Производство БЗГ

Содержание

1. Введение___________________________________________3
2. Номенклатура_______________________________________9
3. Характеристика сырьевых материалов_____________________9
4. Расчет производственной мощности_______________________10
5. Ведомость оборудования_______________________________13
6. Расчет расходных бункеров_____________________________14
7. Технологическая схема производства______________________16
8. Техника безопасности в производстве______________________18
9. Список используемой литературы_________________________20

Введение

С ростом темпов строительства повсеместно  ощущается острый недостаток крупного легкого заполнителя, являющегося  базой для развития сборного и  монолитного домостроения и гражданского строительства.

Керамзит, выпускаемый предприятиями  Кузбасса, может быть заменён зольным безобжиговым гравием без ущерба для качества, за счёт организации производства безобжигового бесклинкерного и малоклинкерного видов гравия. Золы-унос ГРЭС и золошлаковые отвалы Кемеровской ТЭС, могут быть утилизированы и использованы для выпусков вторичного продукта на базе этих отходов.

Основами получения  безобжигового зольного гравия (БЗГ) являются: 1) грануляция увлажненной  смеси золы и вяжущего; 2) гидратационное твердение вяжущего и его взаимодействие с активными составляющими золы. 
Для изготовления БЗГ можно применять портландцемент, известь, гипсовые, гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) и использовать золы ТЭС сухого отбора (из-под фильтров и циклонов), а также высушенные золы из отвалов их гидроудаления (золошлаковые смеси).

Содержание частиц несгоревшего топлива в золах и золошлаковых смесях допускается до 25%, что существенно  выше, чем для производства обжиговых  заполнителей. Таким образом, возможность  использования зол расширяется. Удельная поверхность зол должна быть не менее 2500 см2/г. Это обусловлено  тем, что гранулируемость порошков зависит от их гранулометрического  состава, в частности от содержания мелких частиц с размерами до 20 мкм: Дисперсность частиц золы имеет значение и для гидратационного твердения  гранул.

На основе молотой золы или золошлаковой смеси с добавкой 10... 15% портландцемента получают гранулы, которые подвергают кратковременному пропариванию в камере (4 ч при температуре 90... 95°С).  
Насыпная плотность такого гравия 700... 950 кг/м3. Прочность при сдавливании в цилиндре 0,6 ...0,8 МПа обеспечивает возможность транспортирования и складирования. Прочность продолжает расти при естественном твердении (до 5... 6 МПа в 28-суточном возрасте), а также в составе бетона при тепловой обработке изделий. Повышения прочности гранул и сокращения сроков их тепловой обработки можно достигнуть применением добавок-ускорителей твердения типа сернокислого натрия, нитрит-нитратхлорида кальция и других солей неорганических кислот, вводимых с водой затворения в количестве 1... 3% от массы вяжущего.

При использовании вместо портландцемента быстротвердеюще-го ГЦПВ заполнитель сразу после  грануляции приобретает достаточную  прочность и не нуждается в  тепловой обработке. Через сутки  прочность при сдавливании в  цилиндре составляет 0,7... 1,5 МПа, через  трое суток — 2,3... 3,0 МПа.

Насыпная плотность  гравия может быть снижена введением  в состав сырьевой смеси различных  облегчающих добавок: вспученного  перлитового песка, древесных опилок, стеклопора, отходов пеностекла или  газосиликата и др. Добавки вводят в смеситель при подготовке массы  к грануляции. Расход цемента составляет 60... 100 кг/м3. Облегченный безобжиговый гравий (ОБЗГ) имеет насыпную плотность 400... 600 кг/м3, а прочность при сдавливании  в цилиндре в сухом состоянии  — 1,0... 1,6 МПа.

Производство безобжигового  зольного гравия характеризуется экономией  топливно-энергетических ресурсов. Например, расход условного топлива в 2... 3 раза ниже, чем при производстве обжиговых  искусственных пористых заполнителей.

Применяется БЗГ как  крупный заполнитель для конструкционных  и конструкционно-теплоизоляционных  легких бетонов.

Золы и шлаки применяют при  производстве бетонов достаточно широко. Имеются технологические и научные  основы получения целого ряда строительных материалов на их основе. Однако эффективное  использование отходов ТЭС возможно только на основе анализа свойств  конкретных материалов. Химические, физические, минералогические и другие характеристики золошлаковых отходов, главным образом, зависят от свойств сжигаемого топлива  и способов отбора отходов.

Исследования касались возможности  получения безобжигового зольного гравия на основе процессов взаимодействия золы-унос Кузбасских ТЭС с жидким стеклом и хлористым кальцием, в ходе которого формируется нерастворимый  водой гель твёрдой кремниевой кислоты, а также оксихлориды кальция, обладающие достаточной водо- и атмосферостойкостью.

В ходе опытной отработки технологии грануляции безобжигового зольного гравия на жидком стекле было признано необходимым смешивать золу-унос сразу со всем расчётным объёмом  жидкого стекла и воды затворения.

В процессе грануляции смесь окатывается  в зольный гравий размером 10-40 мм, пропитывается хлоридом кальция (СаCl₂), в качестве отвердителя в течении 12 часов при температуре 20⁰С и сушится (12ч при t=60⁰C). После тепловой обработки прочность безобжигового зольного гравия составляет 0,6-0,8 МПа, что обеспечивает её транспортирование складирование и последующий рост (в 28 дневном возрасте) до значений R₂₈=(1,3-1,4)Rуск.

В ходе исследований было выявлено влияние некоторых технологических  факторов и приёмов производства зольного гравия на щелочных компонентах  на его физико-механические характеристики.

Влияние плотности жидкого стекла на прочностные характеристики зольного гравия изучалось при постоянном расходе жидкого стекла (250 кг) на 1м³ золы-унос. Прочность зольного гравия определялась через 12 часов выдержки его в растворе СаСl₂ и сушке при температуре 60^оС в течении 12 и 60 часов. Данные испытаний представлены  в таблице 1.

 Таблица 1 –  Изменение прочностных характеристик  зольного гравия от  удельной плотности жидкого стекла

Влияние расхода жидкого стекла на прочностные характеристики зольного гравия изучалось при постоянной плотности жидкого стекла 1,4 кг/м³, расходе золы 1000 кг/м³ и переменном расходе воды, обеспечивающим постоянную консистенцию растворной смеси.  Прочность зольного гравия определялась после сушки  при  температуре 40^оС  в течении 12 часов. Результаты испытаний  приведены в таблице 2.

Таблица 2 –  Изменение прочностных характеристик  зольного гравия от расхода жидкого  стекла 

Также, в ходе исследований разработаны  составы лёгкого бетона на зольном безобжиговом гравии. Прочностные характеристики  лёгкого бетона на зольном безобжиговом бесклинкерном гравии оценивались по пределу прочности на сжатие образцов-кубов после пропаривания при температуре 85^оС и через 28 суток нормального хранения после пропаривания .Одновременно оценивалась средняя плотность таких образцов. Составы различных видов бетона на зольном бесклинкерном гравии и их характеристики представлены  в таблице 3. 

Таблица 3 –  Прочность и средняя плотность  бетона на зольном бесклинкерном  гравии

Исследованиями установлено, что  увеличение расхода цемента М 400 не ведет к существенному росту  прочности, поэтому оптимальный  расход следует принять 200 кг/м³. Различный расход мелкого заполнителя (золошлаковой смеси) не значительно влияет на прочностные характеристики бетона. Уменьшение расхода зольного гравия до 900 кг/м³ приводит к росту прочности бетона через 28 суток после пропаривания  и составляет 19,6 МПа со средней плотностью 1600 кг/м³.

Составы различных видов бетона на зольном клинкерном гравии назначались  с различным расходом цемента  М300 (200 – 400 кг/м³) и их прочностные характеристики представлены в таблице 4. 

Таблица 4 –  Прочность и средняя плотность  бетона на зольном клинкерном гравии

Было установлено, что с ростом расхода цемента прочность легкого  бетона увеличивается с 3 до 6, 2 МПа, при изменении его средней  плотности с 1230 до 1375 кг/м³. Оптимальный расход цемента М300 следует принять 300 кг/м³. Такие бетоны в климатических условиях Кузбасса с прочностью 5,3 МПа и со средней плотностью 1300 кг/м³ обладают достаточной конструктивной теплотехнической способностью для использования в монолитном домостроении.

Отличительной чертой безобжиговых заполнителей, является их высокое водопоглащение, определяющее их работу в бетоне. Результаты исследования показали, что водопоглащение бетона на безобжиговом зольном гравии выше, чем у бетонов на керамзите  и обжиговом зольном гравии. Поэтому  влажность сборных элементов  из лёгкого бетона на зольном гравии не должна превышать 12%, как требуют  нормы, а монолитные стеновые конструкции  должны быть защищены штукатуркой от атмосферного воздействия.

Бетоны на безобжиговом зольном гравии характеризуются  высокой морозостойкостью. Исследованные  составы лёгкого бетона показали, что они могут использоваться для наружных стен зданий I и II класса по степени ответственности в климатических условиях Кузбасса, а также и в других регионах.

Номенклатура

• Безобжиговый зольный гравий (БЗГ) марки 800
• Насыпная плотность ρн = 700 – 800 кг/м3.
• Объем межзерновых пустот 32-45 %
• Прочность при сжатии 3-4 МПа
• Коэффициент размягчения 0,8 – 1
• Потери массы при кипячении 0%
• Стойкость против силикатного распада 0%
• Морозостойкость – потеря в массе после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания 0,5 – 10%.

Характеристика  сырьевых материалов

• Портландцемент М400.

Химический  состав портландцемента: SiO2-21.89, Al2O3 – 4.72, Fe2O3 – 3.43, CaO – 65.25, MgO – 2.09, SO3 – 1.02, l2O – 1.04.

Минералогический  состав: C3S – 58, C2S -18, C3A – 7.0, C4AF – 19.

• Зола ТЭЦ.

Химический  состав: SiO2  51,57-60,19, Al2O3 17,49-26,48, Fe2O3 3,7-8,34, CaO 2,16-5,28, MgO 0,59-1,33, SO3  0,09 – 1,47, проч. 0,52 – 1,53,  ппп. 4,36 – 13,83.

Гранулометрический  состав:

Физико-механические свойства

Карьерная влажность –32,5%

Объемная насыпная масса  –845 гр/л

Тонкость помола  ост на сите 0,08 -20,6%

Удельная поверхность (ПСХ -2) -2,780г/см²

Расчет  производственной мощности.

Расчет производственной мощности предприятий 1 группы по исходной горной массе и готовой продукции  производят в соответствии с параметрами  качественно - количественной схемы, заданной производительностью и установленным  режимом предприятия.

Заданную производительную щебеночного предприятия по готовой  продукции определяют производительностью  дробилки крупного дробления (первая стадия дробления), а гравийно-песчаного предприятия - производительностью дробилки мелкого дробления (последняя стадия дробления).

Т.к. мощность производства будет определяться мощностью дробильного  оборудования, то я с учетом заданной производительностью выбрал  многорядовая молотковая дробилка СМ-431.

Дробилка работает, но принципу удара и частичного истирания. Под  сильными ударами молотков материал дробится, а затем попадает на отбойные плиты, где продолжает измельчаться. Окончательное дробление происходит на колосниковой решетке, регулирующей конечную величину кусков.

По техническим параметрам оборудования (дробилки) следует отметить, что  заданная мощность дробилки (производительность 25 т/ч) говорит о том что оборудование работает в шедяшем режиме.

Производительность  предприятия 6т/ч, значит в 4 раза меньше производительности (максимальной) дробилки СМ-431(25т/ч).

Рис.1 Многорядовая молотковая дробилка серии СМ.

Примечание: В данной технологической схеме  не предусмотрена дробилка, но она должна быть в наличии.

Таблица 1 – Расчет производственной мощности

Производительность цеха по готовой  продукции вычисляется по формулам 2, 3, 4:

  (2);           (3);        (4);

где Псут., Псмен., Пч.- производительность цеха в сутки, смену, час;

      Пгод- заданная  годовая производительность цеха;

     Ср-  расчетное  количество рабочих суток в  год;

      ч- число  смен;

      Ки- среднегодовой  коэффициент использования технологического  оборудования

Таблица 2 – Потребность  производства в исходном сырье и  материалах

Брак и производственные потери принимаются в соответствии с  «Нормами технологического проектирования предприятий» и составляют:

• потери при добыче и транспортировании сырья – 1…2%;
• потери при дроблении и фракционировании – 1,5…2%;
• потери при помоле – 1…1,5%;
• потери сырья в процессе массоприготовления – 3…3,5%;
• брак при сушке и обжиге – 2…3%.

Суммарные потери и брак =6%

Ведомость оборудования

Расчет  расходных бункеров

1. расчет расходного бункера для цемента потребность в материале 2,2 т/ч, плотность материала 1200 кг/м³.

Масса материала, запасаемого в бункере

Объем материала

Требуемый геометрический объем бункера

_{Принимаем А=0,3 В=2}

Примем  °, следовательно откуда

2. расчет расходного бункера для золы потребность в материале 5,2 т/ч, плотность материала 600 кг/м³.

Масса материала, запасаемого в бункере

Объем материала

Требуемый геометрический объем бункера

_{Принимаем А=0,3 В=2}

Примем  °, следовательно откуда

Технологическая схема производства

1 — бункер цемента; 2 — бункер золы; 3 — дозатор весовой; 4 — мельница шаровая; 5 — система пневмотранспорта; 6 — циклоны; 7 — бункер золоцементной смеси; 8 — питатель ленточный; 9—'Конвейер винтовой; 10 — бак воды с дозатором; 11 — емкость для жидких добавок с дозатором; 12 — смеситель двухвальный; 13 — гранулятор тарельчатый; 14 — конвейер ленточный; 15 — камера пропарочная; 16 — бункер приемный; 17 — элеватор; 18 — грохот; 19 — силоса.

Порядок работы схемы

С бункеров цемента и  золы материалы через весовые  дозаторы поступают в мельницу в  определенных пропорциях. Здесь они  проходят совместный помол, одновременно гомогенизируясь. Далее с помощью  пневмотранспорта поступают в циклоны и оттуда в бункер золоцементной смеси. С бункеров сырье по винтовому конвейеру поступает в двухвальный смеситель. Туда же с бункеров поступают дозированная вода и жидкая добавка. После перемешивания всех компонентов сырье поступает в тарельчатый гранулятор, далее грануляты по ленточному транспортеру поступают в пропарочную камеру. С пропарочной камеры уже достаточно отвердевшие гранулы поступают в приемный бункер, оттуда по элеватору поступают на грохоты, где разделяются на фракции и идут в отдельные силоса.

Техника безопасности на производстве.

Безопасность в производстве изделий должна быть обеспечена выбором  соответствующих технологических  процессов, приемов и режимов  работы производственного оборудования, рациональным его размещением, выбором  рациональных способов хранения и транспортирования  исходных материалов и готовой продукции, профессиональным отбором и обучением  работающих и применением средств  защиты. Производственные процессы должны соответствовать ГОСТ 12.3.002—75.

Способы безопасного производства погрузочно-разгрузочных и складских  работ должны соответствовать требованиям  ГОСТ 12.3.009-76. Порядок и способы  безопасного производства работ  должны быть изложены в технологических  картах.

При производстве работ  в цехах предприятий следует  соблюдать правила пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-76. Следует также строго соблюдать  требования санитарной безопасности, взрывобезопасности производственных участков, в том числе связанных  с применением веществ, используемых для смазки форм, химических добавок, приготовлением их водных растворов  и бетонов с химическими добавками.

Концентрация вредных  веществ в воздухе рабочей  зоны, его температура, влажность  и скорость движения не должны превышать  установленных ГОСТ 12.1.005-76. Во всех производственных и бытовых помещениях следует устраивать естественную, искусственную  или смешанную вентиляцию, обеспечивающую чистоту воздуха.

Уровень шума на рабочих  местах не должен превышать допустимый ГОСТ 12.1.003-83. Для снижения уровня шума следует предусматривать мероприятия  по ГОСТ 12.1.003-83 и СНиП II-12-77.

Уровень вибрации на рабочих  местах не должен превышать установленный  ГОСТ 12.1.012-78. Для устранения вредного воздействия вибрации на работающих необходимо применять специальные  мероприятия: конструктивные, технологические  и организационные, средства виброизоляции  и виброгашения, дистанционное управление, средства индивидуальной защиты.

Естественное и искусственное  освещение в производственных и  вспомогательных цехах, а также  на территории предприятия должно соответствовать  требованиям СНиП II-4-79.

При производстве изделий  следует применять технологические  процессы, не загрязняющие окружающую среду, и предусматривать комплекс мероприятий с целью ее охраны. Содержание вредных веществ в  выбросах не должно вызывать увеличения их концентрации в атмосфере населенных пунктов и в водоемах санитарно-бытового пользования выше допустимых величин, установленных СН 245-71.

Список  используемой литературы

1. Костяев П.С. Материаловедение для арматурщиков и бетонщиков М:.Высшая школа, 1980-208с.
2. Микульский В.Г. Строительные материалы М:.Издательство АСВ, 2002-536.
3. Константопуло Г.С. Механическое оборудование М:.Высшая школа, 1988-432с.
4. Вихтер Я.И. Производство гипсовых вяжущих М:.Высшая школа, 1974-140с.
5. ГОСТ 25818-91 Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия
6. СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных изделий и конструкций.
7. http://www.gosthelp.ru/
8. http://www.moregost.ru/
9. http://www.zenithcrusher.com/ru/