Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Шлаковая пемза

Введение

Газобетон — это один из видов ячеистых бетонов представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1-3 мм. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор.

Основные ингредиенты, которые входят в состав газобетона – алюминиевая пудра (выступает в роли газообразователя), песок молотый, песок обычный, цемент и вода. Производство газобетона представляет собой процесс перемешивания его составляющих до образования раствора необходимой консистенции. После первичного отвердевания газобетон разрезается на изделия необходимых размеров (блоки, панели). На конечной стадии производства газобетонные блоки “закаливаются” в автоклавах, где набирают нужную прочность и жесткость. Полученный таким образом автоклавный газобетон получает огромный список уникальных характеристик, благодаря которым рынок газобетона набирает популярность, вытесняя кирпич, дерево и другие распространенные строительные материалы.

По сравнению с пенобетоном, газобетон, начиная от производственного процесса до отгрузки, строительства и удаления отходов, является - экологически безвредным. Естественная воздушная подушка газобетона, сформировавшаяся при высоком давлении пара может покрыть максимальное количество шума. Обладает высокими противопожарными качествами. Ведет себя устойчиво при землетрясениях и ураганах.

Теоретические основы производства газобетона были заложены в 19 веке. Производство ячеистых бетонов в советском союзе стало активно развиваться в 60-е годы. В то время производство стало самостоятельно-развивающимся научным направлением, во многом опережающим европейские наработки в этой области. Сегодня же опыт изготовления и применения газобетона популярен во всем мире. В настоящее время работают более 240 заводов в 50 странах, которые ежегодно производят порядка 60 млн. м³ строительных изделий из газобетона.

В Казахстане реализация Государственной программы жилищного строительства продолжает оставаться одним из приоритетных направлений развития. Для того чтобы строящееся жилье было не просто доступным, но и экономичным в его последующим применении, необходимо применять новые материалы и технологии. Климатические особенности РК таковы, что для многих областей, проблема теплосбережения строительных конструкций стоит крайне остро. Одним из наиболее популярных материалов заслуженно стал газобетон, который характеризуется отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами, прочностью и при этом достаточной легкостью.

1 Номенклатура выпускаемой продукции

На проектируемом заводе планируется выпуск шлаковой пемзы.

2 Генеральный план предприятия

В данной курсовой работе рассматривается производство шлаковой пемзы, в г. Караганда.

Карагандинский металлургический комбинат был введен в эксплуатацию в 1960 г. Топливная база – коксующиеся угли Карагандинского угольного бассейна. Продукция – чугун, сталь, листовой и сортовой прокат, кокс и продукты коксохимии.

В комбинат входят: доменный цех с 3 печами, сталеплавильное производство (2 мартеновских цеха и кислородно-конвертерный цех в составе 3-х конвертеров, емкостью по 25 от каждой). В 1971 году комбинатом выпущено: чугуна – 2528 тыс. т.; стали – 3116 тыс. т.; проката – 2670 тыс. т., поэтому выход шлака при данном производстве составляет 200 тыс. м³/год. Этим обосновывается целесообразность строительства цеха по производству шлаковой пемзы.

Генеральным планом предусмотрено строительство следующих корпусов завода по производству шлаковой пемзе:

1. главный производственный корпус

2. административно-бытовой корпус

3. склад ГСМ

4. склад готовой продукции

5. склад сырья

6. автостоянка

Генеральный план выполняется с учетом розы ветров для города Караганды. Преобладающим направлением ветра является северо-запад, поэтому склады сырья и готовой продукции должны быть расположены с юго-западной стороны.

Предусмотрены подъездные железнодорожные и автомобильные и отъездные пути, причем предприятие привязано к существующей железнодорожной и автомобильной трассе. Снабжение электроэнергией производится с близлежащими ТЭС, а водоснабжение – из системы городского водоканала города Караганды. Канализационная сеть привязана к существующей. Все здания генерального плана имеют привязку к ГПК. Основные показатели генерального плана предоставлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Основные показатели генерального плана

Наименование показателей	Показатели
1. Общая площадь завода
2. % озеленения площади
3. % дорог
4. % застройки

На въезде и выезде с территории предусмотрена охрана.

3 Технологическая часть

3. 1 Выбор способа производства

Имеется несколько способов производства шлаковой пемзы, но все они основаны на вспучивании шлакового расплава водой.

При контакте шлакового расплава (температура около 1300⁰) с водой происходит бурное вскипание с интенсивным образованием пара. Пузырьки пара, внедряясь в расплав, не могут выделиться свободно, поскольку при охлаждении вязкость расплава увеличивается. В результате он вздувается, вспучивается и застывает в виде поризованной массы ячеистой структуры. Основное значение при этом имеют химический состав шлаков и наличие в них растворенных газов, определяющие газотворную способность, вязкость и поверхностное натяжение шлаковых расплавов.

Промышленное производство шлаковой пемзы осуществляется:

- брызгально-траншейным

- гидроэкранным

- бассейновым

- вододутьевым способами

Брызгально-траншейный способ. При этом способе шлаковый расплав из кантуемого шлаковозного ковша поступает на наклонный лоток, на дно которого непрерывно подается вода, подстилающая как бы струю расплава. При сходе лотка расплав простреливается струями воды, фонтанирующими из перфорированной водопроводной трубы. Несколько охлажденный при соприкосновении с водой шлак подается в траншею, где он продолжает вспучиваться и охлаждаться за счет теплоотдачи в окружающую среду, превращаясь в пемзу. Остывшие глыбы шлаковой пемзы добывают экскаватором и транспортируют к дробильно-сортировочной установке. Способ является наиболее простым, не является перспективным для производства шлаковой пемзы из-за невысокого качества и неоднородности по структуре.

Гидроэкранный способ предусматривает последовательную обработку шлака на двух гидрожелобах. С первого желоба вспучивающийся шлаковый расплав струями воды бросается на вертикальный экран, отразившись от которого попадает на второй желоб, где снова подхватывается струями воды и направляется на пластинчатый перегружатель для последующего охлаждения и дробления. Достоинством в данном способе производства является наличие нескольких стадий переработки шлакового расплава, которое обеспечивает управляемость процессами его охлаждения, дегазации и порообразования, что, в конечном счете, и обуславливает высокое качество шлаковой пемзы имеющей однородную мелкопористую структуру.

Бассейновый способ производства. При этом способе одновременно обрабатывается большие объемы расплава, при этом в бассейне протекает весь процесс производства шлаковой пемзы: вспучивание, кристаллизация и формирование поризованной структуры. Достоинством является механизированное удаление вспученной пемзы из бассейна, высокая его производительность и большая разрешающая способность варьирования режимами вспучивания расплава, что обуславливает возможность поризации в опрокидном бассейне расплавов с широким диапазоном изменения их составов. К недостаткам этого способа относятся тяжелые условия обслуживания установки из-за большого парения.

Вододутьевой способ состоит в разбивке массы расплава на отдельные гранулы сильной струей водовоздушной смеси с последующим интенсивным смешением еще жидких гранул расплава с водо-воздушной смесью и вспучиванием. Поризация расплава производится в струйных аппаратах. Гранулы, вспученные в камере смешения, выбрасываются на экран, с которого они попадают на приемные устройства и агрегируются в глыбы. Водоструйные аппараты требуют сравнительно большого расхода поризаторов: на 1 т расплава необходимо около 3 м³воды, 20-40 м³ сжатого воздуха и до 120 кг пара. Полученная шлаковая пемза имеет однородную мелкопористую структуру с размером до 1 мм.

В курсовой работе применяем бассейновый способ производства.

3. 2 Режим работы цеха

Режим работы цеха рассчитывается согласно Нормам Технологического Проектирования (НТП) промышленных предприятий строительной индустрии.

Таблица 3.2 – Режим работы цеха

Наименование цехов и

отделений

Режим работы

Годовой фонд рабочего

времени

кол/во дней в году

кол/во смен в сутки

длит/ть рабочего времени

1 Склад сырья

а) прием сырья по ж/д

б) прием сырья с автотранспортом

в) выдача в производство

365

250

8760

3500

4000

2 Отделение переработки сырья

250

4000

3 Основной производственный корпус

365

8760

4 Склад готовой продукции

а) прием с производства

б) выдача на автотранспорт

в) выдача по ж/д

250

365

4000

3500

8760

5 Административные и вспомогательные корпусы

250

2000

Общее число дней в году – 365

Выходных – 105

Праздников – 9

Итого (рабочих дней) – 250

Принимаем 3-х сменную работу для основного производственного корпуса и для железной дороги. Для остальных и вспомогательных служб принимается 2-х сменная работа. Для основного производственного корпуса длительность смены составляет 8 часов, а для вспомогательных служб – 7 часов. Режим работы завода сводим в таблицу 3.2.

3. 3 Производительность цеха

При формовании брак составляет - 2%, при сушке - 3%, при обжиге - 2%, при складировании - 1%.

П_факт

П = ----------------

1 – 1 / 100

Таблица 3.3.1 – Расчет производительности предприятия

Наименование продукции	Производительность
Наименование продукции	в год	в сутки	в смену	в час
Шлаковая пемза	230000	920	460	57,5
По номенклатуре
Плотность 800кг/м³	69000	276	138	17,25
Плотность 400 кг/м³	92000	368	184	23
Плотность 600 кг/м³	69000	276	138	17,25
По складу с учетом брака
Плотность 800 кг/м³	69696,9	278,8	139,4	17,4
Плотность 400 кг/м³	92929,3	371,7	185,8	23,2
Плотность 600 кг/м³	69696,9	278,8	139,4	17,4
При обжиге с учетом брака
Плотность 800 кг/м³	71119,3	284,5	142,3	17,8
Плотность 400 кг/м³	94285,8	379,3	189,6	23,7
Плотность 600 кг/м³	71119,3	284,5	142,3	17,8
При сушке с учетом брака
Плотность 800 кг/м³	73318,9	293,3	146,7	18,3
Плотность 400 кг/м³	97758,6	391,1	195,6	24,5
Плотность 600 кг/м³	73318,9	293,3	146,7	18,3
При формовании с учетом брака
Плотность 800 кг/м³	740559,5	296,2	148,1	18,5
Плотность 400 кг/м³	38746,1	394,9	197,5	24,7
Плотность 600 кг/м³	740559,5	296,2	148,1	18,5

3. 4 Характеристика сырьевых материалов и расчет потребности в них

Сырьем для получения шлаковой пемзы служат расплавленные металлургические шлаки. Плотность шлаков, получаемых на металлургических заводах, колеблется в пределах от 2,6 до 2,96, вязкость зависит от химического состава и температуры – для доменных шлаков в интервале температур 1220-1360⁰ вязкость находится в пределах от 5 до 130 пз, поверхностное натяжение в интервале температур от 1250 до 1500⁰ находится в пределах от 400 до 500 эрг/см². Поверхностное натяжение уменьшается с увеличением содержания кислотных окислов SiO₂ и др. и возрастает с увеличением содержания основных окислов, например CaO и др.

Расплавленные металлургические шлаки, используемые как сырье для производства шлаковой пемзы, должны удовлетворять следующим требованиям: иметь температуру не менее 1250⁰, обладать достаточной текучестью (вязкость не более 50 пз при рабочей температуре), иметь температуру кристаллизации не ниже 1100⁰, удовлетворительно вспучиваться и не подвергаться распаду. От характеристики вязкости шлаков зависит решение некоторых технологических вопросов, связанных с изготовлением пемзы. Расплавы, обладающие повышенной вязкостью, оказывают большое сопротивление поризации, а имеющие малую вязкость – не поддаются поризации из-за свободного выхода из них газов.

Таблица 3.4.1 – Расход сырьевых материалов

Наименование материалов	Расход материалов
Наименование материалов	в год	в сутки	в смену	в час
Шлак плотность 800 кг/м³	69696,9	190,9	95,4	11,9
Шлак плотность 400 кг/м³	92929,3	245,6	127,3	15,9
Шлак плотность 600 кг/м³	69696,9	190,9	95,4	11,9
Вода	0,04	-	-	-

3. 5 Технологическая схема производства

Расплав шлака

(доменная печь)

↓

Опудренный расплав

(контейнер с порошком)

↓

Пробивка коржа

(шлаковозный ковш)

↓

Вспучивание шлака

(сливной лоток)

вода↓

Застывание шлака

(бассейн)

↓

Дробление

(щековая дробилка)

↓

Подача на промежуточное хранение

(бункер)

↓

Подача на сортировку

(питатель)

↓

Шлаковая пемза, сортировка

(колосниковый грохот)

↓

Бункера фракций

↓

5-10 мм 10-20мм20-40мм

↓

Склад готовой продукции

Рисунок 3.5.1 – Технологическая схема производства шлаковой пемзы

Работы действующих цехов по производству шлаковой пемзы показывает, что наиболее однородную продукцию мелкопористой структуры получают при использовании принципа принудительного смешивания диспергированного расплава с порошкообразователем.

Использование опрокидывающихся бассейнов позволяет создать высокопроизводительные и механизированные предприятия по производству шлаковой пемзы. Приведены краткие сведения о технологическом процессе и основные технико-экономические показатели типового цеха по производству шлаковой пемзы в опрокидывающихся бассейнах производительностью 230 тыс. м³ в год.

На сегодняшний день созданы типовые проекты цехов по производству шлаковой пемзы в опрокидывающихся бассейнах большой мощности.

Расплав от домны доставляют в цех саморазгружающихся шлаковозных ковшах емкостью 16,5 м³. Перед сливом шлака из ковша корку на его поверхности разрушают пробивным устройством, которое состоит из тяжелого рычага с ударником, шарнирно укрепленного на оси. Температура шлакового расплава должна находиться в интервале 1300-1350⁰ С. Поризация шлакового расплава производится в опрокидывающемся бассейне. Бассейн представляет собой чашу размером 6х6х1,2 м, в днище которой имеются отверстия для подачи воды. Перед сливом шлака днище бассейна покрывают слоем воды в 20-30 мм. Продолжительность слива одного ковша составляет 1 мин. Для вспучивания расплава через перфорированное днище бассейна подается вода под давлением около 1 ат. Продолжительность подачи воды в зависимости от требуемого объемного веса шлаковой пемзы составляет 2-5 мин. После этого бассейн гидравлическими домкратами поворачивают на 60⁰, и вспученный продукт сбрасывается в яму. Емкость ямы рассчитана на три слива из бассейна.

На промежуточном складе пемзу выдерживают не менее 12 ч, после чего мостовым грейферным краном загружают в приемный бункер, емкостью 50 м³ отделения первичного дробления.

Из приемного бункера пластинчатым питателем пемза подается в одновальную дробилку первичного дробления, используемую обычно в металлургической промышленности для дробления горячего агломерата.

Раздробленный материал направляют на фракционирование. Предварительно на рессорном вибрационном грохоте отделяется фракция 0-5 мм, затем пемза цепным элеватором подается на двухситовый вибрационный грохот, разделяющий ее на фракции 5-10, 10-20 и 20-40 мм. Каждую фракцию заполнителя определенной крупности после этого разделяют на легкие и тяжелые зерна.

После обогащения все фракции шлаковой пемзы ленточными конвейерами, оборудованными сбрасывающими тележками для равномерной отсыпки штабеля, направляют на склад готовой продукции, где их пофракционно хранят в открытых штабелях. Готовую продукцию на железнодорожный или автомобильный транспорт выдают через бункера выдачи.

3.6Расчет и выбор основного технологического оборудования

При расчете оборудования определяется число машин для каждой технологической операции, необходимых для выполнения производственной программы завода. При выборе оборудования учитываем качественную характеристику сырья и требования предъявляемого конкретному продукту после переработки сырья на данной установке. Расчет оборудования производится от основной установки (обжиговой печи) до подачи сырья и до выхода готовой продукции. Расчет количества установок производится по формуле:

Q_тр

n=−−−−−−,

Q_об · к

где Q_тр – требуемая характеристика по техническому переделу;

Q_об – часовая производительность выборочной установки;

к – коэффициент оборудования во времени (0,8 – 0,9)

17,8 * 800

n = ------------------- = 0,1 (принимаем 1)

100 000 * 0,8

Расчет и выбор основного технологического оборудования предложен в сводной ведомости оборудования цеха.

Таблица 3.6.1 – Расчет и выбор технологического оборудования

Наименование оборудования и его марка	Ед. изм.	Производительность технологического передела	Паспортная производительность	Принятое количество машин к установке
1.Опрокидной бассейн 260/1, всего3
Плотность 800	кг/ч	17,8	100 000	0,1
Плотность 400	кг/ч	23,7	100 000	0,1
Плотность 600	кг/ч	17,8	100 000	0,1
2. Щековая дробилка СМД-111, всего3
Плотность 800	кг/ч	17,8	180 000	0,09
Плотность 400	кг/ч	23,7	180 000	0,002
Плотность 600	кг/ч	17,8	180 000	0,003
4. Колосниковый грохот, всего3
Плотность 800	кг/ч	17,8	120 000	0,1
Плотность 400	кг/ч	23,7	120 000	1
Плотность 600	кг/ч	17,8	120 000	0,1

Характеристика оборудования

Опрокидной бассейн представляет собой металлическую чашу с перфорированным днищем, через которое подают воду. Опрокидывание бассейна производится с помощью специальной гидравлической системы.

Технология производства: из шлакового ковша вместимостью 16,5 м³ расплав в течение 2 мин сливают в чашу бассейна на фонтанирующие струйки воды. Процесс вспучивания длится 1,5-2 мин, после чего вспученный «пирог» выдерживают в бассейне 8-10 мин. Затем бассейн опрокидывают, вспученный шлак выбрасывают в приямок и сразу транспортируют на промежуточный склад для полного охлаждения. После этого вспученную массу дробят и рассеивают на стандартные фракции.

Щековые дробилки применяются в случае, если нужнопроизвести крупное и среднее дробление кусковых материалов.

Таблица 3.6.2 - Техническая характеристика щековой дробилки СМД111

Производительность, м³/ч	180
Характер движения подвижной щеки	простое
Крупность исходного материала не более, мм	750
Ход щеки, мм	30
Мощность привода, кВт	90
Масса, т	55
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	5000 6000 4000

Рисунок 3.6.1– Щековая дробилка со сложным движением щеки

Колосниковый грохот имеет мощный футерованный короб, внутри которого на разных уровнях размещены колосниковые решетки. Короб установлен на опорные кронштейны рамы при помощи винтовых пружин. Благодаря конструкции опорных устройств просеивающую поверхность возможно располагать под углом наклона 0-30⁰ к горизонту.

Таблица 3.6.2 - Техническая характеристика щековой дробилки СМД111

Мощность электродвигателя, кВт	17
Амплитуда колебаний, мм	3,5-4
Частота колебаний, мин	800
Угол наклона просеивающих поверхностей, градусы	10-30
Наибольший размер загружаемых кусков, мм	1000
Масса, кг	5600
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	3050 2200 1500

Доставка расплава осуществляется шлаковозными ковшами вместимостью 16,5 м³ (реже 11 м³). Максимальный угол поворота ковша составляет 116⁰, продолжительность наклона 1,3 мин. Для кантования ковши оборудованы электродвигателями, а при отсутствии – передвижными или стационарными кантователями. Шлаковозные ковши у шлакопемзовой установки передвигают маневрой лебедкой или транспортным шпилем.

Доменная печь. К прогрессивным процессам развития доменного производства следует отнести улучшение подготовки шихты за счет дробления, тщательной промывки, сортировки и обогащения. Объем доменных печей достигает 5 тыс. м³. В доменном процессе широко используется повышенное давление и более высокий нагрев дутья, автоматическое регулирование температур, снижение влажности дутья, а также кислород для интенсификации процессов производства.

Расчет количества обжиговых печей:

Т · n · V · К₁· К₂ · К₃· ρ_р

М = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−,

ʈ · ρ_н

где Т – годовой фонд рабочего времени,

n – количество шлаковозных ковшей в одном составе (от 8 до 10),

К₁ – коэффициент заполнения чащи ковша расплавов (от 0,8 до 0,85),

К₂ – коэффициент опорожнения чащи (изменяется от 0,7 до 0,75),

К₃ – коэффициент учитывающий технологические потери (0,97-0,99),

ρ_р – плотность расплава, г/см³,

ʈ – периодичность поступления шлаковозных ковшей, ч,

ρ_н – средняя насыпная плотность шлаковой пемзы, г/см^3.

8760 · 8 · 16,5 · 0,8 · 0,7 · 0,97 · 2,7

М=−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− = 1695905,1/0,2 = 8500000 м³

0,25 · 0,8

Плотность 800: Плотность 40 Плотность 600:

69000/8500000 = 0,008 92000/8500000 = 0,01 69000/8500000 = 0,008

Принимаем одну установку по производству шлаковой пемзы. На 1 т. расплава 0,04 м³ воды.

3. 7 Штатная ведомость

В штатной ведомости цеха приводится явочный состав производственных рабочих и цехового персонала, обслуживающих технические оборудования и выполняющих простые операции. К составу производственных рабочих относят всех лиц, непосредственно управляющих технологическим процессом. Выбор обслуживающих рабочих мест должен обеспечивать бесперебойную работу оборудования с выпуском продукции высокого качества.