Материал: Производство полуводного гипса

11- спарекиый циклон; 12 - бункер для высушенного гипса из пылеосадительных устройств; 13 - батарейный циклон; 14 - электрофильтр; 15 - винтовой конвейер; 16 - бункер над гипсоварочиым котлом; 17 - бак для солевой добавки; 18 - трубопровод для отвода пара нз котла через воздухоочистительные устройства (иа схеме не показаны) в атмосферу; 19, 25 - винтовые конвейеры; 20 - бункер готового гипса; 21 - гнпсоварочиый котел; 22 - бункер выдерживания; 23 - винтовой питатель; 24, 26 - элеваторы; 27 - трубопровод для подачи горячих газов от котла в мельницу

Осажденный в системе пылеочистки гипсовый порошок поступает в расходные бункера, из которых направляется в варочные котлы. В процессе обжига получают продукт, состоящий из полуводного гипса иногда с небольшим количеством примесей других модификаций водного и безводного сульфата кальция. Необходимо иметь в виду, что наличие в продукте двугидрата (даже 1-2 %), а также обезвоженного полугидрата и растворимого ангидрита способствует значительному ускорению сроков схватывания, увеличению его водопотребности и, следовательно, снижению прочностных показателей.

Варочный котел ( 4) представляет собой вертикальный стальной барабан / с разборным сферическим днищем 10, состоящим из чугунных сегментов. Разборное днище лучше выдерживает напряжения, возникающие при местном перегреве, а при износе отдельные его части легко заменяются новыми элементами.

)        Совмещения операцій сушки, помола и обжига двуводного гипса;

Обжиг гипса в варочных котлах

Осажденный в системе пылеочистки гипсовый порошок поступает в расходные бункера, из которых направляется в варочные котлы. В процессе обжига получают продукт, состоящий из полуводного гипса иногда с небольшим количеством примесей других модификаций водного и безводного сульфата кальция. Необходимо иметь в виду, что наличие в продукте двугидрата (даже 1-2 %), а также обезвоженного полугидрата и растворимого ангидрита способствует значительному ускорению сроков схватывания, увеличению его водопотребности и, следовательно, снижению прочностных показателей.

Варочный котел (4) представляет собой вертикальный стальной барабан / с разборным сферическим днищем 10, состоящим из чугунных сегментов. Разборное днище лучше выдерживает напряжения, возникающие при местном перегреве, а при износе отдельные его части легко заменяются новыми элементами.

3)      Обжиг гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся, камерных и других печах

1 - состав природного гипса (СаSO4 • 2Н2О) , 2 - щековая дробилка 3 - молотковая дробилка, 4 - элеватор, 5 - транспортеры, 6 - бункер угля, 7 - бункер дробленного природного гипса, 8 - тарельчатый питатель 9 - печь, вращающийся, 10 - скребковый транспортер, 11 - бункер обожженного гипса, 12 - тарельчатый питатель, 13 - трубный мельница, 14 - аспирационная камера, 15 - циклон, 16 - батарея циклонов, 17 - электрофильтр, 18 - вентилятор, 19 - шнек; 20 - силосный состав гипса полугидрат (в-СаSO4 • 0,5 Н2О).

Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига обжигом гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся, камерных и других печах. Полугидрат в порошок измельчают после обжига.

Производство строительного гипса с применением гипсоварочных котлов ( 2). Гипсовый камень доставляют обычно из рудников и карьеров в кусках и глыбах до 300-500 мм (реже в виде щебня фракций 10- 50 мм), что вызывает необходимость его дробления в одну или две стадии в щековых и молотковых дробилках. Щековые дробилки обычно применяют при двухстадийном дроблении для первичного измельчения гипсового камня до кусков размеров 30-50 мм. Молотковые дробилки используют, как правило, для вторичного дробления кусков в мелкий щебень размером до 10-15 мм. Более экономично дробление гипсового камня в одну стадию в крупных молотковых дробилках до частиц размером 0-25 мм.

Тонкое измельчение гипсового щебня осуществляют в шахтных, мельницах. При выборе мельниц для измельчения двуводного гипса следует учитывать необходимость получения порошка, частицы которого имели бы кубическую форму, а не лещадную. Этого в значительной степени удается достичь в дробилках и мельницах, измельчающих материал ударным воздействием. При кубической форме обеспечивается наиболее быстрое и равномерное удаление гидратной воды из кристаллов гипса.

Помол влажного двуводного гипса затруднителен, поэтому на современных заводах эту операцию совмещают обычно с сушкой гипса.

На рис.3 приведена схема шахтной мельницы для сушки и одновременного измельчения гипса. Она состоит из камеры измельчения 6, вала 4, ротора с билами 5 и шахты 3 высотой 12-15 м. Била шарнирно соединяются с билодержателями, которые, в свою очередь, шарнирно крепятся к диску ротора. Гипсовый камень в виде щебня размером до 3-4 см подается тарельчатым питателем через течку в верхнюю часть камеры измельчения на быстро вращающиеся била. Для повышения износоустойчивости била наплавляют твердыми сплавами слоем толщиной 5-8 мм. Для подсушки гипса из топок варочных котлов через патрубки 2 и боковые каналы 1 в мельницу подают горячие газы с температурой 300-400 °С. В этой мельнице из гипса удаляется и некоторая часть кристаллизационной воды. Поток газов увлекает измельченный и подсушенный материал из камеры измельчения вверх шахты. Отсюда тонкие частицы вместе с газами поступают в пылеосадительные устройства, а грубые выпадают из потока и возвращаются в мельницу. Обычно в 1 м3 газов содержится около 1 кг гипсовой пыли. Изменяя скорость потока газов в шахте с помощью вентилятора высокого давления, устанавливаемого обычно за циклонами, можно регулировать тонкость помола гипса. Чем больше скорость потока, тем грубее помол, и наоборот. Смесь дымовых газов с воздухом проходит через шахту и пылеосадительные устройства под действием разрежения, создаваемого вентилятором, и частично в результате вращения ротора самой мельницы. В зависимости от желаемой тонкости помола гипса скорость движения газов в шахте поддерживается в пределах 3,5-6 м/с.

Производительность шахтных мельниц от 3 до 25 т/ч. Расход электроэнергии при измельчении в них двуводного гипса до остатка около 10 % на сите № 02 достигает 8-10 кВт-ч/т без учета расхода энергии на приведение в движение вентиляторов и питателей.

Циклоны имеют верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. В циклоне взвешенные частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндра и по ней соскальзывают в коническую часть - пылесборник. Коэффициент очистки газов циклонами при концентрации гипсовой пыли 600-700 г/м3 достигает 95% и понижается до 60 % при концентрации 1 кг/м3.

Циклоны просты по конструкции и надежны в работе. Температура очищаемых в них газов может достигать 400 °С.

Батарейные циклоны - группы параллельно соединенных циклонов малого диаметра. Их устанавливают [(в тех случаях, когда необходимо очищать большие объемы газа, содержащего тонкую пыль) вместо одного или двух циклонов большого диаметра. В НИИОГазе разработаны конструкции из 2, 4, 6 и 8 циклонов диаметром 200-1100 мм. Объединение циклонов меньшего диаметра в секции дает возможность, не уменьшая их производительности, довести степень очистки газов до 80--98 %.

Электрофильтры различают трубчатые и пластинчатые, а в зависимости от направления входящих газов - вертикальные и горизонтальные. В гипсовой промышленности для очистки газов применяют аппараты с горизонтальным ходом газов. Производительность вертикальных электрофильтров 20-36 тыс. м3/ч, а горизонтальных - 28-46 тыс. м3/ч. При скорости движения газов в электрофильтрах обоих типов в пределах 0,7-1 м/с коэффициент очистки достигает 0,98-0,99. С увеличением скорости газового потока коэффициент очистки значительно снижается.

Наилучшие показатели работы электрофильтров достигаются при относительной влажности газов 20-30 % и температуре до 200 °С. При этом если газы до очистки содержат не более 40-60 г/м3 пыли, то после очистки содержание ее не превышает 0,8 г/м3. При меньшем содержании пыли в очищаемых газах количество ее после очистки еще меньше. Расход электроэнергии на обеспыливание 1000 м3 газовой смеси в этих фильтрах составляет около 0,4 кВт • ч.

Вращающаяся печь - наклонный металлический барабан, по которому медленно перемещается дробленый гипсовый камень с размером кусков до 35 мм. Для обжига гипса на полугидрат используют печи длиной до 8-14 м и диаметром 1,6-2,2 м. Топливо сжигают в специальной топке. Между топкой и печью часто помещают смесительную камеру, в которой во избежание пережога продукта температура выходящих из топки газов несколько понижается за счет смешения их с холодным воздухом. Скорость движения горячих газов в печи 1-2 м/с. Превышение этих пределов вызывает сильный унос мелких частиц полугидрата.Обжиг производят по методу как прямотока, так и противотока. Температура поступающих в печь горячих газов при прямотоке должна быть 950-1000 °С, при противотоке - 750-800 °С. При прямотоке достигается более равномерный обжиг гипса и, следовательно, лучшее его качество. При этом происходит своеобразное саморегулирование процесса обжига: мелкие, быстро дегидратирующиеся частицы транспортируются газами в холодный конец печи (200-250 °С) тем быстрее, чем меньше их размер и больше скорость газов. Однако при прямотоке выше расход топлива. При обжиге во вращающихся печах необходимо создавать однородность размеров кусков сырья, поступающего на обжиг, и их сохранность при тепловой обработке. В зависимости от времени нахождения материала в печи определяют предельно допустимый размер кусков. Так, куски размером 40 мм должны находиться в печи 1,5-2 ч. Выходящий из ночи горячий материал направляют в бункера выдерживания или сразу подвергают помолу.

Преимущества и недостатки:

Во вращающихся печах обжигают дробленый гипсовый камень более крупных размеров, который хуже перемешивается. Однако при правильно подобранном и тщательно соблюдаемом режиме обжига в этих аппаратах можно получить строительный гипс примерно равной или лишь немного более низкой прочности, чем в варочных котлах. Вращающиеся печи являются непрерывно действующими установками, позволяющими создать более простую и компактную технологическую схему. Во вращающихся печах рекомендуется обжигать твердый гипсовый камень во избежание образования мелочи за счет истирания материала при движении его внутри печи, в результате чего получается недостаточно однородная по качеству продукция. На заводах по производству строительного гипса среднегодовая выработка на одного рабочего составляет 1000-1100 т; на передовых заводах она достигает 2000 т и выше.

.3 Выбор режима работы завода и расчет фонда времени работы оборудования и рабочих

-    Режим работы завода (цеха, отделения) характеризуется количеством рабочих дней в год , смен в сутки , продолжительностью смены в часах и устанавливается в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятия вяжущих веществ.

-       Правильный выбор режима работы завода позволяет обеспечить выполнение производственной программы по оптимальным затратами рабочего времени и материальных ресурсов , энергии , что положительно скажется на себестоимости готового продукта . В зависимости от характера производства на заводе может быть принят двухсменный или трехсменный режим работы. Двухсменный режим может быть принят только по непрерывным характером производственного процесса. При этом целесообразно делать две ровно загружены изменения, а в третью выполнять ремонтные работы и подготовку оборудования к работе.

-       Трехсменный режим работы может применяться при непрерывного , так и при непрерывном технологическом процессе. Следует помнить, что третья смена наименее эффективная по производительности и наиболее опасная с точки зрения безопасности труда. Поэтому при проектировании нового завода по непрерывным технологическим циклом производства не рекомендуется применять трехсменный режим работы.

-       Для непрерывного технологического процесса (например, обжиг клинкера во вращающейся печи) должен быть установлен трехсменный режим из четырех бригадным средством обслуживания:

-       три бригады работают посменно, а четвертая - отдыхает. Рабочая смена длится 8 часов.

-       Рекомендуемые режимы работы завода для подготовительных (отделений дробления и сортировки) и помольных отделений - двухсменный с 262 рабочими днями в году;

-       для цеха обжига с вращающимися и шахтными печами - двухсменный с непрерывным неделей;

-       для цехов варки гипса в гипсоварильному котле, в демпферах, самозапарниках - за непрерывным неделе с двумя или с тремя изменениями;

-       для складов сырья и готовой продукции с применением железнодорожного транспорта - трехсменный, с 365 днями, а для автотранспорта - двух-или трехсменный с 262 рабочими днями в году.

-       Рабочие сутки - это установленная законодательством продолжительность рабочей недели. Рабочее время это период, когда труженик присутствует на производстве в связи с работой .

-       Рабочая неделя составляет пять дней продолжительностью рабочего дня 8 часов, но при том , что каждый восьмой неделю имеет один выходной день.

-       Фонд рабочих суток - это норма рабочих суток за соответствующий учетный период (год , месяц , неделю и др.). Он зависит от режима работы.

-       Различают рабочий фонд рабочего времени рабочих и годовой фонд рабочего времени работы оборудования.

Существует три вида рабочего времени: календарный, номинальный и действительный. Календарный фонд Fk рабочего времени для единицы оборудования или одного рабочего определяется произведением календарных суток в году на 24 часа в сутки:

 часов в обычном году,

 часов в високосном году,

где Д - количество суток в зачетном периоде;_д - количество часов в сутках.

Номинальный Fн (режимный) фонд времени зависит от количества рабочих дней в году и принятого режима (изменчивость) работы предприятия и может быть определено по формуле (часы):

,

где Д_н - количество нерабочих (выходных и предпраздничных) суток за рахивний период = 29;_с - продолжение рабочей смены (час) = 8;

Д_ЗТ - количество предвыходном, предпраздничных дней с сокращенной продолжительностью рабочей смены = 10;_ЗТ - Время, на которое уменьшается продолжительность рабочей смены в предвыходные и предпраздничные дни (часы) = 8;_з - принят режим сменности работы предприятия (1,2,3-я смены), при определении Fн для рабочих nз = 1.

для рабочих

для оборудования

Действительный (расчетный) фонд времени работы рабочего определяют с его номинального фонда времени с учетом отпуска и других плановых невыходов на работу (отпуск на обучение, болезнь, кормление младенца и др.). Продолжительность главной отпуска может быть 15,18,24 суток. Продолжительность различных невыходов на работу в курсовом проекте можно принимать от 0,2 до 12 суток.

,

где t_n - неизбежны убытки рабочего времени за уважительных причин = 27 д.

Балансу рабочего времени является продолжительность и часов, которые должен отработать рабочий (год, месяц, неделю и другие).

Действительный (расчетный) фонд времени работы оборудования определяется с учетом убытков времени на ремонт. Эти учета происходят с помощью коэффициента использования оборудования. Для цехов с вращающимися печами - 0,88.

Результаты расчета времени (Fн, Fн, Fp) заносим в таблицу 1.