Технология производства цемента сухим способом

Учреждение  образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Заочный факультет

 

Кафедра промышленной экологии

 

Специальность 1-57 01 01 «Охрана окружающей среды  и рациональное использование природных  ресурсов»

 

Специализация 1-57 01 01 «Промышленная экология и  рациональное использование природных  ресурсов

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КУРСОВОЙ  РАБОТЫ

 

по дисциплине «Технология основных производств»

Тема  «Технология производства цемента  сухим способом»

 

 

 

 

Исполнитель

Студентка 4курса ООС     Н. К. Степуро

(подпись, дата)

Руководитель

Ассистент       О.А. Самстыко

(подпись, дата)

 

 

 

Курсовая работа защищена с оценкой

 

Руководитель     О.А. Самстыко

    (подпись,  дата)

 

 

 

 

 

 

Минск 2013 

 

Реферат

 

Пояснительная    записка    содержит  53 с.,   16 рисунков,   3 таблицы,        17 источников литературы.

МЕЛ, ГЛИНА, ЦЕМЕНТ, СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ, ПРОИЗВОДСТВО, АЭРОФОЛ, КОЭФФИЦИЕНТ НАСЫЩЕНИЯ, ГЛИНОЗЕМНЫЙ МОДУЛЬ, ЦЕМЕНТНАЯ ПЫЛЬ.

Целью данной курсовой работы является разработка технологии производства цемента сухим способом.

В процессе работы проведен анализ литературных и патентных  источников. Изучены сырьевые материалы  для производства цемента, произведен сравнительный обзор по способам производства цемента, изложена характеристика цемента и область его применения, теоретически обоснована технологическая схема производства цемента по сухому способу производства, приведено описание процесса и используемого оборудования. Рассмотрены основные виды воздействия производства на окружающую среду.

Графическая часть включает 1 лист иллюстративного материала фор-      мата А1.

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

1

КР 00.00.ПЗ

Разраб.

Степуро

Провер.

Самстыко

Конс.

 

кая

Н.Контр.

Самстыко

Утв.

Самстыко

 

Реферат

Лит.

Листов

1

БГТУ 72213028, 13

У

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

1

КР 00.00.ПЗ

Разраб.

Степуро

Провер.

Самстыко

Конс.

 

кая

Н.Контр.

Самстыко

Утв.

Самстыко

 

Содержание

Лит.

Листов

1

БГТУ 72213028, 13

У

Содержание

 

Введение…………………………………….……………………………….….5

1 Сырьевая база производства цемента сухим способом……………………..6

2 Характеристика способов производства цемента……………………….....10

3 Физико-химические основы рассматриваемого процесса ………………..14

4 Технологическая схема производства цемента сухим способом ……........17

4.1 Технологическая схема процесса………………………………………….17

4.2 Характеристика основного оборудования……………………………......22

4.3 Анализ использования сырья и материалов……………………..……....37

4.4 Использование воды и энергии……………………………………….….46

5 Жизненный цикл продукции и основные виды воздействия производства цемента сухим способом на окружающую среду…………………………….…...48

Заключение…………………………………….………………………….......51

Список использованных источников………………………………………..52

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

1

КР 00.00.ПЗ

 

Разраб.

Степуро

Провер.

Самстыко

Конс.

 

кая

Н.Контр.

Самстыко

Утв.

Самстыко

 

Введение

Лит.

Листов

1

БГТУ 72213028, 13

 

У

Введение

 

Цемент – один из важнейших строительных материалов, предназначенных для  бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляций  и др. Цемент представляет собой  гидравлический вяжущий материал, который  после смешения с водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность  в воде.

Производство цемента обусловлено  необходимостью его производства для  применения в строительстве. Строительство  жилья на основе цемента позволяет  получить объекты с низкой теплопроводностью  и высокой морозостойкостью.

Технология цементного производства позволяет использовать в нём  отходы добывающей, металлургической отраслей, а также побочные продукты этих производств. Некоторые отходы даже улучшают свойства цемента. Гибкая технология позволяет осуществлять комбинирование производства цемента  с производством металлов, химических продуктов и энергии.

Существует много как бы подвидов цемента. Они отличаются друг от друга  конечными свойствами, условиями  производства и наличием в них  различных видов добавок.

Цементная промышленность в настоящее  время — высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется  технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы  управления технологическими процессами /1,3/.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

1

КР 01.00.ПЗ

 

Разраб.

Степуро

Провер.

Самстыко

Конс.

 

кая

Н.Контр.

Самстыко

Утв.

Самстыко

Сырьевая  база производства цемента сухим  способом

Лит.

Листов

4

БГТУ 72213028, 13

У

Сырьевая база производства цемента сухим способом

 

Цементные заводы используют для производства цемента, как многочисленные разновидности  природного сырья, так и некоторые  отходы промышленности. К природным видам цементного сырья относятся: мел, известняки, мраморы, мергели, глины, суглинки, глинистые сланцы, лёсс, горючие сланцы, железные руды и т.д. К промышленным отходам, используемым цементной промышленностью в качестве сырья, принадлежат: шлаки, золы, белитовые шламы, колошниковая пыль, колчеданные огарки и др.

При неблагоприятном химическом составе  сырьевых компонентов в состав сырьевой шихты вводятся корректирующие добавки – песок, маршалит, трепелы, опоки, колчеданные огарки, железная руда, колошниковая пыль и т.п.

Карбонатные породы. Содержание карбонатного компонента в цементной сырьевой смеси обычно достигает 76-80%. Поэтому химические и физические свойства этого компонента оказывают решающее влияние на выбор технологии производства цемента и производственных агрегатов.

Для производства цемента 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. Содержание в известковых породах глинистых веществ не ограничено, примеси доломита и гипса в больших количествах вредны.

Качество карбонатных пород  зависит и от их структуры: породы с аморфной структурой легче взаимодействуют  при обжиге с другими составляющими  сырьевой смеси, чем породы с кристаллической  структурой. Плотные известняки, имеющие  часто мелкокристаллическую структуру, широко распространены и являются одним  из главных видов карбонатного сырья.

Плотность известняков составляет 2700-2760 кг/м³; прочность на сжатие до 250-300 МПа; влажность колеблется от 1 до 6 %. Наиболее пригодны для производства цемента мергелистые и пористые известняки с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевых включений. По сравнению с твердыми и плотными разновидностями такие известняки легче измельчаются и быстрее вступают в реакцию с другими компонентами сырьевой смеси при обжиге.

Мел представляет собой мягкую, легко  растирающуюся породу, состоящую  из частиц с сильно   развитой поверхностью.  Он легко    измельчается   при  

добавлении воды и является хорошим  сырьем  для  производства  цемента. Плотность мела колеблется в пределах 1600-2000 кг/м³, а влажность – 15-20 %.

Мергели представляют собой тонкую природную смесь глин и известняков  в различных соотношениях.

Если в мергелях соотношение  между углекислым кальцием и глинистым  веществом приближается к требуемому для производства цемента и значения силикатного и глиноземного модуля находятся в допустимых пределах, то их называют натуральными, или цементными. Обжигают их в виде кусков (без всяких добавок) в шахтных печах, что устраняет предварительную подготовку сырьевой смеси и снижает стоимость готового продукта. Однако такие мергели встречаются весьма редко.

Мергели имеют различную структуру. Одни из них плотные и твердые, другие – землисто-рыхлые. Залегают они большей частью, в виде слоев, отличающихся по составу. Объемная масса  мергелей обычно колеблется в пределах 2000-2500 кг/м³, влажность их, в зависимости от содержания глинистых примесей, 3-25%.

Глинистые породы. Из глинистых пород используют обычно глину, суглинок, глинистый сланец, мергелистую глину, лёсс, лёссовидный 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, либо смесь различных минералов.

Глинистое вещество – это в основном гидроалюмосиликаты mAl₂O₃∙nSiO₂∙pH2O, где значения коэффициентов при оксидах для отдельных глинистых минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также входить К, Na, Mg, Ca, Fe. Глины содержат примеси в виде железистых соединений, кварца, карбонатов кальция и магния, гипса, полевого шпата и ряда других веществ.

Глина при увлажнении разбухает  и приобретает пластичность. При  сухом способе производства пластичность и связующая способность глины  обеспечивают возможность брикетирования и гранулирования сырьевой муки.

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.

Для суглинков характерно меньшее  содержание тонких зерен и повышенное количество частиц песка.

Глинистые сланцы представляют собой  твердые плотные породы слоистой структуры, которые легко раскалываются  вдоль плоскостей наслоений. Их влажность  меньше, чем у обычных глин, они  отличаются более постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах. Используют их в качестве сырья на ряде заводов Сибири и  Казахстана.

Лёсс – порода, лишенная слоистости. Он весьма нежен на ощупь и растирается  пальцами в пылевидную массу. К нему обычно примешаны тонкие частицы  кварцевой породы, полевого шпата, карбоната  кальция, слюды и др. Если лёсс содержит 30% углекислого кальция, то он по составу  приближается к мергелю. Пластичность природного лёсса весьма незначительна. Лёссы и лёссовидные суглинки используют в качестве сырья на предприятиях Казахстана и Средней Азии.

Глина обладает рядом ценных свойств, особенно важна ее пластичность, т.е. способность принимать под давлением  любую форму и сохранять ее после прекращения давления, а  также связующая способность, позволяющая  глине связывать определенное количество непластичных материалов. Благодаря  этим свойствам глины сырьевую муку, в которую она входит, можно  гранулировать и брикетировать, причем гранулы и брикеты не рассыпаются  при повышенных температурах. Пластичность и связующая способность глины  зависят от ее минералогического  состава, размеров и характера поверхности  частиц, содержания примесей, количества воды и ряда других причин. Суглинки, лёсс и глинистые сланцы отличаются меньшей пластичностью, чем глины.

Глины легко впитывают влагу  и становятся водонепроницаемыми. Большинство  глин легко размывается водой, что  используют в технологическом процессе производства портландцемента.

Глинистые породы содержат нужные для производства цемента кислотные окислы SiO₂, Аl₂О₃ и Fe₂O₃, в известняках находится основной оксид СаО. Главным признаком пригодности глины для производства цемента 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.