Анализ развития технологии производства цемента

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «Белорусский государственный экономический

университет»

 

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: Анализ развития технологии производства цемента

 

 

 

 

 

 

 

Студент

ФМ, 1-й курс, ДКТ-1                                                             В.В. Ромашко

    

 

Проверила

ассистент кафедры                                                                 Л.М. Судиловская

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2012

РЕФЕРАТ

Индивидуальная работа: 20 страницы, 4 таблицы, 3 рисунка.

Ключевые слова: технологический процесс, цемент, портландцемент, динамика трудозатрат, уровень технологии, рационалистический, трудосберегающий, фондоемкий.

Изучена и описана технология производства цемента. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения варианта развития технологического процесса проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса ― рационалистический, вид развития ― трудосберегающий, фондоемкий, а тип отдачи дополнительных затрат ― убывающий.

Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

 

 

                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………...4

1.Описание технологического процесса  производства цемента и его  характеристика……………………………………………………………………….5

1.1. Характеристика получаемой продукции………………………………..5

1.2 Характеристика  используемого  сырья………………………………….7

1.3. Характеристика  технологии производства продукции………………...8

2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса…………...11

3. Уровень технологии технологического  процесса……………………………..15

4. Структура технологического процесса………………………………………...16

Заключение……………………………………………………………………….....19

Список использованных источников……………………………………………...20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Технология промышленного производства в настоящее время приобретает первостепенное значение в ускорении прогресса в науке и технике. Она органически связана с экономическими науками.

На первый взгляд кажется, что знание технологии совсем необязательно и, даже, не нужно. Но это ошибочное мнение. Знание технологии помогает экономистам более точно анализировать хозяйственную деятельность производств, предприятий, отраслей и всей промышленности в целом, позволяет выявить пути рационального использования имеющихся резервов и роста производства, выбирать наиболее эффективные способы использования сырья, материалов, топлива. Экономист, который недостаточно знает производство, оперируя экономическими законами, категориями, может не разглядеть того, что стоит за ними, не может определить чем вызвано изменение экономических показателей.

Знание технологии помогает решить главную задачу – обеспечить достижение эффективности (max) при наименьших затратах (min).

В данной работе описывается технология производства цемента – одного из видов строительных материалов, который в настоящее время получил широкое распространения. Он участвует практически во всех конструкциях здания, будь то жилой дом или промышленное здание. Из цемента изготавливают бетон – пеноблоки - кирпич Цемент используют для стяжки полов, для изготовления асбестоцементных изделий, которые могут использоваться для фасадной облицовки и для организации трубопроводов.

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологический процесс  производства цемента и его  характеристика

1.1 Характеристика  получаемой продукции

 

Цементная промышленность является одной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходом капитального строительства.

    Цемент - один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов, железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

 Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и некоторых добавок. Производство складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера и его помол с соответствующими добавками. Первый процесс наиболее энергоёмкий и ответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

 

   Существует  несколько  способов производства  портландцемента:

1. сухой

2. мокрый

3. полусухой

4. комбинированный

   Выбор  способа производства зависит  от особенностей приготовления  сырьевой смеси. Сухой способ предусматривает приготовление сырьевой смеси  из предварительно высушенных тонкомолотых компонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии. При мокром способе тонкое измельчение и гомогенизацию смеси осуществляют в  водной среде. Полученная водная суспензия - шлам направляется на обжиг. Полусухой способ связан с получением гранул из сырьевой смеси, которые затем поступают на обжиг. Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокрому способу с последующим обезвоживанием её на фильтрах. На обжиг поступает полусухая масса.

    Но  полусухой и комбинированный  способ применяются довольно  редко, поэтому основными можно  назвать сухой и мокрый способы. Мокрый способ привлекает простотой  измельчения сырьевых материалов  и их гомогенизации. Кроме того, он обеспечивает лучшие санитарно-гигиенические  условия работы обслуживающего  персонала и, несмотря на то, что  этот способ отличается большой  энергоемкостью, он получил наибольшее  распространение.

   Рассмотрим  технологический процесс производства  портландцемента по мокрому способу  подробнее.

 

 

 

 

 

                                                

 

1.2 Характеристика  используемого  сырья

 

 Для производства портландцемента  в качестве сырьевых материалов применяют главным образом карбонатные и глинистые породы, а так же другие природные виды сырья и искусственные материалы, получаемы в виде промышленных отходов.

    Помимо  основных сырьевых материалов  в производстве портландцемента  используют и различные корректирующие  добавки.

     Карбонатные породы могут быть  представлены в виде известняка, мела, известняка-ракушечника, известнякового  туфа и т. д. Во всех этих  породах наряду с CaCO3 могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кварца, гипса… Особенно хорошим сырьем является мел, т. к. он легко измельчается при добавлении воды.

    В  качестве глинистого сырья обычно  используют глину или глинистый  сланец.

    В  качестве промышленных отходов  на некоторых цементных заводах  широко применяются доменные  шлаки(отходы от выплавки чугуна), а так же нефелиновый шлам - отход производства алюминия из нефелинов. Нефелиновый шлам может полностью заменить глинистый компонент в сырьевой смеси и примерно на 50% карбонатный.

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Характеристика  технологии производства продукции

 

Сырье на завод доставляется обычно большегрузным автотранспортом. Иногда цементные заводы строят возле обширных залежей глины. Тогда глина дробится непосредственно на месте добычи и, перемешанная с водой   поступает в глиноболтушку непосредственно  по трубопроводам.

      Твердые породы предварительно  дробят в дробилках,до размеров кусков 8-10 мм. Мягкие породы (глину и мел) измельчают в дробилках до кусков размером 100 мм, а затем распускают в глиноболтушках - железобетонных круглых резервуарах диаметром до 10 и высотой 2,5-3,5 м, футерованных изнутри чугунными плитами. В центре болтушки вращается крестовина с прикрепленными к ней стальными граблями для измельчения глины.

   Глину  в болтушку подают небольшими  порциями вместе с водой. Грабли  разбивают большие куски на  зерна размером не более 3-5 мм, которые легко распускаются в  воде. Полученный шлам насосами  перекачивается в расходные бункера  сырьевой мельницы для помола  с дробленым известняком. Если  в качестве карбонатного сырья  используется мел, то его предварительно (после дробления) вместе с глиной  распускают в болтушках, а затем  домалывают в мельницах. Крупные  включения собираются на дне  резервуара и периодически удаляются.

      Качество цемента существенно  зависит от химического состава  сырьевой смеси, поступающей на  обжиг. Контроль  достигается  использованием  вертикальных и горизонтальных шламбассейнов. Шлам из мельницы подается сначала в первый вертикальный бассейн. Шлам другого состава поступает во второй вертикальный бассейн. Зная точный химический состав этих двух шламов, можно рассчитать состав требуемого шлама. Путем перекачивания нужных количеств шлама из этих бассейнов в третий получают готовый для обжига шлам. При перекачивании откорректированного шлама в вертикальный бассейн его тщательно перемешивают струями сжатого воздуха (аэрируют). Перед подачей в печь шлам из вертикального бассейна перекачивают в горизонтальный, где его перемешивают механическим способом.

            Химический состав шлама постоянно  проверяется автоматически работающими  пробоотборниками и рентгеновским квантометром. Шламы из двух бассейнов смешиваются и попадают в третий - расходный, пройдя предварительно экспресс-анализ с помощью сложных электронных устройств.

 

Обжиг

      Обжигают сырьевую  смесь (шлам) во вращающихся печах  различной длины и диаметра. Топливо  в виде газа или каменноугольной  пыли вдувается   в  печь  с нижнего конца.   Дымовые  газы с температурой      150-200 °С удаляются со стороны верхнего конца.

 По характеру процессов температурные  зоны в печи называют:

1) до 200 градусов – испарения (сушка  шлама);

2) 200-800 градусов - подогрева;

3) 800-1000 градусов - декарбонации;

4) 1000-1300 градусов - экзотермической  реакции;

5) 1300-1450-1300 градусов - спекания;

6) 1300-1000 градусов - охлаждения.

 В зоне 3 происходит процесс  разложения CaCO3 по схеме

            CaCO3-->CaO + CO2

CaO в свою очередь вступает в соединения с элементами глинистого компонента CaO*Fe2O3; Cao*SiO2; CaO*Al2O3.

   В зоне 4 происходит насыщение  этих соединений до соответствующих  клинкерных материалов. В зоне 5 образуется  основная часть портландцементного  клинкера - кальцевый силикат 3CaCO*SiO2

   Хранят готовый цемент  в цементных силосах - железобетонных  ёмкостях диаметром 10-12 метров и  высотой 20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.

     Основной качественной характеристикой  цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора 1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде при температуре 20 град.  Прочность колеблется от 300 до 600 кг/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам - М600.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Исходя из динамики трудозатрат различают два возможных варианта развития технологического процесса ― ограниченное или неограниченное. Определим тот вариант, который реализуется по имеющимся зависимостям.

 

 

Тж(t)=2500/(17t²+4250) и Тп(t)=0,002t²+0,5

Построим график изменения затрат живого Тж, прошлого Тп и совокупного Тс труда, t ¾ время.

Тс = Тж + Тп

 

Таблица 1 ¾ Зависимость Тп, Тж, Тс от времени t

t	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тж(t)	0,586	0,579	0,568	0,552	0,535	0,514	0,492	0,469	0,444	0,42
Тп(t)	0,502	0,508	0,518	0,532	0,55	0,572	0,598	0,628	0,662	0,7
Тс(t)	1,088	1,087	1,086	1,084	1,085	1,086	1,09	1,096	1,106	1,12

 

 

 

2) По графику видно, что вариант развития технологического процесса ¾ ограниченный так как с увеличением Тп происходит снижение Тж.

По графику определим, что процесс развития имеет трудосберегающий характер, т. к. происходит экономия затрат живого труда за счет роста прошлого, но в то же время и фондоемкий, т.к. повышаются затраты прошлого труда.

3) Построим график функции  Тж = f (Тп). 

Тж = f (Тп)

, Тп = 0,002t²+0,5

0,002t² = Тп-0,5

t=

Тж= = =

 

Таблица ¾ 2 Зависимость Тж=f(Тп)

Тп	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тж	0,29	0,15	0,09	0,07	0,05	0,049	0,04	0,036	0,03	0,029

 

4) Теперь важно установить, в какой степени снижаются затраты живого труда, т. е. определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

Тж = f(Тп)

Тж= = =

(Тж)'====- =

C увеличением Тп значение производной уменьшается, следовательно, это убывающий тип отдачи.

5)  Графически  найдём экономический предел  накопления прошлого труда. Он равен 4.

Теперь найдём экономический предел накопления прошлого труда аналитически.

 

, Тп = 0,002t²+0,5

 

 

Тж'====

 

Тп'=t

Тс'=0,004t=0

0,004t==

0,004t=85000t

t²=a

21250000=289a+144500a+18062500

289a²+144500a-3187500=0

D=b²-4ac=20880250000-3684750000=17195500000

 

==4,55

 

t²=a

t==2,13=t*

Тп(t*)=0,002*4,55+0,5=0,509

 

6) Определим  совпадает ли экономический предел  накопления прошлого труда с  абсциссой точки пересечения  Тж и Тп.

Тж=Тп

 

 = 0,002t²+0,5

2500=(0,002t²+0,5)(17t²+4250)

2500=0,034+8,5t²+2125

375=0,034+17t²

x

D=289+51=340

=18,4

x==20,5

t==4,52

t≠t*, т.е. наши точки не совпадают

 

7) На основе  вышеприведенных параметров можно  дать общую оценку перспектив технологического развития.

По графику «Динамика трудозатрат» видно, что ручной труд замещается машинным, такой вариант называют ограниченным вариантом динамики трудозатрат. Замещение живого труда прошлым со временем становится нецелесообразным. Если до момента времени t* оно ведет к снижению совокупных трудозатрат, то после ― к возрастанию. Поэтому при использовании данного варианта очень важно предвидеть момент наступления экономического предела выгодности замещения живого труда прошлым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Уровень  технологии технологического процесса

 

    В нашем техпроцессе  мы обнаруживаем ограниченный путь развития, который называется рационалистическим. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда. Вместе с тем живой труд уменьшается в большей степени , чем  возрастет прошлый труд. Рационалистическое/эволюционное/ развитие с экономической точки зрения всегда предпочтительнее» чем путь эвристического /революционного/ развития технологического процесса.  Это связано с дополнительными затратами на научно-исследовательские, работы при эвристическом совершенствовании технологии. Однако суть рационалистического развития принципиально ограничен     Рассчитаем параметры технологического процесса L , B , Y для момента времени t=3.

 

     Воспользуемся моделью рационалистического развития техпроцесса.

 

      L= (3.1.)   где L- производительность труда ; B -  технологическая вооруженность ; Y- уровень технологии, Y*-относительный уровень технологии.

 

L=1/Тж =1,512

B=Тп/Тж =0,84672  

У=(1/Тж)*(1/Тп )  =2,7

У*=У/L=1/Тп=1,7857

      Это соотношение  справедливо для механизированных  процессов и является математической  моделью закона рационалистического  развития техпроцесса.

 

 

4. Структура технологического процесса

  с 4.1

 

 

Схема технологического процесса производства портландцемента.

Рис 4.2. Пооперационная структура технологического процесса производства портландцемента:

- предметные связи;

- временные связи.

Рис 4.3. Структура операций процесса производства портландцемента:

- предметные связи;

- временные связи.

Рис 4.4. Структура технологического перехода операций процесса производства портландцемента:

- предметные связи;

-временные связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе  работы  по описанию производства цемента,  мы дали подробную характеристику получаемой продукции исходного сырья, необходимого для производства цемента, а также характеристику технологии  производства продукции.

В производстве портландцемента по характеру технологического цикла используется непрерывный технологический процесс. Его достоинство заключается в том, что он позволяет осуществлять наиболее выгодное в экономическом смысле производство, которое осуществляется непрерывно. Однако следует отметить, что производство извести шахтным способом является наиболее экономически-выгодным производством, но качество продукции незначительно уступает другим видам производства извести.

Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. В современной строительной практике роль цемента в выпуске новых прогрессивных материалов и изделий для полносборного домостроения постоянно возрастает.  
    Портландцемент используют во всех областях стройиндустрии для приготовления цементных и бетонных растворов, сухих строительных смесей, для производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также в производстве асбестоцементных изделий. Портландцемент и получаемые на его основе прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Бутт Ю.М., Тимашев В.В., «Портландцемент». М..: Стройиздат, 1974г.
2. Колокольников В.С., Производство цемента, М.: Высшая школа, 1967 г. 
3. «Справочник по производству цемента», под. ред. И.И. Холина.
4. Чистов Ю.Д., Лабзина Ю.В.: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций; М.:Стройиздат 1988
5. Ченцов И.В.. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. Мн.: Вышэйшая школа 1989.