Производство шлакопортландцемента

Описание технологического процесса.

Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах  до влажности, не превышающей 1-2%. Шлак не следует нагревать не выше 600-700°С, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.

Высушенный шлак, портландцементный  клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в трубную мельницу.

Основными факторами, определяющими  выбор схемы дробления сырьевых материалов, являются их физические свойства, а также размеры кусков, поступающих на измельчение. Оптимальная степень предварительного измельчения сырьевых материалов зависит от их размолоспособности.

 

 

 

 Дробление материалов может производиться в одну, две или три стадии. Крупность кусков материалов, поступающих в мельницу, должна быть не выше 10-15 мм для клинкера, 30 мм для гипса. Влажность клинкера не должна

превышать 0, 5%, гипса (как добавки к клинкеру) -10%, гранулированного шлака 2%.

Трубные мельницы с открытым циклом измельчения применяют для помола сырьевых материалов, а также клинкера. Для получения цемента с удельной поверхностью 3000-3500 см/г и выше применяют обычно более экономичные мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздушными сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки в двухкамерными мельницами.

Измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, где из него выделяются фракции тех размеров, какие требуются для готового продукта, а более крупные частицы  направляются снова в мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на 10-20%.

На помольных установках с сепараторами создается возможность получать высоко-прочные быстро-твердеющие цементы  с удельной поверхностью до 3500-4000 см /г и более при пониженном содержании в них тончайших частиц, быстро теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25-35°С), что положительно сказывается на его измельчении. Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянных загрузках и размерах мелющих тел.

 

Технологическая схема производства шлакопортландцемента

 

 

Клинкер                                          Гипс                                          Шлак

   

Транспортёр                                  Транспортёр                            Транспортёр

  

 

Элеватор                                     Дробилка                  Бункер

 

 

Бункер                                           Элеватор                                   Дозатор                    

 

Дозатор                                     Бункер                    ПОС       Сушильный барабан

 

                                          Дозатор                                          Элеватор

 

 

   Бункер

 

 

Дозатор

 

                                 ПОС      Мельница

 

  Шнек

 

Камерный насос

 

 

Силосная банка (силос )

 

 

 

 

 

 

 

Режим работы цеха.

Расчетный годовой фонд времени  работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производительная мощность предприятия в целом и отдельных линий установок, определяют по формуле:

Вр = Ср * Ч * Ки, где Вр - расчетный годовой  фонд времени работы технологического оборудования, ч.;

Ср - расчетное  количество рабочих суток в году;

Ч -  количество рабочих часов в году;

Ки - среднегодовой  коэффициент использования технологического оборудования: Ки = 0,943

Вр = 262 да. * 16 ч * 0,943 = 3953 ч (в две смены)

Расчет производительности, грузопотоков и определение расходов

сырьевых материалов.     

1. Состав шлакопортландцемента: клинкер- 65%, гранулированный доменный шлак- 30%, двуводный гипс- 5%. Влажность шлака-18%. Помол всех компонентов совместный. Работа цеха в две смены  по прерывной неделе. Производительность  цеха 250000т цемента в год.

1.1. При транспортировке цемента  на склад готовой продукции  теряется 1%, следовательно, из мельницы  должно выходить следующее количество  Пг:

в год Пг= 25000*1,01 =252500 т;

в час Пг=Пг/Вр = 252500/3953 =63,9 т.,

1.2. При помоле теряется 1% материалов, следовательно, на помол должно поступить:

Пг= 252500*1,01 =255025

 Пч= 63,9*1,01 =64,54

1.3. В мельницу поступают 3 дозированных  и раздельно подготовленных компонента  в заданном соотношении. Количество  каждого материала, поступающего  в мельницу, должно составлять:

клинкер (65%)          Кг= 255025*65/100 = 165776

               Kr= 64,54* 0,65 =41,95 т

шлака (30%)           Шг = 255025 * 0,3 = 76507,5 т

Шг= 64,54* 0,3 ==19,36 т

двуводного гипса (5%)   Гг = 255025 * 0,05 =12751 т

                              Гг= 64,54* 0,05 =3,2 т

1.4. При транспортировке дробленого  материала теряется 0,5%, поэтому в расходные бункера перед мельницей должно поступать:

клиннера:   Кг=165766,25*1,005=166595,08т;   Кг=42,159т 

шлака: Шг = 76890,037 * 1,005 = 76890,037 т; Шг = 19,456 т,

 

 

 

 а с учетом того, что шлак  после сушки имеет остаточную  влажность 1% шлака:

Шг = 76890,037 * 1,01 = 77658,937 т; Шг = 19,456 * 1,01 = 19,65 т;

гипса двуводного с учетом влажности  W=2%

(всего потери 2,5%): Гг=12751,25* 1,025 = 13070 Гг= 3,2* 1,025 =3,3 т

1.5. При транспортировании и дроблении  клинкера и гипса теряется 0,5%, следовательно, со склада должно поступать:

Кг =166595,08* 1,005 =167428,05 т; Кг = 42,159 * 1,005 = 42,369т

 Гг= 13070* 1,005 =13135,4 т; Гг = 3,3 * 1,005 =3,31 т

1.6. При сушке шлака (имеющего  W=18% и остаточную влажность после

сушке 1%) теряется 17% и 0,5%- за счет уноса с дымовыми газами, всего потери составляют 17,5%. Поэтому в сушильный барабан должно поступать влажного шлака: Шг = 194146 * 1,175 = 91249,25 т;

Шг= 19,65* 1,175 =23,088 т.

1.7. При транспортировке со склада  и дроблении теста теряется 0,5%, .

следовательно, со склада должно поступать:   

 Шг = 91249,25  * 1.005 = 91705,49 т; Шг= 23,088 * 1.005 = 23,2 т.

Наименование грузопотоков	% потерь	В год,т	в час, т	в час .м3
Поступает на склад готовой  продукции		25000	63,9	53,25
Выходит из мельницы	1.0	252500	64,53	53.77
Поступает в бункера  мельн.: клинкер	0.5	166595	42,159	26,35
шлак	1.5	76890,037	19,456	27,78
двудомный гипс	2,5	13070	3,3	2,35
Поступает на сушку шлака	17,5	91249,25	23,088	32,97
Поступает со склада на дробление клинкер	0,5	167428,05	42,369	26,48
шлак	0,5	91705,49	23,2	33,14
гипс	0.5	13135,4	3,31	2.36

 

 

Расчет расходных бункеров.

Бункера - саморазгружающиеся емкости  для приемки и хранения сыпучих  материалов - устанавливают над технологическим  оборудованием для обеспечения его непрерывной работы.

Требуемый геометрический объем бункера  определяют по формуле:

Vгеом=Пч*n/h,

-где: Пт - расход материала, м³/ч,

n - запас материала, n = 2 часа 

      h- коэффициент заполнения, =0,9

 

 

 

 

Vгеом. клин=26,35*2/0.9=58,55

Vгеом. шлак=27,78*2/0.9=61,73

Vгеом. гипс= 2.35*2/0.9=5.2

Выбор дробильного оборудования.

Выбор типа и мощности дробилок зависит  от физических свойств перерабатываемого  материала, требуемой степени дробления  и производительности. Учитывают  размеры максимальных кусков материала, поступающего на дробление, его прочность и сопротивляемость дроблению.

Максимальный размер кусков материала  не должен превышать 0,80- 0,85 ширины загрузочной  щели дробилки.

На заводах вяжущих веществ  сухие породы средней твердости (известняк, гипс) дробят в щековых и ударно-отражательных дробилках. Для гипса: производительность цеха : П=2.35 м³/ч

Размер кусков 200 мм        

 Для дробилки: СМД-116

Ширина разгрузочной щели 20-80 мм

Мощность электродвигателя 95 кВт 

Размеры 1,3/1,2/1,4 (м)

 масса 2,5т.

Расчет помольного оборудования.

Помол материала проводят сухим  способом по открытому и замкнутому циклу.

Производительность: 64,53т/ч    

 Выбираем мельницу: 4,0*13,5 

Внутренний диаметр барабана: 4000мм =4 м 

Мощность двигателя: 3200 кВт

 Масса мелющих тел: 238 т

 Производительность: 100 т/ч 

Проверка фактической производительности:

 

Q =6.45*V*ÖD*(p/v)^0.8*к*b*q

Q - производительность мельницы по сухому материалу, т/ч;

V - внутренний полезный объем  мельницы,

примерно 50% от геометрического  объема, куб.м;                                                                        p- масса мелющих тел, т;

k - поправочный коэффициент, который принимается равный 1

 при помоле по открытому  циклу и равный 1,1- 2,2

по замкнутому циклу;

 

 

 

 

 

b - удельная производительность мельницы т/кВт*ч

полезной мощности: b=0.036

q - поправочный коэффициент на тонкость помола

Q=6.45*1.25*Ö4*(238/125)^0.8*1.5*0.036*0.77=11.22

Расчет сушильных устройств.

При влажности измельчаемых материалов более 2% сухой помол их значительно затрудняется: влажный материал налипает на мелющие тела и броневую установку, засоряет проходные отверстия меж камерных перегородок, что резко снижает производительность мельниц. Поэтому осуществляют помол с одновременной сушкой или предварительно материал высушивают в специальных сушильных аппаратах.

Сушильная производительность мельниц, сушильных барабанов и других установок определяется количеством  испаряемой влаги. Ее обычно характеризуют  удельной паронапряженностью (количеством  води, испаряемой 1 м³ рабочего объема сушильного барабана, мельницы и т.п. за 1 час).

При расчете сушильных барабанов, шаровых мельниц, используемых для  одновременного помола и сушки, удельная паронапряженность А принимают  равной: при сушке доменного гранулированного шлака 40-50 кг/м . Исходя из заданной производительности (количество воды, которую нужно удалить из материала за 1 ч, кг), требуемой внутренний объем сушильного барабана рассчитывают по формуле:

V_б=W/A=(s₁(w₁-w₂)/(100-w₂))/A=(s₂(w₁-w₂)/(100-w₁))/A,м³

 W - количество влаги, удаляемой из материала за 1 ч, кг;

А - удельная паронапряженность, кг/куб .м*ч;

s₁- масса материала, поступающего в барабан, кг/ч;

s₂- масса материала, выходящего из барабана, кг/ч;

w₁ - начальная относительная влажность материала, %;

w₂  -конечная относительная влажность материала, %

V_б=53900*((10%-1%)/(100%-1%))/45=108.9 м³

Удельный расход тепла в сушильных  барабанах и мельницах на испарение 1 кг воды составляет 3500-5000 кДж СМ 2,0 * 12

Расчет пылеосадочных  систем.

Обеспылевание отходящих газов и аспирационного воздуха необходимо для уменьшения загрязнения пылью окружающей местности, создания нормальных санитарных условий в производственных помещениях, а также для повышения эффективности производства: возврат пыли сокращает расход сырья, топлива и электроэнергии.

Запыленность газов, выходящих  из пылеулавливающих аппаратов при  осуществлении в них подсоса  воздуха (работа под разряжением), или  при утечке газов (работа под давлением), определяют по формуле:

Z_вых=Z_вх*(1-Ö(n/100))

 

 

 

где Z_вых и Z_bx - запыленность газов до и после пылеулавливающего аппарата, г/м³;

n- степень очистки (КПД) пылеосадочного аппарата, %.

Степень очистки наиболее часто  применяемых пылеосадочных аппаратов  составляет: циклонов и батарейных циклонов - 0,8-0,85, рукавных фильтров -0,95-0,98.

Запыленность воздуха и газов, отбираемых от технологического оборудования примерно следующая: отходящих газов  сушильных барабанов -20-40 г/м³, аспирационного воздуха мельниц - 50-200 г/м³, газо-воздушных смесей при пневматической транспортировке вяжущих - 800-1000 г/м .

Запылённость отходящих газов  сушильных барабанов после очистки  составляет

Z_вых=100(1- Ö(85/100))= 7,8 г/м³                   циклонов

Z_вых=7,8(1- Ö(98/100))= 0.08 г/м³                  рукавных фильтров

Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от мельниц,

определяется по формуле:

Vвоз = 3600 * S * Vo, м³/г

S - площадь свободного сечения барабана мельницы, равная 50% от

S=(π*d²/4)*0,5 = 6,28

номинальной, кв.м;

Vo - скорость отсасываемого воздуха  в мельнице, м/с, при нормальном аспирационном режиме составляет 0,6 - 0,7м/с

V_воз=3600*6,28*0,6 =13564,8 м³/ч

Выбираем циклон НИИОгаз серии  НЦ-15

 Диаметр -1200 мм 

Объем бункера- 1,1 куб.м 

Масса-1890 кг

Рукавный фильтр РВ-3

 Площадь фильтрующей поверхности  - 200 кв.м

 Производительность -14400 куб.м/ч

 Мощность электродвигателя - 2,4 кВт