Расчет завода по производству пуццоланового портландцемента

Содержание: 

 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Строительство завода по производству пуццоланового портландцемента производится в г. Магнитогорск.

     Годовая производительность завода составляет 0,95 млн.т. в год.

     При выборе площадки для строительства  завода необходимо стремиться к максимальному  приближению к месторождениям сырья  и транспортным коммуникациям.

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

     Сырьевыми материалами для производства клинкера служат местные карбонатные горные породы (известняк), доставляемые на завод  автомобильным  транспортом и  глинистые породы, которые также  доставляются на завод автомобильными путями. Шлак доставляется автомобильным транспорт с местных металлургических заводов. При производстве пуццоланового портландцемента используется гипс, который доставляется на завод также автотранспортом. Топливо используется газообразное природное – природный газ из районных месторождения. Предусмотрена возможность перехода на другой вид топлива, например каменный уголь.

     Технологический процесс обеспечивается внедрением новых энергосберегающих технологий и высокопроизводительного оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Номенклатура  выпускаемой продукции

 

    Пуццолановый  портландцемент – это гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера (60-80%) и вулканической породы - пуццолана с добавлением небольшого количества гипса. Количество пуццолана  в пуццолановом  портландцементе должно составлять 20-40%. Количество гипса в пересчете на SO₃ не должно превышать 3,5%.

        Плотность пуццоланового портландцемента колеблется в пределах 2,8-3,0 г/см³, уменьшаясь по мере увеличения дозировки шлака. Объемная масса в насыпном состоянии 900-1200 кг/м^3, а в уплотненном состоянии – 1400-1700 кг/м³. Водопотребность пуццоланового портландцемента несколько меньше, чем у портландцемента, а водоотделение – несколько больше.

    По  срокам схватывания к пуццолановому портландцементу предъявляют те же требования, что и к портландцементу. Однако, как правило, пуццолановый портландцемент схватывается медленнее, чем портландцемент.

    По  ГОСТ 22266-76 пуццолановый портландцемент разделяется на марки 200, 300, 400, 500. Быстротвердеющий пуццолановый портландцемент через трое суток должен иметь предел прочности при изгибе не менее 35 кгс/см², а при сжатии – не менее 200 кгс/см². Через 28 суток предел прочности при сжатии должен быть не ниже 400 кгс/см².

    В связи с тем, что пуццолановый портландцемент обладает высокой удельной поверхностью, хранить его свыше двух недель не рекомендуется, так как активность, особенно в ранние сроки твердения, снижается очень сильно. По морозостойкости пуццолановый портландцемент сильно уступает портландцементу. Он обычно выдерживает до 100 циклов попеременного замораживания, поэтому его применяют в подземных и подводных сооружениях. Пуццолановый портландцемент отличается высокой стойкостью к многим агрессивным средам и, в частности, в мягких и сульфатных водах.

      Пуццолановый портландцемент менее универсальный вяжущий материал чем, например,  шлакопортландцемент его рекомендуется использовать для строительства подземных и подводных сооружений. Особенно эффективно его применение в гидротехническом строительстве.

    Не  рекомендуется применять пуццолановый портландцемент в зоне переменного уровня влажности, а так же в строительстве при низких температурах.

    Главным преимуществом пуццоланового портландцемента, по сравнению со шлакопортладцементом является его высокая кислотостойкость.

 
 

3. Технологическая часть

 

3.1. Выбор сырьевых материалов, обоснование выбора способа и технологическая схема производства 

         В настоящее время применяют два основных способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляются в водной среде, и «сухой», когда материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде.

      Каждый  из этих способов имеет свои положительные  и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при мокром способе в 1,5—2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды.

      Мокрый  способ, несмотря на его технико-экономические  преимущества по сравнению с сухим, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества, получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.

      Применение  находит и третий, так называемый комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ по ряду данных почти на 20—30% снижает расход топлива по сравнению с с сухим, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества, получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.

      Применение  находит и третий, так называемый комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ по ряду данных почти на 20—30% снижает расход топлива по сравнению с расходом по мокрому способу, но при этом возрастают трудоемкость производства и расход электроэнергии.

      В ряде стран, в том числе в России и США, преобладает производство цемента по мокрому способу.  Исходя  из технико-экономических показателей принимаем сухой способ производства.  
 

2. Описание  технологического процесса

 

При мокром способе производства известняк проходит двухстадийное дробление в щековой  – 4 и молотковой  дробилках – 6 в водной среде, что сильно упрощает процесс дробления и по ленточному конвейеру поступает на склад – 7. Глина измельчается в валковой дробилке – 10   и затем распускается  в глиноболтушках – 11 диаметром 10 м и высотой 2,5 м, футерованных изнутри чугунными плитами. В центре болтушки вращается крестовина с прикрепленными к ней стальными граблями для измельчения глины.

        Затем известняк и глина через бункера, оборудованные дозаторами, перекачиваются насосами по трубопроводу в барабанную мельницу – 8 на совместный помол. Измельченный материал по трубопроводу перекачивается в шлам-бассейны. Готовый шлам также по трубопровуду с помощью насосов поступает во вращающуюся печь – 14  через питатель – 13 для равномерной подачи смеси. Затем тонкая фракция через циклоны, аэрожелобы и дозирующие устройства поступает в силосы (склад) сырьевой муки, а грубая фракция через сепаратор - на домол в мельницу.

      Сырьевая  мука из силосов, оборудованных устройствами смесительной аэрации, аэрожелобом и питателями транспортируется в циклонные теплообменники, где нагревается выходящими из печи газами до 700— 750 °С и частично декарбонизуется. Из теплообменников сырьевая мука самотеком направляется во вращающуюся печь. Клинкер, выходящий из печи, охлаждается в холодильнике. Затем клинкер пластинчатым конвейером направляется в силосный склад, оборудованный дозаторами; на этом же складе находятся необходимые добавки, в этом случае пуццолан, предварительно измельченный, но возможно добавление дополнительных добавок, для улучшения качества цемента. Со склада клинкер и добавки ленточным конвейером подаются на помол в барабанную мельницу, оборудованную сепаратором. Тонкая фракция от мельницы через циклоны, пневмокамерный насос направляется в силосный склад, грубая — через аэрожелобы, элеватор и центробежный сепаратор — на домол в мельницу. Помольный агрегат оборудован аспирационными устройствами; холодильник— электрофильтром; печь — скруббером, электрофильтром и дымососами, через которые обеспыленные газы или воздух направляются в атмосферу. Цемент со склада грузят в железнодорожные вагоны или автоцементовозы.

      В рассмотренном выше случае при сухом  способе производства степень декарбонизации сырьевой муки в циклонных теплообменниках достигает 20 %, производительность печи не превышает 150 т/ч. С целью повышения производительности печного агрегата или снижения его металлоемкости на некоторых зарубежных цементных заводах между теплообменниками и вращающейся печью устанавливают реактор-декарбонизатор. В этом аппарате с помощью дополнительных горелок осуществляется декарбонизация сырьевой смеси до 90 %. В реакторе-декарбонизаторе используется отходящий воздух клинкерного производства. Производительность печи в таких установках достигает 450 т/ч. 

3. Режим работы проектируемого предприятия

 

Таблица 1

Режим работы проектируемого предприятия