Сулы тәсілмен портландцемент өндіретін зауыт

                                                                       КІРІСПЕ

       Қазіргі уақытта цементті тұтыну деңгейі елдің экономикалық потенциалын сипаттайтын ең негізгі факторы болып табылады.

      Құрылыс материалдар өнеркәсібі қасиеттері жағынан әр түрлі цемент және басқа да біріктіргіш заттар шығарады. Мұндай біріктіргіш заттардың номенклатурасы әр түрлі болып келеді. Цемент өндірісі баяу және тез қататын цемент шығарады. Портландцементті терең зеттеу арқасында құрылыс бетондар дамыды. Сөйтіп, 19 ғасырдың 2 - жартысында портландцемент құрылыс практикасына енді. 20-30 жылдары гидротехникалық құрылыста портландцемент қолданылды, оның суға төзімділігі жеткіліксіз екені анықталынды, демек кейбір гидротехникалық ғимараттар апатқа ұшыраған. Мұндай жағдайды жою үшін портландцементке оның суға төзімділігін жоғарылататын гидравликалық қоспалар немесе доменді шлак қосылады. Нәтижесінде цементтің атауына қосымша сөз тіркесі қосылды. Мысалы, пуццоланды және шлакты портландцемент.

     Цемент және оның технологиясы туралы ғылымды дамытуға орыс және кеңес ғалымдардың еңбегі кіреді. Олар: А.Р. Шуляченко, А.А.Байкова, В.А. Кинда, В.Н. Юнга, П.П. Буников, Ю.М. Бутт.

      Портлантцемент өндірісі алғашқы рет 1856 жылы Ресейде, Гродзец қаласында құрылды. Кейін портландцемент Г.Мухоозерск, Подолскі, Новороескі және басқа да қалалардың заводтарында шығарыла бастады. Шикізаттардағы және клинкерді ұсақтау үшін алғашқы заводтарда бегундар, толчеи, жернов ұсақтағыштары қолданылды. 19 ғасырдың соңында ұсақтайтын аппаратардың басқа да түрлері пайдалана бастады: бір камерлі шарлы диірмен.

      Шикізат материалдарын күйдіру алғашқы рет шахталы пеште, кейін 1900 жылы айналу пешінде жүргізіле бастады. Айналу пеші Ресейде алғашқы рет Макеевскийде құрылыс материалдар заводында шығарыла бастады. Пештің ұзындығы 25м, диаметрі 1,8м, өнімділігі 30 т/тәулік шамасында.

     Бірінші дүниежүзілік және азаматтық соғыс кезінде цемент өндірісінің деңгейі төмен болды. Мәселен, 1920 жылы 36 мың тонна цемент өндірілді.

     1958 жылы цемент өндірісінің деңгейі 1913жылмен салыстырғанда 20 есе өсті,  яғни 33,3 млн тонна құрады.

     Қазіргі уақытта цемент өнеркәсібі жоғарғы механикаландырылған сала болып табылады. Ресейде бір жұмысшының өндіретін өнімі 100-200 т/жылына цемент өндіреді, ал қазіргі уақытта ол 1200 тоннаға өсті.                                       

 

       Портландцемент деп - портлантцемент клинкерін гипспен, кейде арнайы қоспалар қосып, ұнтақтау арқылы алынған гидравликалық байланыстырғыш затты айтады. Портландцемент клинкері деп – әк тасынан, доломиттен, саздан немесе басқа да минералдардан біртектес шикізат құрамын құрып біріккенше күйдіру арқылы алынған затты айтады.

   

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Технологиялық бөлім
1. Құрылыс нүктесіне технико-экономикалық сипаттама

Құрылыс нүктесі – Өскемен  қаласы.

       Өскемен (324мың тұрғыны бар) – Шығыс Қазақстан облысының орталығы, К енді Алтайдың аса ірі өнеркәсіп және көлік жолы торабы. Қала 1720 жылы Үлбі өзенінің Ертіспен қосылған жерінде Өскемен бекінісі ретінде пайдй болған. Отыз-қырық жыл өткен соң, Өскеменнің бекініс ретіндегі рөлі жойылған соң, оның жүк тиеу түсіру пункті және сауду орталығы ретіндегі маңызы арта түсті. Оны кезінде «Кенді Алтай қақпасы» деп атай бастады.   Өйткені Кенді Алтайды және Оңтүстік Алтайдың біраз бөлігін зерттеуге және игеруге шыққан экспедициялардың бәрі Өскемен арқылы өтетін еді.                                                                         

       Өскеменнің шынайы экономикалық және мәдени дамуы Қазан революциясынан кейін ғана басталды. Алғашында мұнда тамақ және жеңіл өнеркәсіп орындары өмірге келді, республика мен Ресей Федерациясының басқа аудандарына шығу үшін Локоть станциясына дейін темір жол тармағы жүргізілді. Екінші дүниежүзілік соғыс жылдарында көшірілген кәсіпорындардың негізінде ауыр өнеркәсіп те пайда болды. Өскеменнің Кенді Алтайдағы аса маңызды көлік жолдары торабына – темір жолдардың, автомобиль және су жолдарының тоғысқан жеріне орналасуы онда алуан түрлі өнеркәсіптің дамуына қолайлы жағдай туғызды. Оғаніірі кәсіпорындыр салуға мүмкіндік беретін жер бедері мен таудан жазыққа шығу жағдайлары, су мәселелерінің шешілуі, Ертістің су энергетика байлықтары негізінде қуатты энергетика базасының жасалуы да оңды әсерін тигізді.      

         Қазіргі Өскемен – Қазақстандағы түсті металлургияның ірі орталығы. Ондағы қорғасын-мырыш комбинаты Кенді Алтайда қорытылатын қорғасын мен мырыштың едәуір бөлігін өндіреді. Комбинатта алтын, күміс, кадмий, галлий, теллур алынады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Өндірілетін өнімнің номенклатурасы:

   

1. ПЦ-400 маркасы
2. ПЦ-500 маркасы
3. ПЦ-600 маркасы
4. ПЦ-700 маркасы
5. ПЦ-800 маркасы

 

 

 

3.  Өндіру тәсілін таңдау.

     Портландцемент өндірісінде мынандай технологиялық процестер жүреді: өндіру және тасымалдау; шикізаттарды ұсақтау; ұнтақтау және құрамын реттеу; шикізаттарды клинкер пайда болғанға дейін күйдіру; пайда болған клинкерді гипс және қоспа заттар қосып, ұнтақтап портландцемент алу.

   Портландцементті негізінен 3 тәсілмен өндіреді. Олар:

1. сулы
2. құрғақ
3. аралас тәсіл.

      Ылғалды тәсіл (Сулы тәсіл). Сулы тәсіл кезінде портландцемент өндіру жұмсақ тау жыныстарын (саз, бор) алдын-ала ұсақтағышта ұсақталып, арнайы араластырғышта  (бассейін,  балтушка) 30-40% су қосылып, араластырылып ұсақталады.

     Дайын болған материал қоректендіргіш арқылы шарлы ұнтақтағышқа беріліп ұнтақталады.

    Екінші шикізат- әк шөгіндісі қолданылатын болса, ол қатты зат болғандықтан 2 мәрте ұсақталады: біріншісінде жақты ұсақағыш, екіншісінде балғалы ұсақтағыш қолданылады.ұсақталған шикізат шарлы ұнтақтағышқа беріледі. Шарлы ұнтақтағыштан қаймақ тәрізді қоймалжың масса - шлам шығады. Пайда болған шлам насос арқылы құбыр бойымен вертикалды шлам бассейнге беріледі.Бұл бассейнде шламның құрамы тексеріліп, қажетті қоспалар қосылып құрамы тексеріліп, қажетті қоспалар қосылып құрамы реттеледі. Содан соң шлам насоспен құбыр арқылы горизонтальды шлам бассейнге беріледі. Бұл бассейнде шламның құрамы әр уақытта біркелкі болып тұру үшін шламды әрдайым араластырып отыру керек. Бұл бассейннен шлам қоректендіргіш арқылы айналатын пешке беріледі. Пеште күйдіру кезінде шлам кеуіп ұсақ түйіршік заттарға айналады.

     500-700-та түйіршік заттардың құрамындағы органикалық қоспалар жанып кетеді және дегидратация процесі жүреді және түйіршік заттар ыдырап, ұнтаққа айналады.

      750-800-та шикізаттардың арасында қатты күйінде реакция жүре бастайды. Температураны одан әрі көтергенде бұл реакцияның жылдамдығы артып, түйіршіктер бір-бірімен бірігіп піседі. Сонда әр түрлі өлшемдердегі гранулдар пайда болады.900-1000-да кальцийдің корбанаты CaCO3 өз бойынан кальций оксидін және көмір қышқыл газын бөледі, яғни декорбанизация процесі жүреді. Пайда болған калций тотығы глиноземмен, темір тотығымен және кремнеземмен реакцияға түседі. Бұл реакция 1200-1250-та қатты күйде тез жүреді және төмендегі қосылыстар пайда болады:

   1.2CaO SiO2  алит

   2. 3CaO SiO2  белит

   3. 3CaO Al2O3  3 кальцийлі алюминат

   4. CaO Al2O3 Fe2O3 4 кальцийлі алюмо-феррит

     1300-тан жоғары температурада 3CaO Al2O3 және 4CaO Al2O3 Fe2O3 балқиды және оның бір бөлігі CaO және 2CaO SiO2 ыдырайды, содан соң бір-бірімен реакцияға түсіп, портландцементтің негізгі минералы 3CaO SiO2-ны береді. 1300-та сұйық фаза қатып, пісу процесі аяқталады. Пештен гранул түскенде портландцемент клинкері алынып, тоңазытқышта 80-100-қа дейін суытылады. Тоңазытқыштан алынған клинкер қоймаға жіберіледі. Қоймада клинкер 1-2 апта сақталады. Сақтау кезінде ауадағы ылғалдығы көмегімен клинкердің құрамындағы бос кальций тотығы реакцияға түсіп сөнеді және клинкердің қаттылығы төмендейді, ол ұнтақтау процесін жеңілдетеді және цемент қатқанда көлемінің біркелкі өзгеруін қамтамасыз етеді. Клинкердің қоймада сақталу процесін магазиндеу процесі деп атайды. Магазиндеу процесі аяқталғаннан кейін клинкерге 1,5-3,5% гипс тасы қосылып, шарлы көп камералы ұнтақтағышта ұнтақталады.

       Ұнтақтағыштан шыққан материал портландцемент деп аталады. Дайын портландцемент пневмотраспортпен дайын бұйым қоймасы силостарға жіберіледі.

       Аралас тәсіл. Аралас тәсіл-портландцемент өндірісінде қолданылатын шикізаттардың қоспасы сулы тәсіл бойынша ылғалдылығы 32-45% шлам ретінде дайындалып вертикальді шлам бассейінге беріліп, химиялық құрамы реттеледі. Бассейннен кейін шлам фильтрден өткізіліп, ылғалдылығы 16-20%-ке дейін төмендетіледі. Пайда болған шикізаттар қоспасы шаңмен араластырылып, ылғалдылығын 12-14%-ке дейін төмендетеді, содан соң қалыптап, гранул алады. Пайда болған гранул айналатын пеште күйдіріледі. Пештен шыққан клинкер тоңазытқыш арқылы магазиндеу қоймасына беріліп, одан кейінгі процестер сулы тәсілдегідей жүреді.

     Аралас тәсілдің тиімділігі: отынның шығынын 30%-ке дейін төмендетіледі

    Кемшілігі:  электор энергиясының шығыны 15-20%-ке жоғарылайды.

        

       Құрғақ тәсіл.  Құрғақ тәсіл деп –қатты ақ тасымен ылғалдылығы 8-10% саз қоспасы шикізат ретінде пайдаланылған кезде қолданылады. Бұл тәсілде шарлы ұнтақтағышта кептіру, ұнтақтау және барлық шикізаттарды араластыру процестері бірге жүреді. Құрғақ тәсілде отынның шығыны 40-50% төмендейді. Ұнтақтау құрғақ күйінде жүреді. Шарлы ұнтақтағыштан шикізаттар қоспасы ұнтақ түрінде щығып, вертикальды силостарда құрамы реттеліп, қысылған ауаның көмегімен араластырлып, гомогенизацияланады.

     Дайын қоспа күйдіру пешіне жіберіледі. Пеш ретінде айналатын пеш қолданылады. Күйдіру пеші циклонды жылу алмастырғышпен жабдықталған. Пеште шикізат қоспасы СГО-650-800⁰С-қа дейін тез қыздырылып, сонда дегидратациялану және декорбанизациялану процестері жылу алмастырғышта жүреді. А портландцемент клинкерінің пісу процессі  айналатын пеште аяқталады.

     Күйдіру процесі аяқталғаннан кейін айналатын пештен шыққан портланд цемент клинкері тоңазытқыш арқылы магазиндеу қоймасына жіберіліп, одан кейінгі процестер сулы тәсілдегідей жүреді.

      Құрғақ тәсіл сулы тәсілге қарағанда технико-экономикалық жағынан тиімді. бұл тәсілде отынның шығыны 40-50%-ке дейін төмендейді. Магазиннен кейін гипс тасы клинкерге беріліп қоймаға жіберіледі.

     Цемент өндірісінде құрғақ тәсіл ылғалды тәсілге қарағанда экономикалық жағынан шығыны аз болады. Бұның бірден-бір себебі құрғақ тәсілде шлам дайындау процесі болмайды, яғни шикізатты кептіруге және күйдіругі көп жылу қажет етпейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Технологиялық тізбекке түсінік

       Сулы тәсіл кезінде портландцемент өндіру жұмсақ тау жыныстарын (саз, бор) алдын-ала ұсақтағышта ұсақталып, арнайы араластырғышта  (бассейін,  балтушка) 30-40% су қосылып, араластырылып ұсақталады.

     Дайын болған материал қоректендіргіш арқылы шарлы ұнтақтағышқа беріліп ұнтақталады.

    Екінші шикізат- әк шөгіндісі қолданылатын болса, ол қатты зат болғандықтан 2 мәрте ұсақталады: біріншісінде жақты ұсақағыш, екіншісінде балғалы ұсақтағыш қолданылады.ұсақталған шикізат шарлы ұнтақтағышқа беріледі. Шарлы ұнтақтағыштан қаймақ тәрізді қоймалжың масса - шлам шығады. Пайда болған шлам насос арқылы құбыр бойымен вертикалды шлам бассейнге беріледі.Бұл бассейнде шламның құрамы тексеріліп, қажетті қоспалар қосылып құрамы тексеріліп, қажетті қоспалар қосылып құрамы реттеледі. Содан соң шлам насоспен құбыр арқылы горизонтальды шлам бассейнге беріледі. Бұл бассейнде шламның құрамы әр уақытта біркелкі болып тұру үшін шламды әрдайым араластырып отыру керек. Бұл бассейннен шлам қоректендіргіш арқылы айналатын пешке беріледі. Пеште күйдіру кезінде шлам кеуіп ұсақ түйіршік заттарға айналады.

     500-700-та түйіршік заттардың құрамындағы органикалық қоспалар жанып кетеді және дегидратация процесі жүреді және түйіршік заттар ыдырап, ұнтаққа айналады.

      750-800-та шикізаттардың арасында қатты күйінде реакция жүре бастайды. Температураны одан әрі көтергенде бұл реакцияның жылдамдығы артып, түйіршіктер бір-бірімен бірігіп піседі. Сонда әр түрлі өлшемдердегі гранулдар пайда болады.900-1000-да кальцийдің корбанаты CaCO3 өз бойынан кальций оксидін және көмір қышқыл газын бөледі, яғни декорбанизация процесі жүреді. Пайда болған калций тотығы глиноземмен, темір тотығымен және кремнеземмен реакцияға түседі. Бұл реакция 1200-1250-та қатты күйде тез жүреді және төмендегі қосылыстар пайда болады:

   1.2CaO SiO2  алит

   2. 3CaO SiO2  белит

   3. 3CaO Al2O3  3 кальцийлі алюминат

   4. CaO Al2O3 Fe2O3 4 кальцийлі алюмо-феррит

     1300-тан жоғары температурада 3CaO Al2O3 және 4CaO Al2O3 Fe2O3 балқиды және оның бір бөлігі CaO және 2CaO SiO2 ыдырайды, содан соң бір-бірімен реакцияға түсіп, портландцементтің негізгі минералы 3CaO SiO2-ны береді. 1300-та сұйық фаза қатып, пісу процесі аяқталады. Пештен гранул түскенде портландцемент клинкері алынып, тоңазытқышта 80-100-қа дейін суытылады. Тоңазытқыштан алынған клинкер қоймаға жіберіледі. Қоймада клинкер 1-2 апта сақталады. Сақтау кезінде ауадағы ылғалдығы көмегімен клинкердің құрамындағы бос кальций тотығы реакцияға түсіп сөнеді және клинкердің қаттылығы төмендейді, ол ұнтақтау процесін жеңілдетеді және цемент қатқанда көлемінің біркелкі өзгеруін қамтамасыз етеді. Клинкердің қоймада сақталу процеcсін магазиндеу процесcі деп атайды.     Магазиндеу процессінің мақсаты: сақтау кезінде ауадағы ылғалмен кальцийдің бос тотықтарын сөндіріп, клинкерді жұмсартып, ұнтақтау процесін жеңілдету. Кальцийдің сөнбеген бос тотықтары цементтің қатуы кезінде көлемінің біркелкі өзгеруіне зиян тигізеді.