Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе

         Оптимизация ассортимента цемента,  увеличение выпуска смешанных  цементов – также весьма эффективны  для снижения расхода топлива.   Применение металлургических шлаков и золы уноса ТЭС, пуццолановых добавок тоже очень перспективно. Использование смешанных цементов экономически целесообразно, так как экономится от 10 – 15% клинкера.

         Это далеко не полный перечень  технологических решений и приемов,  позволяющих существенно снизить  расход топлива и электроэнергии  при производстве цемента, несколько  приблизить мокрый способ производства 

по удельным расходным показателям к сухому, обеспечить хотя бы временно    

его конкурентоспособность.

         Вполне очевидно, что сухой способ  производства цемента эффективен  и 

необходим для  российской промышленности, но для  его успешного внедрения нужны крупные инвестиции, политическая и экономическая стабильность в стране, активная финансово-кредитная политика собственников предприятий, направленная на привлечение нужных инвестиций.

         В развитии цементной промышленности  на перспективный период в  крупном плане необходимо признать  приоритетными следующие направления:

    –  техническое перевооружение и  реконструкция заводов с целью  обновления основных фондов и доведение доли сухого способа производства цемента до 80-85%;

    –  обеспечение широкого вовлечения  в хозяйственный оборот отходов  производства смежных отраслей промышленности; 

    –  подготовка и повышение квалификации  специалистов цементной промышленности; 

    –  уменьшение вредных выбросов  в атмосферу и улучшение условий  труда; 

    –  подготовка цементных предприятий  к переходу на использование  в качестве технологического топлива угля и горючих отходов промышленности; 

    –  переоснащение машиностроительной  базы страны и организация  производства цементного оборудования нового поколения.  
 
 
 
 
 
 

2. Номенклатура продукции

         Портландцементом (ПЦ)  называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса и твердеющее в воде и на воздухе. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

         Гипс вводят в состав портландцемента  для регулирования сроков схватывания. Его содержание должно быть не более 3.5 % по SO . Возможно использование природного гипсового камня, фосфогипса и борогипса.

         Наряду с портландцементом выпускают  портландцемент с минеральными добавками. Последний в отличие от портландцемента содержит определенное количество активных минеральных добавок: гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков – до 20 %, добавок осадочного происхождения и глиежей – до 10 %, прочих активных минеральных добавок – до 15 %.

Строительно-технические  свойства портландцемента:

         Плотность и объемная  масса.  По плотности можно отличать бездобавочные портландцементы от пуццолановых и шлаковых, так как из всех этих вяжущих портландцемент обладает самой большой плотностью – 3.05 – 3.20 г/см (для пуццолановых и шлаковых ПЦ – 2.7 – 2.9 г/см ). Объемная масса порошка ПЦ в рыхлом состоянии равна 900 – 1100 г/л, в уплотненном – 1400 – 1700 кг/м . Это значение зависит главным образом от тонкости помола ПЦ: чем выше тонкость помола, тем меньше насыпная масса.

         Тонкость помола. Ее оценивают двумя показателями: количеством цемента в процентах от навески, проходящей через сито с определенным размером отверстий (метод ситового анализа), и удельной поверхностью зерен. Чем тоньше измельчен цемент, тем больше его пройдет через сито при рассеве и тем соответственно больше будет удельная поверхность. Согласно [7], цемент должен иметь такую тонкость помола, чтобы через сито № 008 (размер отверстий 80 мкм) проходило не менее 85 % от массы пробы или остаток

на сите не превышал 15 %. Большинство заводских цементов имеет остаток на сите № 008 не выше 8 – 12 %. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения, а также определяет степень использования его в растворах и бетонах. Чем больше степень измельчения цемента, тем быстрее происходит твердение.

         Водопотребность портландцемента. Для полной гидратации минералов ПЦ необходимо около 22 % воды от массы цемента. Нормальная густота цементного теста обычно превышает эту величину на 2 – 4 % для портландцементов и на 5 – 10 % для портландцементов с активными минеральными добавками. Количество воды, необходимое для приготовления удобоукладываемой бетонной смеси, как правило, составляет более 40 % от массы цемента. Столь значительный избыток химически не связанной воды создает в затвердевшем камне систему пор и капилляров, что приводит к повышению пористости, снижению прочности и морозостойкости, ухудшению других строительных свойств. Уменьшение водопотребности цемента способствует повышению его качества.

         Скорость схватывания. начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин., а конец – не позднее 10 ч от начала затворения. Как слишком быстрое, так и медленное схватывание – существенный недостаток цемента. Если цемент схватывается быстро, то он превращается в камень прежде, чем его успевают использовать. Применение же медленно схватывающихся цементов замедляет темпы строительства.

         Прочность портландцемента. Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 сут. называют активностью (прочностью) цемента. Активность ПЦ положена в основу подразделения его на марки. Цифровое значение марки характеризует предел прочности при сжатии половинок образцов-балочек размером 40´40´160 мм, приготовленных из раствора 1:3 по массе с нормальным песком при водоцементном отношении 0.4 и испытанных через 28 сут. после изготовления. При этом предел прочности при изгибе для образцов-балочек цемента марок 400; 500; 550 и 600 должен быть через 28 сут. соответственно не менее 5.5; 6.0; 6.2; 6.5 МПа, а прочности при сжатии – соответственно 40, 50, 55 и 60 МПа.

         Прочность при растяжении цементного  камня примерно на порядок  ниже прочности при сжатии. Это связано с особенностями структуры затвердевшего цементного камня.

         Равномерность изменения объема цементного камня при твердении. Наличие в ПЦ свободных оксидов кальция и магния может вызвать образование трещин. Это явление называют неравномерностью изменения объема при твердении. Причиной его является увеличение объема CaO и MgO при их взаимодействии с водой и возникновение внутренних растягивающих напряжений в цементном камне.

         Тепловыделение. Гидратация цементных минералов – процесс экзотермический, идущий с выделением теплоты. Чем быстрее происходит гидратация ПЦ, тем быстрее и в большем количестве выделяется теплота. Также увеличение тонкости помола ПЦ заметно повышает его тепловыделение, особенно в первые сроки твердения. С увеличением удельной поверхности на каждые 100 см /г тепловыделение повышается в среднем через 1 сут. на 13.4 Дж/г; через 28 сут. – на 8.5 Дж/г; через 90 сут. – на 6.3 Дж/г.

Пуццолановый  портландцемент (ППЦ)

Это гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного  тонкого измельчения портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки либо тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок в пуццолановом портландцементе по ГОСТ должно составлять (в % массы цемента): добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы — не менее 25% и не более 40%; добавок осадочного происхождения — не менее 20% и не более 30%. Количество вводимой в состав цемента активной минеральной добавки зависит от ее активности. Чем она выше, тем меньше добавки надо вводить в состав пуццоланового портландцемента для химического связывания гидроксида кальция, обра-

зующегося в  процессе гидратации клинкерной части  цемента.

Строительно-технические  свойства пуццолановых пордлантцементов:

Стойкость пуццоланового  при воздействии пресных, особенно мягких, и сульфатных вод выше, чем портландцементов. В кислых и углекислых водах эти цементы, как и портландцемента, недостаточно стойки.

 Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем у портландцементов, так как на смачивание развитой поверхности минеральных добавок требуется значительный объем воды (нормальная густота пуццоланового портландцемента 28...35%, а обычного портландцемента 22...26 %). Вследствие повышенной водопо-требности и, следовательно, пористости цементного камня бетоны на пуццолановом портландцементе менее морозостойки, чем на портландцементе.

Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но- химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.

Бетоны  на пуццолановых цементах характеризуются значительными деформациями усадки и набухания, что связано с повышенным содержанием в цементном камне гелевидных новообразований и развитой сетью мельчайших капилляров. При твердении в воздушно-сухих условиях бетон на пуццолановом портландцементе теряет прочность, что объясняется большой усадкой и «выветриванием» воды из гидратных соединений, т. е. он обладает пониженной воздухостойкостью.

 Усадка и набухание шлакопортландцемента приблизительно такие же, как и у портландцемента. Воздухостойкоеть шлакопортландцемента выше, чем пуццоланового портландцемента, но уступает портландцементу.

Пуццолановый  портландцемент и  шлакопортландцемент применяют для массивных бетонных и железобетонных конструкций подводных и подзем

ных частей сооружений (плотин, шлюзов туннелей, канализационных  и водопроводных сетей, фундаментов и т. п.). Широко используют эти цементы в производстве сборных изделий с тепловлажностной обработкой.

3. Технологическая часть

3.1. Описание схемы технологического процесса

         При производстве портландцемента  по сухому способу полученный  после обжига сырьевой муки клинкер охлаждают в холодильниках и подают на склад, на котором создается промежуточный запас клинкера как полуфабриката, обеспечивающего бесперебойный выпуск заводом цемента в случае остановки печей. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента.

         В клинкерных складах размещается  также гипс и минеральные добавки.  В основном получила применение  силосная система хранения клинкера  и добавок. Под силосами расположены весовые питатели, которые дозируют на сборный транспортер в заданной пропорции клинкер, гипс и добавки. По мере надобности их подают в бункера цементных мельниц для совместного помола.

         Для помола клинкера с добавками  применяют почти исключительно  шаровые мельницы. Клинкер размалывают  по открытому или замкнутому  циклу с применением одностадийного, а иногда и двухстадийного  измельчения.

         Большое влияние на производительность  мельниц оказывает степень заполнения  камер мелющими телами. Обычно  камеру грубого измельчения заполняют  на 26 – 32, среднего – на 26 –  30 и тонкого – на 24 – 30 %.

         При помоле материалов наблюдается  значительное выделение теплоты,  вызывающее нагревание мелющих  тел и материала до 120 – 150°С и более, что резко отрицательно сказывается на производительности помольных установок. В связи с этим размалывать следует только холодный клинкер. Кроме того, большое значение приобретают приемы, способствующие уменьше-

нию температуры  материала при его измельчении. Для этого применяют вентиляцию мельниц, а также впрыскивают в них воду. Иногда используют и орошение водой корпуса мельницы снаружи.

         Вентиляция достигается просасыванием  через барабан воздуха со скоростью 0.5 – 0.7 м/с с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтр. В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продукта.

         Измельченный в мельнице материал  поступает в сепаратор, где  из него выделяются фракции  тех размеров, какие требуются  для готового продукта, а более  крупные частицы направляются  снова в мельницу на  дополнительное  измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на

10 – 20 %.

         Измельченный материал из мельницы  в сепаратор подают элеваторами  (ковшовыми и др.) или пневматическим  транспортом.