Влияние температуры экзотермических реакций образования C2S. Влияние шлака ОЭМК как сырьевого компонента. Влияние примесей в сырье.
Демонстрировать шаровую трубную мельницу. Помол сырьевых материалов по сухому способу производства.
Интенсификация помола цемента с применением ПАВ.
Обрисовать разработку месторождений сырья. Транспортировка сырья с карьера.
Обрисовать устройство, оборудование и работа усреднительных складов сырья.
Обсудить влияние процесса обжига на клинкерное пыление.
Обсудить влияние степени подготовки материала до зоны спекания на клинкерное пыление.
Обсудить оптимизацию сжигания топлива во вращающейся печи.
Обсудить способы устранения клинкерного пыления во вращающейся печи.
Обсудить теоретические основы экономии топлива.
Объяснить работу и устройство питателей дробилок.
Описать аспирацию шаровой мельницы.
Описать болтушки. Мельница мокрого самоизмельчения (ММС) «Гидрофол».
Описать вертикальную тарельчато-валковую мельницу.
Описать влияние режима обжига на активность клинкера. Влияние положения зоны спекания в печи.
Описать влияние свойств материалов на процесс помола. Объяснить процесс помола цемента в шаровой трубной мельнице.
Описать влияние условий сжигания топлива. Влияние режима охлаждения клинкера.
Описать вращающиеся печи для обжига цементного клинкера
Описать вяжущие низкой водопотребности. Состав и свойства, преимущества.
Описать дозаторы, устройство, работа. Помол сырья.
Описать дробилки клинкерные. Молотковая дробилка. Многовалковая зубчатая дробилка.
Описать дробление сырья. Охарактеризовать дробилки с использованием давления.
Описать измельчение сырьевых материалов по мокрому способу производства.
Описать изменение состава материала по длине печи при различной гранулометрии клинкера.
Описать использование горючих отходов при сухом способе производства.
Описать использование печной пыли в других отраслях народного хозяйства.
Описать использование техногенных материалов при обжиге клинкера. Применение минеральных техногенных материалов. Применение выгорающих техногенных материалов.
Описать карбонатный и алюмосиликатный компоненты, железосодержащие добавки.
Описать клинкерные кольца, причины образования и способы предотвращения. Механизм образования колец во вращающейся печи.
Описать кольца в печах мокрого способа. Шламовые кольца, причины образования и способы предотвращения.
Описать малоклинкерные механохимически активированные цементы (вяжущие) низкой водопотребности.
Описать мельницу сухого самоизмельчения (МСС) «Аэрофол».
Описать модернизацию шаровой трубной мельницы.
Описать нарушение процесса грануляции клинкера в зоне спекания.
Описать обжиг пыли в отдельной печи. Приготовление пылевого шлама.
Описать оптимальные модульные характеристики клинкера.
Описать оптимизацию работы циклонных теплообменников.
Описать основные закономерности работы шаровых мельниц. Роль частоты вращения мельницы.
Описать остановку печи с материалом.
Описать печную систему комбинированного способа производства клинкера. Рекомендовать футеровку печей для обжига клинкера.
Описать подготовку твердого топлива. Схемы подготовки форсуночного топлива.
Описать подготовку, усреднение и хранение сырьевых компонентов.
Описать пресс-валковый измельчитель (роллер-пресс).
Описать процессы, протекающие в печи мокрого способа.
Описать рекуператорный (планетарный) холодильник, барабанный, колосниковый холодильник.
Описать розжиг печи с материалом. Остановка печи мокрого способа.
Описать розжиг печи сухого способа.
Описать систему питания печей сухого способа сырьевой мукой.
Описать состав, свойства, способы получения вяжущих низкой водопотребности. Механизм формирования структуры и свойств цементов низкой водопотребности.
Описать способы повышения стойкости футеровки.
Описать сырьевые материалы для получения клинкера и цемента.
Описать технологическую схему современного сухого способа, преимущества, производительность печей, расход топлива.
Описать усреднение и корректировку сырьевой смеси при сухом способе.
Описать устройство и принцип работы клинкерного холодильника.
Описать устройство и принцип работы вращающейся печи.
Описать устройство и принцип работы печи с циклонными теплообменниками.
Описать физическую сущность зависимости Эйгена.
Описать футеровочные огнеупорные материалы.
Описать характеристики портландцементного клинкера.
Описать характеристики цемента и исходных материалов.
Описать холодильник PYROFLOOR. Принцип работы колосниковой решетки.
Оптимизация работы объединенной с печью системы помола и сушки угля. Описать рациональное факельное сжигание топлива во вращающейся печи.
Оптимизировать процесс обжига цементного клинкера.
Остановка с выработкой всего материала из печи.
Осуществить подбор ассортимента загрузки мелющих шаров и бронефутеровки.
Охарактеризовать бронефутеровку мельницы. Межкамерные перегородки.
Охарактеризовать влияние подсосов холодного воздуха на расход топлива при обжиге клинкера.
Охарактеризовать влияние температуры среды в мельнице на помол цемента.
Охарактеризовать гипс (регулятор схватывания), активные минеральные добавки.
Охарактеризовать дробилки ударного действия.
Охарактеризовать задачи оптимизации и взаимосвязь отдельных параметров.
Охарактеризовать использование пыли, выносимой отходящими газами из печи.
Охарактеризовать кольце- и настылеобразование в печных системах.
Охарактеризовать корректировка и гомогенизация сырьевой смеси при мокром способе.
Охарактеризовать материально-солевые кольца, причины образования и способы предотвращения. Низкоосновные кольца, причины образования и способы предотвращения.
Охарактеризовать основные причины клинкерного пыления.
Охарактеризовать особенности обжига пыли во вращающейся печи.
Охарактеризовать печи мокрого способа производства.
Охарактеризовать печные системы сухого способа производства.
Охарактеризовать печь с запечным декарбонизатором. Охарактеризовать особенности работы печных систем с декарбонизаторами.
Охарактеризовать причины зарастания циклонов.
Охарактеризовать сепараторы при сухом способе производства.
Охарактеризовать современные методы добычи и транспортировка сырья.
Охарактеризовать способы использования пыли из электрофильтров.
Охарактеризовать твердое, жидкое и газообразное топливо.
Охарактеризовать тепловые процессы в печи мокрого способа.
Охарактеризовать устройство и принцип работы холодильника «Волга 75» для печи мокрого способа 5х185 м.
Охарактеризовать физико-химические процессы в печи.
Охарактеризовать холодильники с беспровальной решеткой.
Охарактеризовать циклонные теплообменники с пониженным сопротивлением.
Охарактеризовать шламово-солевые кольца, причины образования и способы предотвращения.
Оценить пригодность сырья. Наличие крупнокристаллического кварца, оксидов магния, серы, щелочей и др.
Оценить влияние высокотемпературных процессов на клинкерное пыление.
Оценить влияние клинкерного пыления на показатели работы вращающейся печи.
Оценить влияние минералогического состава сырья на процессы обжига. Влияние двухвалентного железа в сырье.
Оценить влияние состава сырья по основным оксидам и модулям на клинкерное пыление.
Оценить влияние степени очистки циклонов на расход тепла. Влияние провалов материала и подсосов холодного воздуха на расход тепла.
Оценить влияние щелочесодержащих примесей и состава газовой среды на клинкерное пыление.
Оценить горелочные устройства для вращающихся печей.
Оценить использование горючих отходов при мокром способе производства.
Оценить теплообмен в пламенном пространстве печи.
Оценить теплообменные устройства вращающейся печи мокрого способа производства.
Оценить технологические схема комбинированного, полусухого способов.
Оценить технологические схемы при использовании мягкого, твердого сырья.
Оценить технологические схемы различных способов производства цемента.
Оъяснить появление настылей в теплообменниках сухого способа. Химический и фазовый состав настылей.
Привести фазовый (минералогический) и оксидный состав клинкера.
Рассчитать материальный и тепловой балансы печи.
Рекомендовать виды добавок в цемент и описать их роль в гидратации и твердении цемента.
Рекомендовать кладку огнеупорной футеровки.
Рекомендовать оптимальную тонкость помола цемента.
Рекомендовать способы повышения качества цементного клинкера. Влияние состава и свойств сырьевой смеси на активность клинкера.
Составить материальный и тепловой балансы печной системы сухого способа. Процессы в печных системах сухого способа.
Составить технологическую схему дробильного отделения современного цементного завода.
Составить характеристику печной пыли.
Сформулировать технологические нарушения процесса обжига клинкера.
Устройство и работа гомогенизационных силосов муки.
Физико-химические процессы в присутствии щелочесодержащих соединений.
Влияние температуры экзотермических реакций образования C2S. Влияние шлака ОЭМК как сырьевого компонента. Влияние примесей в сырье.
Влияние температуры экзотермических реакций клинкерообразования, т.е. «предыстории гидратированного цемента было установлено в работах Коугия М.В. Ее исследования показали, что раннее образование С2S при пониженной температуре приводит к снижению активности клинкера (рис. 14.4.)
Это возможно обусловлено тем, что, как было показано ранее (см. раздел 10), образование C2S при пониженных температурах происходит под воздействием щелочных соединений с внедрением их в состав C2S. При синтезе алита из щелочесодержащего белита эти примеси внедряются в С2S и другие клинкерные фазы, понижая их активность (подробнее эти вопросы будут рассмотрены в разделе 14.1.6). Понижение активности клинкера может происходить также вследствие того, что при раннем образовании белита, он в дальнейшем перекристаллизуется, что затрудняет синтез алита и снижает его активность.
Влияние шлака ОЭМК как сырьевого компонента
Определенным подтверждением этого положения является изменение активности клинкера при использовании сталеплавильного шлака Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК) в качестве сырьевого компонента (рис. 14.5), который преимущественно состоит из -C2S.
В связи с тем, что металлургические шлаки нельзя размалывать совместно с сырьем по мокрому способу, так как при этом шлам схватывается, загустевает, оседает в бассейнах и забивает трубопроводы, то шлак подается непосредственно в печь. Результаты промышленных испытаний свидетельствуют, что с увеличением доли вводимого шлака снижаются прочностные свойства твердеющего цемента в 28 суток. В то же время, при введении в печь до 13% немолотого шлака практически не снижается активность клинкера в 3-х суточном возрасте и при пропарке.
Повышение активности клинкера при использовании шлака в качестве сырьевого компонента можно достичь несколькими способами. Промышленные испытания показали, что активность клинкера около 50 МПа обеспечивается при вводе до 10% шлака и некотором перегреве клинкера в зоне спекания.
Другим способом повышения активности клинкера является получение двухклинкерного смешанного цемента на основе рядового и низкоосновного клинкеров (рис. 14.6). Смешанный двухклинкерный цемент был получен из рядового клинкера с КН = 0,91 и низкоосновного с КН= 0,76 при соотношении от 0 до 100 %.
Низкоосновный клинкер синтезирован при 1350°С из шлама с КН = 0,91 с добавлением 30% шлака ОЭМК в пересчете на клинкер. Результаты физико-механических испытаний цементов свидетельствуют, что исходные клинкера в 28 суток твердения имеют активность 51,5 и 21,2 МПа. Однако смесь этих клинкеров при содержании низкоосновного клинкера в пределах 20...40% имеет активность 57,6...55,2 МПа, т.е. практически на 10% выше рядового. При содержании в цементе 30% низкоосновного клинкера средний КН равен 0,86. Но если специально синтезировать клинкер с КН = 0,86, то прочность его составит всего 34,5МПа.
Рис. 14.6. Зависимость активности смешанного двухклинкерного цемента от соотношения клинкеров с КН = 0,91 и КН- 0,76
Причина такого аномального явления установлена на основании физико-химических исследований процессов гидратации цемента и заключается в следующем. Низкоосновный клинкер вследствие пониженной температуры обжига содержит мелкокристаллический высокоактивный алит (рис. 14.7).
Действительно, основной размер зерен алита в низкоосновном клинкере находится в пределах 1...5 мкм, тогда как в рядовом - от 20 до 50 мкм, следовательно, поверхность алита, пропорциональная размеру в квадрате, в первом случае будет в 30…100 раз больше. Мелкокристаллический алит, интенсивно взаимодействуя с водой, создает центры кристаллизации гидратных фаз по всему объему цементного теста, которые, являясь затравками, интенсифицируют гидратацию более крупных кристаллов высокоосновного клинкера, тем самым обеспечивая высокую прочность цементного камня.
Влияние примесей в сырье
Наиболее распространенными примесями в сырьевой смеси являются щелочные сульфаты и хлориды. Щелочные соединения в клинкере, как правило, ускоряют процессы гидратации и набора прочности цементного камня на ранней стадии твердения, до 3...7 суток, и снижают активность клинкера к 28 суткам.
Влияние SО3 на активность клинкера зависит от внедрения его в различные клинкерные фазы (рис. 14.8). Если SО3 внедряется в алит C3S, то его активность в 28-суточном возрасте снижается на ~ 25%, если внедряется в белит C2S, то активность повышается почти в 4 раза.
Перераспределение SО3 по силикатным фазам клинкера может происходить вследствие протекания реакций клинкерообразования по различным схемам. Так, если в сырьевую смесь ввести гипс, то более вероятно внедрение SО3 в белит, так как C2S образуется при более низкой температуре, чем C3S. При этом естественно будет повышаться активность клинкера. Если же на промежуточной стадии образуется силикосульфат кальция, который устойчив до 1290°С, то в процессе его разложения одновременно образуется алит по схеме:
CaO + 2C2S∙CaSO4 → C3S(S),
и поэтому, вероятно, серный ангидрит преимущественно будет внедряться в C3S и тем самым снижать активность клинкера.
Как было отмечено ранее, силикосульфат кальция получается на промежуточной стадии обжига в присутствии щелочей при некотором избытке кислорода в газовой среде печи. Следовательно, как будет показано далее, регулируя состав газовой среды можно изменять качество клинкера.
Определенное влияние на прочностные свойства цемента оказывают примеси фосфора в клинкере (рис. 14.9).
Ранее отдельными исследователями было установлено, что оптимальная концентрация P2O5 в клинкере равна ~ 0,3%. Наши исследования показали, что минерал C3S, синтезированный с 0,3% P2O5, обнаруживает высокую активность при гидратации и исключительно быстрое нарастание прочности в начальные сроки твердения. В 3-суточном возрасте прочность при сжатии гидратированного C3S (p) достигает 125 МПа, тогда как C3S без Р2О5 только 29 МПа, что ниже более, чем в 4 раза. Причина такой невероятной разницы в прочности заключается не в разной степени гидратации C3S, а в структуре затвердевшего цементного камня. Действительно, дифференциально термическим и рентгенофазовым анализами установлено, что C3S(р) и C3S имеют равную степень гидратации и одинаковые по количеству и составу гидратные фазы, а структура затвердевшего минерала значительно отличается (рис. 14.10).
Рис. 14.10. Электронные микрофотографии
Так, при отсутствии Р2О5 формируются крупные блоки Са(ОН)2, скрепленные гидросиликатами кальция. Естественно, что такая структура цементного камня ослаблена по блокам Са(ОН)2, вследствие чего и наблюдается пониженная прочность. Фосфорный же ангидрид в C3S(Р) способствует созданию при гидратации плотной структуры с тонкими прослойками гидросиликата кальция CnSтНр и Са(ОН)2, обеспечивающей высокую прочность цементного камня.
Демонстрировать шаровую трубную мельницу. Помол сырьевых материалов по сухому способу производства.
Для твердых известняков применяются мельницы с отношением L/D ~ 4...5. Наибольшее распространение в последние годы получили двухкамерные мельницы размером 3,2x15 м. Для меловых пород применяются более короткие однокамерные мельницы размером 3,2x8,5 м. Устройства и принцип работы шаровой трубной мельницы для помола твердых пород показаны на рис. 1.
Рис. 1 - Схема управления процессом помола шлама в шаровой мельнице
Корпус мельницы предохраняется от истирании бронефутеровкой. При мокром помоле мягкого материала (мела, глины) корпус футеруется резиновыми пластинами. Кроме защитной функции специальный профиль бронефутеровки может способствовать подъему мелющих тел на большую высоту, чтобы обеспечить увеличение силы удара шара, а также препятствовать перемещению шаров по длине мельницы (сортирующие бронеплиты). В качестве мелющих тел используются стальные шары различного диаметра, а также цильпебс. Оптимальная загрузка шаровой мельницы материалом должна обеспечивать заданную тонкость помола, производительность мельницы и стабильный режим измельчения. Крупность материала, загружаемого в мельницу, также определяет ее производительность: чем меньше размер исходных кусков, тем выше производительность мельницы.
На рис. 2 представлена схема управления помолом в шаровой мельнице по мокрому способу производства. В мельницу подаются известняк, глина, железосодержащие добавки и вода. Периодически на выходе из мельницы контролируется влажность, тонкость помола и химический состав шлама. Если возникает более грубый помол, следует уменьшить количество подаваемого материала. Но в таком случае происходит запаздывание принимаемых мер. Для опережающего контроля используют датчик частоты звука 9 (микрофон). При уменьшении количества материала возрастает сила шума и частота звука - мельница «гремит», так как стальные шары ударяются не о материал, а о бронефутеровку. Это является сигналом к увеличению подачи материала. При «глухом» звуке принимаются противоположные действия.
Текущая влажность шлама контролируется ротационным вискозиметром 11, который представляет собой бачок со шламом, куда погружен ротор. При вращении ротора в зависимости от вязкости шлама создается различное сопротивление, которое отражается в виде изменения нагрузки на электродвигатель: чем больше влажность, тем ниже вязкость и меньше нагрузка на электродвигатель. Этот показатель поступает на датчик частоты звука 10, установленный в начале зоны шламообразования. Если влажность высокая, то удары шаров звонкие, частота звука высокая. Если - низкая, то удары шаров глухие, частота звука низкая. По показаниям приборов 10 и 11 система регулирования влажности шлама определяет необходимый расход воды. Конечная влажность определяется в лаборатории.
Подача в мельницу железосодержащей добавки и глины регулируется в зависимости от химического состава шлама на выходе из мельницы, который определяется рентгеновским спектрометром. Интенсифицировать процесс помола можно с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Замкнутая схема помола. При замкнутом цикле помола происходит классификация материала с возвратом крупки в мельницу на домол, Использование классификаторов повышает производительность мельницы на 30...35%, обеспечивает равномерный фракционный состав, предотвращает зарастание трубопроводов и емкостей крупкой.
Наибольшее применение на цементных заводах для классификации шлама получили дуговые грохоты, принцип работы которых показан на рис. 7.9. Шлам с большой скоростью подается в дуговой грохот и движется по внутренней поверхности сита тангенциально. Вследствие такого движения шлама поперек ячеек через них проходят частицы размером в два раза меньше, чем размер ячейки и предотвращается их забивание.
Производсива
При сухом способе помол материала осуществляется совместно с сушкой. В качестве сушильного агента применяются как отходящие из вращающейся печи газы, так и топочные, полученные в специально предназначенных для этого топках. Для измельчения могут применяться различные агрегаты.
Шаровая мельница. Помол сырьевых материалов в шаровых мельницах осуществляют, как правило, по замкнутому циклу, при котором происходит классификация выходящего из мельницы материала с возвратом крупки на домол (рис. 1).
Особенность работы системы заключается в том, что измельченный материал транспортируется из мельницы газовым потоком, классифицируется в сепараторе, и готовая сырьевая мука осаждается в циклоне и электрофильтре.
В шаровой мельнице осуществляется сушка сырья с исходной влажностью до 8 %. Для того чтобы обеспечить прохождение через мельницу достаточного количества сушильного агента, она должна иметь небольшое сопротивление. Поэтому такие мельницы обычно бывают короткие и большого диаметра. Межкамерные и выходные перегородки в них отсутствуют. В последних схемах практически отказываются от осадительных циклонов, т.к. они имеют высокое сопротивление (10 мбар), и осаждение производят в электрофильтрах. Соответствующие агрегаты на рис.2 обозначены желтым цветом. При этом отпадает необходимость установки мельничного дымососа.
В АО «Карагандацемент» для подсушки суглинков установлены двух-роторные ударно-отражательные сушилки-дробилки фирмы «Хацемаг» (Германия). Суглинки с влажностью 15…20 % по пластинчатому питателю через затворы подаются в дробилку, куда из топки поступают горячие дымовые газы с температурой ~800 ºС. Подсушенные дроблёные суглинки с влажностью 5…8 % по ленточному конвейеру направляются в сырьевой цех. Совместный помол подсушенных суглинков и известняка с влажностью 2…4 % осуществляется в однокамерной сырьевой мельнице Ø 4,2х10 м производительностью 120 т/ч.
|
Рис.1 - Схема трубной мельницы с проходным сепаратором: 1- корпус мельницы; 2- загрузочное устройство; 3- разгрузочная течка; 4- сушильная камера; 5- разбрасывающие лопасти; 6- элеваторное устройство; 7- размольная камера; 8 - разгрузочное устройство; 9- винтовой конвейер; 10- вытяжная труба |
Трубная сырьевая мельница работает в замкнутом цикле с проходным сепаратором. Крупка, уловленная в сепараторе, возвращается на доизмельчение. Сырьевая мельница может работать как на отходящих дымовых газах печи, так и от собственной топки. Влажность сырьевой муки на выходе из мельницы не превышает 1…2 % (рис.1).