СОДЕРЖАНИЕ
1. Задание на проектирование
2. Введение
3. Номенклатура
4. Технологическая часть
4.1 Схемы технологического процесса
4.1.1. Мокрый способ производства цемента
4.1.2 Сухой способ производства цемента
4.1.3 Описание смешанного способа производства цемента
4.2 Режим работы цеха
4.3 Расчет производительности цеха
4.4 Расчёт материального баланса производства (таблица 1)
4.5 Выбор и расчет основного техн. и транспорт. оборудования
4.6 Схема расположения силосов мельниц и материалов ( схема 1)
4.7 Сводная таблица оборудования цеха (таблица 2)
5. Перечень используемой литературы
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
помол цемент производительность технологический
Вариант 7 “б”. Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе производительностью 2,0 млн. тонн в год с выпуском, быстротвердеющего портландцемента с минеральными добавками марки 400 в количестве 50% и быстротвердеющего шлакопортландцемента марки 400 в количестве 50% от общей производительности завода.
Состав цементной шихты для быстротвердеющего портландцемента с минеральными добавками марки 400 (цемент №12):
Клинкер-84%, гипс-5%, шлак доменный гранулированный - 11%.
Для быстротвердеющего шлакопортландцемента марки 400 (цемент№20): Клинкер-62%, гипс-5%, шлак доменный гранулированный - 33%
Влажность шлака доменного гранулированного - 24%.
Устанавливаются мельницы размером 4,0 Ч 13,5 работающие в замкнутом цикле. Коэффициент заполнения мельниц - ж = 0,28.
Тонкость помола по остатку на сите №008% для цемента №12 - 2% , для цемента №20 - 3%.
2. ВВЕДЕНИЕ
Клинкер, применяемый при производстве цементов, по расчетному минералогическому составу должен соответствовать требованиям.
С.Д. Окороков в зависимости от содержания в клинкерах основных минералов, принимая сумму С3S+C2S=75% и C3S+C4AF=25%, предложил классификацию клинкера.
В тех случаях, когда клинкер одновременно характеризуется повышением минерала силиката и того или иного минералового плавня, его называют например, белито-алюминатом, алито-алюминатом и т.п.
Если менять минералогических состав клинкера и изготовлять на их основе цементы с различными добавками, то можно получать большую гамму гидравлических вяжущих веществ с разнообразными структурными свойствами.
Классификация клинкеров в зависимости от содержания основных минералов:
1) Алитовый C3S - более 60%, C2S - менее 15%
2) Нормальный ( по содержанию алита) C3S -60% - 37,5%., C2S - 15-37,5%.
3) Белитовый C3S<37,5%, C2S>37,5%.
4) Алюминатный C3A >15%, C4AF<10%
5) Нормальный ( по содержанию алюмината) C3S - 15-17%, C4AF -10-18%
6) Целитовый C3A<7%, C4AF>18%
В настоящее время в России выпускают:
- портландцемент без добавок и с активными минеральными добавками;
- быстротвердеющий портландцемент;
- шлаковый портландцемент;
- пуццолановый портландцемент;
- портландцемент с пластифицирующими и гидрофобизирующими добавками;
- сульфатостойкий портландцемент;
- белый и цветной портландцемент.
На строящемся заводе будет производиться быстротвердеющий портландцемент с минеральными добавками М400 и быстротвердеющий шлакопортландцемент М400.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают совместным тонким измельчением специального портландцементного клинкера и гипса. При помоле допускается введение не более 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения и не более 15 % доменных и электротермофосфорных гранулированных шлаков.
Клинкер быстротвердеющего портландцемента содержит обычно 60--65 % трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината ограниченное (до 0,5 %) количество СаО своб. Содержание MgO в нем не должно превышать 5 %.
Гипс в быстротвердеющий цемент вводят в обычной дозировке: в пересчете на SО3 не более 3,5 % в зависимости от минерального состава клинкера и от тонкости помола цемента. Для получения быстротвердеющего портландцемента применяют возможно однородные сырьевые материалы с пониженным содержанием MgO и R2O.
При производстве БТЦ сырьевые смеси готовят с повышенным по сравнению с обычным портландцементом коэффициентом насыщения кремнезема оксидом кальция, их более тонко измельчают и тщательно гомогенизируют. Клинкер обжигают при несколько более высоких температурах, применяя по возможности малозольные высококалорийные каменные угли.
Повышенная прочность быстротвердеющего цемента в первые сроки твердения в значительной мере обусловлена не только минеральным составом, но и тонкостью измельчения цемента. Быстротвердеющий цемент размалывают до удельной поверхности 3500--4000 см2/г.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.
Применение: Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки.
Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.
Быстротвердеющему шлакопортландцементу (БТШПЦ) характерно более интенсивное, чем у обычного шлакопортландцемента, нарастание прочности в начальный период твердения. Количество доменного гранулированного шлака в нем должно составлять не менее 30 и не более 50% массы цемента. Прочность образцов из раствора 1:3 через трое сут должна быть: на изгиб не менее 3,5 МПа и на сжатие не менее 20,0 МПа. В зависимости от активности используемого шлака назначается химико-минералогический состав клинкера и необходимая тонкость помола цемента. Обычно клинкер характеризуется расчетным содержанием C3S примерно около 60% .
Из быстротвердеющего ШПЦ благодаря интенсивной скорости его твердения можно получать плотные прочные растворы и бетоны твердения. Быстротвердеющий ШПЦ предназначен для производства сборного железобетона повышенных марок с тепловлажностной обработкой. При одном и том же расходе цемента на 1 м3 бетона и одинаковом В/Ц БТШПЦ позволяет на 10--30% сократить продолжительность тепловлажностной обработки железобетонных изделий, причем в большинстве случаев разборочная прочность бетона на БТШПЦ превышает прочность бетона на портландцементе той же марки и составляет 70--90% марочной прочности.
После тепловлажностной обработки бетоны, приготовленные из быстротвердеющего ШПЦ, продолжают интенсивно набирать прочность, быстротвердеющий ШПЦ по скорости нарастания прочности равноценен портландцементу тех же марок. Прочность его при испытании по ГОСТ 10178--85 через трое сут не менее 20 МПа, а через 28 сут не менее 40 МПа.
3. НОМЕНКЛАТУРА
А) ГОСТ 30515 - 97 Цементы. Общие технические условия.
ГОСТ 310.4 - 81 Цементы. Методы определения, предела прочности при изгибе и сжатии.
ГОСТ 4013 - 82 Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия.
ГОСТ 5382 - 91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа.
ГОСТ 10178 - 85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
ГОСТ 1581 - 96 Портландцементы тампонажные. Технические условия.
ГОСТ 15467 - 79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.
ГОСТ 31108 - 2003 Цементы общестроительные. Технические условия.
ГОСТ 16504 - 81 Система государственных испытаний продукции. Испытание и контроля качества продукции. Основные термины и определения.
ГОСТ 969 - 91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия.
ГОСТ 3476 - 74. Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов.
Б) 1. Абсолютная плотность быстротвердеющего портландцемента с минеральными добавками ( с = 3000 - 3200 кг/м3 ) , а быстротвердеющего шлакопортландцемента ( с = 2800 - 3000 кг/м3).
2. Насыпная плотность цемента(снас. = 1100-1200 кг/м3) - в рыхлом состоянии , (снас. = 1500-1600 кг/м3 ) - в уплотненном состоянии.
3. Водопотребность - количество воды в процентах к массе цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты.
Цементы с меньшей водопотребностью образуют более плотный камень.
4. Начало схватывания - не ранее 45 минут, конец схватывания - не позднее 12 часов с момента затворения водой.
5. Скорость твердения. Скорость схватывания цемента зависит и от ряда факторов. Большое значение имеет его минералогический состав, в особенности содержание трехкальциевого алюмината, который ускоряет схватывание. Степень обжига цементного клинкера также влияет на скорость схватывания. Сильно обожженный цемент схватывается медленнее, а слабо обожженный - быстрее, чем цемент нормального обжига. С увеличением тонкости помола ускоряется схватывание цемента вследствие большей удельной поверхности цементного порошка. Повышенное количество воды при затворении цемента замедляет его схватывание, а уменьшенное - ускоряет. С повышением температуры окружающей среды процесс схватывания ускоряется, а с понижением - замедляется. Магазинирование клинкера и силосование цемента замедляют схватывание, так как при хранении цемент реагирует с влагой и углекислой воздуха, в результате чего зерна цемента покрываются оболочкой, состоящей из углекислого кальция и других новообразований, а это затрудняет взаимодействие цемента с водой при затворении.
Добавками, ускоряющими сроки схватывания, являются: хлористый кальций, соляная кислота, глиноземистый цемент, растворимое стекло, углекислый натрий (сода) и ряд других. К замедлителям схватывания наряду с гипсом относятся: слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо и ряд других. [2]
6. Показатели прочности разных ПЦ марки 400 (МПа/кгс/см2)
Предел прочности при изгибе в возрасте 28 сут.
Марка 400 - 3,5/55
Предел прочности при сжатии в возрасте 28сут.
Марка 400 - 40/400
7. Коррозия цемента. Разрушение цементного камня происходит за счет того, что его составляющие растворяются или вступают в химическое взаимодействие с солями и кислотами, содержащимися в воде. Образующиеся новые химические соединения легко растворяются в воде или кристаллизуются в цементном камне со значительным увеличением объема, приводящим к возникновению внутренних напряжений и разрушению. На цементный камень агрессивно действуют воды, содержащие углекислоту, сульфаты, повышенное количество солей магния и свободную кислоту.
Стойкость БТШПЦ при воздействии мягких и сульфатных вод выше, чем у БТЦ. В частности, против сульфатной агрессии более стойки БТШПЦ с пониженным количеством клинкера, содержащие кислые малоалюминатные шлаки с повышенным (до 8-10%) количество MgO.
8. Свойства добавки. Шлак полусухой грануляции характеризуется более плотной структурой и имеет примерно в 1,5 раза большую среднюю плотность, чем шлак мокрой грануляции. Влажность шлака мокрой грануляции составляет 20--35% (редко 15%), шлака полусухой грануляции -- 5--10%; насыпная плотность тех и других шлаков соответственно 400--1000 кг/м3 и 600--1300 кг/м3.
Минералогический состав и структура шлаков. В медленно охлажденных шлаках, содержащих менее 5% MgO, присутствуют преимущественно мелилиты -- изоморфный ряд твердых растворов, конечными членами которого являются геленит C2AS и окерманит C2MS2. С повышением содержания оксида магния более 15% вместо твердого раствора образуется только окерманит. В составе шлаков встречаются псевдоволластонит и волластонит (CS), разные модификации C2S, ранкинит -- C3S2, мервинит C3MS2, анортит -- CAS2 и др. Во многих шлаках имеются CaS, а также FeS и MnS.
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1. Схемы технологического процесса
4.1.1 Мокрый способ производства цемента
Описание мокрого способа производства
Производство начинается с извлечения из карьеров твердого известняка, который впоследствии дробится на куски различного размера. Затем куски измельчаются в дробильных агрегатах, пока размеры частей известняка не будут превышать 8-10 мм.
Затем на мини-завод транспортируют глину из карьера и обрабатывают ее в вальцевых дробилках до той степени, пока размер кусочков будет достигать от 0 до 100 мм.
Далее измельченную смесь отмачивают в болтушках. В результате получается шлам из глины, влажность которого составляет до 70 %.
Затем он поступает в мельницу, где происходит процесс смешивания и размалывания с известняковой массой.
После этого шлам влажностью около 40 % направляется в вертикальный бассейн, в котором выполняется окончательный процесс корректировки. Эта операция имеет исключительное значение, так как на этом этапе обеспечивается химическая формула состава произведенного шлама.
Только после того как шлам пройдет контроль качества, он допускается к последующим этапам. Далее цементная масса транспортируется из вертикального оборудования (бассейна) в горизонтальный, в котором происходит хранение смеси перед поступлением в печь обжига. В горизонтальном бассейне сырьевая масса постоянно помешивается механическим путем с применением сжатого воздуха. Благодаря этому шлам не выпадает в осадок и полностью гомогенизируется. Если в процессе изготовления цемента применяются сырьевые компоненты, что имеют неизменный химический состав, то корректировка химического состава шлама осуществляется в горизонтальном бассейне.