Комплексная переработка шламов глиноземного производства АО"АК"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Апреля 2011 в 19:56, дипломная работа

Описание работы

Строительная керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Керамические стеновые изделия – один из наиболее древних искусственных материалов, их возраст около 5 тыс. лет. Они отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. Применение глины для изготовления посуды и других керамических изделий было известно уже в глубокой древности, за несколько тысяч лет до нашей эры.

Содержание работы

Аннотация 2
Содержание 3
Введение. 4
1. Обоснование необходимости реконструкции действующего предприятия. Ошибка! Закладка не определена.
2. Аналитический обзор источников информации. 9
3. Технологическая часть. 14
3.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции. 14
3.1.1 Основные параметры и размеры. 14
3.1.2 Технические требования. 15
3.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей. 17
3.2.1 Характеристика сырья. 18
3.2.2 Характеристика топлива. 19
3.3 Обоснование состава композиции. 20
3.4 Технологическая схема проектируемого производства. Ошибка! Закладка не определена.
3.5 Теоретические основы технологических процессов цеха формования, сушки, обжига. 23
3.6 Контроль производства и качества продукции. 37
3.7 Технохимические расчеты. 42
3.7.1 Расчет химического состава шихты по шихтовому составу массы. 42
3.8 Материальные расчеты. 44
3.8.1 Материальный баланс цеха. 44
3.9 Режим работы цехов предприятия. 51
3.10 Производственная программа предприятия. 52
3.11 Выбор и расчет оборудования цеха формования, сушки и обжига. 53
3.12 Выбор и расчет бункеров и складов. 56
3.13 Теплоэнергетические расчеты 57
3.13.1 Теплотехнический расчет печи. 61
4. Автоматизация технологического процесса. 70
4.1 Описание схемы автоматизации туннельной печи. 70
4.2 Спецификация на приборы. 71
5. Охрана труда. 72
5.1. Анализ степени опасности технологического процесса при производстве керамического кирпича. 72
5.2 Микроклиматические условия. 74
5.3 Выбор и расчет системы вентиляции. 75
5.4 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности. Пожарная профилактика. 76
5.5 Освещение. 76
6. Охрана окружающей среды. 78
7. Строительная часть. 81
8. Экономическая оценка проектных решений. 83

Файлы: 1 файл

ОСНОВА.doc

— 1.20 Мб (Скачать файл)

Аннотация

 

Содержание

 

Введение

     Строительная  керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве  жилых и промышленных зданий и  сооружений. Керамические стеновые изделия  – один из наиболее древних искусственных  материалов, их возраст около 5 тыс. лет. Они отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. Применение глины для изготовления посуды и других керамических изделий было известно уже в глубокой древности, за несколько тысяч лет до нашей эры. Ассирийцы и египтяне уже были знакомы с обжигом керамических изделий и приготовлением цветной глазури. В древней Греции и Риме керамическое производство также было весьма развито. При археологических раскопках на территории Европы и Азии были найдены керамическая посуда, вазы, различные украшения, относящиеся к IV—V векам.

     Лучшими образцами древнерусского керамического  производства могут служить украшения старинных русских соборов (Владимирского, Новгородского и др.) X—XIII веков.

     Начало  строительства кирпичных зданий в Москве относится к началу XIV века (1326—1333 гг.). В этот период было построено несколько кирпичных церквей, однако широкое распространение кирпичные постройки получили лишь с середины XV века, когда начали осуществлять широкое строительство не только в Москве, но и в других городах — Коломне, Туле, Смоленске и других.

     В 1415 г. по приглашению Ивана III в Москву приехал знаменитый в то время архитектор и инженер Аристотель Фьораванти, который внес значительный вклад в технологию кирпичного производства. Он предложил изменить размеры кирпича, сделав его более узким и продолговатым; размер «аристотелева» кирпича был 6,5Х2,5Х1,5 вершка, или 270Х110Х70 мм, что по объему составляет 1,05 современного кирпича. Под его руководством был построен первый кирпичный завод в Калитникове, оборудованный печами с постоянными сводами. К концу XVII в. выпуск продукции на московских кирпичных заводах достиг 3 млн. штук в год. Производство кирпича развивалось также и в других городах: в первой половине XVII века мастера кирпичники были зарегистрированы в 15 городах.

       Качество кирпича, изготовляемого  на Руси в XV—XVII вв., было очень  высоким. Об этом свидетельствуют  упоминания иностранцев, посещавших Россию. Так, например, Петр Аленский, посетивший Россию в XVI в., писал: «…кирпичи в этой стране превосходны, московиты весьма искусны в изготовлении их».

     За  длительный период существования керамической промышленности в России техника производства почта не менялась. Дешевизна рабочих рук не вызывала необходимости применения механического оборудования. Так, процесс производства кирпича на протяжении долгого времени сводился к следующему: добыча глины вручную; замес глины ногами или в деревянных глиномялках с конным приводом; формование в деревянных формах вручную или на гончарном столе (круге); сушка под навесом или на открытых площадках; обжиг в простейших напольных печах.

     Ассортимент керамических строительных материалов ограничивался почти исключительно обыкновенным глиняным кирпичом и черепицей.

     В первые же годы после великой Октябрьской  революции началась реконструкция кирпичной промышленности, принявшая наиболее широкий размах в годы первой пятилетки. В этот период организуется отечественное производство технологического оборудования (глиномялок, формовочных машин и дробильно-помольных агрегатов). Советскими изобретателями

     В. Е. Грум-Гржимайло, А. И. Артемкиным и  другими были созданы конструкции искусственных сушил. Модернизации подверглись кольцевые печи.

     В те годы были построены первые механизированные кирпичные заводы (при ст. Лобня под Москвой, в г. Подольске и др.), заводы, выпускавшие кирпич полусухого прессования (в Таганроге, Сталинске и др.). К этому же времени относятся первые опыты производства пустотелой керамики.

     Большую помощь оказали промышленности созданный  в 1918 г. Государственный керамический институт (ГИКИ) в Ленинграде и Всесоюзный институт строительных материалов в Москве, а также его филиалы на периферии.

     В 30-х годах началась массовая реконструкция кирпичных заводов с переводом их на круглогодовое производство, путём широкого внедрения искусственных сушил и механизации трудоемких процессов. Применение экскаваторов для добычи глины, механизированного транспорта, мотовозной тяги для доставки глины, полуавтоматической резки сырца вытесняло ручной труд, способствуя повышению производительности труда, улучшению качества продукции и росту ее выпуска.

     Производство  строительной керамики является важной отраслью народного хозяйства. В последние десятилетия созданы механизированные заводы с объемом производства в 50-100 млн. штук в год, оснащены мощными глинообрабатывающими и формующими машинами, механизированными экономичными сушилками и печами. В настоящее время предусматривается преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружение производства кирпича на базе новейшей техники.

     Строительный  керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечную энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного нагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит», пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной влажности

     В данный момент в производстве строительного  керамического кирпича сосредоточено  внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой  продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий  предусматривается установление   автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и  импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

     Расширение  ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3 и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м2 наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

     Необходимо  более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать  оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

     Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем переделам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности. 

      Переработка техногенных отходов в строительные материалы является важным экономическим  рычагом  в производстве глинозема, обеспечивает занятость населения  в новых производствах, дает ощутимый толчок к экономическому развитию региона  в целом. Проблема комплексного использования промышленных отходов приобретает большое значение как важный резерв повышения эффективности производства и одно из основных направлений рационального использования минерального сырья, так как размещение твердых отходов в отвалах приводит к нерациональному использованию земельных угодий и к загрязнению окружающей среды. Экономическая эффективность утилизации отвальных шламов глиноземного производства может быть определена только для комплекса переработки сырья в целом – с учетом снижения себестоимости основных видов продукции, затрат на строительство и организацию шламохранилища, на организацию дополнительного производства, а также с учетом реализации полученной от переработки отходов продукции. Не следует забывать также следующие экологические вопросы рассматриваемой проблемы:

      1. Ежегодные промышленные шламовые  отходы глиноземного производства  достигают нескольких миллионов  тонн и требуют значительных  площадей под отвалы; следовательно,  сокращаются площади полезных  земель – пахот, лесных угодий, мест выпаса скота и т.д.;

      2. Отвальные шламы глиноземного  производства содержат щелочные  и алюминатно – щелочные соединения в водорастворимом виде, которые, просачиваясь через слой шламовых отвалов, могут попадать вместе с грунтовыми водами в естественные водные источники, загрязняя их, убивая водную флору и фауну;

      3. Отвальные шламы являются тонкодисперсными  и могут быть источником загрязнения  окружающей среды пылевидными частицами [1].

      Существенный  вклад в экономику глиноземного производства может внести также доизвлечение глинозема и получение таких продуктов, как пигменты разной цветовой гаммы, железорудные концентраты (окатыши для доменного процесса), коагулянтов для очистки вод и других продуктов.

      Предотвращение  загрязнения атмосферы и водоемов промышленными отходами является важнейшей народнохозяйственной задачей. Основные отходы глиноземного производства: сбрасываемые на шламовые поля отвальные шламы, отходящие газы печей, сбросной воздух аспирационных установок, сточные воды.

      Переработка и использование бокситовых шламов в разных отраслях народного хозяйства обусловливаются химическим составом, фазовой характеристикой и физико-механическими свойствами (гранулометрическим составом, пористостью и др.) шламов.

      Поскольку существуют, по крайней мере, две группы бокситовых шламов (байеровские и спекательные), принципиально отличающихся по химическому составу, фазовой характеристике и физическим свойствам, в большинстве случаев области практического использования этих групп шламов различны. Следует также учитывать, что, как правило, отвальные бокситовые шламы являются смесью обеих групп, причем в варианте параллельного способа Байер – спекание в отвальных шламах преобладают байеровские шламы, а в варианте последовательного способа Байер – спекания — спекательные.

     Главными  отличительными особенностями байеровского шлама (и отвальных шламов с преимущественным содержанием шламов ветви Байера) являются высокое содержание окиси железа (преимущественно в виде гематита) и высокая дисперсность (большое содержание частиц мелких фракций). По содержанию соединений железа байеровские отвальные шламы приближаются к составу бедных железных руд. Согласно литературным данным, выход железа при восстановительной переработке красного шлама составляет 70—90 %. Но, несмотря на логическую очевидность, такая переработка бокситового шлама сопряжена с рядом серьезных технических трудностей, осложняющих процесс производства чугуна из бокситовых шламов, требует больших капитальных затрат и фундаментальных опытно-промышленных работ. Такая переработка байеровского шлама экономически целесообразна лишь при организации крупного комплекса с одновременным производством чугуна, глинозема и цемента.

     Главным в характеристике бокситового спекательного  шлама (и отвальных шламов с преимущественным содержанием шламов ветви спекания) является высокое содержание двухкальциевого силиката и значительное содержание Fe2O3 (20—25 %). Такие шламы характеризуются кальциево-силикатным составом и значительно большей крупностью частиц, чем байеровские, а также большой удельной поверхностью этих частиц, связанной со специфической пористостью, сформировавшейся при выщелачивании спеков. Наличие в шламе значительного количества гидравлически активного (проявляющего вяжущие свойства) двухкальциевого силиката предопределяет целесообразность его использования как в качестве самостоятельного вяжущего вещества, так и в качестве компонента строительных вяжущих веществ.

      Основными способами переработки отвального шлама глиноземного производства АО «АК» может быть комплексная переработка на чугун, глинозем и цемент, окускование руд и концентратов, производство строительной керамики, производства портландцемента и других вяжущих веществ, производство силикатного кирпича, использование отвального шлама в качестве наполнителя  при изготовление асфальтобетона, возможность получения стекла и стеклокристаллических материалов.

      Из  всего вышеперечисленного наиболее целесообразным является производство керамического кирпича. Бокситовые шламы относятся к легкоплавкому неспекающемуся малопластичному сырью с высокой формовочной влажностью. Прочность кирпича из бокситовых шламов  превышает прочность кирпича из традиционного сырья, поэтому он пригоден для строительства высотных зданий. Варьируя состав исходных шихт  и технологические параметры можно получать изделия с заданными свойствами в зависимости от условий службы конструкции. Керамический кирпич можно использовать для строительства зданий и сооружений, так как его сопротивление при сжатие отвечает основным стандартам, также можно использовать керамическую плитку для проведения облицовочных работ.

      Производство  кирпича обеспечит сравнительно большую экономию, использование  отходов глиноземного производства и золы с ТЭЦ освободит сравнительно большие площади от шламов, уменьшит загрязнение окружающей среды. 

     Кирпич  из отходов глиноземного производства обладает рядом достоинств, которые делают его конкурентоспособным по сравнению с силикатным кирпичом: более высокая огнестойкость, морозостойкость, химическая стойкость и водостойкость, а также меньшая теплопроводность и масса. Он имеет более широкую сферу применения, в том числе в сейсмически активных районах. Пустотелый кирпич имеет следующие преимущества: при производстве снижается расход сырья и топлива, повышается производительность сушилок, а применение его для наружных стен позволяет уменьшить их толщину, сокращает транспортные расходы и снижает нагрузки на фундамент. Лицевой керамический кирпич обладает высокой декоративностью и широким цветовым ассортиментом. Наиболее целесообразной является технология получения лицевого кирпича широкой цветовой палитры путем объемного окрашивания глиняной массы тонкомолотыми недефицитными металлическими рудами и комплексными добавками. Актуальность его применения выражается в умеренных затратах на сооружение зданий с высокой архитектурно-художественной выразительностью, но главное – в значительном сокращении затрат на ремонт фасадов при их длительной эксплуатации, так как срок службы лицевого кирпича более 50 лет. 

Информация о работе Комплексная переработка шламов глиноземного производства АО"АК"