Производство молотой негашеной извести

Реферат

Производство негашеной  молотой извести. Курсовой проект / Гайдель И. П., гр. ПСИиК-5. — Гродно, 2011—  38   с.:  6 табл., 5 источн.

Ключевые слова: негашеная молотая известь, обжиг, помол, шаровая мельница, шахтная печь на газообразном топливе, материальный баланс.

Содержит: номенклатуру продукции и её характеристики, технологию производства, материальный баланс, подбор оборудования ,технико-экономические показатели, контроль качества, охрану труда, графический материал.

Содержание

                                                                                                     Стр

Введение………………………………………………………….....4

1 Номенклатура  продукции и её характеристики………………...6

1.1Сырье и его свойства……………………………………………9

1.2 Производство извести…………………………………………13

2.1 Технологическая  схема получения молотой 

       негашеной извести…………………………………………….15

2.2 Описание выбранной  технологии…………………………….16

3 Фонды рабочего времени……………………………………….18

4 Материальный баланс…………………………………………...19

4.1 Расчёт расхода  карбонатной породы для 

      получения строительной извести…………………………….22

5 Выбор и расчет основного технологического

    оборудования…………………………………………………....24

6 Расчёт потребности  в энергетических ресурсах……………...27

7 Технико-экономические  показатели…………………………...28

8 Контроль качества………………………………………………29

9 Охрана труда и окружающей  среды…………………………...31

Заключение………………………………………………………..37

Список использованной литературы…………………………….38

Введение

Известь негашёная молотая – порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести. Тонкоизмельчённая негашёная известь имеет ряд преимуществ при изготовлении растворов и бетонов перед гидратной известью в виде порошка или теста. В этом случае нет отходов и все компоненты тонкоизмельчённой извести рационально используются во время твердения.

В 30-х годах И. В. Смирнов предложил применять известь в тонкоизмельченном негашеном виде. Он, а затем и Б. В. Осин показали, что при определенных условиях возможно гидратное твердение негашеной извести, т. е. твердение при взаимодействии с водой с образованием гидрата окиси кальция подобно тому, как твердеет портландцемент или гипс при реакции их с водой с возникновением гидратных новообразований.

Молотая негашёная известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашёная известь. Удельная поверхность молотой негашеной извести обычно значительно меньше удельной поверхности гидратной извести, поэтому требуемую удобоукладываемость растворной или бетонной смеси на молотой негашёной извести получают при пониженном количестве воды. Снижение же водопотребности растворных и бетонных смесей способствует увеличению их прочности при твердении. Кроме того, негашёная известь, гидратируясь в уже уложенных в дело растворах и бетонах, связывает большое количество воды, переходящей в твёрдую фазу. Как известно, оксид кальция при переходе в гидрат связывает 32,13% воды. Всё это способствует получению растворов, бетонов и изделий на молотой негашёной извести повышенной плотности и прочности по сравнению с получаемым на гашёной извести. При гидратном твердении молотой негашёной извести выделяется значительное количество теплоты, поэтому изделия на такой извести при температурах ниже нуля твердеют более спокойно и имеют лучшие показатели прочности, так как окружающие условия способствуют быстрому отводу теплоты и уменьшению термических напряжений. Преимущества молотой негашёной извести способствуют её применению в производстве различных строительных материалов и изделий.

Благоприятные результаты при гидратном твердении молотой  негашёной извести можно получить лишь при следующих условиях: применение извести тонкого помола; соблюдение определённого водоизвесткового отношения; отвод теплоты или использование  других приёмов, не допускающих разогревания твердеющего раствора или бетона до температур, вызывающих интенсивное  испарение воды (особенно при кипении); прекращение перемешивания растворной или бетонной смеси на определённом этапе гидратации извести. Негашёную известь следует измельчать до удельной поверхности 3500-5000 см2/г, причём остаток на сите № 02 должен быть близким к нулю, а на сите № 008 не превышать 4-6%. Количество пережога в молотой негашёной извести не должно превышать 3-5%. Твердение негашёной извести протекает нормально при содержании воды в растворной или бетонной смеси в пределах 100-150% по массе извести. При гидратации нормально обожжённой извести практически в течение первого часа после затворения её водой выделяется 1160 кДж теплоты на 1 кг оксида кальция. Для предупреждения интенсивного разогревания смеси несколько увеличивают расход воды, охлаждают её, частично гасят известь перед применением и т. п. Одним из простых способов является замедление скорости гидратации, а следовательно, и интенсивности тепловыделения с помощью добавок гипса, сульфата кальция, вводимых в воду для гашения в количестве 0,2-1,5%. Замедление скорости гидратации при добавках 2-5% гипса по массе извести объясняют образованием плёнок гидроксида и сульфата кальция на поверхности ещё не прореагировавших частичек оксида кальция.

1 Номенклатура продукции и её характеристики

Строительными   вяжущими   веществами    называются    порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную  удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

     Почти все   минеральные  вяжущие  вещества  получают  путем  грубого   и тонкого  измельчения   исходных  материалов  и  полупродуктов   с  последующей термической  обработкой. В этих условиях  протекают   разнообразные  физико-химические  процессы,  обеспечивающие  получение   продукта   с   требуемыми  свойствами.

     Минеральные  вяжущие используются в подавляющем  большинстве  случаев  в  смеси с водой и с так  называемыми заполнителями, которые  представляют  собой минеральные  (а иногда и  органические)  материалы,  состоящие  из  отдельных  зерен, кусков, волокон разных  размеров.

     Строительные  изделия  на  основе  вяжущих   бывают  различной  формы   и размеров, начиная от набольших  плиток и кончая крупными  элементами  сборных железобетонных конструкций.

Строительной воздушной  известью называют продукт обжига кальциевых и магнезиальных карбонатных  пород, состоящий преимущественно  из оксида кальция. Для получения воздушной извести сырьевые материалы — мел, известняки и доломиты должны содержать не более 6—8% глинистых примесей. При большем содержании примесей образуется гидравлическая известь.

Различают следующие виды воздушной извести: негашеную комовую, негашеную молотую, гидратную (пушонку) и известковое тесто.

 Строительную воздушную негашеную известь делят на три сорта: 1, 2 и 3-й.

Таблица1.Нормы извести

*В скобках указано  содержание MgO для доломитовой извести.

Требования к негашеной молотой  извести регламентируются ГОСТ 5803—51.

 По стандарту известью строительной  молотой негашеной называется  вяжущее вещество, полученное в  результате тонкого измельчения  негашеной комовой извести, удовлетворяющей  требованиям ГОСТ 1174—51 «Известь  строительная воздушная», или негашеной  комовой извести, получаемой обжигом  глинистых известняков с содержанием  глины от 8 до 20%.

Тонкость помола этой извести должна характеризоваться прохождением сквозь сито № 0085 не менее 85% от веса пробы, подвергаемой просеиванию. Остаток же должен проходить  через сито с № 021 полностью.

Для улучшения качества негашеной  молотой извести и облегчения помола в комовую известь при  помоле можно вводить различные  добавки (гипс, подсушенные шлаки  и т. п.). В зависимости от прочности  известь подразделяется на четыре марки: «4», «10», «25» и «50». Это соответствует  пределу прочности при сжатии в кг/см2 кубов из пластичного  раствора состава 1 : 3 (по весу) с нормальным песком, испытанных через 28 суток со дня их изготовления. Определение  предела прочности образцов при  сжатии производят по ГОСТ 310—41. Воду для изготовления растворной смеси берут в количестве, соответствующем нормальной густоте известкового теста.

Нормальную густоты известкового теста (смесь извести с водой  без примеси песка), характеризуемую  количеством воды в процентах  от веса негашеной извести, определяют путем затворения нескольких проб известкового теста при различных водоизвестко-вых  отношениях. Для этого в фарфоровую чашку вливают заранее отмеренное количество воды с температурой 2+5°  и отвешивают 100 г извести, которую  насыпают в чашку. Известь и воду перемешивают металлической ложкой до приобретения известковым тестом достаточной вязкости. После этого  тесто накладывают на стекло в  виде двух лепешек диаметром 7—8 см и толщиной посредине около 1 см. Через сутки после изготовления их осматривают.

 По содержанию окисей  кальция и магния и глинистых  примесей известь негашеная молотая  делится на: маломагнезиальную (кальциевую); магнезиальную доломитовую и  гидравлическую (твердеющую в воде), содержащую от 8 до 20% глинистых примесей.

Известь негашеная  молотая ГОСТ 9179-77 (ДСТУ Б В.2.7-90-99) предназначена для использования

• -в строительстве, в качестве вяжущего вещества в производстве газобетонов;
• -в производстве сухих строительных смесей;
• -в металлургии - доменном и конвертерном производстве;

1.1Сырье и его свойства

Исходными материалами для  производства воздушной извести  являются многие разновидности известково-магнезиальных  карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к  осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций  СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый  песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция  состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.

Кальцит или известковый  шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют  форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см³; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуютсяпри определении вида горных пород).

Арагонит — менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—3 г/см³, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.

В доломитизированных известняках  в качестве примеси присутствует доломит СаСОз •MgCO₃. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO₃  или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО₂. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см³. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.

Чистые известково-магнезиальные  породы — белого цвета, однако они  часто бывают окрашены примесями  окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а  углистыми примесями — в серые  и даже черные цвета.

Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры  частиц примесей, а также равномерность  распределения их в основной массе  в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

Обычно чистые и плотные  известняки обжигаются при температурах до 1100—1250°С. Чем больше карбонатная  порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной  извести. Такая известь хорошо гасится  водой и дает тесто с высокими пластичными   свойствами.

Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием  примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий  выход пластичного теста. При  этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при  температурах 1200° С и более  вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих  с водой при гашении извести  и вызывающих явления, связанные  с понятием «пережог».

Таблица 2. Примерная классификация сырья для производства известковых

вяжущих веществ

Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести.

Для обжига в высоких шахтных  печах пригодны лишь те породы, которые  характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они  не должны рассыпаться и распадаться  на более мелкие части во время  нагревания, обжига и охлаждения.

Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические  известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности  известково-магнезиальных пород (мел  и т. п.) надо обжигать в печах, в  которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).

Известково-магнезиальные  породы в зависимости от их химического  состава являются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента. В табл. 2 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.

По ГОСТ 21-27-76 в зависимости  от химического состава карбонатные  породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).

   Таблица  3. Требования к химическому составу известняков для производства

известковых вяжущих

Для производства воздушной  извести применяют следующие  виды известково-магнезиальных карбонатных  пород: зернисто-кристаллический мраморовидный  известняк; плотный кристаллический  известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк; доломит.

Мрамор по химическому  составу (СаСО₃ или СаСО₃ + MgCO₃) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.

Плотные известняки имеют  мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести.

Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при  обжиге в шахтных печах он легко  крошится, что нарушает процесс обжига.

Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой  пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся  и шахтных печах(в зависимости от прочности).

Известняк-ракушечник состоит  из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную  горную породу, поэтому редко применяется  для изготовления извести.

Оолитовый известняк —  горная порода, состоящая из отдельных  шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.

Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе  в виде рыхлых   скоплений.

Объемная масса плотных  известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м³. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.

Широкое распространение  карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти  во всех экономических районах страны.

Сырьем для производства воздушной извести могут служить  не только специально добываемые для  этой цели карбонатные породы, но и  отходы при добыче известняков для  нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев  используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция  или гидрата окиси кальция (карбонатные  отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).

1.2 Производство извести

Производство молотой  негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, обжига и  последующего помола известняка.

Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах после  удаления верхних покрывающих непродуктивных слоев. Плотные известково-магнезиальные  породы взрывают. Полученную массу  известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В зависимости от расстояния между  карьером и заводом известняк  доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами, железнодорожным  и водным транспортом.

Так как размеры глыб добытой  горной породы нередко достигают 500 – 800 мм  и более, то возникает  необходимость дробления их и  сортировки всей полученной после дробления  массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, молотковых и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк  целесообразно непосредственно  на карьере и доставлять на завод  лишь рабочие фракции.

Обжиг является основной технологической  операцией в производстве воздушной  извести. При этом протекает ряд  сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Целью  обжига являются:

    1)   возможно  полное разложение СаСО₃ и MgCO₃ ^. CaCO₃ на СаО, MgO и СО₂;

     2)   получение  высококачественного продукта с  оптимальной микроструктурой частичек  м их пор.

Обжигают известняк в  различных печах: шахтных, вращающихся  и кипящего слоя; используют также  установки для обжига известняка во взвешенном состоянии и т.д.

Наибольшее распространение  получили шахтные известеобжигательные печи. В зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания различают шахтные печи, работающие:

1)на короткопламенном  твердом топливе, вводимом обычно  в шахту перемежающимися с  известняком слоями, такой способ  обжига называют пересыпным, а  сами печи – пересыпными;

2)на любом твердом  топливе, газифицируемом или сжигаемом  ввыносных топках;

3)на жидком топливе;

4)на газообразном топливе.

По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, по её высоте различают три зоны. В  верхней части печи - зона подогрева  – материал подсушивается и подогревается  раскаленными дымовыми газами, и из него выгорают органические примеси. В  средней части печи располагается  зона обжига, где температура обжигаемого  материала изменяется в пределах 850 - 1200 - 900^о С;  здесь известняк разлагается и из него удаляется углекислый газ. В зоне охлаждения – нижней части печи – известь охлаждается с 900 до 50 – 100^оС поступающим снизу воздухом, который в свою очередь нагревается и попадает в зону обжига для поддержания горения.

Противоточное движение обжигаемого  материала и горячих газов  в шахтной печи

позволяет хорошо использовать тепло отходящих газов на подогрев сырья, а

тепло обожженного материала  – на подогрев воздуха, переходящего в зону

обжига. Поэтому пересыпные шахтные печи экономичны по расходу  топлива, однако

известь в них загрязняется золой топлива. Обжиг на природном  газе или жидком

топливе позволяет значительно  улучшить качество извести, однако конструкции

шахтных печей, использующих эти виды топлива, требуют усовершенствования,

особенно в отношении  подачи топлива в печь.

     Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород ( мела, туфа, ракушечника ) в виде мелких кусков. В них можно механизировать и автоматизировать процессы обжига, применять все виды топлива – пылевидное, твердое, жидкое и газообразное, но они отличаются большим расходом топлива, повышенными капиталовложениями и расходом электроэнергии.

Весма эффективным является обжиг в «кипящем» слое, обеспечивающий

быструю передачу большого количества тепла от газа к обжигаемому  материалу.

Обжигают известь в  кипящем слое в реакторе, представляющим собой металлическую

шахту, разделенную по высоте на 3 – 5 зон. По периферии реактора расположены горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топлива. Применение в известковой промышленности установок для обжига карбонатных пород в кипящем слое позволяет  рационально использовать большое количество мелких фракций сырья, образующихся обычно на карьерах и заводах, шахтными и даже вращающимися печами.

Обжиг измельченного известняка во взвешенном состоянии осуществляют в