Введение

Цемент – это важнейший строительный материал. В строительной практике он применяется уже около 160 лет. Главными видами выпускаемого цемента в настоящее время являются – портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент. Основой всех этих видов цемента является клинкер, получаемый путём обжига в печах сырьевой массы. Обжиг может осуществляться во вращающихся или шахтных печах. Из-за малой производительности шахтных печей для обжига клинкера, в основном, применяют вращающиеся печи.

При обжиге сырья во вращающихся печах клинкер получают двумя способами: мокрым и сухим.

Наибольшее распространение получил мокрый способ производства цемента. Общая технологическая схема производства цемента этим способом включает следующие этапы: 1) добычу сырья и доставку его в сырьевой цех завода; 2) дробление и мокрый помол сырья; 3) корректирование сырьевой массы – доведение шлама до заданного химического состава; 4) подготовку топлива для обжига шлама; 5) обжиг шлама и получение полупродукта – цементного клинкера; 6) помол клинкера и получение цемента.

Вращающаяся печь - промышленная печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагрева сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки. Вращающиеся печи различают: по принципу теплообмена - с противотоком и с параллельным током газов и материала; по способу передачи энергии - с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревом обрабатываемого материала. По назначению различают вращающиеся печи для спекания шихт в производстве глинозёма, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного, хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, сульфатов и др., обезвоживания материалов, извлечения цинка и свинца (вельц-печи), получения железа или сплавов цветных металлов их прямым восстановлением из руд в твёрдой фазе (кричные печи), обжига огнеупорного сырья и другое.

Основными являются вращающиеся печи, в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу 

Применяемые в настоящее время на цементных заводах вращающиеся печи различаются большим разнообразием размеров. Так, например, разрабатываемая мной вращающаяся печь имеет размеры: 5 метров – диаметр, 150 метров длинна. Но на практике можно встретить печи больших размеров: до 7,5х240 метров. Самая высокая производительность 3000 т/сут у печи 240 метров в длину, но из-за её размеров эта печь очень трудоёмка в эксплуатации и ремонте, также на её создание уходить много материала, что приводит к её высокой стоимости. Поэтому основная тенденция развития в этой области – создание вращающихся печей менее громоздких, не теряя производительность, а наоборот улучшая её. С каждым годом инженерами разрабатываются новшества и изменения в конструкции печей, такие как увеличения площади теплообмена между шламом и потоком горячих газов вводя новейшие конструкции щепных завес, насадок, перегородок, полок.

1. Характеристика исходных веществ, рабочей среды, продуктов

Шлам – сметанообразная масса, получаемая путём тонкого измельчения известняка и глины и корректирующих добавок с водой и содержит преимущественно 35–45 % воды.

Из шламовых питателей шлам поступает во вращающуюся печь. Благодаря уклону корпуса печи 3—4% и его вращению сырье движется навстречу потоку горячих газов в условиях непрерывного конвективного и радиационного теплообмена с газовым потоком и разогретой футеровкой. Под воздействием такой теплофизической обработки поступивший в печь шлам высушивается, теряя свободную и связанную воду, а затем изменяет структуру и химический состав. Из печи выходит клинкер с температурой 1200—1250°С. Отходящие от печи газы проходят пылеосадительную камеру и электрофильтр, из которого дымососом направляются в атмосферу через дымовую трубу. Пыль, осажденная в пылеосадительной камере и электрофильтре, системой шнеков подается в насос и по системе пылепроводов поступает снова в печь. Горячий клинкер из печи направляется в холодильник.

Клинкер - Продукт равномерного обжига измельченной сырьевой смеси ( известняка и глины ).

Зонная структура вращающихся печей для мокрого способа производства клинкера Длина зоны, % от общей длины печи Наименование зоны (ее функции) Температура материала в зоне, С 30–35 Зона сушки (удаление около 90 % физической влаги) До 120 35 Зона дегидратации и подогрева (испаряется остаточная влага; протекает химическая реакция распада каолинита с выделением химически связанной воды; получается аморфный глинозем и кремнезем; происходит разложение карбоната магния) 120–650 6–8 Зона декарбонизации (разложение углекислого кальция и частичное протекание реакции образования алюмосиликатных минералов и двухкальциевого силиката) 650–1100 10–12 Зона спекания 1100–1300 До 5 Реакционная зона. В этой зоне происходит частичное плавление ранее образованных минералов (образование жидкой фазы) и образование основного минерала цементного клинкера: трехкальциевого силиката 1300–1500 5–7 Зона охлаждения До 1200–1300