Анализ существующих технологий производства вяжущего

       Таблица. 1.Химический состав ангидритового камня

Оксиды	Содержание оксида, %
CaO	39,0…40,8
SO3	55…58
SiO2	0,1…0,48
Al2O3	0,03
Fe2O3	3,60
MgO	0,1…2,7
H2O	2,1…5,46

 

 

                               Таблица.2.Показатели качества сырья

Свойства	Ангидрит
Истинная плотность, г/см3	2,89
Твёрдость по шкале Мооса	3,0…3,5
Предел прочности, МПа: при сжатии при растяжении	80 7
Коэффициент хрупкости	11,0
Температура плавления	1450
Удельная магнитная восприимчивость	-0,37*10-3
Диэлектрическая проницаемость	5,7…7,0
Истинная прочность	2900-3100 кг/м3

       В природе ангидрит встречается реже, чем двуводный гипс. В России месторождения ангидрита встречаются в Башкирии.

Содержание  гипса в гипсоангидритовом камне  определяют по серному ангидриту  SO3.

                          Таблица. 3.Сорта гипсоангидритового камня

Сорт	Содержание в гипсоангидритовом  камне, %, не менее
	Гипса и ангидрита в пересчете  на Ca(SO)4*2H2O	Серного ангидрита SO3
1	95	44,18
2	90	41,85
3	80	37,20

 

 

 

 

 

 

1.3 Выбор и обоснование технологии  производства вяжущего Анализ существующих технологических схем производства

В отечественной  и зарубежной практике для производства ангидритовых вяжущих используют различные гипсосодержащие отходы. Установлено, что для этих целей возможно использование гипсосодержащих отходов, которые практически непригодны для изготовления строительного и высокопрочного гипсов и состоят преимущественно из нерастворимого ангидрита (фторангидрита).

При этом, как и при производстве ангидритовых вяжущих из природного сырья, при  производстве этих вяжущих из гипсосодержащих отходов, имеют место два способа: обжиговый и безобжиговый.

Определенный  опыт получения ангидритовых вяжущих  из гипсосодержащих отходов накоплен в отечественной (МХТИ им. Д.И. Менделеева, ВНИИСТРОМ им. П.П. Будникова, НИУИФ, Минский НИИ строительных материалов и др.) и зарубежной (фирмы «Клаудиус Петере», «Бабкок-БШХ», «Кнауф», «Ламбер индустри» и другие) практике.

Свойства  вяжущего из природного ангидрита несколько  хуже, чем у приготовленного из искусственного обожженного ангидрита. При производстве ангидритового вяжущего гипсовый камень обжигается в шахтных или во вращающихся печах. Помол осуществляется после обжига.

Гипсовый  камень обжигают обычно в шахтных  печах с выносными топками  или во вращающихся печах. При  обжиге в шахтных печах его  предварительно измельчают в щековых  дробилках до кусков размеров 50—100 мм, а во вращающихся — до 30—40 мм. При производстве ангидритового  цемента из природного ангидрита  последний лишь сушат при 170—180 °С для улучшения размалываемости.

Отделочный  цемент получают также обжигом природного гипсового камня при 600...750°С с последующим затворением измельченного ангидрита растворами квасцов, буры и других солей при концентрации их из расчета 2...3% массы ангидрита. Отделочный цемент, получаемый при двустадийном обжиге, характеризуется улучшенными свойствами.

На заводах  фирмы «Лафарж» для дегидратации гипсового сырья используют установку фирмы «Келсайдин». По этой технологии порошкообразный материал подается сверху в реактор. Дегидратация гипсового порошка происходит во взвешенном состоянии при его передвижении вниз, благодаря газовоздушному теплоносителю, поступающему в реактор из генератора тепла. Готовый продукт выгружается в нижней части реактора.

Фирмы «Бабкок-БШХ» и «Кнауф» используют для производства ангидритового или многофазового гипсового вяжущего колосниковую печь. В этом случае куски гипсового сырья различных фракций размером 5...50 мм укладывают на колосниковую решетку слоями. Решетка движется со скоростью 20...35 м/ч. Температура верхнего слоя материала в камере обжига не превышает 700°С, а нижнего - 300°С. Производительность колосниковых печей достигает 1200 т/сут.

На колосниковой решетке гипсовое сырье не подвергается истиранию. Это позволяет получать материал требуемого зернового состава. Производство практически не пылит, а поэтому не требует установки  обеспыливающих устройств.

В этой схеме  предусмотрено вторичное использование  теплоносителя с температурой 230...270°С путем подачи из зоны охлаждения и обжига в камеру сгорания. Термическая эффективность агрегата при этом превышает 70%.

Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига материала.

Основные способы производства строительного гипса, применяемые в настоящее время, можно разделить на следующие три группы,

характеризующиеся:

1.предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса (обжиг гипса в гипсоварочных котлах);

2.обжигом гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся и других печах; полугидрат в порошок измельчают после обжига;

3.совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса.

Строительный гипс на установках совмещенного помола и обжига получают по следующей схеме.

Добываемый гипсовый камень имеет влажность W = 5%, а также содержит  92% CaSO4∙2H2O и 8% примесей. Насыпная плотность гипса составляет 1,35 г/см³.

Из карьера на завод гипсовый камень попадает с помощью автотранспорта. Выбор автотранспорта  обусловлен более низкими затратами по сравнению с другими видами транспортировки. На завод гипс попадает в виде кусков размером  до 300 мм, что вызывает необходимость его дробления.

Гипсовый камень выгружается в траншейно-бункерный склад, находящийся ниже уровня земли. Поступающий со склада гипсовый камень загружают в бункер, откуда он ленточным транспортером  направляется в щековую дробилку, где измельчается до частиц размером 100 мм, а затем через ленточный транспортер и магнитный сепаратор  в молотковую дробилку, где измельчается до частиц размером не более 10-15 мм в поперечнике. Раздробленный материал элеватором  и питателем  через расходный бункер подают в шаровую мельницу, в которой гипсовый щебень проходит совместный помол и обжиг. В шаровую мельницу из специальной топки поступают дымовые газы с температурой 600-700 0С. В мельнице материал в процессе измельчения дегидратируется до полуводной модификации, выносится из нее газовым потоком, проходит через сепаратор, где выделяются крупные частицы, поступающие через классификационную спираль обратно на дополнительное измельчение, и направляется в пылеосадительные устройства. В них обезвоженный гипс выделяется из газового потока и системой транспортных устройств  направляется на склад готовой продукции. Очищенные газы отсасываются винтовым пневмонасосом. Воздух, пройдя рукавные фильтры, уходит из силоса в атмосферу .

Силосы соединяются между собой трубками, по которым воздух может переходить из одного силоса в другой и удаляться через один или сразу через несколько фильтров. Наполнение силоса контролируется тензометрами.

Разгружаются силосы пневматически. Для этого днище силоса устроено с наклоном, а 20-25% площади покрыто коробками с аэроплитами. В коробке под давлением нагнетается охлаждённый и обезвоженный воздух. Насыщенный воздухом гипс приобретает свойства жидкости и стекает в отверстие в центре днища. Аэрация силоса служит также для того, чтобы гипс не слёживался и охлаждался.

Разгружают силосы с помощью донного пневморазгружателя, который работает следующим образом. Через воронку разгружателя гипс попадает на аэроплиты, к которым подводится сжатый воздух. Гипс на этих плитах насыщается проходящим через них воздухом и приобретает текучесть. Легкоподвижный гипс транспортируется сжатым воздухом, дополнительно подаваемым в коробку шибера, и направляется к разгрузочному патрубку. Поток гипса можно регулировать и полностью выключать коническим клапаном. Между воронкой и аэроплитами установлена задвижка, служащая для полного отключения подачи гипса из силоса в разгружатель. 

Выбор оборудования осуществляется исходя их потребной производительности для каждой операции по справочникам и каталогам.

 

 

 

          1.4. Новое в производстве вяжущего

При изучении вопроса выявлено, что  наиболее перспективным с точки  зрения использования в производстве строительных материалов является фторангидрит, он не требует обжига, свойства его легко регулируются. Фторангидрит – отход производства плавиковой кислоты – образуется в результате реакции флюорита с 98-% серной кислотой: CaF2+H2SO4→CaSO4 + 2HF . Утилизация огромных отвалов фторангидрита окажет положительное влияние на окружающую среду, а использование техногенного сульфата кальция в строительных материалах позволит обеспечить им высокую конкурентоспособность за счет низкой цены вяжущего.

 Фторангидрит состоит из очень мелких первичных кристаллов CaSO4, агломерированных во вторичные агрегаты. Благодаря высокой удельной поверхности он обладает некоторой реакционной способностью. Природный ангидрит представляет собой крупные кристаллы и приобретает реакционную способность лишь при очень тонком измельчении. Таким образом, фторангидритовое вяжущее без добавок обладает низкой активностью, что определяет его медленное схватывание, набор прочности, низкую степень гидратации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Технология производства ангидритового  вяжущего на основе                  техногенного ангидрита

 

Исследование  технологических параметров позволило  разработать технологию производства ангидритового вяжущего (рисунок 6).

 

Кислый 

техногенный

ангидрит 

Известняк

(Sуд=550-600 м²/кг)

Дозирование

Нейтрализация в

стержневой мельнице

Негашеная

известь

(Sуд=250-300 м²/кг)

Дозирование

Помол ангидритового

вяжущего 

Склад готовой  продукции

Добавка –

 ускоритель 

схватывания

Нейтрализованный  до рН~7-8

техногенный

ангидрит

Рисунок 6 –  Технология производства ангидритового  вяжущего на основе               техногенного ангидрита 

 

Опытные партии вяжущих на основе техногенного ангидрита, а именно, ангидритового  вяжущего воздушного твердения и  композиционного ангидритового  вяжущего повышенной водостойкости  оптимальных составов были использованы при проведении опытно-промышленных испытаний строительных материалов на их основе.

 

 

 

 

                       4.Технологическая часть

                   2.1 Режим работы предприятия

Режим работы предприятия определяется в зависимости  от характера производства и мощности предприятия. Производство гипса осуществляется в шаровой мельнице путем совместного  помола и обжига, где целесообразнее выбирать непрерывную работу оборудования(305 дней  в году), выбираем режим работы в 3 смены, по 8 часов каждая.

Вычисляем годовой  фонд времени при 3-хсменном режиме работы ,

где m – число  выходных и праздников (m = 60).

Годовой фонд времени работы технического оборудования составляет:

, 
где k_и – коэффициент использования оборудования (0,85-0,95).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     2.2 Расчет производительности предприятия

Производительность  предприятия по годовой продукции  определяется по формулам:

т/сутки,

 т/смена,

т/час, 
где N – число рабочих дней; P – число смен (P = 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      2.3 Расчет состава сырьевой смеси