Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра

"Технология бетона и строительные материалы"

Курсовой проект

на тему: Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода

Выполнил: студент 3-го курса

гр.112228 Дубовик Н.С

Руководитель: доцент

Дзабиева Л.Б.

Минск-2010 г.

Содержание

Введение

1. Характеристика продукции (ГОСТ, ТУ)

2. Технологическая часть

3. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Список использованной литературы

Введение

В мировой практике строительства белый и светлоокрашенные цементы широко применяются в бетонах с привлекательной однородной поверхностью, используются при изготовлении сборных бетонных наружных панелей, сборных балок и колонн, при бетонировании на месте стен зданий и сооружений, при отделке дорог и городских мостовых плиткой и камнем для мощения из декоративных цементов, а также при нанесении дорожной разметки, при возведении бордюров и тумб, барьеров безопасности и т.д.

Кроме создания выразительных элементов современной архитектуры, применение декоративных цементов обеспечивает индустриализацию отделочных работ.

В нашей стране промышленное производство белого цемента было начато в августе 1936 года и первые заводские партии отечественного белого цемента были применены при строительстве шлюзовых башен на канале "Москва-Волга", водного вокзала в Москве, первых станций московского метрополитена, театра им. Маяковского и Центрального театра Красной Армии, жилых домов на улице Горького, павильонов на ВДНХ, которые до сих пор радуют глаз людей.

Работы по разработке технологии белого цемента были начаты в 1929 году С.С. Череповским во ВНИЦе под руководством профессора В.Н. Юнга. Были разработаны параметры получения белого и цветных цементов, изысканы месторождения маложелезистого сырья, имевшие значение для массового производства этих цементов.

С.С. Череповским была разработана технология получения белого и цветных клинкеров, отличительной особенностью которой был созданный им способ газового отбеливания клинкера, т.е. повышения его белизны в процессе охлаждения в слабо восстановительной газовой среде, явившийся новым технологическим процессом и новым конструктивным решением в цементном производстве. Разработаны параметры газового отбеливания клинкера в процессе его охлаждения. Разработаный способ газового отбеливания клинкера создал предпосылки для массового производства в цементной промышленности страны дешёвых белых и цветных клинкеров и цементов на базе местного сырья ряда действующих заводов.

В дальнейшем была разработана технология водного охлаждения. Исследованиями технологии белого цемента с применением водного способа отбеливания занималась группа научных сотрудников кафедры вяжущих НПИ - Новочеркасского политехнического института (ныне Южно-Российский государственный техни­ческий университет) под руководством докт. техн. наук, профессора И.Ф. Пономарева. Коллектив Щуровского завода при участии бригады этого института во главе с канд. техн. наук А.К. Грачьяном посвятили много лет и творческих сил освоению и усовершенствованию водного способа отбеливания клинкера. Этими исследованиями было установлено, что повышения белизны клинкера можно достигнуть при увеличении содержания в нём алита, обладающщего меньшей способностью растворять оксиды железа по сравненю с белитом. А для интенсификации обжига трудноспекаемой сырьевой смеси следует вводить минерализаторы, например, Na2 SiF6. В итоге, на Щуровском заводе для снижения времени контакта с водой клинкера, выходящего из зоны спекания, вода стала подаваться в специальные полые лейки, а газ – для создания восстановительной среды – непосредственно в слой клинкера. При этом происходила интенсивная конверсия газа в присутствии паров воды с выделением активных восстанавливающих агентов – водорода и оксида углерода, обуславливающих, наряду с резким охлаждением, повышение белизны клинкера, что улучшило процесс отбеливаниия.

В результате исследований, полупромышленных и промышленных испытаний было установлено, что оптимальной конструкцией характеризуется комбинированный газоводяной отбеливатель с сушкой клинкера внутри печи. Принципиальное отличие этой конструкции комбинированного отбеливателя состоит в том, что после перегрева в присутствии восстановительной среды клинкер резко охлаждается путём распыления воды под давлением. Доступ кислорода к клинкеру в переходный момент от перегрева к охлаждению практически сведён к нулю. Излишнее количество пара, образующегося в печи при охлаждении клинкера, удаляется посредством парозаборного зонта, системы паропроводов и пароотсосного вентилятора в атмосферу.

В июне 1982 г. на Щуровском заводе вращающаяся печь № 2 размерами 3,3/3,0/3,3´97 м была оборудована новым отбеливающим устройством. Активное участие во внедрении отбеливателя принимал главный инженер Щуровского завода В.Я. Островлянчик. Опыт эксплуатации печи показал следующее:

- снизилась температура отходящих газов на 20 - 30°С;

- уменьшилась температура в зоне декарбонизации на 70- 80°С;

- переместилась на несколько метров вглубь печи зона спекания;

- улучшилось свечение факела и видимость в печи;

- производительность и удельный расход топлива остались без изменения.

Таким образом, разработанная в нашей стране технология получения декоративных цементов с применением газового или комбинированного способов отбеливания клинкера ориентирована на массовое производство дешевых цветных клинкеров и цементов светлых тонов на базе местного сырья и может с успехом применяться на ряде действующих заводов.

В настоящее время это особенно важно для претворения в жизнь Национального проекта "Доступное и комфортное жильё", предусматривающего ускорение решения жилищной проблемы в стране. Важно и для создания выразительных элементов современной архитектуры в виде ярких, белых и цветных стен зданий, окрашенных долговечными декоративными цементами и для снижения стоимости их отделки. Стоимость лицевой отделки бетонных панелей с применением декоративных цементов в виде покрасок, а не традиционной штукатурки, в несколько раз дешевле стоимости отделки кирпичом или ковровой керамикой. При современных масштабах строительства в стране годовая экономия может составить сотни миллионов рублей(деньги РФ).

1. Характеристика продукции

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Белые портландцементы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

1.2. Основные параметры:

·  портландцемент белый (без минеральных добавок и добавок-наполнителей);

·  портландцемент белый с добавками (с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20 %).

1.2.2. По белизне белые портландцементы подразделяют на три сорта: 1, 2 и 3.

Степень белизны, определяемая коэффицентом отражения в % абсолютной шкалы, не менее

·  1 сорт – 80 %

·  2 сорт – 75 %

·  3 сорт – 68 %

1.2.3. По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте белые портландцементы подразделяют на марки: 400 и 500.

1.2.4. Условное обозначение белых портландцементов должно состоять из:

·  наименования цемента - портландцемент белый (допускается применять аббревиатуру наименования - ПЦБ);

·  сорта цемента - по п. 1.2.2;

·  марки цемента - по п. 1.2.3;

·  обозначения максимального содержания добавок в цементе (вида цемента) - Д0, Д20;

·  обозначения пластификации или гидрофобизации цемента - ПЛ, ГФ;

·  обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения белого портландцемента с добавками, 2-го сорта, марки 400:

Портландцемент белый 2-400-Д20 - ГОСТ 965-89

1.3. Характеристики

1.3.1. При производстве белых портландцементов применяют:

·  белый портландцементный клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту;

·  гипсовый камень по ГОСТ 4013. Допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации (НТД);

·  добавки по соответствующей НТД.

1.3.2. В белом портландцементе не допускается содержание активных минеральных добавок и добавок-наполнителей, а в белом портландцементе с добавками допускается их суммарное содержание до 20 % массы цемента, в том числе активных минеральных добавок осадочного происхождения не более 10 % и добавок-наполнителей не более 10 %.

1.3.3. Допускается введение в белые портландцементы специальных добавок не более 2 % массы цемента.

1.3.4. Допускается введение в белые портландцементы технологических добавок, не ухудшающих их строительно-технические свойства, не более 1 %, в том числе органических не более 0,15 % массы цемента.

1.3.5. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем введение в белые портландцементы пластифицирующих или гидрофобизирующих добавок не более 0,5 % массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

1.3.6. Предел прочности белых портландцементов при сжатии в возрасте 28 сут должен быть не менее:

39,2 МПа - для гарантированной марки 400;

49,0 МПа - для гарантированной марки 500.

1.3.7. Коэффициент вариации предела прочности белых портландцементов каждого вида и марки при сжатии в возрасте 28 сут, рассчитанный по результатам испытаний за квартал, не должен быть более 7 %.

1.3.8. Изготовитель должен определять активность при пропаривании каждой партии белых портландцементов.

1.3.9. Коэффициент отражения света в процентах абсолютной шкалы должен быть не менее:

1) белыми портландцементами сортов:

·  1-го - 80,

·  2-го - 75,

·  3-го - 70;

2) минеральными добавками:

·  наполнителями - 80,

·  активными - 75;

3) гипсом - 70.

1.3.10. Содержание ангидрида серной кислоты (SO3) в белых портландцементах должно быть не более 3,5 % по массе

1.3.11. Содержание в белом портландцементном клинкере оксида магния (MgO) не должно быть более 4 %, закиси железа (FeO) - более 0,5 %, нерастворимого остатка - более 1,5 % по массе.

1.3.12. Начало схватывания белых портландцементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

1.3.13. Белые портландцементы должны показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

1.3.14. Тонкость помола белых портландцементов должна быть такой, чтобы остаток на сите с размером ячейки 0,008 мм по ГОСТ 6613 был не более 12 % массы просеиваемой пробы или чтобы удельная поверхность была не менее 250 м2 · кг-1.

1.3.15. Белые портландцементы не должны обладать признаками ложного схватывания.

1.4. Маркировка и упаковка

Белые портландцементы маркируют и упаковывают по ГОСТ 22237.

2. ПРИЕМКА

Белые портландцементы принимают по ГОСТ 22236 со следующим дополнением: содержание в белом портландцементном клинкере закиси железа, оксида магния, нерастворимого остатка устанавливают по данным производственного контроля.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Физико-механические свойства белых портландцементов определяют по ГОСТ 310.1 - ГОСТ 310.4.

3.2. Белизну белых портландцементов определяют по коэффициенту отражения в процентах абсолютной шкалы.

3.2.1. Коэффициент отражения определяют при помощи фотометра (или аналогичных приборов), оснащенного фотоэлектрической регистрацией показателей и обеспечивающего допускаемый предел относительной погрешности определения не более 1,5 %.

3.2.2. В качестве эталона для определения коэффициента отражения применяют молочное матовое стекло типа МС-20 с коэффициентом отражения не менее 95 %, на которое должно иметься свидетельство, выданное в установленном порядке.

3.2.3. Для определения коэффициента отражения используют пробу массой не менее 0,1 кг, отобранную из общей пробы. Пробу высушивают при температуре (105 ± 5) °С не менее 1 ч. Высушенный цемент насыпают в кювету прибора таким образом, чтобы поверхность пробы была несколько выпуклой. Затем пробу уплотняют легким встряхиванием и выравнивают ее поверхность вровень с верхним краем кюветы, вручную прижимая стеклянную пластину с гладкой поверхностью. Поверхность пробы должна быть гладкой и не иметь трещин и углублений.

3.2.4. Коэффициент отражения определяют параллельно на трех пробах цемента. За результат определения принимают среднее арифметическое трех определений, выраженное в процентах, с точностью до 1 %.

3.2.5. Белизну определяют согласно инструкции, прилагаемой к фотометру, не применяя светофильтры.

3.3. Химический анализ белого портландцемента клинкера и белых портландцементов осуществляют по ГОСТ 5382 или любыми физико-химическими методами, погрешность которых в абсолютных процентах не должна быть более:

·  0,20 - для оксида магния;

·  0,15 - для серного ангидрида;

·  0,03 - для закиси железа;

·  0,06 - для нерастворимого остатка.

4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Транспортирование и хранение белых портландцементов производят по ГОСТ 22237 со следующим дополнением: отгрузку белых портландцементов без упаковки в специализированном транспорте производят по согласованию изготовителя с потребителем.

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Изготовитель гарантирует соответствие белых портландцементов требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения в течение 60 сут со дня отгрузки.

2. Технологическая часть

1. Требования к сырьевым материалам и расчет состава сырьевой смеси.

1.1 Сырье для производства белого портландцемента

Основными компонентами сырьевой смеси для получения белого портландцемента являются:

·  известняковые породы (известняк, мел, мергель, мрамор)

·  глины

В сырье должно содержаться минимальное количество красящих окислов:

·  железа

·  марганца

·  титана

·  хрома и др.

Окиси железа в клинкере для получения белого портландцемента должно быть не больше 0,45%.

В соответствии с этим были разработаны требования к карбонатному сырью для белого портландцемента. По данным исследований, проведенных как у нас в стране, так и за рубежом, окислов железа должно быть не более 0,15—0,25%, а марганца — не более 0,15%. В Российской Федерации имеются месторождения маложелезистого карбонатного сырья, пригодного для производства белого портландцемента.

Все прочие требования, предъявляемые к карбонатным породам при производстве белого портландцемента, сводятся к следующему. В них не должно быть:

·  неравномерно распределенных грубых кварцевых зерен

·  вредных примесей сернокислых соединений

·  магнийсодержащих включений

·  щелочей

В качестве глинистого компонента при получении белого портландцемента используются главным образом первичные каолины, а также шликеры, получаемые в результате обогащения каолина.

Шликер представляет собой смесь мельчайших кварцевых зерен с частичками слюды и некоторым количеством каолинита.

Содержание окислов железа в каолинах не должно превышать 1%. Не рекомендуется применять каолины включениями крупных зерен песка, так как они осаждаются в болтушках и вызывают неудобства как при транспортировке, так и при подготовке сырьевой смеси заданного химического состава. НИИЦементом была изучена возможность замены таких каолинов. С этой целью были исследованы огнеупорные глины Латненского и Чаров-Ярского месторождений.

Эти глины были с успехом применены на Щуровском цементном заводе вместо каолинов и их отходов, что свидетельствует о целесообразности такой замены.

Для повышения силикатного модуля сырьевой смеси при производстве белого портландцемента используют кварцевые пески с малым содержанием окислов железа. Этим требованиям удовлетворяют пески Авдеевского месторождения (Донбасс), а также Люберецкого (Московская обл.).

Наряду с природными сырьевыми материалами для получения белого портландцемента можно применять и искусственные — отходы других производств.

Так, в качестве известнякового компонента может быть использован белый шлам, являющийся отходом алюминиевого производства и представляющий собой тонкий порошок белого цвета с коэффициентом отражения не менее 75%.

Приводя характеристику сырьевых материалов, используемых для производства белого портландцемента, следует отметить, что ряд зарубежных заводов имеет более благоприятные по сырьевым ресурсам условия. Так, фирма "Капнева Портланд Компани" в США использует кальцит и каолин, почти не содержащие окислов железа.