Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе

         Цемент, выходящий из мельничной  установки, взвешивают для учета  эффективности ее работы, а затем  направляют на склады с помощью  камерных насосов.

         Хранят цемент обычно в железобетонных  силосах. Для учета массы цементов при их хранении в силосах принимается насыпная плотность портландцемента 1450 кг/м и пуццоланового портландцемент 1100 кг/м . 
 
 
 
 
 

2. Режим работы цеха

         Режим работы цеха определяет количество рабочих дней  в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене. Режим работы устанавливают в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий вяжущих веществ. В соответствии с нормами технологического проектирования для полного использования оборудования работа помольных цехов проектируется трёхсменной по прерывной неделе,  что составляет 305 расчётных суток работы в год и 60 суток для профилактического и других видов ремонта оборудования,  а также  для периодической догрузки  и перегрузки мелющих тел в мельницу.

         Для определения суточной потребности  в материалах нужно годовую  потребность разделить на 305 суток,  а для определения часовой  потребности – суточную  потребность  в материале на 24 часа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.4.Сырье и полуфабрикаты

         При производстве портландцемента  применяют разнообразные материалы, одни из которых идут непосредственно на изготовление клинкера, другие же в виде добавок используются при его помоле (гипс и минеральные добавки).

         Сырьевыми материалами для производства  клинкера служат карбонатные горные породы с высоким содержанием углекислого кальция и глинистые породы, содержащие кремнезем, глинозем и оксид железа. В среднем на изготовление 1 т цемента требуется 1.6 т исходного сырья.

         Наряду с материалами природного  происхождения цементная промышленность во всеувеличивающемся объеме использует побочные продукты (отходы) разных отраслей промышленности, например доменные шлаки, золы, нефелиновый шлам и др. Имеется также опыт комплексного производства портландцемента и сернистого газа из смесей гипса и ангидрита (сернокислого кальция) с глиной.

         Пригодность сырьевых материалов  для производства портландцемента  устанавливают на основании их  всестороннего изучения.

         В производстве портландцемента  наиболее широко используют известняки и мел, а также мергели. Средняя плотность плотных известняков достигает 2400 – 2700, а меловых пород – 1500 – 2000 кг/м . Влажность этих материалов соответственно 2 – 6 и 15 – 30 %. Известняки и мел содержат до 90 % и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. Химический состав этих материалов характеризуется преимущественным содержанием оксида кальция (до 50 % и более) и СО (до 40% и более). Они содержат также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание МgО более 3 – 3.5 % и серного ангидрида более 1 – 1.3 % недопустимо.

         При разработке технологической  схемы производства портландцемента  прежде всего учитывают химический  и петрографический состав, а  также физические свойства и  влажность карбонатных пород.

         Мергели – природная смесь  мельчайших частиц углекислого  кальция и глинистых минералов,  являются ценным сырьем. По содержанию  СаО, SiO , R O в расчете на прокаленное вещество они близки к клинкеру. Мергели, в которых содержание СаСО соответствует содержанию его в искусственно составленной сырьевой смеси, называют натуральными. Подобно известнякам и мелу мергели могут резко различаться по физическим свойствам: одни имеют плотную структуру и прочны, другие как и мел мягки, рыхлы и влагоемки. Средняя  плотность мергелей 2200 – 2500 кг/м , а влажность – 5 – 20 %.

         Глины представляют собой тонкодисперсные  осадочные горные породы и  легко дают суспензии при разбалтывании  с водой. Глины сильно различаются по минеральному и гранулометрическому составу часто в пределах одного месторождения. Нередко они содержат значительное количество включений в виде песка и гравия, что вызывает необходимость их предварительного обогащения.

         По минеральному составу глины  характеризуются преимущественным  содержанием водных алюмосиликатов  и кварцевого песка. Легкоплавкие  глины состоят в основном из  кремнезема (70 – 80 %), глинозема (3 – 10 %), оксида железа (3 – 6 %) и  небольшого количества карбонатов  кальция и магния. В отдельных случаях содержание оксида кальция может достигать

10  – 25 % , а  оксида магния – 3 – 5 %. Иногда  в глинах присутствуют соединения, содержащие SO , Na O и К О. Включения веществ с этими оксидами, а также МgО нежелательны и их количество должно быть минимальным. Влажность глин колеблется в пределах 15 – 25 %. Средняя плотность комовой глины 1800 – 2000 кг/м .

         В цементном производстве используются  также глинистые сланцы и лессы.  Сланцы характеризуются слоистостью  и значительной прочностью.

         Исследования установили целесообразность  применения базальтов в качестве  глинистого компонента. При этом  обеспечивается пониженная энергоемкость при обжиге и помоле клинкера, пониженное тепловыделение цемента и повышенная его сульфатостойкость.

         По данным этих же исследований, рационально использование «красного шлама», получаемого при производстве глинозема из бокситов и содержащего до 60 % полуторных оксидов. Нефелиновый шлам – отход производства глинозема. В нем содержится 25 – 30 % SiO , 2 – 5 % Аl O ,

3 – 5 % Fe O , 50 – 58 % CaO и 3 – 8 % других оксидов, в частности щелочей ( 1.5 – 3 %). При таком содержании СаО к этому материалу достаточно добавить лишь 15 – 20 % известняка для получения сырьевой смеси, используемой в производстве портландцемента. Применение нефелинового шлама увеличивает производительность печей на 20 – 30 % и уменьшает расход топлива на 25 %.

         Доменные шлаки, содержащие до 40 – 50 % СаО, также весьма ценны  в производстве портландцемента.

Шлаками называют побочные продукты, получаемые при плавке черных и цветных металлов, сжигания твердых видов топлива, а также при электротермической возгонке фосфора.

Химический и  минеральный состав шлаков в зависимости от состава пустой породы руды, топлива, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса, условий сжигания топлива и, наконец, условий    охлаждения    колеблется в широких    пределах.

  Многие разновидности  металлургических, особенно доменных, шлаков по химическому составу приближаются к портландцементу и глиноземистому цементу.

До последнего времени для производства вяжущих  веществ применялись лишь гранулированные доменные шлаки.

Доменные  шлаки. Железные руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемых в совокупности пустой породой.

 Некоторые  из них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.

Так как пустая порода в руде редко бывает легкоплавкой, то для ее удаления в шихту вводят специальные добавки — плавни (флюсы), способные образовывать с ней легкоплавкие соединения. В качестве плавней применяют, обычно карбонатные породы — известняк, доломит и т. п.

В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400—1500 °С эти соединения плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в среднем получается

  0,5—0,7 т шлака.

Химический  состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна. 

Обычно в состав доменных шлаков входят оксиды CaO, SiO₂, A1₂O₃, MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда TiO₂ и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных шлаках язляются CaO, Si0₂, A1₂O₃ и отчасти MgO, суммарное содержание которых достигает 90—95 %.

По химическому  составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция.

Быстроохлажденные стекловидные доменные шлаки в зависимости от их химического состава способны в тонкоизмельченном состоянии взаимодействовать с водой и твердеть подобно портландцементу (при введении активизаторов).

Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с портландцементным клинкером может быть в некоторой мере охарактеризована модулем основности и модулем активности. Модуль основности М_о доменного шлака представляет собой отношение содержащихся в нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов:

М_о = (CaO + MgO)/(SiO₂ + AI₂O₃).

В зависимости  от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы.

Модуль активности М_а выражает отношение количества глинозема в шлаке к содержанию кремнезема, %:      

М_а = Al₂O₃/SiO₂

Гидравлическая  активность доменных шлаков в большинстве случаев с увеличением модуля основности и особенно модуля активности возрастает. Однако роль отдельных оксидов в формировании гидравлической активности шлаков иная, чем в портландцементном клинкере.

      Гидравлическая активность гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков должна оцениваться коэффициентом качества К.. Он зависит от содержания (%) в шлаке оксидов кальция, алюминия, магния и двуоксидов кремния и титана и определяется по формуле:

К = (СаО + А1₂О₃ + MgO)/(SiO₂ + TiO₂)

Эта формула  справедлива при содержании оксида магния в шлаке до 10%.При большем количестве расчет проводят по следующей формуле:

К = (СаО + А1₂О₃ + 10)/[SiO₂ + TiO₂ +(MgO — 10)]

Чем выше показатель коэффициента качества, тем выше гидравлическая активность доменного граншлака.

      В доменных гранулированных шлаках не допускается наличие плотных кусков и посторонних примесей.

Гидравлические  свойства доменных шлаков. Даже при самом благоприятном химическом составе ни быстроохлажденные остеклованные, ни тем более медленноохлажденные закристаллизованные шлаки при обычных температурах (до 15—25⁰C) почти не проявляют активности во взаимодействии с водой и, следовательно, не твердеют.

Однако, как показывают исследования, в доменных шлаках как в кристаллической, так и в стекловидной фазе имеются составляющие, способные при раздельном или совместном воздействии на них механических, химических и тепловых факторов к взаимодействию с водой и гидравлическому твердению, которое обусловлено образованием новых нерастворимых в воде веществ. Активность доменных шлаков зависит от содержания в них различных минералов, микропримесей и добавок активизаторов.

Ценность шлака  или золы тем выше, чем больше в них гидравлически активных фаз. При этом наличие определенного количества самостоятельно твердеющих фаз (C₃S, алюмоферритов кальция, p-C₂S или основного шлакового стекла) обусловливает возможность использовать такие шлаки (с активизаторами твердения или без них) для изготовления бетонов, твердеющих в нормальных воздушно-влажных условиях. Если же этих фаз нет или они наблюдаются в небольших количествах, то необходимо вводить активизаторы твердения и применять тепловую обработку при 95—100°С или даже при 175—200°С (в автоклавах). Введение в стекловидные шлаки небольших количеств щелочей и сульфатов как бы активизирует (возбуждает) их скрытые гидравлические свойства. В соответствии с видом вводимой добавки различают щелочную, сульфатную и комбинированную активизацию шлаков.