Процессы и аппараты измельчения при производстве портландцемента по мокрому способу

                    Саратовский Государственный Технический Университет

Строительно - Архитектурно - Дорожный Институт 
 

Кафедра: «Производство строительных изделий  и

конструкций» 
 
 
 
 
 
 

Процессы  и аппараты измельчения  при производстве портландцемента по мокрому способу 
 
 

Пояснительная записка

К курсовому  проекту по дисциплине:

«Процессы и аппараты технологии строительных изделий» 
 
 

                                                                      Выполнила: студентка гр. ПСК –  31_З

                                                                 Ворсунова Е. В.

                                                                 073857

                                                           Проверил: ассистент каф. ПСК

                                                              Страхов А. В.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2010

 

Содержание. 
 
 

Реферат………………………………………………………………………….....3

Введение……………………………………………………………………….…..4

1.Технологическая  часть…………………………………………………………5

1.1 Выбор и  основание технологического способа  производства……………..5

1.2 Компоновка  и размещение оборудования в  составе технологической линии …………………………………………………………………………………8

1.3 Принцип и  порядок прохождения процессов……………………………...10

1.4 Расчет производительности  и количества заданной установки…………..11

1.5 Контроль производства……………………………………………………...13

2. Техника безопасности………………………………………………………...15

3. Охрана окружающей  среды…………………………………………………..16

Заключение……………………………………………………………………….18

Список используемой литературы……………………………………………...19 
                                                                Реферат. 

    Данный  курсовой проект состоит из пояснительной  записки, содержащей 19 листов напечатанного текста, включающего: 1 таблицу, и основанной на 7 литературных источника, и графической части состоящей из 2 листов формата А1 и А2 (технологическая схема, установка – мельница «гидрофол»). 
 

    Ключевые  слова: портландцемент, цементирование, сухой способ, классификация, технические  требования, транспортирование, гипс, шлак, известняк. 

    Целью данного курсового проекта было рассчитать и запроектировать тип  и необходимое количество установок для производства портландцемента мокрым способом. В работе рассмотрены различные технологии производства портландцемента. Произведены все необходимые технологические расчеты.

 

                                               Введение.

    Цемент  и изготовляемые из него бетон  и железобетон являются в настоящее  время основными строительными  материалами, которые используются в самых разнообразных областях строительства.

    Цементы - обобщенное название большой группы минеральных порошкообразных вяжущих  материалов, которые, за исключением  некоторых специальных видов, обладают гидравлическими свойствами, т. е. способностью при смешивании с водой давать соединения, твердеющие как на воздухе, так и в воде, сохранять прочность или даже увеличивать ее при длительном пребывании в водной среде.

    В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов. Одновременно повышается качество цемента, растет средняя его марка. Одним из таких цементов является тампонажный цемент, представляющий собой в основном разновидность портландцемента, применяемый при разведочном и эксплуатационном бурении нефтяных скважин, а также при капитальном их ремонте. Тампонажные цементы используют для цементирования нефтяных скважин - цель которого изолировать продуктивные нефтеносные слои от водоносных, а также отделить нефтеносные слои друг от друга при многопластовых залежах нефти. Тампонирование - весьма ответственная стадия сложного процесса бурения; качество цементирования часто определяет эффективность эксплуатации скважин, а при разведочном бурении - возможность правильной оценки запасов продуктивных нефтеносных слоев в исследуемом месторождении.

    Перспективы развития производства данного цемента  очень большие. Следует помнить о том, что осмотр и точное обследование состояния скважины невозможны, поэтому существует необходимость производства тампонажного цемента с очень хорошими показателями физико-химических свойств. Также т. к. в России, да и во всем мире добывается очень большое количество нефти и разрабатываются все новые и новые месторождения, то требуется все больше цемента для цементирования скважин, следовательно у заводов по производству цемента очень большие перспективы в будущем.

 

1. Технологическая часть.
1. Выбор и основание технологического способа производства.

 

    Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём тонкого измельчения клинкера и необходимого качества гипса.

    Клинкер получается в результате обжига до спекания сырьевой смеси надлежащего  состава (из мергеля или смеси  карбонатной породы и глины), обеспечивающего  преобладание в клинкере силикатов кальция. Портландцемент может выпускаться без добавок или с активными минеральными добавками.

    Производство  портландцемента  состоит из следующих  основных процессов: добычи сырья и подготовки сырьевой смеси, обжига смеси до спекания с получением клинкера, помола клинкера в тонкий порошок совместно с добавками.

    Сырье для производства портландцемента  добывают открытым способом в карьерах, расположенных, как правило, вблизи цементных заводов. Для доставки сырья используют рельсовые и  подвесные дороги, автомобильный  транспорт и т. д.

    В зависимости от свойства сырья и  типа обжигательных печей сырье  к производству готовят мокрым или  сухим способом. При мокром способе  компоненты измельчают и смешивают  в присутствии воды, и, смеясь в  виде жидкой массы (шлама) обжигают; при сухом способе сырьевой компоненты измельчают, смешивают и обжигают в сухом виде.

    Производство  портландцемента  мокрым способом (рис. А - 2). Мягкие горные породы (глину и мел), применяемые в качестве сырьевых компонентов предварительно дробят в валковых дробилках, и измельчаю в специальных бассейнах-болтушках в присутствии 36 – 42% воды по массе. Суспензии глины и мела в заданных соотношениях поступают в шаровые мельницы для тонкого измельчения. Если в качестве известкового компонента применяют твердый известняк, то его подвергают двухстадийному дроблению  на щековой и молотковой дробилках, а затем измельчают в шаровых мельницах совместно с глиняной суспензией, получаемой в болтушках.

    Шаровая многокамерная мельница – стальной цилиндр длиной 8-15 диаметром 1,8-3,5 м, внутренняя поверхность которого облицована стальными плитами. Мельница вращается на полных цапфах, через которые, с одной стороны, ее загружают, а с другой – загружают. Смесь известняка, глины и воды проходит через все камеры мельницы и, измельчаясь под ударами стальных шаров и цилиндров, выходит из нее в виде сметанообразной массы – шлама.

      Шлам перекачивают насосами в цилиндрические шламбассейны для корректировке устанавливают химический состав шлама (в основном определяют содержание углекислого кальция), и в соответствии с полученными данными добавляют к нему строго определенное количество шлама другого состава (обогащенного или обеденного известняком). Скорректированный таким образом шлам перекачивают в шламбассейны для хранения. В этих бассейнах шлам постоянно перемешивают. По мере необходимости шлам шлам насосами подают на обжиг.

    Сырьевую  смесь обжигают во вращающихся печах, представляющий собой Варной цилиндр  диаметром 4 – 5 и длиной 150 – 185 м, футерованный изнутри огнеупорным материалом. Печь расположена под небольшим уклоном к горизонту и медленно вращается вокруг своей оси. Питатели-дозатры подают шлам в верхней конец печи. Вследствие вращения печи и наклона ее к горизонту обжигаемый материал перемещается к нижнему концу печи. Навстречу ему движутся горячие топочные газы, образовавшиеся при сгорании топлива (пылевидный уголь, мазут, газ), подаваемого через форсунку в нижней части печи.

    Шлам  омывается горячими газами и подсушивается, образуя комья. По мере продвижения материала при 500 – 750°С выгорают органические вещества и начинается дегидрация – выделение химически связанной воды из глинистой составляющей, сопровождаемая потерей пластичности и связующих свойств. Комья материала распадаются в подвижный порошок. При 750 – 800°С и выше в материале начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. Их интенсивность возрастает с повышением температуры. Происходит сцепление отдельных частичек порошка и образование гранул разного размера. При прохождении зоны с температурой 900 - 1000° С происходит диссоциация карбонатов кальция с выделением оксида кальция и углекислого газа, который уносится с продуктами горения. Оксид кальция СаО вступает в химическое взаимодействие с глиноземом, оксидом железа и кремнеземом. Реакции химического связывания СаО протекает в твердом состоянии достаточно интенсивно при 1200 - 1250°С, при этом образуются следующие химические соединения: 2CaO∙SiO₂ (двухкальциевый силикат), 3СаО∙Al₂O₃ (трехкальциевый алюминат) и 4СаО∙Al₂O₃∙Fe₂О₃ (четырехкальциевый алюмоферрит). При температуре свыше 1300°С 3СаО∙Al₂O₃ и 4СаО∙Al₂O₃∙Fe₂О₃ переходят в расплав, в котором частично растворяются СаО и 2CaO∙SiO₂ до насыщения раствора; в растворенном состоянии они реагируют между собой, образуя трехкальциевый силикат 3CaO∙SiO₂ – основно йминерал портландцемента. Процесс образования трехкальциевого силиката, выделяющегося из жидкой фазы в виде кристаллов, способных расти, обычно происходит около 1450°С. При понижении температуры до 1300°С жидкая фаза застывает, процесс спекания заканчивается.

    Клинкер -  гранулы серовато-зеленого цвета  размером 15 – 25 мм для охлаждения до 80 - 100°С направляют в холодильник, откуда он поступает на склад, где его выдерживают в течении 1 – 2 недель. В результате вылеживания содержащийся в клинкере в небольшом количестве свободный оксид кальция гасит влагой воздуха, а также уменьшается твердость зерен клинкера, что, в свою очередь, облегчает его помол и обеспечивает равномерность изменения объема цемента при твердении.

    Клинкер измельчают в многокамерных шаровых  мельницах. В процессе помола к нему добавляют 2 – 5 % гипсового камня, для регулирования сроков схватывания портландцемента, и различные, предусмотренные технологическим с процессом, добавки. Из шаровых мельниц портландцемент пневмотранспортом подают в силосы – железобетонные башни цилиндрической формы емкостью до 6000 т каждая, где цемент перед отправкой потребителю выдерживается в течение 10 – 14 сут. За это время нагретый при помоле цемент охлаждается и оставшаяся  в нем свободная известь гасится, что улучшает свойства цемента. Из силосов цемент поступает в упаковочные машины для расфасовки в многослойные бумажные мешки по 50 кг или направляется в специально оборудованные средства железнодорожного, автомобильного или водного транспорта.

    Сухой способ производства портландцемента применяют в том случае, когда сырьевыми материалами являются мергели или смеси твердых известняков и глин влажностью 8 – 10%. По этому способу сырьевые материалы после предварительного дробления и сушки совместно измельчают в шаровых мельницах. Сухую сырьевую муку с остаточной влажностью 1 - 2% гранулируют в зерна размером 20 – 40 мм или формуют, добавляя молотый на механических прессах уголь в брикеты.

    Гранулы обжигают в циклонных теплообменниках, конвейерных кальцинаторах, вращающихся печах, а брикеты – в шахтных. Дальнейшие производственные операции осуществляют в той же последовательности, что и при мокром способе. При сухом способе поступающие на завод сырьевые материалы в виде мергеля, известняка и глины подвергают дроблению в дробилках типа С–776 до зерен крупностью 2,5мм. Приготовленный дробленый материал ленточными транспортерами подают на склад сырья, где сырьевые компоненты усредняют, с помощью усреднительных машин, до установленного норматива по химическому составу и подают и подают далее в бункера мельниц. Из последних сырьевые компоненты вместе с добавками через дозаторы по массе поступают в приемную устройства помольных агрегатов, где их измельчают до требуемой фракции, подсушивают за счет тепла отходящих газов из вращающихся печей и подвергают сепарации.