Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Аглопоритовый гравий

Введение

Аглопоритом называют искусственный пористый материал, получаемый путем термической обработки силикатных материалов методом агломерации. Под агломерацией понимают спекание в конгломерат сыпучего топливосодержащего материала посредством его слоевого обжига с интенсивным просасыванием или продуванием воздуха через слой зажженного материала.

К недостаткам современной технологии производства следует отнести несовершенство зернового состава получаемого аглопоритового гравия, малое количество или полное отсутствие мелких гранул (5-10 мм), их требуется не менее 40% общего объема, а также отсутствие возможности получения пористого песка, содержание которого составляет около 30% по объему от общего количества заполнителей. Обеспечение полного ассортимента фракций заполнителя (0-5; 5-10 и 10-20 мм) является основным условием эффективности их использования. Необходимо увеличить количество получаемого дробленого аглопоритового песка. В ряде случаев целесообразно использовать золу взамен части пористого песка. Оптимальным является введение 30-40% золы от объема песка.

Сырьевая смесь (шихта) должна обладать необходимом газопроницаемостью и содержать достаточное количество топлива для обеспечения процесса спекания, И зависимости от размера зерен аглопоритовый щебень в соответствии с ГОСТ 11991-66 подразделяется на фракции 5-10, 10-20 и 20-40 мм.

В курсовой работе рассматривается завод по производству аглопоритового гравия производительностью 300 000 м³ в городе Омск.

Для аглопорита главной областью применения являются конструкционные легкие бетоны. Аглопоритобетон с пределом прочности 20-30, а в отдельных случаях и до 50 МПа, идет на изготовление предварительно напряженных железобетонных конструкций перекрытий и покрытий, большепролетных балок и ферм, мостовых пролетных строений и т. д. Замена в этих конструкциях тяжелого бетона легким аглопоритобетоном значительно повышает их эффективность. [2]

1 Номенклатура выпускаемой продукции

На проектируемом заводе будет производиться аглопоритовый гравий (ГОСТ11991-96).

Гравий - это окатанные зерна крупностью от 5 - 70 мм. Основным породообразующим материалом для гравия является гранит, диабаз, песчаник, известняк, гнис. Недостатком является его плохое сцепление с цементным камнем, а достоинством пониженный расход воды в бетоне за счет окатанности зерен.

Аглопоритовый щебень - зерна неправильной формы с открытыми порами на их поверхности представляет собой пористую стекловидную массу, в состав которой входят кристаллы исходного сырья и новообразованные тонкоигольчатые кристаллы муллита, включения магнетита, значительное количество кварца, часто с оплавленными поверхностями, а также новообразования типа анортита. Поры в основном круглые, иногда удлиненные или неправильной формы, что связано с особенностями их образования: вследствие удаления свободной и химически связанной воды, выгорания горючей части, частичного вспучивания расплава, контактного спекания и образования межзерновой пустотности и прососа воздуха сквозь размягченную массу. Размер открытых пор не превышает 2 мм, а закрытых - до 0,5 мм[9].

В таблице 1 приведены средние показатели основных свойств аглопоритового гравия.

Таблица 1 – Технические характеристики аглопорита

Плотность	2,50 г/см³
Средняя насыпная плотность фракций 20-40 мм 5-10 мм	450-570 кг/м³ 460-860 кг/м³
Средняя объемная насыпная плотность	676 кг/м
Плотность зерен (в куске)	1,32 т/м³
Прочность при сдавливании в цилиндре	1,22 МПа
Водопоглащение	18-30 %
Потеря массы при прокаливании	0,5-1 % (ГОСТ 11991-96 не более 3%)

Потери по массе не должны превышать (в %): при прокаливании—3, при определении стойкости щебня против силикатного распада —8, против железистого распада —5, при испытании на стойкость в растворе сернистого натрия—5, при испытании на морозостойкость после 15 теплосмен — 10. Отпускная влажность не должна превышать 5%.

Требуемые пределы прочности аглопоритового гравия, определяемые при сдавливании в цилиндре, значительно меньше, чем для керамзитового гравия. Однако нельзя считать аглопорит менее прочным заполнителем, чем керамзит, поскольку дело здесь не только в прочности, но и в форме зерен. Как уже указывалось выше, при испытании в цилиндре получаются не абсолютные, а относительные, значительно заниженные показатели прочности, причем степень занижения зависит от формы зерен испытуемого заполнителя. При равной прочности зерен для сдавливания рыхло насыпанного остроугольного аглопоритового гравия в стальном цилиндре требуется меньшая нагрузка, чем для керамзитового гравия. Как установлено С. М. Ицковичем, действительная прочность аглопорита в бетоне примерно в 25-30 раз превышает показатели прочности при стандартном испытании в цилиндре, что и учитывается в ГОСТ 9757 - 83 при установлении марки аглопоритового гравия по прочности исходя из результатов его стандартного испытания.

Таблица 2 - Марки и прочность аглопоритового гравия

Марки гравия	Плотность, кг/м³	Прочность гравия, кг/см²
400	До 400	4
500	От 401 до 500	6
600	501 – 600	8
700	601 – 700	10
900	701 – 900	12

Прочность керамического материала, заполняющего межпоровое пространство аглопорита и керамзита (оплавленной массы, состоящей из стекловидной фазы с кристаллическими включениями), примерно одинакова. Поэтому при равной плотности зерен прочность аглопорита и керамзита в бетоне близка. Например, при плотности зерен 1,2 г/см³ предел прочности составляет около 20 МПа, при плотности 1,4 г/см³ - около 30 МПа, при 1,6 г/см³ - около 40 МПа и т. д.

В отличие от керамзитового гравия, аглопоритовый характеризуется большей долей открытых пор (15-20%), заполняемых в бетоне водой и цементным тестом. Это приводит к некоторому повышению расхода цемента, но одновременно способствует упрочнению заполнителя и сцеплению его с цементным камнем, что благоприятно сказывается на возможности получения высокопрочного аглопоритобетона.

2 Генеральный план предприятия

Завод по производству аглопоритового гравия расположен в промышленной зоне города Омск с производительностью 300 000 м³ в год.

Привязка к источникам: энергосбережения – Омская ТЭС. Сеть водоснабжения и канализации привязаны к Омским системам канализации и водоснабжения.

Климат Омска умеренный. Среднесуточная температура в июле +17,4°C, среднесуточная температура в январе −25°C.

В Омске большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного направления, повторяемость его составляет 25-32% за месяц. Летом преобладающим является северо-западный ветер (20-23% за месяц), несколько меньше северный (16-19%) и западный (15%). На направление северо-восток - юго-запад приходится 10-14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10%.

Размещение зданий и сооружений при проектировании генпланов обеспечивает наилучшую схему технологического процесса, кратчайшие транспортные связи, экономное использование территорий, максимальную блокировку зданий и сооружений, зонирование территорий, санитарные и противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями, а также возможность одновременной отгрузки готовой продукции на автомобильный и железнодорожный транспорт, возможность дальнейшего расширения предприятий без сноса построенных зданий и сооружений, целесообразную прокладку инженерных коммуникаций и удобный и безопасный подход работающих на предприятии к бытовым помещениям. Пути следования к производственным зданиям не должны пересекаться с внутренними площадочными, автомобильными и железными дорогами, подъезд пожарных должен быть обеспечен с 3 сторон. Должно быть обеспечено архитектурное единство планирования застройки и благоустройства предприятия, с учетом транспортных связей для внутризаводского транспорта.

Генеральный план выполнен с учетом розы ветров для города Омск.

Генеральным планом предусмотрено строительство следующих корпусов завода по производству силикатного кирпича: административно-бытовой корпус, склад сырьевых материалов, главный производственный корпус, склад готовой продукции, автостоянка, склад ГСМ, материальный склад.

Въезд на завод осуществляется с главной дороги.

К административному - бытовому корпусу предусмотрен отдельный подъезд, возле здания расположена автостоянка.

Здания столовой, спортзала расположены таким образом что бы рабочие с легкостью могли добраться до того или иного здания, так же здания соединены переходом с производственным цехом. Подъезды автотранспорта к каждому из зданий предусмотрены, таким образом, что бы едущие на встречу, друг другу машины могли разъехаться.

Общая площадь завода составляет 2290 м²

Озеленения площади 500м²

Дорог 190 м²

Застройки 1600 м²

ГСМ склад расположен таким образом, что бы при возгорании, к нему с легкостью могла подъехать пожарная машина.

Завоз сырья на склад производиться как, ж/д так и авто транспортом, вывоз готовой продукции со склада так же производиться авто и ж/д транспортом.

3 Технологическая часть

3.1 Выбор способа производства

Процесс получения аглопоритового гравия заключается в спекании шихты на агломерационных решетках в условии высоких температур в течение короткого времени.

Одной из особенностей технологии производства аглопорита является выбор способа подготовки шихты и в связи с этим оборудования в зависимости от того, к какой группе принадлежит используемое сырье – первой, второй или третьей. Дальнейшие этапы производства следующие: дробление и рассев исходного сырья и добавок, дозирование составляющих шихты преимущественно ленточными питателями, приготовление однородной и надлежащего зернового состава шихты, укладка ее на колосники машины и спекание с последующим охлаждением, дробление, фракционирование и хранение аглопорита.

Исходное сырье крупностью 5 мм смешивается с водой, а при необходимости с измельченным топливом и другими добавками. Шихта надлежащего состава загружается на колосниковую решетку агломерационной машины. Рекомендуется производить двухслойную загрузку шихты с меньшим содержанием топлива в нижнем слое.

Поверхностный слой шихты зажигают при помощи специального горна при одновременном включении эксгаустера для просасывания газов, которые в результате горения топлива нагреваются до температуры 900- 1200^оС. При этом в рассматриваемом слое происходят следующие основные явления: быстрое испарение влаги, подогрев шихты, сгорание топлива с повышением температуры шихты до 1200 – 1600^оС, спекание и поризация исходного сырья, охлаждение спекшегося продукта. Таким образом, каждый дифференциальный слой шихты претерпевает следующие температурные воздействия: нагрев до 1400 – 1600^оС в течение 3- 4 мин; охлаждение до 600 – 800^о в течении 2-3 мин.

Начавшийся процесс горения топлива в поверхностном слое шихты распространяется вглубь его. Образующиеся при этом газообразные продукты горения и спекающийся аглопорит, имея высокую температуру, нагревают просасываемый воздух и нижележащие слои шихты, подготовляя, таким образом, содержащееся в них топливо к возгоранию, в результате чего процесс горения топлива переходит от одного дифференциального слоя к другому, заканчиваясь у колосниковой решетки.

В сечении спекаемого слоя шихты различают четыре условные технологические зоны, перемещающиеся сверху вниз: зону охлаждения, зону горения топлива (спекания и вспучивания шихты), зону подогрева шихты и зону испарения влаги.

3.2 Режим работы цеха

Режим работы предприятия является основой для расчета производительности, расхода сырья и полуфабрикатов, оборудования, состава работающих и пр.

Режим работы завода, цеха, отделения выбирается в соответствии с «Нормами технологического проектирования предприятий», принятыми в данной отрасли промышленности.

В настоящее время рекомендуется принимать режим работы с пятидневной рабочей неделей в три смены по 8 часов каждая – 255 рабочих дней в году. При расчете необходимо также учесть время для капитального ремонта оборудования равного 15 -25 суткам. Таким образом, количество рабочих дней в году для непрерывно работающих агрегатов определяется по формуле:

Т=(365–6) – Т_кап – где Т_кап -время на капитальный ремонт

Годовой фонд времени работы оборудования определяется по формуле

Т_ф=Т_ф∙К_вн суток,

где К_вн – нормативный коэффициент использования оборудования по времени. Для формующего оборудования и тепловых агрегатов К_вн ~ 0,9–0,95.

Данные по проектируемому режиму работы цеха сводим в таблицу 3

Таблица 3 Режим работы цеха аглопоритового гравия

Наименование цехов	Количество рабочих дней в году	Количество смен в сутки	Длительность смен	Годовой фонд рабочего времени
1. Склад сырьевых материалов: а) ж/д транспорт	365	3	8	8760
б) автотранспорт	255	2	7	3570
в) выдача с производства	255	2	7	3570
2. Основной цех: а) подготовительное	255	1	7	1785
б) обжиговое	365	3	8	8760
в) отделение сортировки продукции	255	1	7	1785
3. Выход готовой продукции: а) выдача с производства	255	2	7	3570
б) отправка автотранспортом	255	2	7	3570
в)отправка ж/д	365	3	8	8760

Данные из таблицы необходимы для расчета производительности цеха и для составления штатной ведомости.

3.3 Производительность цеха

Рассчитывается исходя из принятого режима работы и программы цеха. При расчете производительности линий с учетом автоматизации технологического процесса отходы сырья и брак продукции не предусматривается. Определяем годовую производительность цеха, без учета брака она составляет 300000 м³/год.

Определяем суточную производительность:

Определяем сменную производительность:

Определяем производительность в час:

Результаты расчетов сводим в таблицу 4

Таблица 4 Производительность цеха по плотностям

Наименование выпускаемой продукции	Производительность, м³
Наименование выпускаемой продукции	в год	в сутки	в смену	в час
Аглопоритовый гравий плотностью 300 кг/м³	90000	246,57	82,19	10,27
Аглопоритовый гравий плотностью 500 кг/м³	150000	410,95	136,98	17,84
Аглопоритовый гравий плотностью 700 кг/м³	60000	164,38	54,79	6,84

Таблица 5 Производительность цеха

Наименование продукции на данном этапе	Производительность, м³
Наименование продукции на данном этапе	в год	в сутки	в смену	в час
1. Выход готовой продукции: а)выдача с производства	300000	821,91	273,97	34,24
б)отправка автотранспортом		1176,47	588,23	84,03
в)ж/д транспорт		1176,47	588,23	84,03
Плотность 300 кг/м³
2. Основной цех а)подготовительное отделение	90000	352,94	352,94	50,42
б)обжиговое		246,57	82,19	30,82
в)отделение сортировки продукции		352,94	352,94	50,42
Плотность 500 кг/м³
а)подготовительное отделение	150000	588,23	588,23	84,03
б)обжиговое		410,95	136,98	17,12
в)отделение сортировки продукции		588,23	588,23	84,03
Плотность 700 кг/м³
а)подготовительное отделение	60000	235,29	235,29	33,57
б)обжиговое		164,38	54,79	6,84
в)отделение сортировки продукции		235,29	235,29	33,57
3. Склад сырьевых материалов а) ж/д транспорт	300000	821,91	273,97	34,24
б)отправка автотранспортом		1176,47	588,23	84,03
в)выдача с производства		1176,47	588,23	84,03

3.4 Характеристика сырьевых материалов

Сырьем для производства аглопоритового гравия служат текущие выходы золы-уноса ТЭС, улавливаемые сухим способом (циклонами или электрофильтрами) и транспортируемые в промежуточные емкости - запасники пневмотранспортом или золовозами. Целесообразно также использовать зольную пульпу (отделенную от кусковых шлаков).

Зола, рекомендуемая для производства аглопоритового гравия, должна удовлетворять следующим требованиям: объемная насыпная масса золы 700-900 кг/м⁸; плотность 2,2-2,4 г/см³; удельная поверхность золы не менее 2000 см²/г; валовый химический состав (%): Si0₂55±10; А1₂0₃ 25±10; Fe₂O₃ 10±8; CaO+MgO до 12; K₂0+Na₂0 до 5; S0₃ до 1.

Содержание остатков угля в золе в зависимости от степени ее плавкости не должно превышать для легкоплавких зол (с температурой размягчения до 1200° С) 10%, зол средней плавкости (с температурой размягчения от 1200 до 1400°С) - 12% и тугоплавких (с температурой размягчения более 1400° С) - 15%. Рекомендуется использовать в первую очередь золы средней плавкости и тугоплавкие, характеризуемые интервалом размягчения не менее 50° С.

Технологические свойства золы (гранулируемость, прочность и температуростойкость сырцовых зольных гранул, а также оптимальная температура обжига гранул) могут быть улучшены введением добавок глинистых пород, раствора сульфитно-дрожжевой бражки и подобных материалов.

Однако глинистыми породами сырьевая база производства аглопорита не исчерпывается. Очень широко в качестве сырья могут быть использованы различные отходы промышленности, особенно топливосодержащие. На основе технологических исследований было организовано производство аглопорита из топливных шлаков, зол, отходов добычи сланцев и угля. Использование таких отходов выгодно и перспективно. Топлива, содержащегося в них, как правило, достаточно для ведения процесса агломерации. Важно только усреднить сырье по содержанию топлива и затем, если его не хватает, добавить при подготовке шихты, а если содержится больше, чем требуется для процесса агломерации (что более вероятно), добавить к топливосодержащим отходам глинистое сырье.

По данным ВНИИСтрома и Института горючих ископаемых, первоочередным резервом для расширения сырьевой базы производства аглопорита являются отходы углеобогащения, общий выход которых составляет по стране около 80 млн. т в год. Угля в них содержится в среднем до 20%. За счет использования этого топлива себестоимость аглопорита можно снизить примерно на 30%[1].

В состав шихты входит: 85 - 90% золы и 10 - 15% глинистой породы. Глинистая порода вводится в золу в виде водной суспензии - шликера. Она обеспечивает связность шихты, обеспечивает грануляцию и повышает прочность сырцовых гранул (чтобы они не разрушились при транспортировке и укладке до спекания).

Апатит - минерал класса фосфатов, бледно-зеленоватого, голубого, желто-зеленого или розового цвета со стеклянным блеском, химический состав - содержание (в %): СаО: 53-56; Р₂O₅ - 41; F- до 3,8; Cl - до 6,8; часто отмечаются примеси марганца, железа, стронция, алюминия, тория, редких земель, карбонатной группы - СО₂ и др.

Таблица 6 Процентное содержание компонентов

Название компонента	Общая производительность 300000 м³	90000м³	150000м³	60000м³
Топливо 6%	18000	5400	9000	3600
Выгорающая добавка(древесные опилки) 2%	6000	1800	3000	1200
Апатит молотый 3%	9000	2700	4500	1800
Золы 77%	231000	69300	115500	46200
Глинистые породы 12%	36000	10800	18000	7200

Топливные шлаки и золы являются лучшим сырьем для производства искусственного пористого заполнителя - аглопорита. Это обусловлено, во-первых, способностью золошлакового сырья так же, как глинистых пород и других алюмосиликатных материалов, спекаться на решетках агломерационных машин, во - вторых, содержанием в нем остатка топлива, достаточных для процесса агломерации. При использовании обычной технологии аглопорит получают в виде щебня из песка. Из зол ТЭС можно получать и аглопоритовый гравий, имеющий высокие технико-экономические показатели[1].

3.5 Технологическая схема производства

Склад глинистого сырья Бункер топливных добавок

↓ ↓

Дозатор Дозатор

↓ ↓

Дробилка Дробилка

↓ ↓

Смеситель

↓

Шихтоприготовительный агрегат

↓

Агломерационная машина

↓

Коржеломатель

↓

Валковая зубчатая дробилка

↓

Сортировка

↓

Бункер готовой продукции

Рисунок 1 – Технологическая схема производства аглопоритового гравия

Принцип производства аглопоритового гравия заимствован из металлургической промышленности, где сырцовые окатыши из тонкодисперсных руд и концентратов подвергают термообработке на решетках агломерационных машин.

Особенности технологии производства аглопоритового гравия из золы ТЭС с использованием оборудования, освоенного отечественной машиностроительной промышленностью, заключаются в следующем.

Сухая зола из силосного склада ТЭС пневмотранспортом или золовозами подается в отделение приема золы. В случае использования зольной пульпы в отделении приема золы предусмотрена установка для ее обезвоживания вакуум-фильтрами.

Из расходного бункера отделения сырья, с помощью непрерывно действующего автоматического дозатора типа СБ-71 зола поступает в винтовой шнековый, а затем двухвальный шнековый смеситель PL-250. Дозатор СБ-71 регулирует расход золы от 5 до 20 т/ч. В смесителях шихта перемешивается и частично увлажняется водой.

При недостаточной гранулируемости золы, ограниченном или повышенном содержании в ней остатков угля, а также при низкой прочности сырцовых зольных гранул в зольную шихту вводят добавки; 5-30% глинистой породы (в виде шликера), до 5% молотого угля, а также 0,5-5% водного раствора сульфитно-дрожжевой бражки. Из смесителя шихта по ленточному конвейеру поступает на тарельчатый гранулятор завода «Строммашина» (диаметр тарели 4200 мм), где с помощью форсунок дополнительно увлажняется до оптимального значения и окомковывается в гранулы диаметром 5-20 мм (в зависимости от поддающихся регулировке скорости вращения, угла наклона и шихтовой нагрузки гранулятора).

Аглопоритовый гравий 📙 Курсовая → 🆔 3004