Анализ технологического процесса производства цемента

     Фильтры-подогреватели устанавливают  в холодной части печи на  расстоянии 3-5 м. Фильтры-подогреватели  снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшают расход теплоты на 210 кДж/кг. Повышение температуры газов и их запыленности приводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего из фильтра-подогревателя, не должна быть ниже 33-35%, а температура газов в этой зоне  - не более 200 градусов .

       На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя  устанавливает цепные завесы. Длина   цепной зоны 40-50 м, масса  цепей  170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2  . Цепи обычно навешиваются  двумя способами: свободно свисающими концами или гирляндами. Причем последний метод  крепления эффективнее. Цепи аккумулируют теплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепной зоны шлам выходит в виде гранул.

     В зоне подогрева печи устанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройств увеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколько мелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогрева увеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи от преждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастает пыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить за влажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.

    При использовании коротких печей  целесообразнее применять запечные  теплообменники: концентраторы шлама  и распылительные сушилки. Концентраторы  шлама увеличивают производительность  печи до 25%, а расход теплоты  снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживается значительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается и потоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров. Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициента паронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находят широкого распространения. 

    Клинкер, полученный на выходе  из печи подлежит помолу в  трубных мельницах открытого  или замкнутого цикла. Тонкость  помола характеризуется остатком  на сите и составляет 8-12% для большинства цементов.

    Хранят готовый цемент в цементных  силосах - железобетонных ёмкостях  диаметром 10-12 метров и высотой  20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.

     Основной качественной характеристикой  цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора 1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде при температуре 20 град.  Прочность колеблется от 300 до 600 кг/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам - М600.

 

Особенности производства

    Производство быстротвердеющего портландцемента (БТЦ),                   особобыстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента и других цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются от обычного портландцемента интенсивным набором прочности в первый период твердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25 МПа, а в возрасте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.

  Получают  БТЦ совместным измельчением до удельной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементного клинкера с содержанием СзS и СзА  около 60-65 % и гипса, содержание которого в пересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портландцемент получают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержанием вредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердения бетона.

    Сульфатостойкие цементы, образующие  цементный камень, устойчивый к  агрессивному действию вод, содержащих  сульфатные анионы SО2-4..К этой  группе цементов относят сульфатостойкий  портландцемент (без добавок и  с минеральными добавками), сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкие цементы измельчением клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 - 50 %, СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.) сульфатостойкие цементы имеют марки 300, 400 и 500.

      При изготовлении шлакопортландцемента  в качестве активной минеральной  добавки применяют гранулированный  доменный шлак. Шлак можно вводить  не только на стадии помола, но и при получении клинкера, заменяя часть глинистого компонента. Это снижает расход топлива, так как не требуются затраты теплоты на разложение глины.

    Сырьевую смесь с использованием  шлака можно получать как сухим,  так и мокрым способом. Более  распространен сухой способ, так  как при мокром способе шлак  быстро расслаивается вследствие выпадения в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного помола известняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают с сушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно сушат в сушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температуры приводит к расстекловыванию шлака и снижению его активности. Получают шлакопортландцемент помолом в многокамерных мельницах клинкера, высушенного шлака и гипса. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %, основных - 50-60 %.

Быстротвердеющий  шлакопортландцемент изготовляют  более тонким измельчением обычной  сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/ г), используя  для этого двустадийный помол: вначале  измельчают клинкер, а затем клинкерный порошок, шлак и гипс.

Пуццолановый  цемент получают совместным помолом  клинкера, гипса и активной минеральной  добавки (20-40 %). Добавки перед помолом  дробят и сушат до влажности  1-2 %.  Совместный помол производят в  многокамерных трубных мельницах по открытому циклу так как большинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случае использования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому циклу. 
 
 
 
 
 
 
 

 

2.Динамика  трудозатрат при  развитии технологического  процесса

 
 

  Исходя из динамики трудозатрат, различают 2 возможных варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное . Построим график изменения живого и прошлого труда для определения варианта развития техпроцесса. Наши исходные данные : Тж=500/(27t+675) и Тп=0,02t +0.5:

Таблица 2.1. Динамика трудозатрат. 

 

Рис. 2.1. Ограниченная динамика трудозатрат.     

   

С помощью графика  и аналитической таблицы удалось  установить , что  в нашем случае имеет место ограниченный вариант  развития. Момент времени до которого развитие целесообразно равен t=4,9 г.

    В  нашем техпроцессе имеет место  трудосберегающий техпроцесс, потому  что Тж- уменьшается, а Тп – возрастает.

     Установим  в какой степени снижаются  затраты Тж по мере роста  Тп. Для этого найдем отношение  (Тж)”=dТж/dТп (данное соотношение отражено в таблице 1.1) Мы видим ,что значение отношения возрастает => реализуется возрастающий тип отдачи дополнительных затрат овеществленного труда. 
 
 
 
 
 
 

 

3. Уровень   технологии технологического  процесса

 

    В  нашем техпроцессе мы обнаруживаем ограниченный путь развития, который называется рационалистическим. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда. Вместе с тем живой труд уменьшается в большей степени , чем  возрастет прошлый труд. Рационалистическое/эволюционное/ развитие с экономической точки зрения всегда предпочтительнее» чем путь эвристического /революционного/ развития технологического процесса.  Это связано с дополнительными затратами на научно-исследовательские, работы при эвристическом совершенствовании технологии. Однако суть рационалистического развития принципиально ограничен     Рассчитаем параметры технологического процесса L , B , Y для момента времени t=3. 

     Воспользуемся моделью рационалистического развития техпроцесса. 

      L= (3.1.)   где L- производительность труда ; B -  технологическая вооруженность ; Y- уровень технологии, Y*-относительный уровень технологии. 

L=1/Тж =1,512

B=Тп/Тж =0,84672  

У=(1/Тж)*(1/Тп )  =2,7

У*=У/L=1/Тп=1,7857

         Это соотношение справедливо  для механизированных процессов  и является математической моделью  закона рационалистического развития  техпроцесса. 
 

   Таблица 3.1. Математическая модель закона рационалистического развития  техпроцесса 

 

Очевидно , что  У*>L  на протяжение первых 5-и лет, отсюда следует , что рационалистическое развитие  техпроцесса производства извести целесообразно до 4 года включительно. Далее оно становиться нецелесообразным.

   

 

 

4. Структура технологического процесса

          Рис 4.1.Схема технологического процесса производства портландцемента.

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 
 
 
 
 
 

Рис 4.2. Пооперационная структура  технологического процесса производства портландцемента:

 - предметные связи;     -- временные связи.