Завод по производству портландцемента марки 400 в г. Ангарске, производительностью 2.0 млн.т/год. (цех помола сырья)
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
Кафедра «Инженерные системы и геотехнические сооружения»
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине «Вяжущие вещества»
Тема «Завод по производству портландцемента марки 400 в г. Ангарске, производительностью 2.0 млн.т/год. (цех помола сырья)»
______________
(оценка)
Павлодар, 2007
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
- Номенклатура выпускаемой продукции
- Характеристика сырьевых материалов
- Расчет состава сырьевой шихты
- Технологическая часть.
4.1 Выбор и обоснование способа производства
4.2 Технологическая схема
4.3 Расчет режима работы цеха
4.4 Расчет потребности в сырьевых материалах
4.5 Подбор технологического оборудования
4.6 Расчет складов
- Технико-экономические показатели
- Контроль качества
- Охрана труда и ТБ
Список использованных источников
Введение
Изложить роль ПЦ в промышленности.
1. Номенклатура выпускаемой продукции
На проектируемом заводе в г. Ангарске планируется выпуск портландцемента марки 400.
КН = 0,91; n =2,3; р = 1,1.
Истинная плотность ПЦ (портландцемента) 2,05 – 3,15 г/см3. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и в среднем составляет 1300 кг/м3.
Тонкость помола характеризуется остатком на сите №008 или удельной поверхностью. Согласно ГОСТ 10178-95 через сито должно проходить не менее 85 % массы пробы.
Водопотребность ПЦ характеризуется количеством воды (в % по массе цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальная густота колеблется в пределах 21 – 28 % и зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Чем меньше нормальная густота цементного теста, тем лучше качество цемента.
Сроки схватывания и равномерность изменения объема ПЦ определяем на тесте нормальной густоты по ГОСТ 310.3 – 95. Начало схватывания должно быть не ранее 45 мин, а окончание не позднее 12 ч с момента затворения цемента водой.
На сроки схватывания ПЦ влияют его минералогический состав, тонкость помола, температура окружающей среды.
Прочность (активность) и марку цемента согласно ГОСТ 310.4 – 95 определяют испытанием стандартных образцов-балочек размером 4 х 4 х 16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1: 3 при водоцементном отношении В/Ц = 0,4 и консистенции, характеризуемой расплывом стандартного конуса не менее 106- 115 мм через 28 суток твердения.
Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок балочек. Активность выпускаемого ПЦ 400 (40,0 МПа).
ПЦ марки 400 рекомендуется для монолитных бетонных и железобетонных деталей.
2. Характеристика сырьевых материалов
Цементная промышленность располагает разведанными запасами карбонатных и глинистых пород, обеспечивающими в основном выпуск портландцемента.
Состав сырьевой смеси
должен обеспечить возможность синтеза
силикатов, алюминатов и алюмоферритов
с заданными соотношениями
2.1 Мрамор
Мрамор – горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняков и доломитов при высоких температурах и давлении.Средняя плотность составляет – 2,7 – 2,8 г/см3; Предел прочности при сжатиим – 40-170 МПа. Окраска – белая, серая, цветная.
Естественная влажность – 1,1 %.
Таблица 2.1 – Химический состав мрамора Ангарского месторождения
Материал |
П.п.п |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
СаО |
Прочие |
Мрамор |
40,44 |
4,77 |
0,62 |
0,51 |
49,95 |
3,36 |
2.2 Зола
Применяется в качестве глинистого компонента. Представляет собой тонкодисперсный порошок – отход промышленности (ТЭС), образующийся при сжигании твердого топлива.
Естественная влажность – 20,9 %.
Таблица 2.1 – Химический состав золы
Материал |
П.п.п |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
СаО |
Прочие |
Зола |
7,87 |
64,19 |
8,22 |
4,31 |
5,22 |
2,3 |
2.3 Огарки
Пиритные огарки образуются при сжигании серного колчедана и являются отходом серно-кислотного производства. Применяют при производстве портландцементного клинкера как корректирующую добавку для снижения глиноземистого и силикатного модулей.
Таблица 2.3 – Химический состав корректирующей добавки
Материал |
П.п.п |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
СаО |
Прочие |
Огарки |
- |
10,25 |
3,27 |
77,35 |
2,30 |
3,38 |
2.4 Гипс
Горная порода осадочного происхождения, состоящая в основном из минерала гипса.
Гипс добавляется в количестве 3 – 5 % при помоле клинкера для регулирования сроков схватывания цемента.
2.5 Топливо
Топливо в цементной промышленности играет большую роль, т.к. основным технологическим процессом в изготовлении цементного клинкера является его обжиг. Стоимость топлива составляет до 40 % стоимости клин-кера и до 25 % стоимости цемента.
В качестве жидкого топлива применяем высокопарафинистый мазут, сжигаемый в распыленном состоянии. Используют мазут марок 20, 40, 60, 80 и 100.
Теплотворная способность Ангарского мазута 8795 Вт/кг.
3. Расчет состава сырьевой шихты
Соотношение между сырьевыми материалами при производстве портландцемента рассчитывают исходя из состава этих материалов и заданной характеристикой клинкера.
Состав клинкера определяется коэффициентом насыщения (КН), силикатным и глиноземным модулями.
При расчете трехкомпонентной сырьевой смеси для получения клинкера с заданными значениями КН и р (или n) два из трех сырьевых компонентов корректируются третьим из расчета получения заданного значения р и n. Корректирование глиноземного модуля производится по формуле
а (в.ч.корректирующего материала)
------------------------------
в (в.ч. корректируемого материала)
Al2O3 - рFe2O3 (окислы корректируемого материала)
= ------------------------------
рFe2O3 - Al2O3 (окислы корректирующего материала)
Корректирование кремнеземного модуля производится по формуле:
а (в.ч.корректирующего материала)
------------------------------
в (в.ч. корректируемого материала)
SiO2 – n(Al2O3 + Fe2O3) (окислы корректируемого материала)
= ------------------------------
n(Al2O3 + Fe2O3) - SiO2 (окислы корректирующего материала)
Сырьевые компоненты, откорректированные до заданного значения величины р или n, смешиваются друг с другом из расчета получения заданной величины КН по уже известной формуле:
2.8КНS + 1.65А + 0.35F – С (окислы материала с более низким КН)
Х = ------------------------------
С – 2.8КНS – 1,65А – 0,35F(окислы материала с более высоким КН)
Расчет состава сырьевой шихты производим по КН и глиноземному модулю, по методике С.Д. Окорокова.
ПЦ -400 г. Ангарск, КН = 0,91; р = 1,1.
Химический состав исходных
Материал |
П.п.п |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
СаО |
Прочие |
Сумма |
Мрамор (вл. 1,1 %) |
40,44 |
4,77 |
0,62 |
0,51 |
49,95 |
3,36 |
99.65 |
Зола (вл.20,9 % |
7,87 |
64,19 |
8,22 |
4,31 |
5,22 |
2,3 |
92,11 |
Огарки |
- |
10,25 |
3,27 |
77,35 |
2,30 |
3,38 |
96,55 |
после пересчета на 100 %: | |||||||
Мрамор (вл. 1,1 %) |
40,44 |
4,77 |
0,62 |
0,51 |
49,95 |
3,71 |
100 |
Зола (вл.20,9 % |
7,87 |
64,19 |
8,22 |
4,31 |
5,22 |
10,19 |
100 |
Огарки |
- |
10,25 |
3,27 |
77,35 |
2,30 |
6,83 |
100 |
Обозначим соотношение компонентов в шихте как Х : У : 1 и определим Х и У по КН и р:
a1 = (2.8КНS1
+ 1.65А1 + 0.35F1) – C1;
a1 = (2.8х0,91х4,77 + 1.65х0,62 + 0.35х0,51) – 49,95 = -36,6
b1 = (2.8КНS2
+ 1.65А2 + 0.35F2) – C2;
b1 = (2.8х0,91х64,19+ 1.65х 8,22 + 0.35х4,31) – 5,22 = 160,87
с1 = С3 - (2.8КНS3
+ 1.65А3 + 0.35F3);
с1 = 2,3 - (2.8х0,91х10,25+ 1.65х 3,27+ 0.35х 77,35) = - 40,1
а2 = р(A1
+ F1) – S1;
а2 = 1,1(0,62 + 0,51) – 4,77 = - 3,53
b2 = р(A2
+ F2) – S2;
b2 = 1,1(8,22 + 4,31) – 64,19 = - 50,41
с2 = S3 - р(A3
+ F3).
с2 = 10,25 – 1.1(3,22 + 77,35) = - 78,38
с1b2 - с2b1 а1с2 - а2с1
х = -------------- ;
у = --------------.
a1b2 - а2b1 a1b2 - а2b1
-40,1 х (-50,41) – (- 78,38 х 160,87) 14630,43
х = ------------------------------
(-36,6)х (-50,41) – (-3,53) х 160,87 2412,88
(-36,6) х (-78,38) – (-3.53) х (-40,1) 2726,45
У = ------------------------------
(-36,6)х (-50,41) – (-3,53) х 160,87 2412,88
Состав сырьевой шихты в процентах рассчитывается по формулам
100х 100 х 6.06 606
первого компонента - ----------- ; = --- ----------- = ------- = 73,99 (2.3.11)
х + у + 1 6.06+1,13 +1 8,19
100у 113
второго компонента - ------------ = ----------- = 13,8 (2.3.12)
третьего компонента - ----------- = -------- = 12,21. (2.3.13)
Химический состав сырьевой шихты и клинкера
Компоненты |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
СаО |
Прочие |
П.п.п |
Сумма |
73,99 % мрамора |
3.53 |
0,46 |
0,38 |
36,96 |
2,74 |
29,92 |
73,99 |
13,8 % золы |
8,86 |
1,13 |
0,59 |
0,72 |
1,41 |
1,09 |
13,8 |
12,21 % огарки |
1,25 |
0,41 |
9,44 |
0,28 |
0,83 |
- |
12,21 |
100 % сырьевой шихты |
13,64 |
2,0 |
10,41 |
37,96 |
4,98 |
31,01 |
100 |
К = 100/100 – 31,01 = 1.44948 | |||||||
После пересчета на клинкера |
19,77 |
2,89 |
15,09 |
55,03 |
7,22 |
- |
100 |
4. Определяем расход сухого сырья на 1 т сухой сырьевой смеси:
Мела - 73,99 . 10 = 739,9 кг
Глины - 13.8 . 10 = 138,0 кг
Огарков - 12,21 . 10 = 122,1 кг
---------------------------
Итого: 1000,0 кг
5. Определяем расход сырья с
естественной влажностью на 1 т
сырьевой смеси при
Мрамора: 739,9/1 - 0.111= 739,9/0,889 = 832,28 кг
Золы: 138,0/1 - 0.209 = 138.0/0.791 = 174,46 кг
Огарки
6. Определяем расход сырья на 1 т клинкера:
а) расход сухого сырья:
(100/100 - п.п.п). 1000 = 1.4494 . 1000 = 1449, 4 кг, из них
Мрамора – 1449, 4. 0.7399= 1072,41 кг
Золы - 1449, 4. 0.138 = 200,02 кг
огарков - 1449, 4. 0,1221 = 176,97 кг
------------------------------
Итого: 1449,4 кг
б) расход сырья с естественной влажностью:
Мрамора - 1072,41/0.889 = 1206,31 кг
Золы - 200,02/0.791 = 252,87 кг
огарков = 176,97 кг
------------------------------
Итого: 1636,15 кг.
7. Определение коэффициента насыщения (КН), силикатного (n) и глиноземистого (р) модулей для сырьевой смеси
Определяем (КН), который должен быть равен заданному:
C - 1,65Al2O3 - 0,35Fe2O3 37,96 – 1,65х2 – 0,35х10,41
КН = ------------------------------
2,8 SiO2 2,8 х 13,64
определяем силикатный и глиноземистый модули:
SiO2 13,64
n = ------------------- = --------------- = 1,1
Al2O3 + Fe2O3 2,0 + 10,41
Al2O3 2,0
р = ------------ = --------------- = 0,2
Fe2O3 10,41
8. Сопоставляем модули клинкера и сырьевой смеси
Материал |
Значения | ||
КН |
n |
p | |
Клинкер |
0,91 |
2,3 |
1,1. |
Сырьевая шихта |
0,8 |
1,1 |
0,2 |
Расчет показал: У сырьевой шихты КН, значения обоих модулей ниже, чем у клинкера.
Необходимо корректирование – введение кремнеземистой и глиноземистой добавок.
4. Технологическая часть
4.1. Выбор и
обоснование способа
Производство портландцемента
– сложный технологический
Способ подготовки сырья
зависит от различных причин: структуры
и химического состава
Основными способами производства в мировой цементной промышленности являются мокрый и сухой. Преобладает мокрый способ, которым выпускают 70 % общего производства клинкера в мире.
Выбор способа приготовления сырьевой смеси при проектировании новых предприятий определяется целым рядом факторов, связанных со свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием топливной базы в районе строительства и др.
Мокрый способ целесообразнее при мягких, пластичных, хорошо размучивающихся сырьевых компонентах, имеющих, как правило высокую естественную влажность (20-30 % и более). Мокрый способ целесообразен и при естественной влажности твердого сырья более 12-15 %, т.к. при сухом способе потребуются большие затраты топлива на испарение воды.
При наличии твердых сырьевых компонентов умеренной влажности (известняка, глинистого мергеля), которые могут быть измельчены только в мельницах, производство портландцемента может быть организовано по сухому способу. Сухой способ целесообразен при ограниченной топливной базе и высокой стоимости топлива.
Естественная влажность применяемого карбонатного сырья (мрамора) составляет 1,1 %., следовательно, наиболее экономичным будет сухой способ производства.
4.2 Технологическая схема
Приготовление сырьевой смеси заданного химического состава и с определенными физическими свойствами (влажность, тонкость измельчения, текучесть) является одним из основных процессов цементной технологии. Высокое качество сырьевой смеси, минимальные отклонения от заданных параметров обеспечивают нормальное протекание последующих технологических процессов.
Процесс приготовления сырьевой смеси включает: измельчение (грубое и тонкое), дозировку, смешивание сырьевых компонентов и корректировку химического состава сырьевой смеси, гомогенизацию откорректированной смеси и подачу её на обжиг.
Огарки Мрамор
Зола
Дробилка (1) Сушильный барабан (3)
(щековая)
Дробилка(2)
(молотковая)
Мельница (4)
Гомогенизационные силосы(5)
Вращающаяся печь(6)
Холодильник (7) Гипс
Клинкерный
склад (9)
Упаковочная
Машина (12) вагоны(13)
Склад
упакованного
цемента(14)
Рисунок 4.1 – Технологическая
схема производства
сухому способу
Мрамор завозим на завод железнодорожным транспортом, выгружаем на складе, откуда питателем подаем на первичное дробление в щековую дробилку (1) для измельчения на куски размером 200 – 300 мм. От щековой дробилки мрамор ленточным конвейером транспортируем на вторичное дробление в молотковую дробилку (2) для измельчения его до размеров 20-25мм. Затем ленточным конвейером мрамор подают на склад сырья.
Золу также завозим автотранспортом. Выгружаем в силосы для хранения золы, откуда шнековым питателем подаем в сушильный барабан (3), где проис-ходит удаление влаги.
Огарки поступают непосредственно на объединительный склад, а оттуда вместе с золой, дробленным мрамором через дозаторы направляем в бункер сырьевой мельницы (4).
Размолотая сырьевая мука подается в гомогенизационные силосы (5), над которыми расположены бункера корректирующих добавок, измельченных до нужных размеров. Гомогенизационные силосы – это цилиндрические емкости с плоскими или конусными днищами. В силосах вместимостью 200 – 400 м3 осуществляется усреднение и корректировка сырьевой муки, а в силосах вместимостью 1500 – 2500 м3 она хранится перед подачей на обжиг.
Из силосов откорректированная сырьевая мука подается на обжиг во вращающуюся печь (6), в противоположный конец которой через форсунки поступает жидкое топливо (мазут)
Обжиг сырьевой смеси – самый важный технологический процесс. Температура обжига 1450 оС. Во время обжига происходят физические и физико-химические превращения сырьевой муки, образуется новый материал – клинкер. Охлаждение клинкера начинается в последней зоне – зоне охлаждения до температуры 1100 – 1000 оС.
Дальнейшее резкое охлаждение клинкера протекает в специальных холодильниках (7), откуда он поступает на клинкерный склад (9).
Гипсовый камень со склада направляем в молотковую дробилку (8). Клинкер со склада совместно с 3 - 5 % природного гипса через дозаторы направляем на измельчение в трубную мельницу (10). Измельченный портландцемент поступает в цементные силосы (11), представляющие собой железобетонные резервуары цилиндрической формы, где цемент хранится до отправки потребителю.
Выгруженный из силосов портландцемент упаковывают в 4-5 – слойные бумажные мешки из крепкой, не пропускающей влаги бумаги. Упаковка в мешки производится в упаковочной машине (12), автоматически насыпающей одновременно несколько мешков. Нетарированный цемент транспортируют навалом в специальных саморазгружающихся железнодорожных вагонах-цементовозах (13) и в автоцементовозах.
Упакованный в мешки цемент (по 50 кг) хранят на складе цемента (14) до отправки потребителю.
4.3 Расчет режима работы цеха
Проектируемый цех помола сырья (по нормам технологического проектирования) работает в три смены при прерывной неделе.
При расчете годового фонда времени работы технологического оборудования учитывается коэффициент (Ки) использования его в зависимости от остановки на капитальные и текущие ремонты.
Годовой фонд рабочего времени (Гф) в часах для цеха помола составляет:
Гф = 24 час . 262 дн . 0,99 = 6235 час.
Определяем производительность цеха по готовой продукции по формуле:
- Завод по производству пустотелых силикатных камней
- Завод по производству сульфатно-шлакового вяжущего мощностью 500 тыс. т в Липецкой области
- Завод по производству сульфатостойкого портландцемента
- Завод по производству сухих штукатурных смесей
- Завод по производству теплоизоляционных материалов
- Завод по производству шлакокерамических кирпичей
- Завод по производству шлакопортландцемента марки 400 в г.Днепропетровске, производительностью 1,5 млн.т/год. (цех обжига)
- Завод по производству керамзитового гравия
- Завод по производству керамзитового гравия
- Завод по производству керамического кирпича П = 50 млн. шт. в год
- Завод по производству керамического кирпича П = 50 млн. шт. в год. Обоснование инвестиций
- Завод по производству комовой воздушной извести во вращающихся печах
- Завод по производству комовой воздушной извести во вращающихся печах
- Завод по производству портландцемента марки 400
