§5.Обоснование выбранной технологии производства гипсового вяжущего

  Комплекс  машин и механизмов, расположенных в определенной последовательности и предназначенных для превращения сырья в готовое вяжущее, называют установкой или технологической линией.

     При создании технологической линии  необходимо учитывать очень многие факторы для того, чтобы новое  производство отличалось от существующего лучшими показателями качества продукции, себестоимости и условий труда.

     Важнейшим агрегатом, входящим в состав установки, является тепловой, так как в нем происходит физико-химический процесс превращения исходного сырья в новое вещество, обладающее вяжущими свойствами. Поэтому из всех агрегатов технологической линии тепловой агрегат наиболее полно характеризует принятый способ производства вяжущих.

     Для дегидратации гипса имеется шесть  типов тепловых агрегатов (табл. 6), которые по принципу работы можно разбить на две группы: периодического (цикличного) и непрерывного действия.

     Во  всяком производстве немаловажную роль играет вопрос наиболее полного использования  всего добываемого сырья. В этом отношении существующие способы  производства гипса также неравноценны, так как при одних способах используется сырье любой фракции (до 500 мм), при других требуется сырье определенного габарита. Из таблицы ясно, что гипсовые вяжущие с пониженной нормальной густотой, а следовательно, с высокой механической прочностью можно получить только при применении одного типа тепловых агрегатов - герметизированных, все же остальные агрегаты выдают гипсовые вяжущие, характеризующиеся нормальной густотой 50—70%, однако данный способ производства является самым громоздким по числу технологических операций.  

  Таблица 6

     В последней графе перечисляются  основные технологические операции, характерные для каждого способа производства.

  Уменьшение  количества технологических операций, а следовательно, и потребного числа машин в технологической цепи является основной задачей при совершенствовании способа получения гипса.

     Недостаток  варочных котлов — периодичность  работы, затрудняющая автоматизацию  производственных процессов.

     За  рубежом для непрерывного обжига гипса применяют тепловые установки  в виде винтовых конвейеров с подачей  теплоносителя в полые винты  шнека. В России подобная установка разработана НИИСМ. Нагревание гипсового порошка в установке осуществляется с помощью электронагревателей, размещенных на наружной поверхности винтового конвейера и внутри вала. В первой секции электронагревателя поддерживается температура греющей поверхности около 300°С и обеспечивается быстрый прогрев по ступающего в установку гипсового порошка до температуры дегидратации (115—125° С); в следующих секциях температура греющей поверхности 220° С, материала — около 150° С, что почти исключает образование обезвоженных модификаций сернокислого кальция. Пар, образующийся при дегидратации гипса, отводят из установки через трубки с вентилями, что позволяет регулировать количество отводимого пара на каждом участке и создавать условия для преимущественного образования α-модификации полугидрата и сушки готового продукта.

     Применение  установок непрерывного действия, как  и котлов больших размеров периодического действия, позволяет значительно сократить количество обслуживающего персонала, уменьшить объем здания на единицу продукции и повысить качество гипса. Поэтому при строительстве новых заводов предусматривается установка только этих котлов.

     Кроме того производство в гипсоварочных  котлах сопровождается сравнительно небольшим  числом технологических операций, при  этом гипс в варочных котлах непосредственно не соприкасается с топочными газами. В процессе варки он интенсивно перемешивается и равномерно нагревается, что обеспечивает получение однородного продукта высокого качества. Расход условного топлива при изготовлении строительного гипса в варочных котлах составляет 40—45 кг, электроэнергии — 20 — 25 кВт-ч на 1 т.

  Данный  способ получил наибольшее распространение  в промышленности в том числе  и из-за сравнительно небольших капиталовложений [4]. 

§6.Определение режима работы предприятия и расчет производственной программы

     Режим работы предприятия- количество рабочих  смен и часов в году. Режим работы определяется отраслевыми нормами  технологического проектирования, в  соответствии с характером производства и действующим трудовым законодательством. Режим работы предприятия представлен  в таблице 7 . В таблице 8 приведен расчет производственной программы [14].  

Таблица 7 

 Таблица 8

  §7.Расчет складов сырья и готовой продукции

     Способ  производства гипсовых вяжущих, как  правило, не предъявляет специфических  требований к устройству складов  сырья и готовой продукции.

     Склады  сырья. Наиболее рационально размещать гипсовые заводы непосредственно около карьеров или рудников. При этом сырье можно поставлять из емкостей дробильно-сортировочной фабрики карьера или из забоя.

     Новомосковский  гипсовый комбинат Тульской области- цех гипса соединен галереей с дробильно-сортировочной фабрикой рудника, откуда мелкая фракция гипсового камня направляется транспортером в бункеры шахтных мельниц.

     Располагать завод у карьера целесообразно  в том случае, если там есть или  может быть построена железная дорога, необходимая для отправки готовой продукции в пункты потребления.

     Во  многих случаях железнодорожная  ветка не может быть подведена  к карьеру в силу сложного рельефа, отдаленности от основной железнодорожной  магистрали или других причин. Тогда нецелесообразно строить завод вблизи источника сырья. Если сырье доставляют на автомобилях, то склад представляет собой открытую спланированную площадку (бетонированную, асфальтированную и т. п.). Склад обслуживается бульдозером или экскаватором. Если склад расположен около дробильного отделения, то сырье транспортируется (заталкивается) бульдозером непосредственно в приемный бункер. Если склад оторван от дробильного отделения, то сырье доставляют со склада автомашиной, в которую грузят его экскаватором.

     При доставке сырья водным путем строят основной склад у причала. С этого  склада сырье транспортируется автомашинами непосредственно в дробильное отделение  или на соседнюю с ним открытую площадку.

     Большинство новых гипсовых заводов получает сырье и топливо по железной дороге в саморазгружающихся вагонах или на платформах. Склады сырья и топлива тогда располагают так, как показано на рис. 8. Рельсовый путь размещают на эстакаде, находящейся выше подошвы склада на 2,5 м; эстакада с железнодорожными путями размещается под эстакадой, предназначенной для передвижения вдоль склада мостового грейферного крана 1.

  Саморазгружающиеся  вагоны разгружаются вдоль всей железнодорожной эстакады по обе стороны. Платформы разгружаются лишь в определенном месте по одну сторону путей. Материал сталкивает с них специальная разгрузочная машина 2, выполненная на базе трактора С-80. Вдоль склада состав передвигается с помощью маневровой лебедки Т-193.

  Мостовой  грейферный кран перегружает материал от железнодорожной ветки в приемный бункер дробильного отделения 4, которое чаще всего размещается в границах подкрановой эстакады, в зоне действия мостового крана. Для лучшего захвата крупнокускового материала на лопасти грейферного ковша навариваются зубья (клинья).

  Если  на складе нет мостового крана, то сырье грузят в автомашины (для  доставки в дробильное отделение) экскаватором.

Рис.8 м 1:100

Склад гипсового камня и угля:

1— мостовой  грейферный кран, 2 — разгрузчик  железнодорожных платформ (на базе  трактора С-80), 3 — лебедка маневровая, 4 — приемный бункер дробильного отделения

     Площадь склада сырья определяется производительностью  цеха гипса. При доставке сырья водным транспортом склад должен вмещать запас сырья, необходимый для шестимесячной работы цеха. Если сырье поступает по железной дороге, склад должен вмещать трехнедельный запас сырья; если сырье доставляется автомашинами с карьера, удаленного на незначительное расстояние от завода, то запасают сырья для 5—7-дневной работы. Дробильное же отделение питают сырьем непосредственно «с колес».

     На  заводах мощностью 90—135 тыс. т в год склады сырья обычно оборудуются мостовыми крахами длиной 32 м и грузоподъемностью 10 т. Протяженность подкрановой эстакады достигает 100—130 м. Если завод работает на твердом топливе, то часть склада отводится для его хранения.

     Склад сырья, оборудованный мостовым краном, обслуживают (включая разгрузку) три человека в смену.

     Склады  готовой продукции. Для бесперебойной работы цеха по производству гипсовых вяжущих необходимо регулярно отгружать продукцию потребителю. Строительный гипс потребляют цехи строительных деталей, которые создают, как правило, на .всех гипсовых заводах, и различные предприятия и строительные участки, расположенные иногда на незначительном расстоянии от гипсового завода.

     Чем меньше потребляется вяжущего на самом  заводе и чем вероятнее перебои  с его отгрузкой со склада, тем  большей емкости должен быть склад.

     Учитывая, что на сооружение склада готовой  продукции требуются значительные капитальные затраты (тем больше, чем больше склад), обычно на вновь строящихся заводах склады гипсовых вяжущих рассчитаны на хранение 5—7-дневной выработки цеха. При годовой мощности цеха 100 тыс. т гипсового вяжущего (300 т в сутки) емкость склада составляет от 1500 до 2000 т.

     До .последнего времени склады готовой  продукции строили в виде прямоугольных  или цилиндрических бункеров с нижней пирамидальной или конусной частью. Благодаря такой форме бункера  порошкообразный материал свободно стекал в разгрузочные отверстия в нижней части бункера.

     Но  при хранении в этих складах гипсовые вяжущие слеживаются, утрачивают подвижность. В результате этого выдача продукции со склада затрудняется, а очень часто вовсе прекращается.

     В последнее время для предупреждения слеживания готовой продукции в складах стали применять специальный прием перекачки материала. С этой целью в периоды, когда гипсовые вяжущие не отгружают (а следовательно, возможно слеживание), их начинают выпускать из бункеров и при помощи шнеков и элеваторов перемещают в соседний или тот же бункер, заполняя его сверху.

     Рационально устроены склады готовой продукции  на цементных заводах, по типу которых в последние годы начали сооружать склады на гипсовых заводах. Эти склады представляют собой цилиндрические железобетонные или стальные емкости (силосы) диаметром от 6 до 10 м и высотой 17—30 м. В плане силосы располагаются в один или два ряда, общим числом до 6 шт. При однорядном расположении силосов по одну сторону сооружают железнодорожный путь нормальной колеи, при двухрядном— пути обычно располагают с двух сторон.

     Силосы  загружают пневмотранспортом, а  разгружают, насыщая порошок воздухом (аэрация). Порошок приобретает текучесть, вследствие чего легко стекает к выпускным отверстиям. Выпускные отверстия для загрузки вагонов или автомашин- цементовозов гипсовым вяжущим устраивают в нижней части силосов и оборудуют пневматическими боковыми разгружателями (рис. 9).

     Для аэрации гипса дно силоса делается с небольшим уклоном в сторону  выпускного отверстия.

     На  дно силоса укладывают воздухораспределительные коробки (рис. 10), состоящие из чугунных рамок 2, в которые вмонтированы на замазке 3 пористые плитки 1.  

Рис. 9. Пневматический боковой разгружатель:

1 — накладная плита, 2 — опорная плита, 3— рычаг, 4 — конический клапан, 5 — дисковая задвнжка, 6 — корпус, 7 — шкала, 8 — соединительный трубопровод, S — дно силоса

Рис. 10. Воздухораспределительная коробка: 1—  пористая плитка, 2 — чугунная рамка, 3-замазка

   Площадь коробки, покрываемая плиткой, бывает равна 0,125 м² и 0,25 м². Воздухораспределительными коробками покрывают 20—25% площади днища. Примерное расположение коробок на днище силоса показано на рис. 11. Коробки образуют дорожку по направлению к выгрузочным отверстиям. Кроме того, их монтируют на некотором расстоянии друг от друга на наклонных плоскостях, расположенных под углом 50° в сторону дорожек.

   Рис.11.Расположение коробок с пористыми плитками на днище силоса

     Пористые  плитки готовят из керамики размером 500X250 X 20 мм с величиной пор 40 мк. Сопротивление плиток 200 мм вод. ст.

     Для аэрации необходим очищенный  от влаги и масла сжатый воздух давлением 2,0—2,5 атм, который подается из компрессора.

     Сжатый  воздух сначала поступает в главный трубопровод, расположенный вдоль силосов, а уже из него распределяется по подводящим патрубкам (диаметром 1"). К каждому патрубку подсоединяется с помощью трубок диаметром 1/4" от 4 до 6 воздухораспределительных коробок. Каждая группа коробок может быть включена и выключена независимо от других.

     Пневматический  разгрузчик для боковой разгрузки (см. рис. 9) представляет собой запорный клапан, позволяющий регулировать поток выходящего из силоса гипсового вяжущего. Он состоит из корпуса 6, конического клапана 4 с резиновым кольцом на седле, чугунной опорной плиты 2, стальной накладной плиты 1, запорной дисковой задвижки 5 и соединительного трубопровода 8. Задвижка управляется рычагом 3 и служит для того, чтобы быстро прекратить разгрузку, а также для ремонтирования клапана при заполненном силосе.

     Поток материала регулируют при помощи конического клапана, открытие которого контролируется по шкале 7. Предварительно регулируют разгружатель, подбирая резиновые седловые кольца с внутренним диаметром 60, 80 и 110 мм. Кольцо диаметром 60 мм позволяет выдавать менее 20 т вяжущего в час, кольцо диаметром 110 мм — более 50 т в час. Готовую продукцию от разгружателя в вагон подают гибким шлангом диаметром 100 мм.

     Если  материал необходимо передать по шлангу на значительное расстояние, к выходному фланцу корпуса подводится дополнительный воздух.

     Аэрация гипсовых вяжущих в силосах устраняет  недостатки, с которыми приходится сталкиваться при механической разгрузке складов, обеспечивает высокую производительность и гигиенические условия труда на .погрузочных работах [5]. 

      §8.Проектирование поточной линии производства вяжущего

      Современное производство вяжущих, как правило, является поточным. При поточном производстве оборудование располагается по ходу технологического прочеса таким  образом, чтобы максимально сократить  и упростить перемещение  материалов между производственными операциями.

      При компоновке нужно стремиться к созданию условий, при которых выбранное  оборудование будет использовано наиболее эффективно. Как правило, размещение оборудования осуществляется в унифицированных  пролетах промышленных зданий шириной 18 и 24 метра с шагом колонн 6 или 12 метров.

      При размещении машин и агрегатов  тщательно продумывается организация  рабочих мест, устанавливаются размеры  необходимых проходов для обслуживания и ремонта машин, учитывается  установка средств контроля и  автоматики, обеспечивающих устройств, средств шумозащиты.

      Компоновка  начинается с расстановки основного (технологического) оборудования. При  этом последовательность размещения может  быть принята либо в соответствии с направлением технологического потока, либо с определения места ведущего агрегата с последующим размещением  остального технологического оборудования, имеющего вспомагательное значение. При компоновке учитывается, чтобы  производственный процесс протекал без возвратных движений и пересечений, оборудование располагается возможно компактнее (при этом сокращается  площадь и протяженность транспортных путей, кубатура производственных помещений) [4]. 

§9.Разработка схемы генерального плана.

     Разработка  схемы генерального плана предприятия  имеет целью решение вопросов размещения  на определенной площадке основных и вспомогательных зданий и сооружений, складов сырья и  готовой продукции, бытовых помещений, административного здания, транспортных и инженерных коммуникаций.

     Основой для разработки генплана является принятая технологическая схема производства, компоновочные решения производственных и вспомогательных цехов, грузооборот  сырья и готовой продукции, интенсивность  и направление людских потоков, а также рельеф местности и  направление господствующих ветров.

     При проектировании генплана вся территория  условно разбивается на зоны: производственную, предзаводскую, складскую и подсобную. Необходимо соблюдать нормы противопожарных  и санитарных разрывов между зданиями. При проектировании подъездных путей соблюдаются нормы, установленные для железных и автомобильных дорог в отношении их ширины, радиусов закругления и расстояний между дорогами. Количество подъездных путей и их расположение обеспечивает бесперебойную и безопасную работу транспорта.Также следует предусматривать санитарно-защитную зону. Площадь озеленения должна составлять  не менее 10-15% от площади территории предприятия [4]. 

§10.Организация контроля производства и качества готовой продукции

  Требования к сырью согласно ГОСТ 4013-82 [16].

1.Технические требования

  1.1. Гипсовый и гипсоангидритовый камень, используемый для производства вяжущих материалов, должен соответствовать требованиям настоящего стандарта. Добыча и переработка камня производится по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

  1.2. Гипсовый камень по содержанию гипса и гипсоангидритовый камень по суммарному содержанию гипса и ангидрита в пересчете на гипс подразделяют на сорта, указанные в таблице.

  Содержание  гипса в гипсовом камне определяют по кристаллизационной воде, а в  гипсоангидритовом камне - по серному  ангидриту (SO₃).

  1.3. Для производства гипсовых вяжущих должны поставлять только гипсовый камень, а для производства цемента - гипсовый и гипсоангидритовый камень. В гипсоангидритовом камне должно быть не менее 30 % гипса (CaSO₄×2H₂O).

  Для производства гипсовых вяжущих, применяемых  в фарфоро-фаянсовой, керамической и медицинской промышленности, а  также белого, декоративного и  гипсоглиноземистого расширяющегося цемента должны поставлять только гипсовый камень 1-го сорта. Распределение по сортам дано в таблице 9.  
 

  Таблица 9

  1.4. Гипсовый и гипсоангидритовый камень применяют в зависимости от размера фракции:

        60 - 300 мм - гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

        0 - 60 мм - гипсоангидритовый  и гипсовый камень для производства  цемента.

  Примечание. По согласованию с потребителем допускается поставка камня других фракций с максимальным размером не более 300 мм.

  1.5. Для фракции 60 - 300 мм содержание камня размером менее 60 мм не должно превышать 5 %, а более 300 мм - 15 %, при этом максимальный размер камня не должен превышать 350 мм.

  1.6. Фракции размером 0 - 60 мм не должны содержать камня размером 0 - 5 мм более 30 %.

  В отдельных случаях по согласованию с потребителем доля содержания фракции  размером 0 - 5 мм допускается более 30 %, но не должна превышать 40 %.

2.Правила  приемки

  2.1. Камень должен быть принят техническим контролем предприятия-изготовителя.

  2.2. Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

  2.3. При отгрузке камня железнодорожным и водным видами транспорта размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности карьера:

  1000 т - при годовой мощности до 1000000 т;

  2000 т при годовой мощности свыше 1000000 т.

  Допускается отгружать партии камня меньшей  массы.

  2.4. При отгрузке камня автомобильным транспортом партией считают количество камня одного сорта и одной фракции, отгружаемого одному потребителю в течение суток.

  2.5. Количество поставляемого камня определяют по его массе. Камень, отгружаемый в вагонах или автомобилях, взвешивают на железнодорожных и автомобильных весах. Массу камня, отгружаемого в судах, определяют по осадке судна.

  2.6. Изготовитель должен определять фракционный состав камня не менее одного раза в квартал, а также при замене технологического оборудования или переходе из одного забоя в другой при разработке пласта гипсового камня.

  2.7. Потребитель имеет право проводить контрольную проверку соответствия камня требованиям настоящего стандарта, применяя при этом приведенный ниже порядок отбора проб и методы испытаний. Потребитель отбирает пробы после разгрузки транспортных средств, изготовитель - перед или во время погрузки.