2.1 Обоснование технологической схемы производства пц

Процесс производства портландцемента состоит из ряда технологических операций, которые можно разделить на два самостоятельных комплекса. В первый комплекс входят операции по производству клинкера, второй комплекс операций охватывает измельчение клинкера совместно с гипсом и другими добавками, т. е. приготовление портландцемента.

Получение клинкера - наиболее сложный и энергоемкий процесс. Он требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Стоимость клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%. Этим определяется требование максимально экономить клинкер, заменяя его по возможности гидравлическими добавками и шлаками, а также изыскивать пути более полного использования клинкерной составляющей в цементе. Получение портландцементного клинкера складывается из следующих основных технологических операций:

• подготовки сырьевых материалов для обжига; • подготовки топлива; • обжига сырьевых материалов (получение клинкера). Этим операциям предшествует добыча сырьевых материалов в карьерах. Цементные заводы строят, как правило, вблизи месторождений основных сырьевых материалов - известняка и глины. В этом случае уменьшаются транспортные затраты и отпадает необходимость создавать большие запасы сырья на площадке завода. В исключительных случаях, а также при необходимости улучшить качество сырьевой смеси цементные заводы получают сырьевые материалы с отдаленных месторождений. Залежи известняка располагаются под слоем вскрышной породы, высота которой может достигать 5 м и более. Вскрышу, которая на отечественных месторождениях составляет в среднем 1 -1,5 м, удаляют экскаваторами, бульдозерами, а также гидромеханическим способом с помощью гидромониторов. В зависимости от мощности (высоты слоя) известняк разрабатывают одним или несколькими уступами высотой 10-15 м каждый. Первичное рыхление пласта известняка производят взрывом. При этом заряд закладывают в специально пробуренную скважину глубиной, соответствующей высоте уступа, и диаметром 150-200 мм.

Куски взорванной породы размером до 1000 мм в поперечнике грузят экскаватором на транспортные средства и отправляют на завод. Более крупные куски предварительно разбивают при помощи ручных пневматических перфораторов. В качестве транспортных средств для перевозки известняка используют вагонетки, платформы, самосвалы. Кроме того, в зависимости от местных условий применяют ленточные транспортеры и воздушно-канатные дороги.

Глину разрабатывают с помощью экскаватора или гидромеханическим способом. Транспортируют ее теми же средствами, что и известняк, или посредством гидротранспорта. Если глину добывают гидромеханическим способом, образующийся при размыве пласта глины глиняный шлам перекачивают на завод. Если же глину добывают экскаваторами, а подают на завод гидротранспортом, то в карьере устанавливают глиноболтушки, в которых глина распускается, а затем в виде шлама перекачивается на завод. Таким же способом можно добывать и транспортировать мягкий известняковый компонент (мел).

Обычно на территории завода не организуют запасов известняка и глины. Однако на заводах большой мощности, и особенно при суровых климатических условиях, рекомендуется создавать запасы материалов на случай непогоды, сильных морозов или поломки оборудования и транспортных средств.

Основная задача комплекса клинкерного производства - это получение из сырьевых материалов клинкера заданного минералогического состава. Для этого необходимо, чтобы окислы сырьевых материалов - глины и известняка - наиболее полно прореагировали между собой и образовали клинкерные минералы. Качество и скорость реакции этого процесса зависят от степени измельчения (дисперсности) компонентов сырьевой смеси и ее однородности (гомогенности). Измельчают материалы, а затем их перемешивают или в присутствии воды, или в сухом виде. В зависимости от этого различают два основных способа производства портландцемента - мокрый и сухой. При мокром способе подготовка и смешивание сырьевых материалов осуществляются в присутствии воды, а при сухом способе материалы измельчают и смешивают в сухом виде.

Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Например, в присутствии воды облегчается измельчение материалов и проще достигается однородность смеси, но расход тепла на обжиг сырьевой смеси при мокром способе на 30-40% больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастает необходимая емкость печи при обжиге «мокрой» сырьевой смеси (шлама), так как значительная часть ее выполняет функции испарителя воды. К тому же, при сухом способе производства цемента значительно снижаются выбросы углекислого газа в атмосферу.

Результаты технико-экономического анализа мокрого и сухого способов производства портландцемента определили возникновение третьего - комбинированного способа. Сущность его заключается в том, что сырьевую смесь подготовляют по мокрому способу, затем смесь максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Таким образом, комбинированный способ производства портландцемента сочетает в себе преимущества мокрого и сухого способов. При этом способе почти на 30% снижается расход топлива и примерно на 10% капитальные затраты по сравнению с мокрым способом. Однако на 10-15% возрастает трудоемкость производства и на 15-20% повышается расход электроэнергии.

Выбор способов производства портландцемента определяется рядом факторов технологического и технико-экономического характера: свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием достаточной топливной базы в районе строительства и др. При природной влажности сырья более 8-10% оказывается целесообразным мокрый способ, поскольку если в этом случае применять сухой способ, то потребуется затратить большое количество топлива на испарение воды. Мокрый способ оказывается более выгодным и при использовании двух мягких компонентов (глины и мела), так как измельчение их легко достигается разбалтыванием в воде.