6.8. Хранение, отгрузка и упаковка цемента

Цемент, полученный в помольном отделении, транспортиру­ется системой пневмотранспорта с помощью пневмовинтовых или пневмокамерных насосов (может применяться также меха­нический транспорт — ленточные конвейеры) в цементные сило­сы для хранения. Количество емкостей для хранения цемента определяется ассортиментом и суточной выработкой продукции. Для хранения цемента обычно используют цилиндрические ре­зервуары или силосы. Силосы обеспечивают наиболее благопри­ятные условия для разгрузки цемента и устранения сводообразований при хранении. Разрушение свода сопровождается падением больших масс материала и может вызвать разрушение силоса. Свод образуется, в основном, в цилиндрической части резервуара. Помимо сводов может иметь место образование в материале сквозных отверстий («нор»), когда из силоса выгру­жается только центральная часть материала, находящаяся не­посредственно над разгрузочным отверстием, образование мос­тиков в конусной части силосов и прилипание материала к стенкам силоса.

Удельная стоимость конструкции снижается с увеличением вместимости силоса, поэтому строительство небольшого количества крупных цементных силосов более экономично, чем ис­пользование большего числа силосов малой вместимости. Вместимость отдельных цементных силосов колеблется от 1000 до 30000 т, при этом их диаметр достигает 28 м, а высота доходит до 55 м. Масса цемента, находящегося в силосе, зависит от степени его уплотнения и вида цемента, и изме­няется в широком интервале значений. В уплотненном состо­янии (после хранения в течение 4—8 суток) значение насып­ной объемной массы изменяется по высоте хранилища от 1,3 до 1,5 т/м³. Для расчета строительных конструкций эта ха­рактеристика принимается равной 1,6 т/м³, а при определении емкости силосов — 1,4 т/м³.

При увеличении диаметра силосов более 8—10 м в разгру­зочной части силоса появляются воронкообразные застойные зо­ны, что требует применения специальных конструкционных мер, обеспечивающих равномерность разгрузки — конусных вставок и других направляющих.

Для придания цементу сыпучести днища силосов оснащаются аэрирующими элементами, которые направляют сжатый воздух в силос, вследствие чего псевдожидкая воздушно-цементная смесь движется по аэроплитам к разгрузочному отверстию силоса. Аэрирующие элементы могут быть изготовлены из пористой ке­рамики, металлокерамики, а также из плотной ткани. Доля аэри­руемой поверхности может составлять от 10 до 20% общей по­верхности днища. Расход сжатого воздуха на аэрацию цемента в силосе — 0,4 нм³/мин на 1 м² поверхности, давление не более 0,3 МПа. Сжатый воздух должен быть очищен от масла и влаги, для чего используются специальные аппараты — маслоотделите­ли, фильтры для обезвоживания сжатого воздуха и автоматиче­ские установки для осушки воздуха. Удельный расход сжатого воздуха на пневматическую разгрузку (по опытным данным) со­ставляет 2—3 нм³/мин на 1 т цемента в зависимости от даль­ности транспортирования.

Как правило, на цементных заводах России используют си­лосы диаметром 12 и 18 метров. Нормами технологического проектирования предусматривается объем запаса хранимого це­мента от 10 до 20 суток, в зависимости от общего объема выпуска цемента. С целью повышения качества цемента и ус­транения причин «ложного схватывания», предотвращения раз­рыва мешков во время упаковки, улучшения сыпучести цемента следует предусматривать установку между цементными мель­ницами и цементными силосами холодильников (охладителей) цемента.

При проектировании хранилищ для цемента силосы диамет­ром 12 м и менее располагаются в два ряда, а диаметром более 12м — в один ряд. Над силосами предусматривается галерея, в которой размещаются трубопроводы с переключателями, загру­зочные коробки, через которые цемент поступает в силосы, и рукавные фильтры для обеспыливания воздуха, выходящего из силосов при их загрузке. Для обслуживания оборудования, рас­положенного в верхней галерее, предусматривается лифт грузо­подъемностью 500—1000 кг.

С илосные корпуса, как правило, устанавливаются на колоннах таким образом, чтобы обеспечить пропуск железнодорожных со­ставов для загрузки вагонов цементом из силосов самотеком (центральная разгрузка). Возможной является также схема, при которой подсилосное помещение используется лишь для разме­щения разгрузочных аппаратов, которые предназначены для пневматического транспорта цемента в вагоны, устанавливаемые на железнодорожных путях по обе стороны силосов (боковая раз­грузка). Силосы имеют при этом плоские днища с набетонкой и уклонами в сторону разгрузочных отверстий. Каждый силос обо­рудуется четырьмя донными разгружателями. Недостатком этого способа является образование в силосах так называемых «мерт­вых остатков», которые должны периодически удаляться при по­мощи аэрожелобов и пневмонасосов. Для заводов небольшой мощности силосы могут располагаться также непосредственно на нулевой отметке, без подсилосного пространства.

Для загрузки железнодорожных составов под каждым рядом силосов диаметром 12 м, установленных на колоннах, укладыва­ется по одному железнодорожному пути и под каждым силосом предусматривается установка одних железнодорожных весов гру­зоподъемностью 150 т. Под силосами диаметром 18 м предус­матриваются два железнодорожных пути и двое железнодорож­ных весов грузоподъемностью 150 т под каждым силосом. Силосы диаметром 12 м устанавливаются блоками по 4 силоса в каждом блоке (рис. 6.58, 6.59), а силосы диаметром 18м — в один ряд с расстоянием между осями 24 м.

Процесс погрузки цемента в железнодорожные составы и ав­тоцементовозы осуществляется путем автоблокировки весовых механизмов с разгрузочными аппаратами силосов. Для погрузки цемента в железнодорожные составы применяются разгрузочные аппараты с пережимными устройствами на гибком шланге, ко­торый вводится в люк вагона-цементовоза. При достижении ус­тановленной массы цемента в вагоне производится автоматиче­ский пережим потока цемента из силоса и подъем шланга с отводом его в сторону при помощи специального электромеха­нического устройства. При такой организации загрузки вагон заполняется цементом за 5—6 минут.

Цемент можно отгружать навалом в железнодорожные ваго­ны, в железнодорожные цистерны — цементовозы, в автоцемен­товозы, а также в затаренном виде — в мешках весом 50 кг.

О тгрузка цемента может осуществляться также речным или мор­ским транспортом как навалом, так и в затаренном виде — в мешках или в большегрузных контейнерах из полимерных ма­териалов. Затаривание цемента производится в специальных упа­ковочных отделениях, оснащенных высокопроизводительными упаковочными машинами.

В цементной промышленности применяют два типа упаковоч­ных машин: однорядные (линейные) и карусельные упаковочные машины. В однорядной упаковочной машине несколько заполнительных штуцеров (3-М) располагаются в одну линию. Машина обслуживается одним или двумя операторами, задача которых состоит в насадке мешка на штуцер, и одним рабочим для до­ставки пустых мешков. Линейная 4-штуцерная машина имеет производительность 800 мешков в час, т. е. 40 т/ч. Высокая производительность упаковочных машин достигается благодаря использованию бумажного клапанного мешка, в котором один из углов снабжен открывающимся только в одну сторону клапаном, через который штуцер заполняет мешок цементом. При дости­жении заданной массы мешок сходит со штуцера и под действием массы цемента клапан в мешке закрывается, так что цемент не может высыпаться из мешка. Упаковка осуществляется в мешки из плотной, так называемой крафт-бумаги. Бумага должна иметь достаточную воздухопроницаемость, что способствует выходу из мешка воздуха в процессе заполнения мешка. Бумажные мешки состоят из пяти слоев бумаги и могут быть сухими или битуминированными. Масса одного мешка вместительностью 50 кг це­мента составляет 350—450 г.

С целью повышения производительности упаковочных машин были разработаны карусельные упаковочные машины. Обычно такие упаковочные машины имеют от 8 до 14 загрузочных шту­церов, их производительность составляет 1800—2200 мешков в час, т. е. 90—ПО т/ч. Схема установки с карусельной упаковоч­ной машиной показана на рис. 6.60.

В процессе тарирования цемента выделяется значительное ко­личество пыли, поэтому упаковочная машина оборудована аспирационной установкой, состоящей из рукавного фильтра и вытяжного вентилятора. Поступающий из силосов цемент предва­рительно пропускается через просеивающий шнек (для выделения случайно попавших в него остатков мелющих тел и крупных частиц материала), после чего подается в упаковочную машину. Если количество подаваемого цемента превышает пропускную способность упаковочной машины, то избыток его сливается в бункер, из которого цемент вновь поступает в процесс.

При упаковочном отделении имеется склад бумажных мешков, располагаемый в непосредственной близости от упаковочной ма­шины. Склады оснащаются механизированными тельферами или автопогрузчиками для подачи пустых мешков в кипах к упако­вочным машинам.

Поставляются мешки в кипах по 100 шт. в каждой. Вес кипы составляет 35—45 кг, размер кипы 55X85X28 см. При механи­зированной штабелировке бумажных мешков на складе тары вы­сота штабеля может быть принята в 7—8 кип, т. е. 2—2,25 м. Запас бумажной тары на складе рассчитывается на упаковку 8—10 тыс. т цемента. Хранение затаренного цемента обычно не предусматривается. Склады для хранения упакованного цемента создаются лишь на заводах, осуществляющих отгрузку большей части своей продукции водным транспортом или же в случае выпуска заводом специальных марок цемента, для которых упа­ковка обязательна.

Площадь склада для хранения тарированного цемента рассчи­тывается из того, что на 1 м² полезной площади можно уложить 3 т цемента в бумажных мешках. Для проездов и проходов пре­дусматривается дополнительная площадь в размере около 30— 35% от полезной площади склада.

Работа операторов, обслуживающих карусельные машины, требует большой напряженности, так как время на ручную ус­тановку мешка на штуцер составляет около 2 с и такую интен­сивность труда невозможно обеспечить в течение нескольких ча­сов. В настоящее время зарубежными фирмами разработаны и введены в действие полностью автоматизированные упаковочные машины, производительностью до 4000 мешков в час или 200 т/ч. Проблема автоматической подачи и насадки мешков на штуцер решена путем использования специальных магазинов-ру­лонов, в которых мешки намотаны на гильзу, и каждый из таких рулонов содержит до 3000 мешков. Мешки удерживаются в ру­лоне за счет двух пластиковых лент. Диаметр рулона составляет 1,5 м. Время, необходимое для замены рулона, составляет око­ло 1 мин, так что упаковка осуществляется практически непре­рывно.

Для эффективного использования упаковочных машин необ­ходимы системы транспортировки заполненных мешков к местам погрузки.

Механизированная погрузка цементных мешков в железнодо­рожные вагоны осуществляется специальными погрузочными ма­шинами, состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой передаточных транспортеров и транспортера-штабелеук­ладчика. Такая машина вдвигается в крытый вагон и обеспечи­вает его равномерное плотное заполнение мешками с цементом. Передняя часть такой погрузочной машины может перемещаться в трех измерениях, т. е. поворачиваться, подниматься и опускать­ся, а также выдвигаться.

С целью механизации погрузочно-разгрузочных работ при от­грузке затаренного в мешки цемента предложено использовать деревянные (чаще всего) поддоны, на каждый из которых укла­дывается до 40 мешков (2 тонны). Укладка мешков с цементом на поддоны осуществляется либо с помощью телескопических ленточных транспортеров, либо с помощью действующей по про­грамме пакетоформующей машины. Чтобы мешки плотно удер­живались на поддоне, каждый второй слой мешков отличается схемой укладки. Современные пакетоформующие машины имеют производительность от 800 до 3600 мешков в час.

Транспортировка и погрузка на транспортные средства уло­женных в пакеты мешков осуществляется с помощью вилочных автопогрузчиков.

Проблемы, возникающие с возвратом пустых деревянных под­донов: большие затраты средств на инвентарь, необходимость учета поддонов при отгрузке цемента, затраты на ремонт, при­вели к разработке системы упаковки пакетов мешков цемента (содержащих по 1, 1,5 и 2 т) в термоусадочную пленку. Метод состоит в обтяжке пакета мешков с помощью специальной ма­шины полиэтиленовой пленкой и нагревом ее до определенной температуры в специальной печи в течение порядка 40 с. За счет термоусадочных деформаций пакет мешков оказывается плотно сжатым и не требует поддона. Применение пленки для форми­рования пакетов заметно сокращает скорость потери цементом его прочностных характеристик. Стоимость затаренного цемента примерно на 20% выше, чем при отгрузке навалом, кроме того, потребление затаренного цемента на крупных стройках вызывает затруднения при его приемке и распаковке, так что, как правило, перевозки цемента осуществляются навалом.