1. Общая часть

1.1. Назначение продукции, требования стандарта к ней.

Портландцемент применяют, главным образом, для бетонных и железобетонных конструкций. Его можно также использовать для строительства, особенно в смеси с известью, глиной и молотыми минеральными добавками.

В курсовом проекте предусматривается выпуск портландцемента марки 500-До и 500-Д20.

1) ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Ввод активных минеральных добавок не допускается.

Требования ГОСТ к производству портландцемента ПЦ 500-До следующие:

Предел прочности в возрасте 28 суток:

- при изгибе не менее 5,9 мПа;

- при сжатии не менее 49,0 мПа.

Сроки схватывания:

- начало не ранее 45 минут;

- конец не позднее 10 часов.

Тонкость помола:

- проход через сито с сеткой № 008 не менее 85%.

Массовая доля SO₃ – 1,0 – 3,5%.

Должен показывать равномерность изменения объёма.

2) Гост 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Требования ГОСТ к производству портландцемента ПЦ 500-Д20 следующие:

Массовая доля активных минеральных добавок не более 20%, в том числе, осадочного происхождения – не более 10%.

Предел прочности в возрасте 28 суток:

- при изгибе не менее 5,9 мПа;

- при сжатии не менее 49,0 мПа.

Сроки схватывания:

- начало не ранее 45 минут;

- конец не позднее 10 часов.

Тонкость помола:

- проход через сито с сеткой № 008 не менее 85%.

Массовая доля SO₃ – 1,0 – 3,5%.

Должен показывать равномерность изменения объёма.

Готовая продукция цеха обжига – клинкер. Клинкер должен соответствовать требованиям:

- содержание CaO_св. (%) не более 0,75;

- содержание Fe₂O₃ (%) не более 0,5;

- содержание MgO (%) не более 5,0;

KH – 0,90; n – 2,2; ρ – 1,0.

Химический состав клинкера (%):

SiO₂ – 21,22

Al₂O₃ – 6,51

Fe₂O₃ – 3,31

CaO – 65,39

MgO – 2,03

SO₃ – 0,84

2. Технологическая часть

2.1. Выбор и обоснование технологической схемы производства.

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера обычно используют мягкий глинистый и твёрдый известняковый компоненты.

Начальной технологической операцией получения клинкера является измельчение сырьевых материалов. Необходимость тонкого измельчения сырьевых материалов определяется тем, что однородный по составу клинкер можно получить лишь из хорошо перемешанной сырьевой смеси, состоящей из мельчайших частичек её компонентов.

Куски исходных сырьевых материалов нередко имеют размеры до 1200 мм. Получить из таких кусков материал в виде мельчайших зёрен можно только за несколько приёмов. Вначале куски подвергаются грубому измельчению-дроблению, а затем – тонкому помолу. Для грубого измельчения материалов применяют различные дробилки, а тонкое измельчение в зависимости от свойств исходных материалов производят в мельницах или в болтушках в присутствии большого количества воды.

При использовании в качестве известкового компонента мела, его измельчают в болтушках. Если применяют твёрдый глинистый компонент, то после дробления его направляют в мельницу.

Из болтушки глиняный шлам перекачивают в мельницу, где измельчается известняк. Совместное измельчение двух компонентов позволяет получать более однородный по составу сырьевой шлам.

В сырьевую мельницу известняк и глинистый шлам подают в определённом соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Однако даже при самой тщательной дозировке исходных материалов не удается получить из мельницы шлам необходимого химического состава из-за колебаний химического состава сырья одного и того же месторождения. Чтобы получить шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах. Для этого в одной или нескольких мельницах приготовляют шлам с заведомо низким или высоким содержанием CaCO₃ (называемым титром) и этот шлам в определённой пропорции добавляют в корректирующий шламовый бассейн.

Приготовленный таким образом шлам, представляющий собой сметанообразную массу с содержанием воды до 35-45%, хранят в горизонтальных шламбассейнах. Для тщательного перемешивания шлама бассейн оборудован крановой мешалкой с пневматическим перемешиванием. Предусматривается установка двух горизонтальных шламбассейнов, так как с течением времени в бассейне образуется осадок и требуется ремонт, а также на зимнее время, когда из-за погодных условий сырьё на завод не поступает в течение нескольких суток и нужен большой запас шлама.

Из шламового бассейна шлам насосами подают в расходный бачок, который расположен над печью и имеет дозировочное приспособление, с помощью которого шлам непрерывной струёй требуемой мощности подаётся по наклонному желобу во вращающуюся печь.

Печь представляет собой стальной барабан длиной 150-230 м, диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом. Производительность такой печи достигает 1000-3000 тонн в сутки. Барабан печи устанавливают с уклоном 3-4^о к горизонту. В целях экономии тепла и увеличения соприкосновения горячих газов с сырьевой смесью в зоне сушки с отступом 3-5 м от загрузочного конца печи навешивают цепи.

Шлам подают с поднятой стороны печи – холодного конца, а топливо в виде газа вдувают в печь с противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонного барабана, находящиеся в нём материалы, продвигаются по печи в сторону её горячего конца.

По пути продвижения шлам попадает в цепную завесу, откуда выходит материал в виде гранул с влажностью 8-12%. За цепной завесой в печи устанавливают металлически или керамические теплообменники.

В области горения топлива развивается наиболее высокая температура: материала – до 1500^о С, газов – до 1700^о С и завершаются химические реакции, приводящие к образованию клинкера.

Дымовые газы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая по пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура газов вдоль печи снижается с 1700^о С до 150-200^о С.

Из печи горячий клинкер поступает в колосниковый холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом. В нём небольшая скорость и степень охлаждения клинкера. Это достигается за счёт того, что клинкер из печи подаётся на неподвижные наклонные колосники и резко охлаждается воздухом, подаваемым под эти колосники вентилятором высокого давления 10000-12000 Па. Далее чередуются ряды подвижных и неподвижных колосников, образуя ступенчатую колосниковую решётку. Охлаждают клинкер воздухом, поступающим под решётку от вентилятора общего дутья, давлением 2500 Па. В горячей зоне холодильника воздух нагревается до 550-600^о С и поступает в печь в качестве вторичного, необходимого для горения топлива. Мелкие частицы клинкера, перемещаясь по колосниковой решётке, могут просыпаться через щели в подколосниковую камеру, откуда они удаляются транспортёром. В разгрузочном конце холодильника имеется неподвижная сортировочная решётка. Крупные частицы клинкера, задержанные на решётке, поступают в дробилку для измельчения.

Охлаждённый клинкер отправляют на склад, где он хранится до помола клинкера.

Технологическая схема обжига шлама:

шламбассейны

насосы

шлампитатель

вращающаяся печь

холодильник

клинкерный склад