ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА
1.1 Общие сведения
Одним из главных видов строительных материалов является цемент, который по праву называют «хлебом строительства». Сырьем для производства цемента являются два основных компонента: известняк (или мел) и глина.
В зависимости от химического или минералогического состава указанных компонентов к ним можно добавлять другие материалы естественные минералы или отходы шлаки металлургических и химических производств.
Обычно производство цемента осуществляется по мокрому, сухому и комбинированному способам.
Характерной особенностью мокрого способа является введение в технологический процесс значительного количества воды, в основном при измельчении и помоле исходного сырья (известняка, мела, глины). При дальнейшей тепловой обработке во вращающихся печах на испарение воды расходуется большое количество теплоты. Поэтому вращающиеся печи получаются довольно длинными. Мокрый способ получил наибольшее распространение в странах, располагающих значительными источниками топлива.
При сухом способе производства исходные сырьевые материалы поступают в технологический процесс с природной влажностью, благодаря чему вращающиеся печи используют более короткие.
Стремление понизить расход топлива при тепловой обработке сырья во вращающихся печах и в то же время более полно использовать оборудование действующих технологических линий мокрого способа привело к разработке комбинированного способа производства. При этом способе измельчение и помол исходных сырьевых материалов происходят на существующем оборудовании мокрого способа, затем выполняют глубокое обезвоживание полученного сырьевого шлама на фильтр-прессах. Обжиг производят в коротких вращающихся печах.
1.2. Технологические схемы производства цемента
При мокром способе производства исходные сырьевые материалы, добываемые в карьерах, проходят первую стадию обработки измельчение (дробление) в щековых ,(рис. 1.1),
Рис. 1.1. Технологическая схема производства цемента по мокрому способу
конусных, молотковых или роторных, валковых дробилках, гидрофолах. Мягкие сырьевые материалы (глина, мел) проходят предварительное измельчение в глиноболтушках 2 или мельницах 3 типа_«Гидрофол» с добавлением воды. Выбор того или иного оборудования для измельчения зависит от физико-механических свойств исходного сырья.
Крупные куски известняка, пройдя первую стадию дробления в дробилке 1 (щековой), могут быть направлены на вторую стадию в молотковую дробилку 4, предварительно отсортированные на грохоте 5, и далее на склад сырья. Схема дробления после щековой дробилки позволяет направить материал на молотковую дробилку, а затем на грохот.
Подготовленные и отдозированные материалы поступают в трубные шаровые мельницы 6 для размола в шлам влажностью в пределах 35—45 % и в крайних случаях 30—50 %. Для получения такой консистенции в мельницы добавляют в значительных количествах воду с целью получения удовлетворительной подвижности шлама для его транспортирования с помощью шламовых насосов по трубопроводам. Повышение влажности шлама вообще нежелательно, так как это приводит к излишнему расходу теплоты на испарение воды. Из мельницы 6 шлам перекачивается в промежуточные емкости 7, откуда поступает в горизонтальные шламовые бассейны 10, где доводится до требуемого химического состава и непрерывно перемешивается крановыми мешалками. Из бассейнов шлам по трубопроводу подается к дозирующим устройствам 11 и далее во вращающуюся печь 12, где под действием сжигаемого топлива происходит термохимическая обработка шлама и образуется цементный клинкер. Температура газов в печи достигает 2000— 2050 К. Сжигаемое в печи топливо (твердое угольный порошок, жидкое мазут и газообразное) подается в печь с помощью горелок 11 соответствующих конструкций. Отработанные газы из вращающейся печи по трубопроводу 9 направляются на очистку в электрофильтр 8 и далее в трубу.
В колосниковом охладителе 14 цементный клинкер охлаждается до 380 К и транспортируется на склад, а затем отдозированный передается вместе с необходимыми добавками в шаровую цементную мельницу 17 помольного агрегата 16. Готовый цемент пневмотранспортом направляется в силосы 18, а из силосов в упаковочное отделение 13 и на транспортные средства морские суда, в автомобильный транспорт, специализированные железнодорожные вагоны и др.
Воздух из воздушных сепараторов помольного агрегата 16 после очистки в электрофильтре сбрасывается в атмосферу.
При сухом и мокром способах производства цемента начальные и конечные пределы аналогичны. Добываемые в карьерах исходные материалы проходят первую стадию обработки: известняки измельчаются в щековых, конусных, молотковых или роторных дробилках, «Аэрофолах», а глина в молотковых или роторных дробилках 1 с одновременной в них подсушкой материала (рис. 1.2). Когда известняки имеют высокую природную влажность (более 8 %), их перед помолом в трубных мельницах подсушивают в сушильных барабанах или в роторных дробилках 3 на второй стадии дробления.
Так же, как и при мокром способе производства, известняк после первой стадии дробления на дробилке (щековой) 2 поступает на грохот 4, после чего крупные куски («верхний» класс) передаются на вторую стадию дробления в роторную (молотковую) дробилку 3 и далее на склад, куда также направляется глина (мел), измельченная на дробилке 1. Как и в схеме мокрого способа производства, после щековой дробилки материал может быть направлен в молотковую дробилку и затем на грохот.
Отдозированные сырьевые материалы поступают в помольный агрегат, состоящий из сырьевой шаровой мельницы 7, воздушного сепаратора 6 и элеватора 5. Помол производится с одновременной подсушкой с помощью газов, передаваемых по трубопроводу 8 в мельницу с верхней ступени циклонного теплообменника 15.
Продукт помола сырьевая мука имеет влажность 1—1,5%, подается пневмотранспортом в промежуточные силосы 10 и далее в двухэтажные силосы 11. Для лучшего усреднения смеси (муки) в верхнем этаже этого силоса производится непрерывное пневматическое перемешивание и гомогенизация, а нижний этаж является складом. Из нижнего этажа мука транспортирующими и дозирующими устройствами передается в верхнюю ступень запечных циклонных теплообменников 15 печного агрегата. Сырьевая мука, попав в газоходы циклонов верхней ступени теплообменника, под влиянием собственного веса движется вниз через циклоны и газоходы всех ступеней, навстречу потоку горячих дымовых газов, выходящему из вращающейся печи, 17 с реактором-декарбонизатором. Под воздействием теплоты, выделяющейся при сгорании технологического топлива, сырьевая смесь (мука) подвергается в печи термохимической обработке и в результате образуется цемент.
Рис. 1.2 Технологическая схема производства цемента сухим способом с циклонным теплообменником и реактором-декарбонизатором
После охлаждения в колосниковом охладителе 18 цемент размалывается с добавками в мельнице 19 помольного агрегата и проходит остальные операции, включая отгрузку в транспортные средства, аналогичные средствам, описанным в мокром способе производства цемента.
Отработанные газы из верхней ступени циклонного теплообменника 15 по трубопроводу 14 поступают на установку 13 испарительного охлаждения и на очистку в электрофильтр 12 с последующим выбросом в атмосферу. Газы из мельницы 7 по трубопроводу 9 также подаются в электрофильтр 12 и далее в атмосферу.
Как видно из описанных технологических схем, сухой способ производства цемента по сравнению с мокрым более сложен в части организации материальных и тепловых (газовых) потоков, проектных и компоновочных решений, применяемого оборудования, внедрения систем автоматического контроля и управления работой механизмов и технологическими процессами.