Производство ячеистого бетона

В карьере «Высокое» функционирует принудительный водоотлив. Зумпф устроен у северного борта разработанного участка карьера, из которого осуществляется водоотлив насосом. Откачка ведется тремя насосами, установленными на горизонте 156 м. Геодезическая высота подъема водоотливной станции 25 м.

Емкость водосборника принята  равной четырехчасовому расчетному притоку – 540 м³. Подтопление карьера в районе производства добычных работ, а также вблизи транспортных путей, во избежание оползневых процессов не допускается. Проектная отметка дна зумпфа 137,0 м.

Сброс карьерных вод  осуществляется в р. Жадунька.

Полезное ископаемое представлено двумя разновидностями мергелей, которые селективно отрабатываются двумя уступами.

– первый добычной уступ – низкие мергели;

– второй добычной уступ – высокие мергели.

При производстве добычных работ мастер смены руководствуется данными геологоразведки и результатами хим. анализа, проведенными испытательной лабораторией непосредственно в забое и сформированных штабелях. Хим. анализ проводится ежесменно. Химический состав высокого мергеля соответствует данным геологоразведки.

Экскаваторы на карьере «Высокое» расположены, согласно схемы, в технологическом регламенте, здесь же показаны расположения уступов высокого и низкого мергеля.

Разработка низкого мергеля  производится 1 добычным уступом шагающим экскаватором ЭШ-6,5/45 широкими параллельными заходами.

Погрузка железнодорожного транспорта может осуществляться как с нижним, так и с верхним черпанием (прямая лопата). В среднем высота уступа составляет 5,0-6,6 м.

В целях усреднения химического состава низкий мергель укладывается в штабеля параллельно железнодорожному пути.

Разработка высоких  мергелей осуществляется с нижним черпанием экскаватора ЭШ-6,5/45 на глубину до 21 м (обратная лопата).

При наличии в высоком мергеле сырья, несоответствующего требованиям технологического регламента, производится выемка, переэкскавация его в штабель на неотработанный участок. После проведения анализа химического состава этого штабеля испытательная лаборатория дает заключение о дальнейшем его применении или переэкскавации в выработанное пространство.

В случае если результаты анализа сырья не соответствуют требованиям технологического регламента, испытательная лаборатория информирует мастера смены, который принимает решение на шихтовку, перекидку сырья или отшагивание экскаватора в другое место.

Для транспортировки высоких и низких мергелей на завод используется железнодорожный транспорт, принадлежащий ПРУП «БЦЗ». Откатка в карьере ведется по трем железнодорожным путям, проложенным на горизонтах с отметкой 162-164 м. По одному пути подается состав из 4-х думпкаров под загрузку низкого мергеля, по второму такой же ж/д состав под загрузку высокого мергеля. Третий путь резервный. Для железнодорожных перевозок используются тепловозы маневровые и думпкары ВС 105, ВС 60.

При отработке мергелей переукладка железнодорожных путей  производится согласно «Правил ремонта и содержания железнодорожных путей предприятий министерства промышленности строительных материалов».

 

4.3 Сырьевой цех

 

Сырьевые материалы, поступающие из карьера, имеют влажность 25-30%. Сушка и измельчение сырьевых материалов производится в сушильно-помольном агрегате «Аэрофол» размером 8,7 2,6 м (2 шт.). Производительность «Аэрофола» 130 т/час сухой муки или 5000-6000 т/сут. При этом испаряется 60-65 т/час влаги.

В качестве корректирующей добавки применяется пыль ПГЭ  и окалина Белорусского металлургического завода.

Технологическая схема «сухого» способа  предусматривает применение для  помола и сушки сырья мельницы типа «Аэрофол» и для обжига – печного агрегата с вращающейся печью 4,5 80 м с циклонными теплообменниками и декарбонизатором.

Технологическая схема приготовления сырьевой муки приведена на рис. 5.1.

Приемное отделение сырья предназначенного для загрузки сырьевых материалов с  думпкаров и подачи его к мельницам  типа «Аэрофол».

Приемное отделение  оборудовано:

– толкающими разгружателями типа СМЦ-144 емкостью 116 м³;

– пластинчатыми питателями типа 2-24-120А с шириной полотна 2400 мм;

– ленточными конвейерами с шириной ленты 1400 мм;

– конвейерными весами типа 1954 АВ-10-630;

– двухагрегатными весовыми дозаторами типа 42-74 ДН 20-10-0 для огарков и пыли электрофильтров, которые подаются на ленту конвейера.

Толкающие разгружатели расположены  на двух железнодорожных путях, находящихся  на эстакаде высотой 10 м.

На один железнодорожный  путь подается низкий мергель, на другой – высокий.

Между эстакадами организована площадка для складирования высокого и низкого мергелей вместимостью до 1500 т. В центре площадки установлен экскаватор ЭКГ-5У. Таким образом, с думпкаров сырье может разгружаться в емкость толкающих разгружателей или на площадку складирования.

При использовании в  технологии глины вместо низкого мергеля прием ее производится только в толкающие разгружатели на ж/д пути низкого мергеля.

К каждому «Аэрофолу» предусмотрено  два толкающих разгружателя с пластинчатыми питателями для высокого и низкого мергелей непосредственно с думпкаров и, кроме того, два бункера с пластинчатыми питателями для подачи высокого и низкого мергелей с площадки складирования экскаватором. Всего для каждого «Аэрофола» устанавливается 4 пластинчатых питателя, которые подают сырьевые материалы на один ленточный конвейер.

Загрузку бункеров сырьем машинист экскаватора ЭКГ-5У производит по требованию бункеровщика.

Для зачистки думпкаров  предусмотрены экскаваторы ЭО, зачистка производится в толкающие разгружатели.

Для разгрузки железосодержащих добавок (огарков) предусмотрено отдельное закрытое приемное устройство. Устройство для разгрузки полувагонов с железосодержащими добавками представляет собой бункер под железнодорожным путем. Железосодержащие добавки на склад транспортируются ленточным конвейером длиной 165 м и укладываются в штабель грейферным краном.

Склад железосодержащих добавок (V = 2200 м³) находится в закрытом здании. Добавки подаются в бункер емкостью 60 м³.

4.4 Цех «Обжиг»

 

Обжиг сырьевой смеси заданного химического состава с получением клинкера производится во вращающейся печи размером 4,5 80 м. Печь снабжена циклонным теплообменником и реактором-декарбонизатором. Производительность печи 125 тонн клинкера в час.

В состав печного агрегата включены:

– вращающаяся печь диаметром 4,5 80 м;

– установка двухветьевого четырехступенчатого циклонного теплообменника с декарбонизатором;

– колосниковый холодильник;

– установка для охлаждения и увлажнения отходящих печных газов;

– воздухопровод;

– тягодутьевое оборудование – запечный, концевой и аспирационные дымососы;

– электрооборудование, установленное на механизмах.

Основным звеном ведения технологического процесса обжига сырьевой смеси и получения клинкера является обжигальщик. Выполнение распоряжений обжигальщика по ведению технологического процесса является обязательным для всех рабочих, задействованных в процессе.

Для выбора оптимального ведения технологического процесса машинист вращающейся печи получает следующую информацию:

1) от сменного инженера-химика (по телефону):

– химический состав сырьевой муки, поступающей на печь;

– свободную СаО;

– вес литра клинкера;

– температуру клинкера;

– степень декарбонизации по ЦТО;

– остаток сырьевой муки в сырьевых силосах;

– сменный инженер-химик в журнале обжигальщика дает письменное распоряжение, из какого силоса (или силосов) производить питание вращающейся печи от начальника цеха или его заместителя;

– распоряжение в журнале о режиме работы отдельных узлов технологической линии;

2) от инженера-технолога сырьевого цеха:

– письменное оповещение об остановке одной или двух технологических линий с целью перестройки аэродинамического режима вращающейся печи без сырьевого цеха;

3) от сменного инженера-химика:

– письменное оповещение о переводе транспортировки клинкера с одного клинкерного транспортера на другой.

Принцип действия печного агрегата заключается в следующем. Горячие газы, образовавшиеся в результате сжигания технологического топлива (природного газа) в печи (40%), а также вихревой камере декарбонизатора (60%), поступают в его смесительную камеру и затем движутся через систему циклонов и газоходов благодаря разрежению, создаваемому запечным дымососом, соединенным с циклонным теплообменником.

Откорректированная тонкоизмельченная  сырьевая смесь влажностью не более 1,0% из расходного силоса пневмодозирующей установкой (ПДУ) подается по трубопроводам в осадительные циклоны, направляется в расходные бункера, откуда через весовые дозаторы «Хаслер» пневмоподьемником СМЦ-145 производительностью 160 т/ч (2 шт. по одному на каждую ветку) – в газоходы четвертой ступени каждой ветви циклонного теплообменника одновременно.

Для подачи сырьевой муки сжатый воздух на пневмоподьемник подается двумя воздуходувками (одна резерв), при необходимости часть воздуха подается от нагнетателей. На ПДУ воздух подается от нагнетателей (резерв от компрессора) на дозаторы «Хаслер» и аэрацию расходных бункеров от компрессора.

Материал (сырьевая смесь) подается в газоходы 4-ой ступени, рассеивается по сечению специальными устройствами (рассекателями), подхватывается газами и выносится в циклоны 4-ой ступени, при этом происходит теплообмен между газами и сырьем. Необходимая скорость газового потока регулируется запечным дымососом.

В циклонах 4-ой ступени сырьевая мука отделяется от газового потока и по течкам, соединяющим циклоны 4-ой ступени с газоходами 3-ей ступени, поступает в последние.

В 3-ей и во 2-ой ступенях обеих ветвей теплообменника движение сырьевой муки в газовом потоке, отделение муки от газов, транспортировка ее в нижестоящую ступень происходят аналогично описанному для 4-ой ступени.

Из циклонов 2-ой ступени обеих ветвей теплообменника сырьевая мука поступает в вихревой кальцинатор декарбонизатора, где она равномерно рассеивается горячим воздухом, поступающим из клинкерного холодильника по газоходу экстрагированного воздуха.

Рассеянная сырьевая мука и горячие газы в процессе совместного вихревого движения в кальцинаторе быстро обмениваются теплом и поступают в смесительную камеру декарбонизатора.

В смесительной камере пылегазовая  смесь из вихревого кальцинатора встречается с горячими газами, отходящими из вращающейся печи. Оба потока быстро перемещаются, и происходит дальнейший интенсивный теплообмен между газами и сырьевой мукой, которые через газоход 1-ой ступени выносятся в циклоны 1-ой ступени, где происходит отделение сырьевой муки от газового потока. Из циклонов 1-ой ступени сырье по течкам поступает в загрузочную головку и далее – во вращающуюся обжиговую печь.

В циклонном теплообменнике и декарбонизаторе происходит декарбонизация, т.е. разложение карбонатной составляющей. Из циклонного теплообменника во вращающуюся печь сырьевая мука поступает со степенью декарбонизации 80-85%.

Перемещаясь вследствие уклона, равного 4 , и вращения корпуса печи от загрузочного к разгрузочному концу, сырьевая мука подвергается тепловому воздействию от продуктов сгорания газа, просасываемых через печь навстречу движению материала.

Во вращающейся печи в зоне декарбонизации одновременно с диссоциацией карбонатов идут реакции в твердом состоянии между образующейся окисью кальция, с одной стороны, кремнеземом и полуторными окислами – с другой. Твердофазовая реакция образования кристаллов C₂S размером до 1 мкм наблюдается уже при температуре 800°С. В температурном интервале 1000-1200°С реакции в твердой фазе протекают довольно быстро. В интервале температур 800-1000 °С из глинистого компонента и свободной извести образуется моноалюминат кальция (СА), который при более высокой температуре реагирует с окисью кальция и образует вначале С₅А_З, а затем и С_ЗА.

Взаимодействие окиси  железа с окисью кальция начинается при температуре 800-900°С с образованием C₂F, который при более высокой температуре вступает во взаимодействие с алюминатами кальция и переходит в алюмоферриты кальция.

В зоне экзотермических  реакций за счет выделения тепла (примерно 420 кДж/кг клинкера) при реакции образования двухкальциевого силиката, алюминатов и алюмоферритов кальция температура материала резко возрастает от 1100 до 1300°С и выше. При этой температуре часть материала начинает расплавляться, образуя жидкую фазу клинкера.

Алит формируется в  интервале температур 1300-1450°С. Время полного усвоения окиси кальция и образования алита в зоне спекания вращающейся печи составляет от 10 до 25 мин. В зоне спекания образуется клинкер.

В зоне охлаждения вращающейся  печи температура клинкера до 1100-1300°С.

Из вращающейся печи клинкер поступает в колосниковый холодильник СМЦ-33, для охлаждения до температуры 80-90°С. В холодильнике интенсивное охлаждение клинкера осуществляется путем принудительного продувания холодного воздуха через слой горячего клинкера.