2 Технологічна частина

2.1. Опис технологічної схеми

Виробництво цементу можна розділити на дві групи технологічних операцій. Перша група – видобуток і транспортування сировини, його здрібнювання і готування шихти, випал шихти з одержанням напівфабрикату – цементного клінкеру. Друга група – сушіння добавок і помел клінкеру з гіпсовим камінням і добавками. Ці операції можна проводити і на іншому підприємстві.

Основним завданням, що постає перед технологом цементного виробництва, є підготовка шихти певного складу. Допустимі коливання у вмісті окремих компонентів становлять 0,1 - 0,2 %. При використанні природної, часто неоднорідної сировини такої точності можна досягти лише при ретельному змішуванні високодисперсних компонентів.

Таке змішування донедавна було можливим тільки у тому випадку, якщо сировина перебувала у вигляді водної суспензії.

Томуу цементній промисловості історично склалося два основних способи виробництва – мокрий і сухий.

При мокрому способі виробництва сировину розмелюють, додаючи 36 - 42 % води. Отриманий сировинний шлам обпікають у довгих обертових печах. При сухому способі сировину спочатку піддають попередньому сушінню, потім подрібнюють. Сировинну муку можна обпікати у коротких печах із циклонними теплообмінниками, або після попередньої грануляції у коротких печах із конвеєрними кальцинаторами.

З технологічної точки зору доцільність застосування того або іншого способу обумовлюється складом і властивостями сировини (вологістю, однорідністю, твердістю, розмучуваємостю).

Для вологої сировини, що легко диспергується у воді і має низький ступінь однорідності, краще застосовувати мокрий спосіб виробництва. Для однорідної сировини, що не диспергується у воді і має низьку вологість – сухий спосіб.

Найдоцільніше при високовологій сировині застосувати напівсухий спосіб виробництва, тобто підготовку сировини проводити за мокрим способом, а потім перед випалюванням шлам зневодити.

Можна порівняти ефективність роботи печей: витрата теплоти у печах з циклонними теплообмінниками становить 3100 - 4000 кДж/кг клінкеру, а у довгих печах, що працюють за мокрим способом – 5300 - 6500 кДж/кг.

При сухому способі виробництва зменшується загальна витрата тепла на сушіння і випал; при вологості сировини 3,5 % – на 1680 кДж/кг, при вологості 17 % – на 840 кДж/кг. Лише в тих випадках, коли вологість вихідної сировини перевищує 20 %, кількість тепла, що витрачається при сухому і мокрому способах виробництва стає приблизно однаковою.

Відхідні пічні гази при сухому способі виробництва мають низьку вологість і можуть використовуватися дляпідсушуваннясировини.

Хоча помел при мокрому способі ефективніший, чим при сухому, проте, у зв'язку з тим, що для печей із циклонними теплообмінниками використовують більш низькодисперснусировинну суміш, загальна витрата електроенергії на помел при мокрому способі не перевищує витрат електроенергії при сухому способі тільки при застосуванні легкорозмучуваємої сировини. Запиленість газів при сухому способі виробництва значно вище, чим при мокрому, але загальний обсяг пічних газів, що відходять, на 35 –40 % менше, отже, витрати на знепилення приблизно однакові.

У останні роки розвивається сухий спосіб виробництва цементу у печах, обладнаних циклонними теплообмінниками і реакторами-декарбонізаторами. Це знижує витрату палива на 30…40% у порівнянні з мокрим способом, дає можливість збільшити потужність агрегатів, що, у свою чергу, зменшує витрати на одиницю продукції.

У зв’язку з великою вологістю сировини проектом передбачаеться здійснити виробництво цементу за мокрим способом. Технологічна схема приведена на рис. 2.1.

Колошни-ковий пил

Подрібнен-ня вапняку

Подрібнен-ня глини

Вода

Подрібнен-ня вугілля

Шлак

«Гідрофол»

Сушіння

Подрібнення в млині

Помел з підсушуванням

Корегування шламу

Випал клінкеру

Складування клінкеру

Подріблення

гіпсу

Помел клінкеру з добавками і гіпсом

Складування цементу

Упаковка цементу

Відправлення цементу в тарі

Відправлення цементу навалом

Рисунок 2.1 – Технологічна схема отримання цементу по мокрому способу

Виробництво цементу складається з наступних технологічних процесів:

• добування і подрібнення сировини, приготування шихти;

• випал;

• помел клінкера з гіпсом та добавками.

Приготування шламу починається з подрібнення вихідних сировинних матеріалів. Великі шматки вапняка проходять подрібнення в щоковій дробарці. Після ії використання матеріал направляється на молоткову дробарку, а потім на грохот. М'які сировинні матеріали (глина, крейда) попередньо подрібнюються в млинах типу «Гідрофол» з додаванням води.

Глиняний шлам подається в шламбасейни. Підготовлені матеріали після двухстадійного подрібнення надходять на штабеля для усереднення. Для якісного усереднення матеріалів використовують спеціальні роторні машини або многоковшові екскаватори.

Вагові дозатори відважують точну кількість твердих компонентів (вапняку, колошникового пилу) які подаються разом з глинистим шламом на трубні кульові млини. Із млина шлам надходить у шламові горизонтальні басейни. Із басейнів шлам трубопроводом подається до дозувальних пристроїв, де висушуються. Далі подається в обертову піч. В обертовій печі під дією спалювання палива відбувається термохімічна обробка шламу і утворюється цементний клінкер. Спалюване в печі паливо (тверде - вугільній порошок) подається за допомогою пальників відповідних конструкцій. Відпрацьовані гази з обертової печі по трубопроводу спрямовуються в електрофільтр. Після у колосникових охолодник цементний клінкер подається конвеєром, охолоджується до 380 ºС і транспортується на склад.

Після цього віддозований клінкер разом із добавками доменного гранульованого шлаку та гіпсу передається в кульовій цементний млин.

Готовий цемент пневмотранспортом спрямовується до силосних складів, а звідти до пакувального відділення і на транспортні засоби - морські судна, в автомобільний транспорт, спеціалізовані залізничні вагони тощо.

2.2 Розрахунок сировинної суміші.

2.2.1 Розрахунок сировинної суміші

Сировинна суміш складається з 3-х компонентів.

Розрахунок сировинної суміші виконано відповідно до хімічного складу вихідних сировинних компонентів (табл. 2.1) і заданих характеристик клінкеру (КН=0,91; n=2;) із застосуванням програми, розробленої на кафедрі ХТВМ.

В якості сировинних матеріалів на підприємстві будуть використовуватися вапняк, глина, колошниковий пил.

Результати розрахунку приведені в табл. 2.2., 2.3. та додатку А.

Таблиця 2.1 – Хімічний склад і природна вологість матеріалів, мас %.

Матеріал	Воло-гість W, %	Склад оксидів, мас.%.
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	ВПП	
Вапняк	6	1,56	0,96	0,35	53,24	1,35	0,25	42,55	100,26
Глина	25	55,65	13,88	4,21	9,84	3,05	0,55	11,44	98,62
Колошни-ковий пил	10	13,45	0,98	65,55	6,22	0,65	0,25	13,58	100,78

Таблиця 2.2 – Речовинний склад сировинної суміші, мас.%

Матеріал	ВПП,%	Склад компонентів, % мас.
		Вапняк	Глина	Колошниковий пил
Сировинна суміш	34,82	75,23	21,85	2,92

Таблиця 2.3 – Розрахунковий хімічний і мінералогічний склад сировинної суміші і клинкеру

Матері- ал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	ВПП	C3S	C2S	C3A	C4AF
Сир.су- міш	13,72	3,78	3,08	42,28	1,70	0,32	34,82	—	—	—	—
Клінкер	21,05	5,80	4,72	64,87	2,61	0,48	—	58,4	16,29	7,36	14,4