 |
Выбор технологического режима
|
|
|
|
| Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛист |
| № докум.№ докум.№ докум. |
| ПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДата |
| Лист ЛистЛист |
а) состав и свойства сырьевых материалов (однородность, влажность, гранулируемость, твердость, размучиваемость и др.), факторы, которые влияют на выбор способа приготовления однородной по составу шихты, обеспечивающей получение клинкера надлежащего качества; следует учесть, что в настоящее время высококачественный клинкер можно получить как мокрым, так и сухим способом;
б) расходы топлива и энергии, в значительной части обусловливаемые отмеченными выше свойствами сырьевых материалов и в меньшей степени принятым технологическим процессом;
в) капитальные и эксплуатационные затраты, величина которых в основном также определяется принятым технологическим процессом;
г) надежность работы оборудования, позволяющая применить автоматизацию и трудоемкость обслуживания, ремонта и т.п.
д) свойства пылегазовых выбросов принятого способа, эффективность работы обеспыливающих устройств и аппаратов.
Процесс производства портландцемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов; приготовление сырьевой смеси, обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера; помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок.
В зависимости от способа подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера. В моём проекте я рассматриваю сухой способ производства цементного клинкера с декарбонизатором. [9,10,11].
|
|
|
Основное преимущество сухого способа производства - существенное снижение расхода теплоты на обжиг клинкера - до 3,4- 4,2 кДж/кг по сравнению с 5,8-6,7 кДж/кг при мокром способе. Объем печных газов (при одинаковой производительности печей) при сухом способе на 35-40 % меньше, чем при мокром. При сухом способе производства снижается стоимость обеспыливания печных газов, имеются лучшие возможности для использования теплоты отходящих газов для сушки сырья, что позволяет снизить общий расход топлива, но при этом усложняется технологическая схема. Важнейшее преимущество сухого способа производства возможность получения более высоких удельных съемов клинкера в печных агрегатах, что позволяет использовать печи производительностью до 6000-10000 т/сут. К недостаткам этого способа следует отнести относительную сложность корректировки состава шихты, повышение расхода электроэнергии, а также увеличение количества единиц технологического оборудования и усложнение схемы производства. [11,15].
Одним из важнейших условий при компоновке основных агрегатов при
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Для получения клинкера сырьевую смесь (в виде шлама муки или гранул) обжигают во вращающихся печах.
Вращающаяся печь - пустотелый, открытый с торцов, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом барабан, установленный с наклоном 3-4 ° к горизонту и вращающийся со скоростью 1-1,5 об/мин в зависимости от диаметра и производительности печи. Печь работает по принципу противотока. Сырьевую смесь подают со стороны верхнего «холодного» конца печи, а со стороны нижнего «горячего» конца непрерывно загружают топливо - воздушную смесь. Благодаря вращению и наклону барабана сырьевая смесь движется к разгрузочной части печи. Обожженный клинкер через соединительную камеру поступает в холодильник. Отработанные газы выбрасываются в атмосферу через пылеуловители.
|
|
|
Вращающуюся печь по характеру процессов, происходящих во время обжига, разделяют на шесть температурных зон: [10,11,15].
v испарения (или подсушки);
v подогрева;
v декарбонизации;
v экзотермии;
v спекания;
v охлаждения.
Зоны испарения и подогрева занимают обычно 50-60 % длины печи, декарбонизации и экзотермии- 25-30 %, спекания - 10-15 % и охлаждения - 2-4 %. В печах сухого способа производства портландцемента зоны испарения, подогрева и частично декарбонизации выносят из корпуса в отдельно установленные агрегаты. Сырьевая смесь, проходя последовательно все зоны в печи, превращается в клинкер. Корпус вращающейся печи имеет по всей длине постоянный или переменный диаметр. В печах с переменным диаметром зоны спекания и подсушки расширены. Для снижения расхода топлива вращающиеся печи оборудуют встроенными или отдельно установленными теплообменными устройствами; для охлаждения клинкера предусматривают отдельно стоящие или укрепленные на корпусе печи холодильники. [10,11,15].
Схема вращающейся печи сухого способа показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема вращающейся печи
1-корпус; 2-опорная станция; 3-опорный бандаж; 4-двигатель; 5-редуктор; 6-приводная шестерня; 7-зубчатый венец; 8-горелочное устройство
Вращающиеся печи классифицируют: по конструкции корпуса - печи с корпусом, имеющим одинаковый диаметр по всей длине; печи с корпусом, расширенным в зоне спекания; печи с корпусом, расширенным в зоне подсушки; печи с корпусом, расширенным в зонах спекания и подсушки:
v
| Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛист |
| № докум.№ докум.№ докум. |
| ПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДата |
| Лист ЛистЛист |
|
|
|
v конструкции привода - печи с приводом от одного или двух электродвигателей, печи с гидравлическим приводом, конструкции холодильника - печи с холодильниками барабанного типа, печи с рекуператорными холодильниками, печи с колосниковыми холодильниками.
Главные параметры вращающейся печи - диаметр и длина. На цементных заводах эксплуатируются вращающиеся печи длиной от 36 до 230 м, диаметром от 2,1 до 7 м. Отношение длины к среднему диаметру для печей мокрого способа 27-41, сухого- 15-17. [11,15].
Если вращающаяся печь имеет одинаковый диаметр по всей длине, то размеры ее, например диаметр 7 м и длину 230 м, обозначают так: «печь вращающаяся 7х230» Если вращающаяся печь имеет расширенную по сравнению с зонах спекания зону подсушки, то диаметры их указывают в виде дроби. Например, печь длиной 150 м и диаметром барабана в зоне спекания 4 м, в зоне подсушки 3,6 м обозначают: «печь вращающаяся 4/3,6x150»; при наличии в печи двух расширенных зон (спекания и подсушки) - «печь вращающаяся 4/3, 6/4х150» и т. д.
В цементной промышленности постоянно ведутся работы по созданию новых конструкций печных агрегатов большой производительности и с
высокими удельными поверхностями клинкера печи, пониженным расходом
топлива и высоким качеством получаемой продукции. При этом имеется
| Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛист |
| № докум.№ докум.№ докум. |
| ПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДата |
| Лист ЛистЛист |
Разрабатываются и совершенствующиеся способы получения клинкера во взвешенном состоянии, в кипящем слое, во взвешенно-фонтанирующем состоянии, путем плавления, в вакуумной камере и др.
Принцип обжига во взвешенном состоянии заключается в том, что материалы движутся прямотоком или противотоком с горячими газами и равномерно распределяются в них.
|
|
|
В качестве печного агрегата для производства клинкера используется циклонная топка, применяющаяся в металлургии. Это цилиндрический барабан диаметром 0,5 м и длиной 1,5 м, отфутерованный хромомагнезитом. Тонкоизмельченная сырьевая смесь подхватывается в печи тангентально вводимым потоком воздуха и жидкого топлива и рассредотачивается в печном пространстве. Время обжига материала во взвешенном состоянии от долей секунды до нескольких секунд. Температура обжига достигает 2000 0С. Обожженный материал выносится из печи потоком дымовых газов и осаждается в пылеосадительных устройствах. [9,10,11,15].
Сырьевые материалы для производства портландцемента [10,11].
В моём курсовом проекте для производства портландцемента клинкера я использую сырьевые материалы карбонатной и глинистой породы. Сырьевая смесь должна обеспечить получение заданного химико - минералогического состава клинкера.
Оптимальным для цементной промышленности является сырье, обладающее следующими свойствами: [9,10,11,15].
· постоянством химического состава при таком содержании главных клинкерообразующих оксидов, которое бы позволяло готовить сырьевые смеси из минимального числа компонентов;
· высокой размалываемостью, реакционной способностью и обжигаемостью;
· температурные области реакций диссоциации основных компонентов сырьевых компонентов должны быть максимально приближены к друг - другу с целью снижения влияния рекристаллизационных процессов на ход клинкерообразования;
· физические свойства сырья (природная влажность, структура и содержание кристаллических включений другого химического состава) должны обеспечивать получение качественного клинкера при минимальных энергозатратах.
Карбонатные породы вносят в сырьевую шихту оксид кальция, глинистые - оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3. Однако часто у глин значения глинозёмистого модуля выше, чем у клинкера, поэтому приходится вводить третий компонент - корректирующую железистую добавку, которая вносила
бы недостающее количество оксида железа Fe2O3. В этом случае используют
пиритные огарки (побочный продукт производства серной кислоты), колошниковую пыль (унос из доменной печи), бедную железную руду, красный шлам (отход производства алюминия). Если величина р отклоняется
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
|
|
|
Карбонатные породы
К карбонатным породам относятся известняк, мел, мрамор, известняк-ракушечник, известковый туф. Примесями в них являются глинистые вещества, доломит, кварц, гипс. Примеси глины не являются вредными. Повышенное содержание доломита и гипса нежелательно, так как содержание MgO в клинкере не должно превышать 5 %.
Процентное содержание карбонатной породы в составе сырьевой смеси составляет 70-80 %. [11,15].
Известняки - осадочные породы. Углекислый кальций СаСО3 представлен в них минералом кальцитом, реже - арагонитом. По происхождению различают известняки органогенные - продукты деятельности микроорганизмов, химические - полученные осаждением из растворов и обломочные - продукты переотложения разрушенных известковых пород. Примесями в известняках являются алюмосиликатные минералы глин, кварц, опал, халцедон, оксиды железа, гипс, пирит (Fe2S), фосфорит (апатит), барит (ВаSO4), карбонат магния (доломит). При содержании глинистых минералов до 30 % известняк называют глинистым, выше, 30 % -мергелем, с примесью доломита - доломитизированным.
По физическим свойствам различают кристаллический известняк (мрамор) плотные известняки, землисто - рыхлые известняки - мелы. Плотность известняков составляет 2200-2600 кг/м3, прочность 8-200 МПа, влажность 1-6 %.
Мел - осадочная мягкая порода. Объёмная масса 1600-2000 кг/м3, прочность 1-15 МПа, влажность 15-30 %. Представляет собой слабосцементированные частицы кальцита размером менее 0,1 мкм. Мел легко размачивается в воде.
Мрамор – плотная порода (продукт перекристаллизации известняков). Объёмная масса 2650 - 2900 кг/м, прочность 50-200 МПа.
Глинистые породы
Глины - природный землистый тонкодисперсный материал, который при смешивании с водой становится пластичным. К ним относятся собственно глины, аргиллиты, сланцы, лёсс, бентонит, суглинки. Глины по происхождению разделяют на 2 класса: первичные или остаточные, вторичние или осадочные. Первичные образовались в результате разрушения горных пород «выветривания»; вторичные произошли от первичных в результате их переотложения. [9,11].
В составе глин различают глинистую часть, неглинистую, органический материал, обменные ионы и растворимые соли. Глинистая часть состоит из
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
К последним относятся каолинит, монтмориллонит, галлуазит, аллофан, гидрослюды.
Аргиллит ы - твёрдые породы, продукт дегидратации, спрессования и перекристаллизации глин. Сланцы - скальная порода, продукт перекристаллизации глин. Лёсс - землистая рыхлая порода, состоящая из пылевидных частиц кварца, полевого шпата, слюд, каолинита, кальцита. Пластичность его невелика. Лёсс используют в основном заводы Средней Азии и Казахстана. Суглинки - глины содержащие значительное количество кварца (до 40 %). Глинистые сланцы - твёрдые, плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой и хорошо выраженной сланцеватостью, способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. В глинах присутствует SiO2 в различных формах, оксиды железа, кальцит, плавиковый шпат, доломит, гипс, слюда. Вредными примесями являются МgO, содержание Na2O + K2O не должно превышать 3-4 %, а SO3 - не более 1 %. [9,11].
Мергели - природная смесь глинистых минералов и кальцита.
Если состав у мергеля такой же, как и у сырьевой шихты для производства клинкера, его называют натуральным. Мергели могут быть как землистыми, так и скальными породами. Плотность 2000-2500 кг/м, влажность в зависимости от содержания глинистых примесей 3-20 %. Содержание глинистого компонента в составе сырьевой смеси колеблется от 15 до 25 %.
Оценка качества сырья производится в основном по двум признакам: химическому составу и физическим свойствам. Из физических свойств наиболее важны влажность сырья, гранулометрический состав мягких пород, их способность размучиваться в воде, прочность и размалываемость твёрдых пород, минералогический состав и структура, наличие посторонних включений - гальки в глине, желваков кремня в известняке. Для глины важна пластичность - способность образовывать достаточно прочные гранулы для уменьшения пылевыноса из печи.
Корректирующие добавки применяют для доведения до нормы значений силикатного и глинозёмистого модулей, как было сказано выше. Чаще всего для корректировки состава сырьевых смесей используют пиритные или колчеданные огарки.
В связи с дефицитом пиритных огарок на некоторых цементных заводах в качестве корректирующих железосодержащих добавок используются гранулированные шлаки цветной металлургии, которые содержат железо в основном в виде FeO. По некоторым технологическим свойствам шлаки лучше, чем огарки: они не пылят, не зависают в бункерах. [9,10,11,15].
|
|
|
