3.10. Технология производства портландцементного клинкера по мокрому способу

Выше было отмечено, что наиболее перспективным по технико-экономическим показателям способом производства цементного клинкера является сухой. Однако специфика сырья, а именно его высокая карьерная влажность, достигающая 3033%, может служить веским аргументом в пользу мокрого способа. Это как раз и характерно для Республики Беларусь, где среднегодовая влажность мелов составляет 26%, а глин примерно 20%. В настоящее время четыре технологические линии на ОАО «Красносельскстройматериалы» и три на ПРУП «Кричевцементношифер» работают по мокрому способу.

3.10.1. Добыча и транспортировка сырья

Цементный завод производительностью 1 млн. т/год потребляет примерно 1,7 млн. т сырья. Поэтому цементные заводы строятся, как правило, вблизи сырьевых карьеров, которые являются горным цехом, предназначенным для обеспечения завода сырьем. Основное производственное подразделение горного цеха  карьер, в котором добывается сырье открытым способом прямой экскавацией одноковшовыми или многоковшовыми (роторными) экскаваторами, которые выполняют сразу две операции: отделение породы от пласта и ее погрузку. Доставка сырья из карьера производится железнодорожным или автомобильным транспортом, воздушно-канатными дорогами, ленточными конвейерами. В случае добычи мягкого сырья мокрым способом с помощью гидромониторов транспортировка образующегося шлама осуществляется по трубопроводам. Автомобильный транспорт целесообразно применять на сложном рельефе и дальности перевозок до 6 км. К недостаткам этого вида транспорта следует отнести высокую стоимость эксплуатации машин, зависимость от климатических условий и состояния дорог.

Железнодорожный транспорт является самым высокопроизводительным и надежным в любых условиях, однако ему присущи большие капитальные затраты на устройство пути и эксплуатационные расходы на его содержание и ремонт.

Воздушно-канатная дорога используется в случае сильно пересеченной местности, а также при пересечении технологических путей от горных цехов автомобильными дорогами, железнодорожными путями и др. Достоинством их являются также возможность полной автоматизации и малая трудоемкость, а недостатком – невысокая производительность и большие капитальные затраты.

В настоящее время 95% объема перевозок на цементных заводах припадает на железнодорожный и автомобильный транспорт, причем доля каждого примерно равная. Остальные виды транспорта  воздушно-канатный, гидравлический и конвейерный составляют лишь около 5%.

3.10.2. Технология приготовления сырьевого шлама

При использовании в качестве сырья мела и глины она состоит из следующих стадий:

 приготовление грубомолотого шлама;

 домол грубомолотого шлама;

 корректировка, гомогенизация и хранение шлама.

Технологический процесс приготовления грубомолотого шлама заключается в дозировании и предварительном измельчении сырьевых материалов в мельнице самоизмельчения типа «Гидрофол» ММС-70-23С (рис. 3.11). Мельница состоит из следующих элементов: барабана диаметром 7 м и длиной 2,3 м, футерованного бронеплитами (а), загрузочной (б) и разгрузочной (в) цапф, передней (г) и задней (д) торцовых крышек и привода мощностью 1600 кВт. Частота вращения составляет 13 об/мин. Разгрузочная цапфа загружена стальными стержнями  903000 мм массой 15 т. Производительность мельницы 420 т/ч.

Раньше для этих целей использовали глиноболтушки  железобетонные аппараты емкостного типа диаметром 512 м и глубиной 26 м с крановой мешалкой для перемешивания шлама. Однако из-за большого удельного расхода электроэнергии 1012 кВт ч/т и больших трудозатрат они выводятся из эксплуатации. Подача мела и глины в примерном соотношении 3 : 1 осуществляется экскаватором через загружные бетонные бункера. Крупность кусков мела не должна превышать 800 мм для глубины 400 мм. В мельницу подается вода из расчета получения шлама влажностью не более 39%. Сырьевые материалы в мельнице измельчаются и одновременно размучиваются в результате удара, раздавливания и трения.

Рис. 3.11. Технологическая схема сырьевого цеха

мокрого способа производства цементного клинкера

(спецификация по тексту)

Из мельницы 1 шлам через выходную решетку со щелями тангенциальной формы размером 20 мм поступает в разгрузочную цапфу, загруженную стальными стержнями, выполняющую, по существу, функцию стрежневой мельницы.

В шлам с целью снижения его влажности добавляют разжижитель  лигносульфонаты технические (ЛСТ) в количестве примерно 0,15%. Снижение влажности шлама на 1% увеличивает производительность вращающейся печи на 1,5% и одновременно снижает расход топлива на 11,5%. Как правило, влажность мелоглинистого шлама за счет введения в него ПАВ можно снизить на 3–4%.

Грубомолотый шлам из мельницы 1 поступает в зумпф 2, а далее центробежным насосом ГРАТ 350/40 3 в сырьевую однокамерную мельницу тонкого помола МС 3,21,5 4, загруженную мелющими телами-шарами  4060 мм. Частота вращения 16,94 об/мин, мощность привода 2000 кВт. Производительность одной мельницы 70 т/ч.

Одновременно в мельницы домола 4 подаются корректирующие добавки: пиритные огарки, зола ТЭЦ и др. Дозирование добавок осуществляется ленточными дозаторами 5 непрерывного действия из расходных бункеров 6, расположенных над мельницами домола. Сырьевая мельница может работать как по открытому циклу, когда размалываемый материал походит через нее однократно, так и по замкнутому, как показано на рис. 3.11. Во втором случае материал не домалывается до необходимой кондиции, а выводится из мельницы и направляется из зумпфа 7 насосом 6ФШ-7А 8 на сепарацию в гидроциклон 9. В этом аппарате крупная фракция сырьевых материалов, так называемые пески, отделяется от годного продукта и направляется на домол в сырьевую мельницу 4. Тонкодисперсный шлам (слив), характеризующийся остатком на сите № 02 не более 3%, влажностью не более 39% и растекаемостью в пределах 5060 см, перекачивается в вертикальные шламбассейны 10.

Замкнутый цикл помола обеспечивает снижение расхода электроэнергии примерно на 10% за счет того, что готовая фракция шлама не задерживается излишнее время в мельнице.

Сырьевой шлам представляет собой полидисперсную и полиминеральную систему, в которой твердая фаза состоит из частиц мела, глины, кварца размером не более 100 мкм. Иными словами, шлам  это полуколлоидная система, в которой частицы коллоидно-дисперсной фазы образованы скоплением молекул или ионов растворенного в дисперсионной среде вещества и находятся в равновесии с окружающим раствором.

В структурном отношении шлам представляет собой беспорядочную сетку-каркас, которая образована в результате молекулярного сцепления коллоидных частиц друг с другом и способна восстанавливаться после разрушения вследствие механического воздействия на нее.

В связи с тем, что в процессе приготовления сырьевого шлама неизбежно наблюдается отклонение фактического его химического состава от заданного из-за погрешностей дозирования и неоднородности сырья, возникает необходимость в его корректировке. Корректировка состава шлама осуществляется по коэффициенту насыщения в вертикальных бассейнах вместимостью 800 м³ каждый. Для этих целей в одном из вертикальных шламбассейнов нарабатывается корректирующий шлам с высоким титром, т. е. содержанием СаСО₃ (меловой шлам), в другом  с низким титром (глиняный шлам). Корректируемый шлам анализируется химически и рассчитывается необходимое количество корректирующего шлама, которое следует смешать с корректируемым для обеспечения заданный величины КН.

Смешение шламов производится путем добавления расчетного объема корректирующего шлама к корректируемому с последующим их усреднением в том же вертикальном бассейне в течение не менее 45 мин, после чего шлам подвергается химическому анализу. На основании результатов анализа рассчитываются значения КН, п и р и при их совпадении с заданными величинами откорректированный шлам перекачивается насосом 11 в один из железобетонных горизонтальных шламбассейнов 12 вместимостью 8000 м³, оборудованных системой пневматического перемешивания, что обеспечивается подачей воздуха под давлением 0,150,2 МПа. Расход воздуха составляет примерно 25 м³/мин на 1 м³ шлама.

Из горизонтального шламбассейна 12 шлам влажностью  38% центробежным насосом 13 подается в цех обжига.