинкера:

- существенное  снижение трудоёмкости и затрат  на подготовку клинкерной смеси;

- экономия энергии  не менее чем на 30-40 % за счет  ликвидации «мокрых процессов»;

- существенное  повышение качества клинкера  за счет более полной гомогенизации  сырьевой шихты.

Получение клинкера по «сухой» технологии позволяет  достичь существенной экономии энергоносителей  и высокой степени «прореагированности» компонентов клинкера за счет их предварительной гомогенизации в кольцевой печи с вращающимся подом, позволяющей значительно уменьшить занимаемые производственные площади и эксплуатационные затраты. 

2.7 ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

 

Сухой способ получения клинкера состоит из следующих операций:

- доставка материалов на завод;

- дробление материалов;

- сушка исходных компонентов (шлаки, известняк, минеральные добавки);

- тонкий помол  и гомогенизация компонентов;

- обжиг (спекание) сырьевой смеси в кольцевой печи;

- тонкий помол  клинкера с инертным наполнителем;

- хранение цемента  и отправка его потребителю.

Материалы доставляются на предприятие автотранспортом  с карьера. Автосамосвалы разгружаются в приёмный бункер, и материалы  с помощью элеватора доставляется в силосный кольцевой склад для хранения. Разгрузка силосов осуществляется посредствам шнекового транспортёра, расположенного под силосами. Со склада мел и глина поочерёдно доставляются на дробление в молотковой дробилке.  После дробление ведётся грохочение на инерционном виброгрохоте.

 Затем материал с помощью шнекового питателя и элеватора доставляется в вибролотковый питатель, а затем осуществляется загрузка в приемный бункер внешней камеры двухкамерного сушильного барабана. Тепловым агентом в сушильном барабане служат отходящие печные газы и возвратное тепло выгружаемого из печи клинкера. Клинкер из печи поступает во внутреннюю камеру сушильного барабана. Температура на входе в сушильный барабан составляет 700°С, что обеспечивает испарение содержащейся в материале влаги и способствует частичному выгоранию органических примесей.

После просушки сырьевые материалы  поочередно шнековым питателем, а затем по элеватору подаются в присвоенные им накопительные бункера. Затем материалы дозируются с помощью объемных дозаторов и по шнеку поступают в барабанную мельницу для измельчения и гомогенизации клинкерной шихты. Измельченные компоненты с помощью шнека и элеватора поступают в приемный накопительный  бункер. Из бункера шихта подаётся элеватором в загрузочный люк кольцевой печи.

Печь запроектирована на выпуск 3,5 тонн клинкера в час или 30 000 тонн в год. Печь представляет собой установку с вращающимся подом. Обжиг осуществляется за счёт сгорания природного газа в газовых горелках, которые располагаются в эндотермической зоне и зоне спекания. Воздух для горения поступает от нагнетателя сушильного барабана, который обеспечивает также охлаждение клинкера. Выгрузка клинкера из печи осуществляется винтовым разгрузчиком.

Отходящие из печи газы содержат некоторое количество взвешенных частиц (разрушенных при  спекании гранул клинкера) в виде пылеватых  фракций. Во избежание выноса частиц в атмосферу (обеспечения экологической  безопасности комплекса) предусмотрена  двухступенчатая система воздухоочистки, включающая батарею циклонов – осадителей пыли, установленных на выходе сушильного барабана. В систему газоотведения и газоочистки входят  вентилятор, дымососы, а также дымовая труба для рассеяния отходящих газов и предотвращения оседания пылеватых частиц в селитебной зоне.

После цикла обжига в кольцевой печи клинкер поступает  для охлаждения и транспортировки  во внутреннюю камеру сушильного барабана. Далее шнековым питателем клинкер непрерывно подаётся на элеватор и в приемный накопительный бункер. Измельчение клинкера происходит в центробежно-измельчительном комплексе КИ 240.3 на базе центробежной мельницы. Участок активации цемента  включает в себя оборудование, позволяющее достичь высокой степени измельчения клинкера (40-60мкм) и введения в цемент инертных, активирующих и корректирующих добавок.

Подготовка инертного  наполнителя осуществляется по следующей схеме: песок поступает со склада по шнековому транспортёру на элеватор, который доставляет песок на вибролотковый питатель, а оттуда во внешную камеру сушильного барабана. После просушки песок шнековым транспортёром и элеватором доставляется в расходный бункер измельчительного комплекса, откуда поступает на совместный помол с портландцементным клинкером.

Подготовка гипсового  камня производится по следующей  схеме: гипсовый камень со склада шнековым транспортёром подаётся в молотковую дробилку для измельчения до фракции 6-15 мм. После дробления гипс шнековым транспортёром и элеватором подаётся в расходный бункер измельчительного комплекса, откуда он поступает на совместное измельчение с клинкером и  инертным наполнителем (песком).