Цех по производству строительного гипса с одновременным обжигом и помолом сырья

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Курсовой  проект

защищен с оценкой _________

Руководитель проекта

_______ Е. Ю. Иванова

Пояснительная записка к курсовому проекту 
по дисциплине «Вяжущие вещества» на тему 
«Цех по производству строительного гипса с одновременным обжигом и помолом сырья»

Выполнил:

студент         П. Л. Смирнова

Руководитель   

Е. Ю. Иванова

Пермь 2009

Содержание

Введение 2

1 Обоснование целесообразности строительства проектируемого производства. Номенклатура выпускаемой продукции. 3

2 Технологическая часть 4

2.1 Расчет и обоснование мощности и режима предприятия 4

2.2 Характеристика сырьевых материалов. Расчет материального баланса 5

2.3 Выбор технологической схемы производства 6

2.4 Технико – экономически показатели 13

2.5 Расчет технико-экономических показателей 14

2.6 Контроль производства и качества готовой продукции 15

2.7 Мероприятия по охране труда и экологии производства 17

Список литературы 21

Введение

_{Гипс - природный камень, который образовался  в результате испарения древнего океана 110 - 200 миллионов лет назад.}

_{Гипс  имеет уникальное свойство - при нагревании, химически связанная вода выделяется их кристаллической решетки, образуя полуводный гипс. Такой гипс может быть легко превращен в порошок. И наоборот, при добавлении воды минерал связывает ее в своей кристаллической решетке, возвращая гипсу изначальную прочность.}

_{Гипс - один из самых древних  строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с  водой, возможность  придания твердеющему составу любой формы давно используют строители и ваятели. Для них он главный рабочий материал. Благодаря способности быстро приобретать прочность и нужную форму, благодаря высокой степени экологичности самого материала велика роль гипса и в медицине. Известный в прошлом как "алебастр", он широко использовался во всем мире при производстве ремонтно-строительных работ - для внутренней отделки помещений, украшений интерьеров в виде лепнины на потолках и стенах.}

_{Древние египтяне открыли  это уникальное свойство гипса в 3700 году до нашей эры. Позднее  греки дали минералу название Гипрос, означающее "кипящий камень". Римляне перенесли знание о гипсе в Европу и в XV веке гипс начал широко применяться в качестве штукатурки. Чтобы гипсовый камень превратился в вяжущее, его подвергают температурной обработке, во время которой происходит обезвоживание. При обычных условиях вода выделяется в виде пара, при повышенном давлении она может быть получена в капельном состоянии. Такая вода из кристаллов - самая чистая в природе, а гипсовое вяжущее, как и вся продукция на его основе, - высокоэкологичный негорючий строительный материал.}

_{По  условиям термической  обработки гипсовые вяжущие материалы  делятся на две  группы: 1) низкообжиговые и 2) высокообжиговые. К низкообжиговым относятся строительный, формовочный, высокопрочный  гипсы и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее; к высокообжиговым - ангидритовый цемент и эстрих-гипс.}

_{В зависимости от сроков схватывания и  твердения гипсовые вяжущие подразделяются на: А - быстротвердеющие (2-15 мин); Б - нормальнотвердеющие (6-30 мин); В - медленнотвердеющие (20 мин и более).}

_{По  степени помола различают  вяжущие грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола. Маркировка гипсового вяжущего содержит информацию о его основных свойствах. Например, Г-7-А-II означает: Г - гипсовое вяжущее, 7 - предел прочности при сжатии (в МПа), А - быстротвердеющее, II - среднего помола. Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой (50 - 70% от массы гипса), образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет. Получается гипсовый камень, прочность которого по мере высушивания повышается. Важно помнить, что гипс при твердении увеличивается в объеме на 0,3-1%, и учитывать это при изготовлении изделий отливкой в формы[2].}

1. Обоснование целесообразности строительства проектируемого производства. Номенклатура выпускаемой продукции.

Россия богата природным гипсом, залежи пород имеются в центральных  районах России и на юге страны, в Поволжье и на Урале, в других регионах. Строительство цеха по производству строительного гипса предполагается в Пермской области, месторождение Кунгарское. Водоснабжение предприятия и электроэнергия также находятся в стабильном состоянии. Население города достаточно велико и, следовательно, не будет возникать нехватка трудовых ресурсов. Гипсовый камень, добываемый в выбранном месторождении, относится к первому сорту, т.е. имеет в своём составе не менее 92% CaSO₄∙2H₂O. Также он содержит 3% глины и 5% известняка.

Номенклатура  выпускаемой продукции должна соответствовать  требованиям ГОСТ 125–79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия». Гипс выпускается  двух марок – Г5 - Г7. Он имеет прочность на сжатие не менее 5-ти и 7-ми МПа соответственно. Прочность на изгиб – не менее 3,0 и 3,5 МПа. Выпускаемое вяжущее относится к нормальнотвердеющим (маркировка Б) – начало схватывания не ранее 6 минут, конец – не позднее 30 минут. По тонкости помола получаемый гипс относится к вяжущим тонкого помола – остаток на сите № 02 не более 2 %. 

Область применения получаемого строительного  гипса обширна: фарфорофаянсовая, керамическая и нефтяная промышленность, изготовление лепных изделий, декоративных плит, плит гипсовых для перегородок, а также  для производства штукатурных работ  и заделки швов.

Производительность  предприятия составляет 50 тысяч  тонн в год, что позволяет удовлетворить  запросы всех сфер деятельности, использующих строительный гипс. 

2. Технологическая часть

1. Расчет и обоснование мощности и режима предприятия

Режим работы предприятия определяется в зависимости  от характера производства и мощности предприятия. Производство гипса осуществляется в шаровой мельнице путем совместного помола и обжига, где целесообразнее выбирать непрерывную работу оборудования (305 дней  в году), выбираем режим работы в 3 смены, по 8 часов каждая.

Вычисляем годовой  фонд времени при 3-хсменном режиме работы:

,

где m – число  выходных и праздников (m = 60).

Годовой фонд времени работы технического оборудования составляет:

, 
где k_и – коэффициент использования оборудования (0,85-0,95).

Производительность  предприятия по годовой продукции  определяется по формулам:

т/сутки,

 т/смена,

т/час, 
где N – число рабочих дней; P – число смен (P = 3).

Расчёт  сырьевых материалов для получения  вяжущего производим сначала на сухое  вещество, а затем – с учётом влажности.

2. Характеристика сырьевых материалов. Расчет материального баланса

Для вычисления ППП (потери при прокаливании) воспользуемся  уравнением:

CaSO₄∙2H₂O→ CaSO₄∙0,5H₂O + 1,5H₂O

Зная молекулярные массы веществ (CaSO₄∙2H₂O – 172;  1,5H₂O – 27) и зная, что в исходном гипсовом камне находится 92 % CaSO₄∙2H₂O, вычисляем ППП:

.

Так как  во время технологического цикла  потери каждого сырьевого материала  на каждом этапе составляют 0,5 ил 1 % для обеспечения необходимой производительности завода нужно увеличить количество исходного материала. В итоге получим:

В таблице 1 приведены расходы сырья на каждом этапе производства:

Таблица 1 - Расход сырья

Таблица 2 –  Режим работы цехов

2.3 Выбор технологической схемы производства

Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига материала.

Основные способы производства строительного гипса, применяемые в

настоящее время, можно разделить на следующие три группы,

характеризующиеся:

1.предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса (обжиг гипса в гипсоварочных котлах);

2.обжигом гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся и других печах; полугидрат в порошок измельчают после обжига;

3.совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса.

Строительный гипс на установках совмещенного помола и обжига получают по следующей схеме.

Добываемый гипсовый камень имеет влажность W = 5%, а также содержит  92% CaSO4∙2H2O и 8% примесей. Насыпная плотность гипса составляет 1,35 г/см³.

Из карьера на завод гипсовый камень попадает с помощью автотранспорта. Выбор автотранспорта  обусловлен более низкими затратами по сравнению с другими видами транспортировки. На завод гипс попадает в виде кусков размером  до 300 мм, что вызывает необходимость его дробления.

Гипсовый камень выгружается в траншейно-бункерный склад, находящийся ниже уровня земли. Поступающий со склада гипсовый камень загружают в бункер, откуда он ленточным транспортером  направляется в щековую дробилку, где измельчается до частиц размером 100 мм, а затем через ленточный транспортер и магнитный сепаратор  в молотковую дробилку, где измельчается до частиц размером не более 10-15 мм в поперечнике. Раздробленный материал элеватором  и питателем  через расходный бункер подают в шаровую мельницу, в которой гипсовый щебень проходит совместный помол и обжиг. В шаровую мельницу из специальной топки поступают дымовые газы с температурой 600-700 0С. В мельнице материал в процессе измельчения дегидратируется до полуводной модификации, выносится из нее газовым потоком, проходит через сепаратор, где выделяются крупные частицы, поступающие через классификационную спираль обратно на дополнительное измельчение, и направляется в пылеосадительные устройства. В них обезвоженный гипс выделяется из газового потока и системой транспортных устройств  направляется на склад готовой продукции. Очищенные газы отсасываются винтовым пневмонасосом. Воздух, пройдя рукавные фильтры, уходит из силоса в атмосферу [6].

Силосы соединяются между собой трубками, по которым воздух может переходить из одного силоса в другой и удаляться через один или сразу через несколько фильтров. Наполнение силоса контролируется тензометрами.

Разгружаются силосы пневматически. Для этого днище силоса устроено с наклоном, а 20-25% площади покрыто коробками с аэроплитами. В коробке под давлением нагнетается охлаждённый и обезвоженный воздух. Насыщенный воздухом гипс приобретает свойства жидкости и стекает в отверстие в центре днища. Аэрация силоса служит также для того, чтобы гипс не слёживался и охлаждался.

Разгружают силосы с помощью донного пневморазгружателя, который работает следующим образом. Через воронку разгружателя гипс попадает на аэроплиты, к которым подводится сжатый воздух. Гипс на этих плитах насыщается проходящим через них воздухом и приобретает текучесть. Легкоподвижный гипс транспортируется сжатым воздухом, дополнительно подаваемым в коробку шибера, и направляется к разгрузочному патрубку. Поток гипса можно регулировать и полностью выключать коническим клапаном. Между воронкой и аэроплитами установлена задвижка, служащая для полного отключения подачи гипса из силоса в разгружатель. 

Выбор оборудования осуществляется исходя их потребной производительности для каждой операции по справочникам и каталогам.

3. Расчет и подбор основного технологического оборудования

Выбор оборудования осуществляется исходя их потребной  производительности для каждой операции по справочникам и каталогам.

Ленточный конвейер подбираем исходя из ширины ленты:

B = (Q/(c*V*p)) ^0.5, где

B – ширина ленты ленточного конвейера, мм;

Q – производительность конвейера, т/ч;

с – коэффициент, зависящий от угла конвейера к  горизонту;

V – скорость ленты конвейера, м/с;

p – насыпная плотность материала, т/м³.

B₁ = (8.7/ (296*0.075*1.35)) ^0.5=0.539мм

B₂ = (6.9/ (296*0.075*1.35)) ^0.5=0.230мм

Выбираем  ленточный транспортер РТЛ – 1500, где ширина ленты 800 мм.

По производительности подходит щековая дробилка ЩДС-4х6-

 15-33 м³/ч, ширина разгрузочной щели - 40-90 мм., максимальный кусок – 340 мм.

Делаем  такую производительность, чтобы  дробилка работала в одну – 27 м³/ч, тогда ширина разгрузочной щели – 69 мм.

Магнитный сепаратор СЭ-171 с производительностью 29,7 т/ч.

Молотковую  дробилку ставим СМД-500 производительностью 27 м3/ч, ширина разгрузочной щели – 6 мм., максимальный кусок – 100 мм.

Элеватор  ковшовый СМЦ-130А производительностью 540 т/ч, высота подъема материала - 32 м, объем ковша - 25 л, скорость движения - 1,7 м/сек.

Весовой дозатор С-633 производительностью 7,5-35 т/ч,

максимальная  крупность материала – 40 мм, максимальный вес материала на ленте – 56 кг.

Шаровая мельница Ш-12 производительностью 12 т/ч.

Спираль классификационная диаметром 750 мм., производительностью до 60 т/ч .

Сепаратор воздушный производительность 33 т/ч.

Циклоны ЦН-15 производительностью 2281,5 т/ч.

Винтовой  пневматический насос НПВ-63-2 производительностью  63 т/ч.

Распределительный шнек СМ-118 производительностью 6,7 т/ч .

Рукавный  фильтр  ФВ=30 производительностью 40,5-60,8 т/ч.

Полученные  результаты заносим в таблицу 3:

Таблица 3 - Используемое оборудование

_{Далее рассчитываем потребность  предприятия в  электроэнергии:}

Таблица 4 - Потребность предприятия в электроэнергии

Итого:     938,6    4119,9

_{Определяем ёмкость складов и силосов. Определение ёмкости и размеров силосов зависит от принятого режима работы предприятия и необходимых нормативных запасов сырья и продукции.}

_{Объем склада запаса сырья рассчитывается по формуле:}

_{Псут – суточная производительность, т;}

_{z – нормы общего запаса в сутки.}

_{Минимальный объем  склада летом:}

_{Минимальный объем  склада зимой:}

_{Высота склада, h = 12 м, площадь склада, S = 800 м².}

_{Реальный объем  склада V = h∙S=12∙800=9600 м³.}

_{Объём силосного  склада рассчитывается по формуле:}

_{, где} 

_{Пгод – годовая производительность, кг;}

_{Сн – число нормативных суток запаса (для гипса – 15-30 дней);}

_{kз – коэффициент заполнения силоса (принимаем равным 0,9).}

_{Для складирования  принимаем 3 силоса:}

_{1 – диаметр  6 м, высота 21,5 м, ёмкость 500 м³;}

_{2 – диаметр  6 м, высота 21,5 м, ёмкость 500 м³;}

_{3 – диаметр  6 м, высота 31,2 м, ёмкость 750 м³;}

Емкость расходных бункеров рассчитывается на четырехчасовую производительность аппаратов, перед которыми они установлены. Объем бункера определяется по формуле:

V_бун = П_ап × T/(ρ_нас × К_нап),

где  П_ап – производительность оборудования, т/ч;

Т = 4 ч;

ρ_нас – насыпная плотность материала, т/м³;

К_нап = 0,9 – коэффициент наполнения бункера.

Рассчитаем  емкость расходных бункеров:

- кускового  гипсового камня:

V_бун = 8,7 × 4/(1, 35 × 0,9) = 28,6 м³.

- перед  дробилками:

V_бун = 27 × 4/(1,35 × 0,9) = 88,9 м³.

- перед  мельницей:

V_бун = 8,6 × 4/(1,35 × 0,9) = 28,3 м³.

4. Технико – экономически показатели

_{Вычисляем удельный расход электроэнергии на товарную единицу  продукции:}

_{, где Эгод – годовое потребление электроэнергии;}

                       _{Пгод – годовая производительность предприятия.} 

2.5 Расчет технико-экономических показателей

Нужно рассчитать трудоёмкость выработки продукции, производительность труда, энерговооружённость.

Для расчёта  нужно составить штатное расписание предприятия. Данные заносим в таблицу:

Таблица 5 - Данные рабочих

Количество вспомогательных рабочих  определяется как 40% от суммы всех рабочих:

_{Количество  ИТР и служащих:}

_{25*10/100=3 человека}

Определяем коэффициент k_c:

_{Трудоёмкость  определяется:}

_{, где Гч – годовое кол-во человека-часов; Пгод – год. производительность}

_{Производительность  труда определяется:}

_{, где kc – списочный состав}

5. Контроль производства и качества готовой продукции

Контроль  производства и качества выполняется  с помощью испытаний согласно ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый  для производства вяжущих материалов. Технические Условия» и ГОСТ 23789-79 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».

Таблица 6 - Технический контроль производства