Производство вяжущих веществ

         Содержание

1. Введение.
2. Характеристики сырья и готовой продукции.
3. Расчет состава сырьевой смеси. Оценка качества готовой продукции.
4. Технико-механический анализ и выбор технологической схемы производства.
5. Технологическая схема производства  ПЦ по комбинированному способу.
6. Режим работы объекта.
7. Расчет минерального баланса и производительность.
8. Выбор и расчет технологического оборудования.
9. Расчет бункеров и силосов.
10. Транспортные средства.
11. Технический контроль производства.
12. Мероприятия по технике безопасности, охране труда и окружающей среды.
13. Технико-
14. Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                         Введение:

            Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в требуемой последовательности . Основу производства неорганических вяжущих веществ составляют следующие технологические переделы: добыча сырья, подготовка сырьевой смеси, обжиг и помол. Все технологические переделы последовательно связаны между собой и проводятся в строго заданных режимах. Принципиальных отличий при изготовлении вяжущих нет; различно сырье, следовательно, технические приемы осуществления указанных переделов. Минеральными вяжущими называются порошкообразные вещества, которые при смешивании (затворении) с водой дают пластичное тесто, способное с течением времени под влиянием физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние.

             Вяжущие вещества — основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов же изготовляют всевозможные строительные изделия и конструкции, в том числе и армированные сталью (железобетонные, армосиликатные и др.). Бетоны на вяжущих веществах применяют также для возведения отдельных частей зданий и целых сооружений (мосты, плотины и т. п.).

              Цемент – одно из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов. Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. В современной строительной  практике  роль   цемента   в   выпуске   новых прогрессивных материалов  и изделий для   полносборного   домостроения постоянно возрастает.                   

             Портландцемент — важнейший представитель строительных цементов. Строительные цементы — это собирательное название группы гидравлических вяжущих, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция. Среди этих вяжущих выделяют цементы на основе портландцементного клинкера (портландцемент, шлакопортланд-цемент, пуццолановый портландцемент) и цементы на основе глиноземистого клинкера (глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглино-земистый).

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в результате тонкого измельчения  клинкера с небольшой добавкой гипса. Цементная промышленность в настоящее время - высоко механизированная отрасль хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами.

 

 

 

 

 

                        Характеристики сырья и готовой  продукции.

             Портландцементом ГОСТ 10178 – 76 называется гидравлическое вяжущее

вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее  собой  продукт

тонкого помола клинкера, получаемого  в  результате  обжига  до  спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой  обеспечивает  преобладающее

содержание в клинкере силикатов кальция (70 – 80 %).

        Портландцемент по составу отличается от  клинкера,  так  как  при

  помоле к нему  добавляют гипс,  чтобы замедлить сроки схватывания и

  улучшить  некоторые   другие  свойства.  Содержание  гипса  ограничевается

  допустимым общим  содержанием в портландцементе  ангидрида  серной  кислоты

  (SO 3), которое на ГОСТ 10178 – 62 должно быть не менее  1,5  и  не  более

  3,5%.  Кроме   того,   допускается   введение   при   помоле   в   состав

  портландцемента,  без   изменения  его  наименования,  до   15%   активных

  материальных  добавок   или  гранулированных  доменных  шлаков.  В  состав

  портландцемента вводят  и небольшое количество (до 1%)  некоторых  добавок

  для интенсификации  процесса помола и улучшения  отдельных свойств готового

  продукта. Однако свойства  портландцемента при одной   и  той  же  удельной

  поверхности определяются  главным образом составом клинкера, а не добавок;

  последние могут лишь  несколько влиять на них.

               По вещественному составу (ГОСТ 10178-85) цемент подразделяют на следующие виды: портландцемент без минеральных добавок; портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %); шлакопортландцемент с добавками гранулированного шлака более 20 %. В качестве разновидностей могут рассматриваться портландцементы без минеральных добавок: Штерн 500-Д0; Штерн 500-Д20; Штерн 500-Д0-Н и портландцементы с минеральными добавками Штерн 400-Д0 Штерн 400-Д20. По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяют на марки: портландцемент – 400, 500, 550 и 600. При производстве цементов применяют: клинкер; гипсовый камень по ГОСТ 4013-82 (допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса); гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки (ГОСТ 3476-74) и другие активные минеральные; а также добавки, регулирующие основные свойства цемента, и технологические добавки по соответствующей нормативно-технической документации. Во всех типах цемента допускается замена части минеральных добавок добавками, ускоряющими твердение или повышающими прочность цемента и не ухудшающими его строительно-технические свойства (кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины). Суммарная массовая доля этих добавок не должна быть более 5% массы цемента. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде, а при содержании MgО в клинкере, более 5% – в автоклаве. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 10 ч от начала затворения. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой N 008 по ГОСТ 6613-86 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы. Массовая доля ангидрида серной кислоты (SO3) в цементе не должна превышать 3-4%. Допускается введение в цемент, при его помоле, специальных пластифицирующих или гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок, в количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки. Подвижность цементно-песчаного раствора, состава 1:3 из пластифицированных цементов всех типов, должна быть такой, чтобы при водоцементном отношении, равном 0,4, расплыв стандартного конуса был не менее 135 мм. Гидрофобный цемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин от момента нанесения капли воды на поверхность цемента.

 

Карбонатные породы.

             Для производства портландцемента  можно  применять  различные  виды

  карбонатных пород,  как – то: известняк, мел, известковый  туф, известняк –

  ракушечник, мергелистый  известняк, мергель и т. п.  Во  всех  этих  горных

  породах наряду с углекислым кальцием, главным образом в виде  кальцита,

  желательно тонкодисперсного, могут содержаться примеси глинистых веществ,

  доломита,  кремнезема,  гипса  и  ряда  других.  Глину   в   производстве

  портландцемента всегда  добавляют к  известняку,  поэтому   примесь  в  нем

  глинистых  веществ   желательна.  Примеси доломита  и гипса в   больших

  количествах вредны. Содержание MgO и SO3  в известковых породах должно

  быть ограничено. Кварцевые  зерна затрудняют производственный  процесс.

 

 Глинистые породы.

              Из глинистых пород используют обычно глину, суглинок,  глинистый  сланец, мергелистую глину,  лесс,  лессовидный  суглинок.  Глины  характеризуются

  значительным содержанием  тонких  частиц  размером  менее  0,001  мм.  Они

  состоят из глинистого  вещества и примесей. Первое представляет  собой либо

  один глинистый минерал  (мономинеральные  глины),  либо  смесь  различных

  минералов (полиминеральные  глины). Глинистое вещество –   это  в  основном

  гидроалюмосиликаты m Al2O3 * n SiO2 * p H2O, где значения  коэффициентов

  при окислах для  отдельных глинистых минералов  различны. В кристаллическую

  решетку гидроалюмосиликатов могут также входить K,  Na,  Mg,  Ca,  Fe.

  Известен ряд групп   глинистых минералов: каолинитовая Al2O3 *    2SiO2  *

  2H2O, галлуазитовая  Al2O3 *  2SiO2 *  4H2O, монтмориллонитовая  Al2O3  *

   3 – 5  SiO2 *  n H2O, монотермитовая 0,2  К2О *  Al2O3 * 3SiO2    1,5H2O

  (вместо калия в  монотермит могут входить Na, Mg, Ca), гидрослюды – в виде

  железистых  соединений,  кварца.  Карбонатов  кальция   и  магния,  гипса,

  полевого шпата и  ряда других веществ.

              Сырьем для  производства  портландцемента  служат  различные  виды

  глин, поскольку обычно  используют глины, залегающие  вблизи  месторождения

  карбонатных  материалов.   Чаще   других   применяют   гидрослюдистые   и

  монтмориллонитовые  глины, реже каолинитовые и  др.

               Глинистые  породы  содержат  нужные  производства  портландцемента

  кислотные окислы SiO2, Al2O3 и Fe2O3, в  известняках   находится  основной

  окисел  СаО.  Главным признаком пригодности глины   для   производства

  портландцемента, являются  значения ее силикатного и  глиноземного модулей,

  которые определяют величину  этих  модулей в портландцементе,  так как

  карбонатный компонент  сырьевой смеси обычно  содержит  немного  глинистых

  примесей.

                Карбонатное  и  глинистое  (алюмосиликатное)  сырье  должно  быть

  возможно более однородным по составу и структуре, не содержать включений

  крупных зерен кварца  и других обломочных пород,  затрудняющих помол  сырья

  и трудно усваиваемых в процессе обжига.

  Белитовый шлам.

               Получаемый в виде отхода при производстве  из  нефелинов глинозема

  белитовый (нефелиновый) шлам по составу занимает промежуточное положение

  между  портландцементом  и  основным  доменным  шлаком.  Белитовый   шлам

  полностью  заменяет  глинистый  компонент  и   в   значительной   степени

  карбонатный.  Он  поступает   на  завод  в  тонкоизмельченном   виде,   что

  сокращает  затраты   на  помол  сырья.  Белитовый  шлам  по  сравнению   с

  известняком представляет  собой декарбонизированный  материал,  содержащий

  до  85%  двухкальциевого  силиката,  что значительно облегчает   обжиг,

  увеличивает производительность  печей и снижает расход топлива.

 

Корректирующие  добавки.

             В  качестве  добавок,  корректирующих  значения   силикатного   и

  глиноземного модулей,  применяют различные материалы.  Чтобы увеличить

  содержание  в  сырьевой  смеси  Fe2O3,  используют  колчеданные   огарки,

  колошниковую пыль, железную  руду. Обе эти добавки богаты  окисью  железа.

  Для  повышения   содержания  SiO2  употребляют   трепел,  диатомит,  опоку,

  маршалит, кварцевый песок, а для повышения содержания Al2O3  – боксит  и

  богатые  глиноземом   маложелезистые   глины.   Чаще   всего   используют

  железосодержащие корректирующие  добавки.

Минеральный состав обычных портландцементных клинкеров, колеблется в пределах:

• трехкальциевый силикат (алит) C3S – 45…60 %;
• двухкальциевый силикат (белит) C2S – 20…30 %;
• трехкальциевый алюминат С3А – 3…15 %;
• четырехкальциквый алюмоферрит C4AF – 10…20%.

При этом расчетное содержание   указанных минералов в клинкерах большинства заводов составляет 96—97%, из которых обычно 75—82 % приходится на долю минералов-силикатов C3S4-C2S и 18—25 % на долю минералов-плавней СзА + QAF.

Получать в производственных условиях клинкеры с более высоким, чем 25 %, а также с меньшим, чем 18 %, содержанием минералов-плавней  очень сложно. В первом случае необходимо применять легкоплавкие сырьевые смеси, что может вызвать сваривание клинкера в крупные куски и  образование колец из шихты на стенках вращающихся печей; во втором — следует повышать температуру  обжига сырьевых смесей, что снижает  стойкость футеровки.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Расчет состава сырьевой смеси.

                                   Оценка качества готовой продукции.

Расчет состава обогащенного сырья для портландцемента выполняется  на ПК .

                                    Химический состав сырья и  клинкера

Наименование компонента	Содержание  оксидов,  %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	ППП
Известняк
Глина
Шихта
Клинкер
Добавка

 

                                Содержание компонентов в сырьевой смеси:

 

Известняк                                          Глина                                               Добавка

                

                Значение коэффициентов насыщения  и модулей после проверки:

 

                        КН=                                  N=                                      p=

                              

                                          Минеральный состав клинкера:

                     

                                    C3S =           C2S =

                                    C3A =          C4AF =

Свойства портландцемента определяются, прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.

Химический  состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главные оксиды цементного клинкера - оксид кальция СаО, двуоксид кремния SiO2, оксиды алюминия Al2O3, железа Fе₂Oз, суммарное содержание которых 95—97%. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить оксид магния MgO , серный ангидрид SO3, двуоксид гитана TiO2, оксиды хрома Сг₂Oз, марганца Мn₂O3, щелочи Na2O и К₂O, фосфорный ангидрид Р₂O5 и др. Содержание этих оксидов в клинкере колеблется в следующих пределах, %:

 

CaO…………………………………63-66