Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Асбестоцементная промышленность

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

Асбестоцементная промышленность – отрасль промышленности строительных материалов, производящая изделия, которые используются в строительстве зданий и трубопроводах различного назначения.

Первый промышленный выпуск асбестоцементных изделий относится к 1900г. изобретателем метода производства этих изделий является Людвиг Гатчек. Для формования асбестоцементных листов из смеси асбестоцемента и воды он использовал формовочные машины, применявшиеся в то время для формования из древесного волокна бумаги или картона и носившие название «папп-машины» («бумажные машины». Название «папп-машина» долгое время применялось и в асбестоцементной промышленности.

В те годы производство асбестоцементных изделий базировалось на применении портландцемента, качество которого характеризовалось пределом прочности при сжатии раствора 1:3 жесткой консистенции примерно в 10МПа.

Производство асбестоцементных изделий быстро распространилось в странах Европы и затем в Африке. В России первый завод для выработки таких изделий был построен в 1908г.

В двадцатых годах XX в. в Италии, а затем и в других странах начинает быстро развиваться производство асбестоцементных труб.

Микроармирование цементного камня оказывает наиболее благоприятное влияние на асбестоцементную композицию, повышая её прочность на растяжение и изгиб в связи с преобладанием игольчато-призматической структуры гидратных новообразований. Поэтому возникла необходимость повышения требований к качеству портландцемента, как основной матрицы дисперсно-армированной композиции, которой является асбестоцемент. Поэтому большое внимание уделяется благоприятной структуре клинкера, точному соблюдению дисперсной характеристики портландцемента соответственно требованиям СТБ.

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция, ставящая под сомнение не только целесообразность развития асбестоцементной промышленности, но и само ее существование, в связи с распространяющимися сведениями о канцерогенное асбеста. В ряде стран запрещено использование асбестоцемента в строительстве, особенно во внутренних помещениях зданий в непосредственном контакте с деятельностью человека. Ряд организаций различных стран объясняют распространение подобных сведений конкурентной борьбой на мировом рынке. Учитывая эти обстоятельства, с одной стороны, ведутся поиски альтернативных волокон, с другой, - разрабатываются технологии по дальнейшему совершенствованию отрасли.

В данный момент на территории Беларуси функционируют два предприятия по производству асбестоцементных изделий: г. Кричев («Кричевцементношифер»), г.п. Красносельский («Красносельскстройматериалы»).

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦИИ

Применение портландцемента в производстве асбестоцементных изделий характеризуется рядом особенностей.

При изготовлении асбестоцементных изделий начальная гидратация цемента протекает при очень высоком водоцементном отношении; в процессе производства из сильно обводненной асбестоцементной массы отфильтровывается, отсасывается и отжимается значительное количество воды. Частички цемента должны быть достаточно тонкими, чтобы удерживаться на волокнах асбеста; вместе с тем излишняя их дисперсность может вызвать повышенную водопотребность вяжущего, отрицательно отражающуюся на обезвоживании и уплотнении изделии.

Клинкер для этого цемента должен содержать (%): C3S не менее 52, а СзА не менее 3 и не более 8. Содержание СаОсвоб допускается не более 1, a MgO — до 5 %.

Для интенсификации помола клинкера допускается введение добавок, не ухудшающих качество цемента, в количестве не более 0,5 % по массе цемента. Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 1,5 ч, а конец — не позднее 10 ч от начала затворения.

Портландцемент для производства асбестоцементных изделий делят на марки 400 и 500, определяемые на образцах из раствора 1 : 3 по ГОСТ 310.1—76 (с изм.) — ГОСТ 310.4—81.

Портландцемент для производства асбестоцементных изделий характеризуется практически такими же строительными свойствами, что и обычный портландцемент, и отличается от него более интенсивным твердением и ростом прочности в начальные сроки.

Физические, технологические, механические и другие эксплуатационные свойства портландцемента для производства асбестоцементных изделий регламентируется в соответствии с СТБ 1239-2000 «Портландцемент для производства асбестоцементных изделий».

По срокам схватывания данный цемент относится к нормально схватывающимся по ГОСТ 30515.

Условное обозначение портландцемента для производства асбестоцементных изделий состоит из:

- сокращенного слова «портландцемент» -ПЦ;

- сокращенного обозначения по назначению – для асбестоцементных изделий – А;

- обозначения стандарта.

Пример условного обозначения портландцемента для производства асбестоцементных изделий:

ПЦ А СТБ 1239-2000

Технические требования

Цемент для производства асбестоцементных изделий должен изготавливаться в соответствии с СТБ 1239-2000 и по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Характеристики

Прочность при изгибе и сжатии цемента должна быть не менее значений, указанных в таблице 1

Таблица 1

Прочность в МПа
2 сут		7 сут
Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие
2,8	16	4,2	27

Тонкость помола цемента, характеризуемая удельной поверхностью, должна быть от 230 до 320 м2/кг

Допускается по согласованию с потребителем вместо удельной поверхности определять тонкость помола цемента по остатку на сите с сеткой №008 по ГОСТ 6613, который должен составлять от 8 до 13% от массы пробы.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 90 мин, а конец – не позднее 6 час.

Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

Цемент не должен обладать признаками ложного схватывания.

Цемент по химико-минералогическому составу должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2

Таблица 2

№ п/п	Наименование показателя	Значение в процентах по массе
1	Содержание трехкальциевого алюмината (3СаО*Al2О3)
	Не менее	3,0
	Не более	9,0
2	Содержание оксида серы (IV) SO3
	Не менее	1,5
	Не более	3,5
3	Содержание свободного оксида кальция (СаОсв), не более	1,0
4	Содержание оксида магния (MgO), не более	5,0
5	Содержание хлор-иона (Cl-), не более	0,10
6	Содержание щелочных оксидов (R2O) в пересчете на Na2O, не более	1,0
7	Содержание шестивалентного водорастворимого хрома (Cr+6), не более	0,002
8	Содержание нерастворимого остатка, не более	5,0
9	Потеря массы при прокаливании, не более	5,0

Требования безопасности

Удельная эффективная активность (Аэфф) естественных радионуклидов не должна быть более 370 Бк/кг

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для получения клинкера портландцемента для асбестоцементных изделий необходимо рассчитать состав двухкомпонентной шихты, состоящей из известняка и глины акмянского месторождения, химический состав которых приведен в табл.3

Таблица 3

Химический состав компонентов шихты.

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
Известняк	3,19	0,75	0,56	51,91	1,56	0,41	41,45	99,83
Глина	47,17	12,84	6,85	9,94	3,85	0,14	14,76	95,55

Принимаем содержание C3S в клинкере 55%, что соответствует стандарту СТБ 1239-2000 «портландцемент для производства асбестоцементных изделий».

Исходя из того, что при содержании C3S=0 коэффициент насыщения КН=0,67, а при C3S=78% КН=1, рассчитаем коэффициент насыщения:

КН=0,67+((55*(1-0,67))/78)=0,903=0,9

Поскольку в справочных данных о химсоставе пород акмянского месторождения сумма составляющих не равна 100%, приведем её к 100%, выполнив пересчет состава.

Для этого содержание оксидов в первом компоненте умножаем на коэффициент К1=100/99,83=1,0017, во втором – на К2=100/95,55=1,0466.

Химический состав исходных сырьевых материалов после пересчета на 100% представлен в таблице 4

Таблица 4

Химический состав компонентов шихты, приведенный к 100%

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
Известняк	3,20	0,75	0,56	52,00	1,56	0,41	41,52	100,00
Глина	49,37	13,44	7,17	10,40	4,03	0,15	15,45	100,00

Обозначим соотношение карбонатного компонента шихты к глинистому через х и выразим его из уравнения для КН, положив значение последнего равным 0,9. Тогда имеем

Х= (2,8S2 *KH +1.65A2 +0.35F2 –C2) /(C1 -2.8S1 *KH -1.65A1 – 0.5*F1 ) =3.27

Следовательно, на одну весовую часть глины потребуется взять 3,27 частей известняка, что соответствует следующему процентному составу шихты: известняка – 76,58%, глины – 23,42%.

Подсчитаем, какое количество оксидов будет внесено в шихту каждые её компонентом при рассчитанном процентном составе шихты, а так же суммарное содержание оксидов в сырьевой смеси. Для этого содержание оксидов в каждом компоненте умножим на его процентную долю в шихте, а затем просуммируем.

Результаты расчета в весовых частях сведем в табл. 5

Таблица 5

Химический состав компонентов шихты и клинкера

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
76,58 в.ч. известняка	2,45	0,58	0,43	39,82	1,20	0,31	31,80	76,58
23,42 в.ч. Глины	11,56	3,15	1,68	2,44	0,94	0,03	3,62	23,42
100 в.ч. Сырьевой смеси	14,01	3,73	2,11	42,26	2,14	0,34	35,4	100,00
Клинкер	21,69	5,76	3,26	65,43	3,31	0,54		100,00

Для проверки правильности произведенного расчета двухкомпонентной сырьевой смеси убедимся, что величина коэффициента насыщения КН, если ее рассчитать для клинкера, полученного из предлагаемой шихты, окажется равной заданной величине КН=0,9.

Для этого вначале рассчитаем химический состав клинкера. Поскольку клинкер получается спеканием сырьевых материалов, то п.п.п в нем отсутствуют. Тогда его химический состав рассчитаем из химического состава сырьевой смеси путем умножения процентного содержания в ней каждого оксида на коэффициент:

К=100/ (100-п.п.п.)

В нашем случае К= 100/ (100-35,41)=1,55

Рассчитанный химический состав клинкера показываем в последней строке табл.3 и рассчитываем для него величину КН

КН=(65,43-(1,65*5,62+0,35*3,26))/(2,8*21,69)=0,9

Величина КН для клинкера оказалась равной заданной, следовательно, расчет выполнен правильно.

Составление материального баланса предприятия по производству вяжущих веществ.

Заданы следующие исходные данные для расчета:

- годовая производительность по клинкеру 1 200 000т/год. Состав портландцемента: клинкер – 97%, гипс – 3%;

- состав 2-х компонентной сырьевой смеси: известняк – 76,58%, глина – 23,42%;

- естественная влажность сырьевых материалов: известняк – 4%, глина – 12%;

- потери при прокаливании сырьевой смеси – 35,54%;

- производственные потери:

Сырьевых материалов – 2,5%, клинкера 0 0,5%, добавок (каждой) 1%.

Коэффициент использования вращающихся печей 0,92.

Режим работы основных подразделений в течение года: карьер и дробильное отделение 307 дней по 6 ч (4912 ч); отделение помола сырья 307 дней по 24 ч (7368 ч); цех обжига клинкера 337 дней по 24 ч (8088 ч); отделение помола цемента 307 дней по 24 ч (7368 ч); силосно-упаковочное отделение 365 дней по 24 ч (8760 ч).

Годовая производительность завода по цементу составит

1 200 000*100/97=1 237 113,4т/год

При коэффициенте использования вращающихся печей 0,92, печи работают в течение года 365*0,92=337 сут или 8088 ч. Отсюда часовая производительность всех печей составит

1 200 000/8088=148,37 т/ч

Принимаем сухой способ производства.

В расчет принимаем решение об установке двух вращающихся печей диам. 5м, l=185м П=75 т/ч, суммарная производительность составит:

75*2 = 150 т/ч,

15*24 = 3600 т/сут,

150*8088 = 1 213 200т/год.

Расчет расхода сырьевых материалов

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяем с учетом потерь при прокаливании сырьевой смеси:

100/(100-п.п.п)=100/(100-35,4)=1,55 т/т клинкера

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливаются электрофильтры, что позволяет считать потери с отходящими газами не более 1%. Тогда расход сухого сырья при расчетной производительности составит

1,55*100*(100-1) = 1,566 т/т клинкера,

А потребность в сырье в единицу времени окажется равной

1,566*144 = 225,5 т/ч;

225,5*24 = 5412 т/сут;

225,5*8088 = 1823844 т/год.

На основе общей потребности в сырье рассчитываем расход отдельных компонентов сухой сырьевой смеси.

Аналогичным образом рассчитываем расход сырьевых материалов с учетом карьерной влажности W, результаты расчетов сводим в таблицу.

Результаты расчета расхода отдельных компонентов

Расход компонента	Компонент
Расход компонента	Известняк	Глина
На тонну клинкера, т/т	1,566*76,58/100 = 1,199	1,566*23,42/100 = 0,367
За час, т/ч	1,199*144=172,656	0,367*144=52,85
За сутки, т/сут	172,656*24=4143,74	52,85*24=1268,4
За год, т/год	172,656*8088 = 1 396 8441,73	52,85*8088 = 427 450,8

Потребность в увлажненном сырье рассчитываем по формуле

Аш = Ас (100+Wм)/100

Где Аш – расход шлама, м3/ч;

Ас – расход сухого сырья, т/ч;

Wм – карьерная влажность сырьевого материала, %;

Расход отдельных компонентов с учетом карьерной влажности

Расход компонента, т	Компонент
Расход компонента, т	Известняк	Глина
На тонну клинкера, т/т	1,199(100+W)/100= 1,199104/100=1,247	0,367(100+W)/100= 0,367112/100=0,411
За час, т/ч	1,247*144=179,57	0,411*144=59,18
За сутки, т/сут	179,57*24=4309,68	59,18*24 = 1420,32
За год, т/год	179,57*8088=1 452 362,16	59,18*8088 = 478 647,84

Материальный баланс отделения помола сырья

Из рассчитанной выше потребности в сухих сырьевых материалах 1 823 844 т/год при принятом режиме работы отделения 307 суток в год по 3 смены следует, что сухого сырья должно быть размолото

1 823 844:307 = 5940,86 т/сут или 5940,86:24 = 247,54 т/ч

При этом помол отдельных компонентов составит следующие объемы:

Таблица

Объемы помола отдельных компонентов

Объемы помола	Компонент
Объемы помола	Известняк	Глина
За час, т/ч	247,54*76,58/100 = 189,15	247,54*23,42/100 = 57,97
За сутки, т/сут	5940,86*76,58/100=4 549,51	5940,86*23,42/100 = 1 391,35
За год, т/т	1 823 844*76,58/100=1 396 699,74	1 823 844*23,42/100 = 427 144,26

Материальный баланс карьера и дробильного отделения

Согласно исходным данным потери сырья составляют 2,5%. Из них 1,5% - потери в карьере при транспортировке и дроблении в дробильном отделении, 1% - потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.

Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями – 307 суток в году по две смены в сутки или 307*16=4912 ч в год.

Для производства 1 213 200 т/год клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как рассчитано выше, составляет объемы:

Известняка - 1 452 362,16т/год;

Глины _478 647,84_т/год

Для известняка получаем объемы:

1 452 362,16*(100+1,5)/100= 1 474 147,59т/год;

1 474 147,59:307=4 801,78т/сут;

4 801,78:16=300,11 т/ч

Объемы для глины:

478 647,84*(100+1,5)/100=485827,56_т/год

485827,56:307=1582,5т/сут;

1582,5:16=98,9т/ч

Таким образом, производительность карьера должна обеспечить добычу, а дробильное отделение подачу следующего количества дробленых материалов:

	Известняка, т	Глины, т
В год	1 474 147,59	485827,56
В сутки	4 801,78	1582,5
В час	300,11	98,9

Материальный баланс клинкерного склада и отделения помола цемента

На клинкерный склад поступает клинкер и гипс. Из материального баланса цеха обжига следует, что на склад поступает клинкера:

В час 150 т;

В сутки 3600 т;

В год 1 213 200 т.

При этом неизбежны некоторые потери поступающих материалов, величины которых приняты для клинкера 0,5%, гипса 1%. Тогда в отделение помола цемента за год клинкер поступит в количестве:

1 213 200*(100+0,5)/100=1 207 134 т.

При работе отделения помола цемента 307 суток в году по 3 смены (7368 ч в год) необходимое количество клинкера:

В сутки – 1 207 134:307 = 3932 т;

В час – 1 207 134:7368 = 163,83т

Определяем потребность отделения помола цемента в компонентах.

Гипс: 1207134*3/87=41625т/год

41625:307=135,6т/сут

41625:7368=5,65т/ч

Отсюда следует, что производительность отделения помола цемента составляет:
1 207 134+41 625 = 1 248 759 т/год цемента;
3932+135,6=4067,6т/сут

163,83+5,65=169,48 т/ч

При аспирации цементных мельниц потери цемента могут быть приняты порядка 0,5%. Тогда действительная производительность помольного отделения составит:

1248759*(100-0,5)/100=1 242 515 т/год цемента;
4067,6*(100-0,5)/100 = 4047 т/сут

169,84*(100-0,5)/100 = 168,99 т/ч

Для гипса учитывается только 1% его потерь, т.кт. он поступает на помол без предварительной сушки и его поставка на склад составляет:

41625*100/(100-1)=42045 т/год

Материальный баланс силосно-упаковочного отделения

В соответствии с приведенными выше расчетами в силосно-упаковочное отделение поступает цемента:

В год 1 242 515т;
в сутки – 4497 т;

В час – 187,36т

Учитывая потери цемента при упаковке и отгрузке порядка 0,5%, рассчитаем количество цемента, подлежащее отгрузке:

В год 1 242 515*(100-0,5)/100 = 1 236 302 т;

В среднем в сутки 1236302:365 = 3 387,1 т

Часовая отгрузка не может быть рассчитана, поскольку зависит от ритмичности поступления транспорта под погрузку цемента.

Результаты расчета производственной программы

Продукция, единица измерения	Производительность
Продукция, единица измерения	Часовая, Пч	Сменная, Псм	Суточная, Пс	Годовая, Пг
Клинкер, т	163,83	1310,64	3932	1 207 134
Потребность цеха в сырье для выполнения производственной программы
Известь, т	179,57	1436,56	4309,68	1 452 362,16
Глина, т	59,18	473,44	1420,32	478 647,84

Принципиальная технологическая схема производства портландцемента

Известняк Глина Газ Гипс

Добыча Добыча Дробление

(Размер 1200-1500 мм) (размер 400-500мм) (молотковая , размер 5-8мм)

Дробление 1ст. Дробление

(щековая 200-300мм) (валковая, 15-25мм)

Дробление 2 ст. Дозирование Дозирование

Дозирование

Совместный помол и сушка

(трубная мельница, W=1%, остаток на сите №008≤10%)

Гомогенизация сырьевой муки

(смесительные силосы)

Подогрев сырьевой муки

(циклоидные теплообменники, 4 ступени, Т=800˚С)

Декарбонизация

(Т=920-950 ˚С, х=0,85-0,9)

Обжиг сырьевой муки с получением клинкера

(вращающаяся печь, Т=1450 ˚С)

Охлаждение клинкера

(колосниковый холодильник, Т=80˚С

Магазинирование клинкера

(силосы, 3-е суток)

Дробление клинкера

(конусная дробилка, размер 5 мм)

Дозирование

Помол клинкера с гипсом

(многокамерная шаровая мельница, Sуд=300м2 /кг)

Охлаждение портландцемента Упаковка в мешки Отправка

(цементный холодильник, Т=40˚С) потребителю

Складирование портландцемента Отгрузка в таре Отправка

(вертикальные силосы) или навалом потребителю

Производство портландцемента

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса операций: изготовление клинкера и получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом, активными минеральными и другими добавками (если они используются).

Получение клинкера — наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Удельная стоимость клинкера достигает 70—80 % общей стоимости портландцемента.

Производство портландцемента состоит из следующих основных операций: добычи известняка и глины (если необходимо, то и корректирующих добавок); подготовки сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига сырьевой смеси материалов до спекания с получением клинкера; помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса, а иногда и добавок.

Асбестоцементная промышленность 📙 Курсовая → 🆔 28727