Технологическая линия по производству молотой негашеной извести

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Исходные данные для проектирования

2.1. Характеристика сырьевых материалов

   

   Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаС03 и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция состоит из 56 % СаО и 44 % С02. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.

   Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: зернисто-кристаллический мраморовидный известняк, плотный кристаллический известняк, землисто-рыхлый известняк (или мел), известковый туф, известняк-ракушечник, оолитовый известняк, доломитизирован-ный известняк, доломит.

Мрамор по химическому составу (СаС03 или CaC03+MgC03 — наиболее чистое сырье. Однако в связи с высокими декоративными свойствами  он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.

Плотные известняки имеют мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Их наиболее широко используют для получения извести.

 

Средняя плотность известняков составляет 2400— 2800 кг/м3, мела — 1400—2400 кг/м3.  Это колебание объясняется количеством содержащихся примесей кварца, доломита и других минералов. Объемная масса изменяется в гораздо больших пределах. К молотой негашеной извести кроме требований к суммарному содержанию активных CaO и MgO предъявляются ещё и требования по тонкости помола — остаток на сите № 02 должен составлять не более 1%, а на сите № 008 – не более 15%.    Водопотребность извести велика: на 1м3 известковых растворов расходуется обычно 300-350 л воды. При применении молотой извести водопотребность снижается, а при применении теста или гидратной извести – увеличивается.    Известь отличается очень высокой пластичностью, что придаёт хорошую удобоукладываемость бетонам и растворам, повышая производительность труда и улучшая качество кладочных и штукатурных работ. Известковые растворы на гидратной извести и известковом тесте схватываются и твердеют очень медленно: на 28-е сутки их прочность достигает 0,5-1,0 МПа. Растворы на молотой извести схватываются в течении 15-60 мин и через 28 суток имеют прочность 2-3 МПа.[4]

В настоящем проекте используется известняк Слюдянского месторождения. Его характеристики приведены в таблице 2.1 и 2.2

Таблица 2.1 Химический состав сырья.

Химический состав, %
						П.п.п
52,27	-	4	1,04	0,02	2,4	84,43

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2 Вещественный состав сырья. [5]

Вещественный состав,%			Влажность,%	R,Мпа
Ca	Mg	Глинистые
93	4,8	2,2	3	180

 

 

 

2.2. Режим  работы и производственная программа 

       Режим работы предприятия

   Цех по производству молотой негашеной извести работает по прерывной схеме в две смены и продолжительность смены 8 часов .260 дней в году. Ниже приведена производственная программа цеха. Исходя, из годовой производительности 25000т рассчитана производственная программа, которая приведена в таблице 2.3.

 

 

 

Таблица 2.3. Производственная программа

 

Выпускаемый продукт	В год	В сутки	В смену	В час
Известь, т	25000	96,15	48,08	6,01
С учетом потери, т	26250	100,958	50,48	6,31

 

 

Производственные потери 0,5%.

 

 

2.3 Расчет потребности сырья

Для производства строительной извести используется плотный известняк, известняк-ракушечник, известковый туф, мел, доломит. Карбонатное сырье для производства строительной извести должно удовлетворять требованиям ГОСТ21-27-76.

Определение активных CaO+MgO   в воздушной извести при обжиге карбонатных пород:

A=(CaOи +MgOи)-( ). Где А-количество активных CaO+MgO.

К=коэффициент пересчета химического состава сырья на состав извести:

K===1,68

CaOи =K* CaOc  =1.68*52.24=87.81

MgOи   =K*MgOc=1.68*2.4=4.03

A=(CaOи +MgOи)-( )= 85.54(2 cорт)

Удельный расход сухого карбонатного сырья (т.т) без учета пылеуноса:

К===1,717

Расход природного карбонатного сырья с учетом влажности без учета пылеуноса:

Кв=К*(100/100-W)=1.77

Расход сырья с учетом потерь  пылеуносом:

==1,85

Расход карбонатного сырья на фактическую производительность предприятия:

Р=Кобщ*П=1,85*(100/100-0.5)=1.7

Р-расход карбонатного сырья.

В год=48,56тыс.т

В сутки=177,8т

В смену=88,9т

В час=11,1125т

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.4. Потребность сырья

                        

Наименование материала	Потребность в материалах,т
	Годовая	Месячная	Суточная	Часовая
Известняк: Сухой, т	48560	4004	186,77	11,67
С естественной влажностью, т	50001	4168	192,34	12,02
С учетом потерь, т	50990	4250	196,11	12,25

 

 

3. Технологическая часть

3.1Физико-химические основы процесса производства

   Обжиг - основная. технологическая операция в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Цель обжига - возможно более полное разложение (диссоциация) СаСО3 и МgСО3•СаСО3, на СаО, МgO и СО2 и получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор.

   Если в сырье есть глинистые и песчаные примеси, то во время обжига между ними и карбонатами происходят реакции с образованием силикатов, алюминатов и, ферритов кальция и магния.

Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка 
- углекислого кальция идет по схеме: СаСО3?СаО+СО2. Теоретически на декарбонизацию 1 моля СаСО3 (100 г) расходуется 179 кДж или 1790 кДж на 
1 кг СаСО3. В пересчете на 1 кг получаемого при этом СаО затраты равны 
3190 кДж.

При обжиге известняка и других подобных пород происходит их диссоциация, то есть процесс разложения твердого вещества на более простое твердое вещество и газ. Применительно к кальциту этот процесс может быть представлен следующим стехиометрическим уравнением

СО3  « СаО(тв) + СО ­(газ) (4)

Представленная реакция обратима, но лишь при определённых условиях протекает в сторону образования оксида кальция (СаО) – основной составляющей извести. Этот химический процесс возможен только при относительно высоких температурах обжигаемого материала и давлении углекислого газа в среде обжига: чем оно ниже, тем интенсивнее идет процесс диссоциации. Чтобы процесс разложения протекал с достаточной скоростью, необходимо, чтобы температура (называется температурой декарбонизации) была выше 8800С.

Диссоциация карбонатов начинается с распада ионов [СО3]2-  по схеме:

[СО3]2-®СО2+О2         (5)

Процесс диссоциации углекислого кальция протекает по топохимическому механизму.

При обжиге известняка протекают параллельно или параллельно – последовательно процессы разрушения кристаллической решетки СаСО3, разложения сложных анионов [СО3]2- , образование кристаллической решетки СаО. Вместе это составляет кристаллохимическую сторону явления диссоциации углекислого кальция.

Таким образом, распад карбонат – ионов является первым, начальным этапом процесса диссоциации СаСО3.

Вторым, основным этапом, является превращение гексагональной решетки кальцита в кубическую решетку оксида кальция с уменьшением ее объема почти в 2,25 раза. На рисунке 3.1. представлена кристаллическая структура оксида кальция.

Рисунок 3.1. Схема кристаллической структуры (элементарной ячейки) оксида кальция

 

для получения частиц пережженной извести, что значительно ухудшает ее свойства.[7]

 

 

3.2. Выбор и обоснование технологической схемы завода. Краткое описание

   Обжигают известняк в различных печах: шахтных, вращающихся и кипящего слоя;

Наибольшее распространение получили шахтные известеобжигательные печи. В зависимости от вида применяемого топлива и  способа его сжигания различают шахтные печи, работающие:

1) на короткопламенном твердом топливе, вводимом обычно в

шахту перемежающимися с известняком слоями, такой способ обжига называют

пересыпным, а сами печи – пересыпными;

2) на любом твердом топливе, газифицируемом или сжигаемом в

выносных топках;

3) на жидком топливе;

4) на газообразном топливе.

   К достоинствам шахтных печей относится простота конструкции; сравнительно малые капитальные вложения; низкие эксплуатационные расходы; высокие теплотехнические и технико-экономические показатели

По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, по её высоте различают три зоны.

   В верхней части печи - зона подогрева – материал подсушивается и

подогревается раскаленными дымовыми газами, и из него выгорают органические примеси.

   В средней части печи располагается зона обжига, где температура

обжигаемого материала изменяется в пределах 850 - 1200 - 900о С;

здесь известняк разлагается и из него удаляется углекислый газ. В зоне

охлаждения – нижней части печи – известь охлаждается с 900 до 50 – 100о

С поступающим с низу воздухом, который в свою очередь нагревается и попадает в зону обжига для поддержания горения.

Противоточное движение обжигаемого материала и горячих газов в шахтной печи позволяет хорошо использовать тепло отходящих газов на подогрев

сырья, а тепло обожженного материала – на подогрев воздуха, переходящего в зону обжига.

Поэтому пересыпные шахтные печи экономичны по расходу топлива, однако

известь в них загрязняется золой топлива. Обжиг на природном газе или жидком

топливе позволяет значительно улучшить качество извести, однако конструкции шахтных печей, использующих эти виды топлива, требуют усовершенствования, особенно в отношении подачи топлива в печь.

 

 

 

Обжиг известняка во вращающихся печах

 

   К недостаткам  вращающихся печей относятся: большой  удельный расход топлива; значительный  унос из печи и из холодильника  пыли, для улавливания которой  требуется большой объем пылеотстойных камер; загрязнение извести золой при применении пылевидного топлива; образование вследствие присадки золы спекшейся пленки, затрудняющей гашение известия; большой процент пережога извести при применении жидкого топлива. 

 

 Обжиг известняка в кипящем слое

  Практика показала, что такой обжиг может давать полную декарбонизацию известняка при температурах, близких к расчетным. Оптимальная температура обжига реактора — 900—1000°. Этот способ позволяет получать известь мягкого обжига и однородного качества. Расход топлива в такой установке составляет 1200 ккал на 1 кг и почти равен расходу топлива в мощных шахтных печах. Такие печи производят до 120 тонн извести в сутки.

  Поэтому, в настоящем  проекте используем шахтную печь  на газообразном топливе[6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 3.1 Технологическая схема производства  извести

 

 

3.3 Описание схемы

   Производство извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки сырья, приготовления сырьевой смеси, обжига, тонкого помола, хранения и транспортировки.

Добыча сырья

Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах  после удаления верхних покрывающих непродуктивных слоев. Плотные известково-магнезиальные породы взрывают. Для этого вначале с помощью станков ударно-вращательного (при  твердых породах) или вращательного бурения ( при породах средней прочности) бурят скважины диаметром 105-150 мм, глубиной 5-8 м и более на расстояние 3,5-4,5 м одна от другой. В них закладывают надлежащее количество взрывчатого вещества (игданита, аммонита) в зависимости от прочности породы, мощности пласта и требуемых габаритов камня.

   В зависимости от расстояния между карьером и заводом известняк доставляют на завод ленточным конвейерами, автосамосвалами, железнодорожными и водным транспортом.[8]