Производство сульфатостойкого портландцемента мокрым способом

 

     5. 1т. клинкер алу үшін құрғақ  материал 

                                                                                     (4) 
 

     6. Шикізат шығынының алынған 1т.  шикізат қочылысындағы әктас  ылғалдылығы – 1,8%, сазды сланец ылғалдылығы – 3,3% бойынша анықтау:

       Әктас: 

       Сазды сланеці: 215,13/1 

       а) құрғақ шикі зат шығыны: 
 
 

       Әктас: 

       Сазды сланеці:  

       б) шикізат ылғалдылық шығыны:

       Әктас: 

       Сазды сланеці: 

       Күл:  

     7. Клинкердің минералдық құрамын  анықтаңыз: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.4 кесте – Шикізат және клинкердің химиялық құрамы 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Технологиялық бөлім 

     4.1 Өндіру әдісін  таңдау және негіздеу 

     Портландцемент  өндірісіне арналған щикізаттардың 75-78%-н кальций карбонаты және 22-25% сазды заттардан құралады. Портландцементтің қажеттілік талабына сай келетін тау жыныстары табиғатта сирек кедеседі. Сондықтан портландцемент өндірісінде әктас және саз қоспаларымен бірге бокситті толықтырғыш қоспалары пайдаланылады. Кремний оксиді жетіспеген жағдайда кремний қоспасы бар заттармен байытылады. Темір оксидін жоғарылату үшін темір кенінің қалдықтары қосылады. Жоғарғы сапалы сазды қоспалар пайдалану арқылы қоспалардағы Al оксидінің үлесін жоғарылатады. Сонымен бірге цемент зауытында өндірістік қосалқы қалдықтарын кеңінен пайдаланады (домна пешінен шығарылған балқыған металл қалдықтары, шлактар, саз-топырақ өндірісінің қалдықтары, аралас қалдықтар (шлам деп аталады). Бұлар құрылыста 25-30% (кремний оксиді), 50-58% кальций оксиді, 2-5% , 3-8% - басқа оксидтер болады.

     Портландцементтің технологиялық процестері (өндірісінің) төмендегі операциялардан тұрады:

       1) әктасты және сазды кеңнен  қазу;

       2) шикізат материалдарын дайындау, сұрыптау;

       3) берілген құрамынан қоспаларды дайындау (біртекті);

       4) қоспаны өртеу және күйдірілген  қоспаны гипспен қосып кейбір  жағдайларда қосымша қосылыстармен  бірігіп ұсақтау.

     Портландцементті  өндіру мына төменде аталған негізгі операциялардан тұрады.

     Шикізаттар  араласын құрғақ немесе сулы тәсілмен дайындайды. Соған сәйкес портландцемент өндіру тәсілі - құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді. Біздің және басқа республикаларда көбіне сулы тәсілді қолданады.

     Құрғақ  тәсіл өндірісі. Құрғақ тәсіл цемент өндіру технологиялық схемасы келтірілген. Дегенмен бұл тәсіл бойынша цемент өндіру схемасы шикі заттың физикалық және химиялық қасиетіне байланысты.

     Қазіргі цемент заводтарында құрғак тәсіл бойынша известняк пен саз ұсақтанудың бірінші стадиясын (сатысын) өткеннен соң химиялық құрамын анықтайтын сынаққа алушы аппаратардан, 0-10 мм дейін майдалайтын ұсақтағыштардан, ренгенрадиометриялық сараптаушылардан тұратын пункттерден өтеді. Бұл химиялық анализдің негізінде ұнтақталған шикізаттардың дәлдігі 3-4 пайыз шамасындай бірінші дозалауды жасайды.

     Дозаланган  әк тасы мен саз «Аэрофол» диірменіне келіп өзінен - өзі ұнтақталынады. Оларды кептіру үшін «Аэрофолға» пештен шығатын температурасы 600 - 650°С ыстық газды жібереді.

     Қарастырып  отырған жағдай бойынша, өздігінен ұнтақтау диірмені «Аэрофол» - тиеуші (салушы) және түсіруші қаптармен тығыздалып қосылған қуыс науа1 жабдықталған диаметрі 7 - 10 м (диаметірінің ұзындығына қатынасы 3:14-4:1) айналмалы барабан. Бұл тәсілмен ылғалдылығы 20 - 25 пайыз минералдық жыныстарды кептіріп ұнтақтауға болады. Қуыс науаның диаметрі үлкен болғандықтан, мұнда жіберетін ыстық газдың да көлемі жетерліктей. Оныћ үстіне газдың материалдарымен жанасу ауданы кең болғандықтан, диірменнің өнімділігі де жоғары.

     «Аэрофол» диірменінде шикі затты тарту  цемент өндірісіндегі минералдық шикізаттарды ұнтақтау техникасындағы нағыз маңызды тиімділігі зор шешімнің бірі. Біріншіден, әк тасты екінші рет ұсақтау бөлімі соғылмайды; екіншіден, шикі затты ұсақтау және кептіру процесі бір агрегатта қатарынан орындалатындықтан арнаулы кептіру бөлімдері тұрғызылмайды; үшіншіден ұнтақтауга қажет ұнтақтауіпы денелер және электр - энергия шығындары едәуір төмендейді, төртіншіден шикізатты пештен шығатын ыстық газды қолдану арқылы құрғату отын шығынын қысқартады.

     «Аэрофол» диірменінде өз бетімен ұнтақталу механизмі біздің жағдайымызда қарастырылғын. «Аэрофол» барабанының іш жағынан бекітілген қалақтар ұсақталган тасты жоғарғы шекті нүктеге дейін көтеріп тастап отыратын болгандықтан, шикі зат ұнтақталып, әрі ыстық газдың жылумен кеуіп те үлгереді.

     Құрғақ тәсіл өндірісінде шикі заттарды екі түрлі схемамен ұнтақтайды: ашық жэне жабық ұнтақтау циклі. Ашық цикл бойынша материал диірмен арқылы бір - ақ рет өтеді; жабық циклде ірі фракциялы материалдар сепаратор арқылы диірменнен ұнтақтығын жеткізу үшін екінші рет жібереді. Сонымен, диірменнен жақсы майдаланған және кептірілген құрамы біркелкі шикпатталынады. Жалпы техникалық жэне экономикалық көрсеткіштер жағынан құрғақ тәсіл өндірісі сулы тәсілден басымдау келеді. Бұл тәсіл бойынша үлкен пешті қолданғанда, клинкер алуга кететін отын шығыны шамамен екі есе азаяды, бір жұмысшыға шаққандағы жылдық өнім 40 пайыз өседі, өнімнің өзіндік құны 10 пайыз азаяды және завод салуға кететін қаражатгың мөлшері 40 пайыз қысқарады.

     Дегенмен  құрғақ тәсіл цемент өндірісінде біраз күрделі жабдықтар қажет етеді, еңбек санитариясын қамтамасыз етуді, дала кеңістігін таза сақтауды қиындатып жібереді. Оның үстіне ылғалдылығы 20 - 25 пайыз жоғары минералды құрғатып өңдеу көп отын шығынын керек етеді. Сондықтан ылғалдылығы жоғары шикі заттар қолданатын заводтар үшін отынды үнемдеудің ақиқат жолы - қарастырылған тәсіл өндіріс тәсіліне көшу.

     Қарастырылған тәсіл алдымен шикі заттар араласын сулы тәсілмен дайындап, одан кейін пресс - сүзгіштерде 35 - 40 % суы бар шламда біраз құрғатып және гранулдап күйдіру пешіне беру процестеріне негізделген. Бұл тәсіл бойынша орындалатын өндіріс процестерінің схемасы қарастырылған. Осы схема бойынша шикі заттар диірменінен шығатын шлам түзетілгеннен соң, вакумм - сүзгішке немесе пресс - сүзгішке келіп түседі де ылғалдылығынан 16 - 20 % дейін төмендетеді. Осы жерде гранулданады. Құрғақталған гранулдардан түтіннен электрофильтірмен тосып алынған тозаңға бір - бірінен жабыспайтындай етіп аунатып, күйдіру пешіне береді. Сонымен қорыта кетсек, қарастырылып отырған Воркута қаласындағы сульфатқатөзімді портландцемент өндіру зауытында сулы тәсілді пайдалану шешімі қабылданды.

     Сулы  өндіріс тәсілі бойынша шикізаттардың майдалануы мен араласуы, олардың құрамының орташалануы және корректірленуі белгілі бір су мөлшерін қосу арқылы жасалынады. Ал, құрғақ тәсіл қолданғанда көрсетілген операциялардың барлығы дерлік шикізаттың құрғақ қалпында жасалынады. Шикізаттар араласын дайындау тәсілдері олардың (саздың, әк тастың, бордың және т.б.) физикалық қалпына, ылғалдығына, біркелкілігіне байланысты. Мысалы, егер табиғи заттардың (шикінің) ылғалдығы және мықтылығы тіпті жоғары болса, онда әрине олардың құрғақ тәсіл бойынша ұнтақтап және араластырып, құрамы біркелкі шикізаттар араласын дайындау қиынға түседі. Жеке бір жағдайда шикізаттар аралас тәсілдермен де дайындалады. Бұл вариант бойынша шикізаттар алдымен сулы тәсіл өндіріс бойынша дайындалады. Одан кейін сұйық шикізаттар шламын мүмкіндігінше арнаулы құрал көмегімен сүзіп, судан ажыратады. Сөйтіп жартылай құрғақ күйінде күйдіру пешіне береді. Айтылған тәсілдердің әрқайсысының өзіне тән артықшылығы жэне кемшілігі де бар.

     Сулы  өндіріс тәсілі. Әдетте мықтылау карбонат тасы мен ылғалдылығы 5 пайыздан жоғары жұмсақтау саз қолдануға бағытталған. Себебі мұндай минералдық жыныстардан құрамы біркелкі ұнтақталған шикізатты осы сулы тәсіл бойынша дайындау жеңілге және арзанға түседі. Бұл тәсіл бойынша негізгі шикі материалдардың физикалық-механикалық қасиеттеріне және т.б. факторларға байланысты портландцементті түрлі технологиялық схемамен алуға болады.

     Жұмсақ  жыныстарды (бор, саз) қопарыстырушы  деп аталатын арнаулы аппаратта (д=12 м; Н=3 м) көп су қосып араластырып қаймақ түсті лай алады (шлам). Ауыр құмы бөлініп аппараттың түбіне шөгеді. Сазды жақсы ұнтақтау үшін құмнан бөлініп байытылған сұйық саз ротарлық диірменге немесе айналмалы домалақ диірменге беріп тартады.

     Жұмсақ  минералдық жынысты қолданғанда  көп су қоса ұнтақтау үшін әсіресе ММС 70x23 қысқа барабан типті өздігінен ұнтақтау диірмені "Гидрофол" өте тиімді болып саналады. Барабан іш жағынан тозбайтын плитамен қабатталған (брондалған). Бұл брондық плиталардың арнаулы қырлары болады. Гидрофол айналғанда сол қырлары материалды жогарғы шеткі нүктесіне дейін көтеріп тастап отырады. Осындай процестің арқасында сумен араласқан шикізат өзінен - өзі талқандалып 3-5 мин ішінде майда шлам болып шығады. Судың мөлшерін азайтып, онымен қатар шламның керекті ағымдылығын сақтау үшін сұйықтандырушылар - сырттай активті қоспалар қосады (СДБ, мылонафт, натрий триполифосфаттар және т.б.) бұл қоспалар щламның суын 3-4 пайыз азайтады. Гидрофольдан шыққан шлам бассейнге түседі.

     Егерде  қатты карбонаттар (тау әк тастары) және жұмсақ саз қолданса цемент өндіру технологиялық схемасы шикі зат материалдарын алдымен ұсақтап, одан кейін оларды бір - бірімен қоса диірменде ұнтақтап біркелкі дисперсиялық шлам дайындау процестерінен басталады сулы тәсіл бойынша цемент өндіру схемасын қараңыз. Әк тастарды (известняктарды) екі немесе үш стадияда жақты және балғалы ұсатқыштарда ұсақтайды. Ұсақталған известняк және саз қопарылыспасынан саз шламы белгілі мөлшерде шикі заттар диірменіне келіп түседі. Шламның керекті химиялық құрамын қамтамасыз ету үшін, оны бассейнде немесе өндіріс потокы бойынша түзейді.

     Қаймақ  тәрізді шлам диірменнен кейін насоспен күйдіру пешінің шағын бағына айдалады. Бактен шлам бірқалыпты айналмалы ұзын пешке келіп құйылады. Схемада көрсетілгендей шлам пеш кеңістігінде біртіндеп физикалық және химиялық процестердің нәтижесінде цемент клинкеріне айналды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4.2 Технологиялық сұлба 

     Әдетте  СаСО₃ –тың шламдағы мөлшері 75 - 78% құрайды. Бұл нормадан ауытқу 0,1%-дан көп болмауы керек. Түзетілген шлам горизонталды шламбассейндарда сақталады. Олардан шламды қуаттлығы жоғары насостармен пештің үстіндегі орналасқан таратушы кішкентай бакка айдап жібереді.

     Пештен  шығатын клинкер колосникті тоңазытқышта суытылады содан соң клинкерлік складқа жіберіліп, сонда 3-4 апта кезеңінде  ұстатылады. Мұнда клинкердің өтпелі қоры пайда болады. Ол зауттың тоқтамас жұмысын қамтамасыз етеді. Ұстау кезінде байланыспаған СаО шөгуі атмосферлық ылғал салдарынан болады. Сонымен бір мезетте клинкердің шынытәрізді бөлігі кристаллданады, екікальцийлі силикат 2СаО·SiО₂ β-модификациядан жарым-жартылай γ-формаға ауысады. Бұның бәрі клинкер құрамының тұрақтылануына әкеліп соқтырады, біршама қопсытуға әкеліп соның салдарынан кейінгі ұнтақтау процесін жеңілдетеді. Клинкерден басқа клинкерді қоймаларда алдын ала ұнтақталған минералдық қоспалар (трепел, опока, шлак т.б.) сақталынады. Оларды цементке клинкерді ұнтақтау кезінде қосады.