Schema tehnologică pentru producerea cimentului Portland prin tragere cu metoda uscată. Proces umed

Oricare ar fi pașii pe care le face progresul în diverse ramuri de producție și tehnologii, binecunoscutul ciment deține stabil poziția de lider în construcții. Și, deși producția de ciment este un proces intensiv în muncă, consumator de energie și costisitor, rentabilitatea fabricilor de ciment este foarte mare.

Pentru a reduce costurile, aceste întreprinderi, de regulă, sunt situate în același loc în care sunt extrase materiile prime.

Principalele metode de producere a cimentului

Baza producției de ciment este masa arsă, numită „clincher”. Compoziția clincherului poate fi variată, așa că vom vorbi despre asta mai târziu.

Întregul proces tehnologic de producție a cimentului poate fi împărțit în două etape principale:

• obținerea clincherului este cel mai costisitor și consumator de timp;
• zdrobirea clincherului pentru a obține o masă pulverulentă.

Samo Producția de clincher este împărțită în patru etape:

• materiile prime din care se va prepara clincherul sunt extrase si livrate la locul de prelucrare;
• materiile prime sunt zdrobite;
• amestecul brut se prepară în proporțiile necesare;
• amestecul finit se arde la temperaturi ridicate.

1.1 Metodele de producere a cimentului sunt împărțite în trei grupe principale:

• umed;
• uscat;
• combinate.

Alegerea unuia dintre ele depinde de capacitatea termică a întreprinderii și de calitatea materiilor prime.

1.2 Metoda umedă

Principalul avantaj al acestei metode este că, indiferent din ce este făcut clincherul, indiferent cât de eterogene sunt luate inițial materiile prime, metoda umedă vă permite să selectați cu exactitate compoziția dorită a nămolului.

Nămolul, în acest caz, este o masă apoasă, asemănătoare jeleului, care conține până la 40% apă. Compoziția sa este corectată în bazine speciale și apoi ars în cuptoare rotative la temperaturi peste 1000ºC.

mod umed necesită mai multă energie termică, dar permite producerea de ciment de cea mai bună calitate, datorită absenței efectului eterogenității nămolului asupra produsului final.

2 Metoda uscată

Procesul uscat necesită ca orice materie primă să fie prelucrată fără utilizarea apei. În acest caz, argila, calcarul și alte componente sunt zdrobite, apoi măcinate până la o stare de praf și amestecate cu aer în cutii închise.

La fabricarea cimentului prin metoda uscată, materiile prime gata preparate intră în cuptor pentru ardere, fara a avea, in plus, vapori de apa. Prin urmare, după tratamentul termic, obținem ciment gata preparat care nu necesită zdrobire.

Metoda uscată reduce semnificativ costul timpului, al energiei termice și al altor resurse. Este foarte avantajos și eficient cu omogenitate mare a suspensiei.

2.1 Combinat

Producția poate fi bazată pe metoda umedă și completată cu uscată, sau uscată, completată cu umedă.

În cazurile în care se bazează metoda umedă, materiile prime sunt deshidratate după amestecare cu uscătoare cu filtru speciale și trimise la cuptor aproape uscate. Acest lucru vă permite să reduceți costul energiei termice, deoarece reduce semnificativ evaporarea în timpul procesului de ardere. Dacă producția de clincher se bazează pe o metodă uscată, amestecul finit este granulat cu adaos de apă.

În ambele cazuri, clincherul intră în cuptor cu un conținut de umiditate de 10 până la 18%.

2.2 Producție fără clinker

Pe lângă metodele tradiționale enumerate mai sus, producția de ciment poate avea loc fără clincher. În acest caz, materia primă este un furnal sau zgură hidraulică, care este combinată cu componente și activatori suplimentari. Rezultatul este un amestec de zgură-alcalin, care este zdrobit și măcinat până la consistența dorită.

Tehnologie de producere a cimentului fără clincher are următoarele calități pozitive:

• produsul final este rezistent la orice condiții de mediu;
• costul energiei termice și alte costuri cu energie sunt reduse semnificativ;
• deşeurile din industria metalurgică sunt folosite ca materie primă pt producție de calitate ciment, care afectează pozitiv curățenia mediului;
• face posibilă producerea unui produs final cu proprietăți diferite și în culori diferite fără a schimba metoda de producție.

2.3 Producția de ciment (video)

2.4 Echipamente pentru producerea cimentului

Deoarece întregul proces de producție este împărțit în etape care sunt în mod inerent foarte diferite unele de altele, echipamentele pentru producția de ciment necesită o varietate de profile. Poate fi împărțit în următoarele subgrupe:

• echipamente pentru extracția și transportul materiilor prime;
• pentru zdrobire și depozitare;
• cuptoare pentru prăjire;
• mașini pentru măcinarea și amestecarea clincherului;
• masini pentru ambalarea cimentului finit.

Deoarece producția de ciment se face în moduri diferite și materiile prime sunt folosite diferit, echipamentele din fabrici pot fi și ele diferite.

Recent, mini-instalațiile private pentru producția de ciment au fost foarte populare. Uneori se face chiar și acasă, dar despre asta vom vorbi mai târziu.

Chestia este că echipamentele pentru astfel de plante nu sunt foarte scumpe, pot fi instalate în zone relativ mici și se plătesc uimitor de repede.

În plus, asamblarea, dezasamblarea și transportul liniei de producție nu provoacă dificultăți. Prin urmare, este posibil să instalați o fabrică privată la orice depozit de materie primă nepromițător și, după ce ați rezolvat-o, să o transportați în alt loc. Această opțiune va elibera producătorul de sarcina de a transporta materii prime, ceea ce va duce la economii semnificative.

2.5 În ce constă linia de producție?

1. Concasoare cu șurub. Proiectat pentru zdrobirea grosieră și măcinarea materiilor prime.
2. Concasoare cu ciocane.
3. Sită sau sită vibrantă. Necesar pentru cernerea materialului zdrobit.
4. Alimentator de material pentru prima etapă.
5. Transportatorii. Îndeplinește funcția de aprovizionare cu materii prime pentru etapa următoare.
6. Mașină de sortat.
7. Masini de treierat si treierat-dozat.
8. Moara cu pietre de moara.
9. Mașină de amestecare a nămolului.
10. Cuptor cu tambur rotativ.
11. Planta de uscare.
12. Unitate frigorifică.
13. Moara pentru clincher.
14. Elevator cu cupe cu șuruburi de alimentare.
15. Echipamente de cântărire și ambalare.

3 Realizarea de ciment de calitate acasă

În unele cazuri, când trebuie să faceți o șapă de beton și să mergeți departe pentru ciment, meșterii se angajează să facă ciment acasă. Observăm imediat că procesul de fabricare a cimentului acasă este un proces foarte laborios și necesită echipamente și abilități serioase.

Nu vă așteptați că veți primi un produs de calitate prima dată. Înainte de a obține ciment adevărat, va trebui să strici mai mult de o duzină de kilograme de material.

Pentru producerea cimentului Portland se folosesc roci dure și moi; în timp ce atât prima cât și cea din urmă pot include componente argiloase și calcaroase ale amestecului brut. Componentele de argilă moale includ argilă, loess, iar componentele de argilă tare includ marna argilosă, șisturi.Creta este folosită printre componentele calcaroase moi, iar calcarul este folosit printre cele dure.

Componentele moi sunt zdrobite cu succes în piure, în timp ce componentele dure pot fi zdrobite doar în mori. Prin urmare, schema tehnologică de măcinare materii primeîn metoda umedă, acestea sunt selectate în funcție de proprietățile lor fizice și mecanice. Există trei opțiuni pentru schemele tehnologice:

două materiale moi - argila și creta sunt zdrobite în piure;

două materiale solide - marna argilosă și calcarul sunt zdrobite în mori;

· un material moale - argila este zdrobită în vorbitori; celălalt este tare - calcarul este zdrobit într-o moară.

La fabricile interne, cea mai comună schemă pentru producția de ciment Portland cu materii prime moi (argilă) și dure (calcar). Se compune din următoarele operații (Fig. 2. 1.):

Operația tehnologică inițială de obținere a clincherului este măcinarea materiilor prime.

Necesitatea măcinarii materiilor prime la o stare foarte fină este determinată de condițiile de formare a clincherului omogen în compoziție din două sau mai multe materii prime. Interacțiunea chimică a materialelor în timpul arderii are loc mai întâi în stare solidă.

Orez. 2.1.

Acesta este un fel de reacție chimică atunci când se formează o substanță nouă ca urmare a schimbului de atomi și molecule a două substanțe în contact una cu cealaltă. Posibilitatea unui astfel de schimb apare la o temperatură ridicată, când atomii și moleculele încep să-și efectueze vibrațiile cu mare putere. În acest caz, formarea de noi substanțe are loc pe suprafața boabelor materiilor prime care sunt în contact unele cu altele. În consecință, cu cât suprafața acestor boabe este mai mare și cu cât secțiunea transversală a boabelor este mai mică, cu atât va avea loc reacția de formare a unor noi substanțe mai completă.

Bucățile de materii prime au adesea dimensiuni de câteva zeci de centimetri. Cu tehnologia de măcinare existentă este posibilă obținerea materialului sub formă de boabe cele mai mici din astfel de bucăți în doar câțiva pași. În primul rând, piesele sunt supuse la măcinare grosieră - zdrobire, iar apoi măcinare fină.

În funcție de proprietățile materiilor prime din industria cimentului, măcinarea fină se realizează în mori și pisoare în prezența unor cantități mari de apă. Morile sunt folosite pentru măcinarea materialelor solide (calcar, șisturi), iar mașinile sunt folosite pentru materiale care înfloresc ușor în apă (cretă, argilă).

Din piure, suspensia de argilă este pompată într-o moară în care se zdrobește calcarul. Măcinarea în comun a celor două componente permite obținerea unui nămol brut mai omogen.

Suspensiile de calcar și argilă sunt introduse în moara brută într-un raport strict definit corespunzător compoziției chimice a clincherului. Cu toate acestea, chiar și cu cea mai atentă dozare, nu este posibil să se obțină din moară un nămol cu ​​compoziția chimică necesară. Motivul pentru aceasta este în principal fluctuațiile caracteristicilor materiilor prime din domeniu.

Pentru a obține un nămol cu ​​o compoziție chimică strict specificată, acesta este corectat în bazine speciale. Pentru a face acest lucru, într-una sau mai multe mori, se prepară un nămol cu ​​un titru deliberat scăzut sau evident ridicat (conținut de carbonat de calciu CaCO3), iar acest nămol se adaugă într-o anumită proporție la bazinul de nămol corectiv.

Nămolul preparat în acest fel, care este o masă cremoasă cu un conținut de apă de până la 40%, este alimentat prin pompe în rezervorul de alimentare al cuptorului, de unde este turnat uniform în cuptor.

Numai cuptoarele rotative sunt folosite pentru arderea clincherului în metoda de producție umedă. Sunt un tambur de oțel de până la 150-185 m lungime și 3,6-5 m diametru, căptușiți în interior cu cărămizi refractare; productivitatea unor astfel de cuptoare ajunge la 1000-2000 de tone de clincher pe zi.

Tamburul cuptorului este instalat cu o pantă de 3--4 °. Nămolul este încărcat din partea laterală a capătului ridicat al cuptorului, iar combustibilul sub formă praf de carbune, gaz sau păcură este suflată în cuptor din partea opusă. Ca urmare a rotației tamburului înclinat, materialele conținute în acesta se deplasează continuu spre capătul decorticat. În zona de ardere a combustibilului se dezvoltă cea mai ridicată temperatură - până la 1500 ° C, care este necesară pentru interacțiunea oxidului de calciu, format în timpul descompunerii CaCO3, cu oxizii de argilă și obținerea clincherului.

Gazele de ardere se deplasează de-a lungul întregului tambur al cuptorului către materialul ars. Întâlnind materiale reci pe drum, gazele de ardere le încălzesc și se răcesc. Ca urmare, pornind de la zona de ardere, temperatura de-a lungul cuptorului scade de la 1500 la 150–200°C.

Din cuptor, clincherul intră în răcitor, unde este răcit de aerul rece care se deplasează spre acesta. Clinkerul răcit este trimis la un depozit pentru depozitare. Depozitat - aceasta este îmbătrânirea (până la 2-3 săptămâni) pentru a stinge varul liber în clincher cu umiditatea din aer și, prin urmare, pentru a preveni modificările inegale ale volumului de ciment în timpul întăririi acestuia.

Un proces tehnologic foarte organizat de obținere a clincherului asigură un conținut minim de CaO liber în clincher (mai puțin de 1%) și astfel elimină necesitatea depozitării acestuia. În acest caz, clincherul de la frigider este trimis direct la măcinare.

Înainte de măcinare, clincherul este zdrobit până la granule de 8-10 mm pentru a facilita lucrul morilor.

Măcinarea clincherului se realizează împreună cu aditivi de gips, hidraulici și alți aditivi, dacă se folosesc aceștia din urmă. Măcinarea îmbinării asigură amestecarea minuțioasă a tuturor materialelor între ele, iar omogenitatea ridicată a cimentului este un factor important calitatile lui.

Aditivii hidraulici, fiind materiale foarte poroase, au, de regulă, umiditate ridicată (până la 20–60% sau mai mult). Prin urmare, înainte de măcinare, acestea sunt uscate până la un conținut de umiditate de aproximativ 1%, fiind zdrobite anterior până la boabe cu o dimensiune a particulelor de 8-10 mm. Gipsul este doar mărunțit, deoarece este introdus în cantități mici, iar umiditatea conținută în el este ușor evaporată de căldura generată în timpul măcinarii cimentului ca urmare a impacturilor și abraziunii în moara de măcinare a mediilor.

Cimentul părăsește moara cu o temperatură de până la 100 ° C sau mai mult. Pentru răcire, precum și pentru crearea unui stoc, acesta este trimis la un depozit. In acest scop se folosesc depozite siloz, dotate cu transport mecanic (ascensoare, melci), pneumatice (pompe pneumatice, tobogane de aer) sau pneumomecanic.

Cimentul este expediat către consumator în containere - în saci de hârtie multistrat cu greutatea de 50 kg sau în vrac în containere, transportoare de ciment auto sau feroviar, în nave special echipate. Fiecare lot de ciment este furnizat cu un pașaport.

Pe fig. 2.2. este prezentată schema tehnologică de producere a cimentului prin metoda umedă.

Orez. 2.2.

Orez. 2.2. Sistem tehnologic producția de ciment umed (continuare)

Orez. 2.2. Schema tehnologica de obtinere a cimentului prin metoda umeda (concluzie)

Cimentul Portland și soiurile sale sunt principalul liant în construcție modernă. În URSS, producția sa este de aproximativ 65% din producția tuturor cimenturilor.

Ciment Portland- produs de măcinare fină a clincherului obținut prin ardere înainte de sinterizare, adică topirea parțială a amestecului brut, care asigură predominarea în acesta a silicaților de calciu foarte bazici (70 ... 80%). Pentru a regla priza și alte proprietăți la măcinarea clincherului, se adaugă ciment o cantitate mică de gips (1,5 ... 3,5%). În conformitate cu GOST 10178-85, numele de ciment Portland (PC-DO) este păstrat pentru un astfel de ciment fără aditivi. Ш Materii prime și producție.

Pentru a obține ciment Portland de înaltă calitate, compoziția chimică a clincherului și, prin urmare, compoziția amestecului brut, trebuie să fie stabilă.

Numeroase studii și experiență practică arată că compoziția chimică elementară a clincherului trebuie să se încadreze în următoarele limite (% în greutate): CaO - 63...66; Si02 - 21...24; А12О3 - 4...8; Pe2Oz - 2...4, cantitatea lor totală este de 95... ...97%. Prin urmare, pentru producerea cimentului Portland trebuie folosite astfel de materii prime care conțin mult carbonat de calciu și aluminosilicați (calcare, argile, marne de var). Mai des, amestecuri artificiale brute de calcar sau cretă și roci argiloase sunt folosite într-un raport între ele în amestecul brut de aproximativ 3:1 (% din greutate): CaCO3 - 75...78 și substanță argilosă - 22... 25. În loc de argilă sau pentru înlocuirea parțială a acesteia, se folosesc și deșeuri din diverse industrii (zgură de furnal, nămol de nefelină etc.). Nămolul de nefelină obținut în timpul producției de alumină conține deja 25...30% SiOЈ și 50...55% CaO; este suficient să adăugați 15 ... 20% calcar la acesta pentru a obține un amestec brut. În același timp, productivitatea cuptoarelor va crește cu aproximativ 20%, iar consumul de combustibil va scădea cu 20...25%. Pentru a asigura compoziția chimică dorită a amestecului brut, se folosesc aditivi corectori care conțin oxizii lipsă. De exemplu, cantitatea de S1O2 este crescută prin adăugarea de tripoli, un balon la amestecul brut. Adaosul de cenușă de pirit crește conținutul de Fe2O3.

Folosit ca combustibil gaz natural, mai rar păcură și combustibil solid sub formă de praf de cărbune. Costul combustibilului este de până la 26% din costul cimentului finit, așa că fabricile de ciment acordă multă atenție economisirii acestuia.

Tehnologia cimentului Portland practic se rezumă la prepararea unui amestec brut din compoziția potrivită, arderea acestuia la sinterizare (se obține clincher) și măcinarea într-o pulbere fină.

Amestecul brut este preparat prin procesul uscat sau umed (vezi 5.2). În conformitate cu aceasta, există și metode pentru producerea cimentului - uscat și umed. În URSS predomină metoda umedă de producere a cimentului, dar metoda uscată este introdusă din ce în ce mai pe scară largă. Cel mai important avantaj al metodei de producție uscată nu este doar reducerea consumului de căldură pentru ardere de 1,5 ... 2 ori comparativ cu metoda umedă, ci și eliminări specifice mai mari în cuptoarele cu metoda uscată.

Prăjirea amestecului brut se realizează mai des în cuptoare rotative, dar uneori (cu o metodă uscată) în cuptoare cu arbore.

Cuptorul rotativ (5.2) este un tambur de oțel sudat cu o lungime de până la 185 m sau mai mult, un diametru de până la 5 ... 7 m, căptușit din interior cu materiale refractare. Tamburul este așezat pe role la un unghi de 3...4° față de orizont și se rotește încet în jurul axei sale. Datorită acestui fapt, amestecul brut încărcat în partea superioară a cuptorului se deplasează treptat spre capătul inferior, unde este suflat combustibil, ai cărui produse de ardere sunt aspirate spre amestecul brut și îl ard. Natura proceselor care au loc în timpul arderii amestecului brut preparat prin metode uscate și umede este în esență aceeași și este determinată de temperatura și timpul de încălzire a materialului în cuptor. Să aruncăm o privire asupra acestor procese.

În zona de uscare, amestecul de materie primă care intră în capătul superior al cuptorului se întâlnește cu gaze fierbinți și treptat, pe măsură ce temperatura crește de la 70 la 200 ° C (zona de uscare), se usucă, transformându-se în bulgări, care se despart în granule mai mici la rulare. Pe măsură ce amestecul brut se mișcă de-a lungul cuptorului, acesta este în continuare încălzit treptat, însoțit de reacții chimice.

În zona de încălzire la 200...700 °C, impuritățile organice din materia primă sunt arse, apa legată chimic este îndepărtată din mineralele argiloase și se formează caolinitul anhidru Al2O3-2SiO2. Zonele pregătitoare (uscare și încălzire) cu metoda umedă de producție ocupă 50 ... 60% din lungimea cuptorului, cu metoda uscată de preparare a materiilor prime, lungimea cuptorului este redusă datorită zonei de uscare.

În zona de decarbonizare la o temperatură de 700 ... s..l 100 ° C are loc procesul de disociere a carbonaților de calciu și magneziu în CaO, MgO și CO2, aluminosilicații de argilă se descompun în oxizi separați SiO2, A12O3 și Fe2O3 cu o structură puternic slăbită. Disocierea termică a CaCO3 este un proces endotermic cu o absorbție mare de căldură (1780 kJ la 1 kg de CaCO3), astfel încât consumul de căldură în zona a treia a cuptorului este cel mai mare. În aceeași zonă, oxidul de calciu în stare solidă reacționează cu produșii de descompunere a argilei pentru a forma silicați de calciu cu conținut scăzut de bazin, aluminați și ferite (2CaO-SiO2, CaO-ASh3, 2CaO-Fe2O3).

În zona reacțiilor exoterme, masa arsă, în mișcare, se încălzește rapid de la 1100 la 1300 ° C, în timp ce se formează mai mulți compuși bazici: trei-aluminat de calciu 3CaO-A12O3 (C3A), patru aluminoferită de calciu 4CaO-Al2O3-Fe2O3 (C4AF), dar o parte din oxidul de calciu este încă liber. Materialul ars este agregat în granule.

În zona de sinterizare la 1300...1450 °C, amestecul ars se topește parțial. C3A, C4AF, MgO și toate impuritățile fuzibile ale amestecului brut trec în topitură. Pe măsură ce topitura apare, C2S și CaO se dizolvă în ea și, interacționând între ele, formează principalul mineral de clincher - silicatul tricalcic 3CaO-SiO2 (C3S), care este slab solubil în topitură și, ca urmare, este eliberat din se topește sub formă de cristale mici, iar materialul ars este sinterizat în bucăți de 4 ... 25 mm, numite clincher.

În zona de răcire (etapa finală a arderii), temperatura clincherului scade de la 1300 la 1000 °C, structura și compoziția acestuia sunt în cele din urmă fixate, inclusiv C3S, C2S, C3A, C4AF, faza sticloasă și componentele secundare.

După ieșirea din cuptor, clincherul trebuie răcit rapid în frigidere speciale pentru a preveni formarea de cristale mari în el și pentru a păstra faza sticloasă în formă necristalizată. Fara racirea rapida a clincherului se va obtine un ciment cu o reactivitate redusa fata de apa.

După învechire într-un depozit (1 ... 2 săptămâni), clincherul este transformat în ciment prin măcinarea lui într-o pulbere fină, adăugând o cantitate mică de gips dihidrat. Cimentul Portland gata este trimis pentru depozitare în silozuri și mai departe pe șantierele de construcții.

Proces uscat pentru producerea cimentului imbunatatit foarte mult. Procesul cel mai consumator de energie - decarbonizarea materiilor prime - este scos din cuptorul rotativ într-un dispozitiv special - un calciner, în care se desfășoară mai rapid și utilizează căldura gazelor de eșapament (5.3). Conform acestei tehnologii, făina crudă nu intră mai întâi în cuptor, ci într-un sistem de schimbătoare de căldură ciclon, unde este încălzită de gazele de eșapament și apoi fierbinte este alimentată în calciner. Aproximativ 50% din combustibil este ars în calciner, ceea ce face posibilă descompunerea aproape completă a CaCO3. Făina crudă preparată în acest fel este introdusă în cuptor, unde restul de combustibil este ars și se formează clincher. Acest lucru face posibilă creșterea productivității liniilor de producție, reducerea resurselor de combustibil și energie, înjumătățirea aproximativă a lungimii cuptorului rotativ și, în consecință, îmbunătățirea aspectului instalației și a suprafeței de teren pe care o ocupă.

În URSS, a fost creată o tehnologie de sare la temperatură joasă pentru producția de ciment, bazată pe descoperirea oamenilor de știință sovietici. Esența descoperirii constă în stabilirea unui nou fenomen - formarea unui silicat de calciu foarte bazic - alinită, asemănătoare ca compoziție cu alita în intervalul de temperatură 9OO...11OO°C, adică mult mai scăzute decât temperaturile de cristalizare. de silicati tricalcici - alita. Alinitul, care este principala fază de liant a clincherului de ciment Portland de tip nou, determină activitatea lor hidraulică ridicată. Intrarea anionilor de clor în structură este condiție prealabilă formarea alinitei si a clincherelor de tip nou. Introducerea, de exemplu, a 10 ... 12% CaCl2 în sarcină este însoțită de formarea topiturii de clorură de calciu la temperaturi extrem de scăzute (600 ... 800 C), care deplasează toate reacțiile principale de formare a mineralelor la interval de temperatură 1000 ... 1100 "C și permite clincherul la temperaturi scăzute.

Implementarea tehnologie nouă va reduce consumul specific de combustibil, va crește dramatic productivitatea cuptoarelor și a echipamentelor de măcinare.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Buna treaba la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Introducere

Capitolul 1. Operatii tehnologice de preparare a materiilor prime

1.1 Materii prime pentru producția de ciment

1.1.1 Roci carbonatice

1.1.2 Roci de argilă

1.1.3 Aditivi corectivi

1.2 Principalele operațiuni tehnologice de obținere a materiilor prime

1.2.2 Zdrobire

1.2.6 Tratament termic materii prime

Capitolul 2. Tehnologia de producere a cimentului Portland

2.1 Compoziția materialului cimentului Portland

2.2 Schema tehnologică pentru producerea cimentului portland uscat

2.3 Tipuri speciale de ciment Portland

Bibliografie

Aplicație

Introducere

Cuvântul „ciment” se referă la concepte colective - unește tipuri diferite materiale de legare obţinute prin arderea unor roci şi supuse şlefuirii. Au fost numiți lianți pentru capacitatea de a combina (lega) într-un singur întreg atât particule individuale de umpluturi mici, cât și fragmente mai mari.

La dispoziția maiștrilor străvechi ai piramidelor, mausoleele și alte clădiri ciclopice se construiau doar gips și var aerian, obținut prin arderea piatră de gips și calcar. Timp de câteva milenii, betonurile și soluțiile pe bază de acestea au fost singurii lianți cunoscuți (fără a lua în calcul argila), iar bălegarul și ouăle de pasăre au fost primii aditivi modificatori. Uriașa cupolă a „Templului-Toți Zeii” (vechiul Panteon roman: 43 de metri în anvergură); se întinde pe 5000 km, cel mai mare gard din lume - Marele Zid Chinezesc; galeria de beton a legendarului labirint din Egiptul antic; clădiri religioase masive ale hindușilor - toate aceste capodopere de construcție au fost create folosind „străbunicile” și „străbunicile” cimenturilor moderne. Timpul a trecut și deja alți lianți, obținuți artificial și capabili să se transforme într-o masă de plastic atunci când sunt amestecați (frământați) cu apă, în timp ce se întăresc nu numai în aer, ci și în elementul apă, au fost creați de mințile iscoditoare ale omenirii.

Cimentul nu este un material natural. Fabricarea sa este un proces costisitor și consumatoare de energie, dar rezultatul merită - rezultatul este unul dintre cele mai populare materiale de construcții, care este utilizat atât independent, cât și ca componentă constitutivă a altor materiale de construcție (de exemplu, beton și beton armat). Fabricile de ciment sunt de obicei amplasate imediat la locul de extracție a materiilor prime pentru producerea cimentului.

În Rusia, producția de ciment Portland a fost extinsă numai în sfârşitul XIX-leaîn. A.R. a muncit mult la crearea și îmbunătățirea acestuia. Shulyachenko, care este numit „părintele producției rusești de ciment”. Meritul său constă în faptul că cimenturile Portland autohtone de înaltă calitate au înlocuit cimenturile de fabricație străină. În Rusia, prima fabrică de producție de ciment Portland a fost construită în 1856, iar până la începutul Primului Război Mondial, funcționau deja 60 de fabrici de ciment cu o capacitate totală de aproximativ 1,6 milioane de tone de ciment pe an.

Capitolul 1. Operatii tehnologice de preparare a materiilor prime

1.1 Materii prime pentru producerea cimentului

1.1.1 Roci carbonatice

Sunt larg distribuite în natură, ceea ce contribuie la dezvoltarea producției de ciment pe baza lor. Din roci carbonatice se folosesc calcar, cretă, rocă calcar-cochilie, marmură, tuf calcaros, marne etc.. Toate aceste roci conţin în principal calcit carbonic CaCO 3 . Calcarele sunt compuse din cristale de calcit de diferite dimensiuni. Creta este o rocă liberă, slab cimentată, cu nămol pământesc. Calitatea materiilor prime carbonatate depinde de structura acesteia, de cantitatea de impurități și de uniformitatea distribuției lor în masa materiilor prime. Rocile carbonatice sunt potrivite pentru producția de ciment cu un conținut de 40-43,5% CaO și 3,2-3,7% MgO. Este de dorit ca conținutul de Na20 și K20 în total să nu depășească 1%, iar SO3 - 1,5-1,7%. Mai favorabile sunt rocile cu o compoziție chimică constantă și o structură omogenă cu granulație fină. amestecuri utile de argile fine și silice amorfă cu distribuția lor uniformă în roca carbonatată. Un tip special de materie primă carbonatată este marna - o rocă de tranziție de la calcar la argilă. Marna este un amestec fin natural de origine sedimentară de roci argilo-nisipoase (20-50%) și carbonat de calciu (50-80%). În funcție de conținutul de CaCO 3, marnele se împart în nisipoase, argiloase și calcaroase. Cea mai valoroasă materie primă este marna de var care conține 75-80% CaCO 3 și 20-25% argilă. În ceea ce privește compoziția chimică, este aproape de amestecul brut de ciment Portland. O astfel de compoziție de materii prime simplifică foarte mult tehnologia de producție. Marnele, în care conținutul de CaCO 3 corespunde compoziției amestecului brut de ciment Portland, sunt numite naturale. Temperatura de ardere, performanța cuptorului și proprietățile depind de calitatea materiilor prime. produs final. Cu cât densitatea calcarului este mai mare, cu atât procesul de ardere este mai dificil. Proprietățile materiilor prime influențează alegerea unității de ardere.

1.1.2 Roci de argilă

Materii prime argiloase (argile, marne argiloase, șisturi, loess etc.) sunt necesare pentru producerea cimentului Portland. Argilele au compoziții mineralogice și granulometrice diferite chiar și în cadrul aceluiași depozit. Compoziția mineralogică a argilelor este reprezentată în principal de aluminosilicați apos și cuarț, compoziția chimică a argilelor se caracterizează prin prezența a trei oxizi, %: SiO 2 -60-80, Al 2 O 3 -5-20, Fe 2 O 3 - 3-15.

1.1.3 Aditivi corectivi

Cu o compoziție chimică deosebit de favorabilă a materiilor prime, un amestec de ciment Portland cu compoziția necesară poate fi preparat din doar două componente - carbonat și argilă. Dar, în cele mai multe cazuri, este aproape imposibil să se obțină un anumit amestec brut din două componente, prin urmare, se utilizează o a treia și chiar oa patra componentă - aditivi corectivi care conțin o cantitate semnificativă dintr-unul dintre oxizii care lipsesc în amestecul brut. Ca aditiv care conține fier, se folosesc de obicei cendrii de pirit din plantele cu acid sulfuric, mai rar - praful de ardere al furnalelor înalte. Argilele cu conținut scăzut de fier și bauxitele bogate în alumină sunt folosite ca aditiv aluminos. Aditivii de silice sunt nisipuri de cuarț, baloane, tripoli. Conținutul de oxizi în aditivii corectori trebuie să fie, %: pentru Fe 2 O 3 feruginos - nu mai puțin de 40; pentru silice SiO 2 - nu mai puțin de 70; pentru Al 2 O 3 aluminos – nu mai puțin de 30. Cei mai folosiți aditivi feruginoși. Bauxitele sunt, de asemenea, un aditiv corectiv în producția de clincher de ciment Portland. Bauxita este hidroxid de aluminiu cu impurități Fe 2 O 3, SiO 2, CaO, MgO și TiO 2.

1.1.4 Aditivi minerali activi

Acestea includ substanțe minerale naturale sau artificiale, care în sine nu posedă proprietăți astringente, dar, fiind amestecate sub formă fin măcinată cu var, formează un aluat la amestecare cu apă, care, după întărirea în aer, continuă să se întărească sub apă și atunci când este amestecat cu ciment Portland, îi crește rezistența la apă și proprietățile anticorozive. Introducerea aditivilor minerali activi reduce oarecum costul cimentului.

1.1.5 Produse artificiale din alte industrii

Cea mai utilizată industrie a cimentului a găsit zgură de furnal și electrotermofosfor, zgură de combustibil și cenușă, nămol de nefelină (belită), deșeuri care conțin gips. Utilizarea zgurii la fabricile de ciment contribuie la rezolvarea problemei furnizării acestora cu materii prime pentru perioada de amortizare. Nămolul de nefelină (belită) este un deșeu din procesarea complexă a rocilor apatite-nefeline în alumină, sodă, potasiu. Deoarece nămolul a suferit un tratament termic parțial, acesta constă în principal din silicat dicalcic, un mineral care face parte din clincherul de ciment Portland și este capabil să se întărească hidraulic. Zgura granulată și nămolul de nefelină sunt similare ca compoziție cu amestecul brut de ciment Portland, prin urmare pot fi utilizați nu numai ca aditivi minerali activi, ci și ca componente ale amestecului brut de ciment Portland. Deoarece aceste materiale au suferit deja tratament termic, nu conțin CaCO 3 și includ o serie de minerale similare ca compoziție cu mineralele de clincher de ciment, arderea loturilor cu prezența nămolului de nefelină și a zgurii în compoziția lor necesită un consum mai mic de combustibil. De exemplu, la utilizarea nămolului de nefelină, productivitatea cuptoarelor rotative crește cu aproximativ 25%, iar consumul specific de combustibil pentru prăjirea clincherului, electricitate și medii de măcinare este redus (cu aproximativ 20%). Dar zgura măcinată și șlamurile de nefelină provoacă îngroșarea șlamurilor de ciment brut. Conținutul crescut de alcalii din nămolul de nefelină poate reduce calitatea cimentului.

Fig.1. Materii prime pentru producerea cimentului Portland

1. 2 Principalele procese tehnologice de obținere a materiilor prime

1.2.1 Extracția și transportul materiilor prime

Operațiunile de extracție și transport de materii prime sunt cele mai importante etape tehnologice ale producției. În producția de ciment Portland, ponderea costului de extracție a materiilor prime este de aproximativ 10% din costurile totale. În fiecare caz individual, metoda de extragere a materiilor prime trebuie justificată cu atenție, deoarece costurile operațiunilor tehnologice ulterioare depind și de aceasta. Alegerea metodei de extracție este precedată de o analiză a compoziției chimice a materiei prime. Se efectuează extracția materiilor prime cale deschisă direct de pe suprafața pământului. Stratul de rocă este de obicei acoperit cu un strat de rocă sterilă, prin urmare, complexul de operațiuni miniere include îndepărtarea acestuia - supraîncărcare. Costul final al materiilor prime depinde în mare măsură de costul decaparii. Acestea sunt efectuate de buldozere, excavatoare etc. Rocile dure și dense (calcar) sunt dezvoltate, de regulă, prin explozie. Forarea și sablare asigură atât separarea rocii de masiv, cât și zdrobirea pieselor supradimensionate. O caracteristică a unei astfel de lucrări în carierele fabricilor de ciment este volumele relativ mici de producție zilnică și dimensiunea permisă limitată a bucăților de rocă sabată. Mașinile de găurit cu funie de șoc sau de găurit rotativ sunt mai des folosite. Rocile libere și moi (cretă, argilă etc.) sunt exploatate fără pregătire prealabilă pentru excavarea directă de către excavatoare (rotative) cu una sau mai multe cupe, care efectuează simultan două operațiuni: separarea rocii de formațiune și încărcarea brutului finit. material.

Pentru livrarea materiilor prime către fabrică, transportul feroviar și rutier se folosesc de obicei telecabine aeriene, transportoare cu bandă și hidrotransport. Transport feroviar cel mai eficient utilizat în cariere de mică adâncime cu un volum de transport de materii prime de peste 2 milioane de tone/an cu o distanță de transport mai mare de 8 km. Avantajele acestui tip de transport sunt: ​​productivitate ridicată, funcționare fiabilă în orice condiții, consum redus de energie, durata mare de viață a materialului rulant; dezavantaje: costuri mari de capital pentru construcția căii ferate și costuri de exploatare pentru întreținerea și repararea acesteia. Transport auto este oportun să se utilizeze pentru transportul materialelor cu o topografie complexă a suprafeței, volume mici de transport și o distanță de transport de până la 8 km. Roci moi, afanate și de dimensiuni mici sunt livrate fabricii la o distanță de 1-6 km în condiții climatice favorabile prin transportoare cu bandă. În fabrici de ciment cu productivitate scăzută, situate în terenuri foarte accidentate, precum și pe câmpie la intersecția rutelor tehnologice din atelierele miniere autostrăzi, căile ferate etc. folosesc telecabine aeriene. Avantajele lor includ independența față de teren, posibilitatea unei automatizări complete Procese de producție, intensitate redusă a muncii de întreținere; dezavantaje - productivitate scăzută și costuri mari de capital.

1.2.2 Zdrobire

Zdrobirea este procesul de măcinare mecanică a solidelor. Scopul zdrobirii este de a reduce dimensiunea pieselor de materie prima in asa masura incat macinarea ulterioara sa se realizeze cu cel mai mic consum de energie. Măcinarea materialelor se realizează în următoarele moduri: zdrobire, despicare, impact, rupere, abraziune. Concasoarele cu falci, con, role și ciocane sunt folosite pentru zdrobirea materialelor.

Alegerea schemei de zdrobire și a tipului de echipament de zdrobire depinde de proprietățile materiei prime; rocile moi (cretă, argilă) sunt zdrobite conform unei scheme într-o singură etapă în concasoare cu role la bucăți de 200 mm în dimensiune. În ele, materialul este zdrobit prin zdrobire între role care se rotesc unele spre altele. La diferite viteze de rotație a rolelor are loc și abraziunea materialului. În funcție de proprietățile materiei prime, se folosesc role netede, ondulate și dintate. Rocile dure (calcar, marmură) sunt zdrobite conform unei scheme în două etape (Fig. 2):

1. Pe concasoare cu falci până la bucăți cu dimensiunea de 75-200 mm. În astfel de concasoare, sunt utilizate metode de zdrobire, despicare și abraziune parțială a materialului. Avantajele acestui tip de concasor sunt simplitatea, fiabilitatea și capacitatea de a procesa materiale suficient de umede.

2. Pe concasoare cu ciocan până la bucăți cu dimensiunea de 8 - 10 mm. La acest concasor, măcinarea se realizează prin impact și parțial prin abraziune.

1.2.3 Măcinarea fină a materialelor (slefuire)

Unitatea principală pentru măcinarea fină și măcinarea amestecurilor brute de ciment Portland este o moară cu tuburi cu bile, care se distinge prin designul său simplu, fiabilitatea și ușurința în exploatare, oferind un grad ridicat de măcinare. Pentru a proteja tamburul și fundul morii de uzura prematură, acestea sunt căptușite cu plăci longitudinale și de capăt din oțel sau fontă. Măcinarea materialului într-o moară cu bile se realizează prin impactul corpurilor de măcinare care cad liber.

Un dezavantaj semnificativ al morilor cu bile este intensitatea scăzută a mișcării mediilor de măcinare. De asemenea, în timpul șlefuirii uscate, materialul măcinat este încălzit la o temperatură de 100 - 200 0 C, ceea ce duce la o uzură crescută a căptușelii blindate, a corpurilor de șlefuire și poate provoca, de asemenea, descompunerea termică a materialelor măcinate. Pentru funcționarea cu succes a morilor de măcinat uscat, este necesară ventilarea spațiului morii (aspirație). Debitul de aer este asigurat de un ventilator care aspira aer prin moară și dispozitivele ulterioare de curățare. Aerul rece care intră în moară răcește căptușeala carcasei, mediile de măcinare și materialul de măcinat. Trecând prin moară, antrenează cele mai mici particule, împiedicându-le să se lipească de mediul de măcinat. Datorită aspirației, productivitatea morii este crescută cu 20-25%, emisia de praf este redusă, iar condițiile sanitare și igienice de lucru sunt îmbunătățite. Dispersia (scăderea rezistenței în etapele inițiale) a clincherului de ciment se realizează prin utilizarea intensificatoarelor de măcinare.

1.2.4 Mori autogene

O direcție promițătoare în dezvoltarea tehnologiei de măcinare a materiei prime este utilizarea morilor în cascadă, în care măcinarea materialelor se efectuează fără utilizarea mediilor de măcinare - conform principiului auto-măcinare. Moara (Fig. 3) este un tambur scurt rotativ tubular, de diametru mare, închis pe ambele părți de pereții de capăt cu toroane goale. Cavitatea interioară a tamburului este căptușită cu plăci blindate cu lame de ridicare. Materialul intră în moară prin trunionul 1, este aruncat în timpul rotației tamburului la periferia de pe lame, se ridică ultimul și cade din nou, lovind bucățile de material care intră în moara pe parcurs și din nou pe lame. Gradul optim de umplere a unor astfel de mori cu material este de 20...25%. Măcinarea în moară are loc din cauza impactului materialului asupra palelor și a ciocnirii pieselor măcinate. Pentru a spori acțiunea de măcinare, o cantitate mică de bile de oțel (5...6% din volumul intern al morii) poate fi încărcată în moară.

Orez. 3. Moara uscata auto-macinata "Aerofol": 1 - trunion de incarcare; 2 - batatoare transversale; 3 - proeminențe zimțate; 4 - conducta de refulare

Eficiența procesului de auto-măcinare este determinată de dimensiunea maximă a pieselor din materialul sursă, precum și de raportul fracțiilor mari și mici. Dimensiunea optimă a materialului alimentat în moara depinde de diametrul și viteza acestuia. Bucățile de calcar introduse în moara cu un diametru de 7 m ar trebui să aibă o dimensiune de 350 - 450, creta - 500 - 800 mm. Principalele avantaje ale morilor auto-măcinate sunt simplitatea proiectării și întreținerii, viteza redusă de rotație a corpurilor de lucru, consumul de energie specific scăzut pentru măcinare, absența corpurilor de măcinare, combinarea proceselor de măcinare și măcinare într-un singur aparat, performanta ridicata(până la 500 t/h). Morile auto-măcinate sunt proiectate pentru măcinarea uscată (moara „Aerofol”). Crearea unei astfel de unități a făcut posibilă prelucrarea materiilor prime cu un conținut de umiditate de 20-22% prin metoda uscată. Diametrul mare al știfturilor de încărcare permite trecerea unui volum semnificativ de gaze fierbinți, astfel încât gazele pot fi utilizate relativ temperatura ridicata(gaze reziduale din cuptoarele rotative).

1.2.5 Prelucrarea, transportul și depozitarea pulberilor

Proprietățile materialelor sub formă de pulbere

Materialele sub formă de pulbere sunt sisteme saturate de energie capabile să-și autoregleze proprietățile și să interacționeze cu Mediul extern. Activitatea lor se manifesta prin autoeziune si aderenta. Autoeziunea este o legătură între particulele în contact care le împiedică să se separe; aderența caracterizează interacțiunea particulelor cu suprafața corpurilor macroscopice solide (pereți de conducte, silozuri din oțel inoxidabil pentru depozitarea și manipularea materialelor în vrac etc.). Proprietățile autoezive determină în mare măsură comportamentul materialelor sub formă de pulbere în timpul prelucrării lor. Interacțiunea autoeziva a pulberilor implică o serie de complicații în cursul proceselor tehnologice. Descărcarea silozurilor (ciment, amestecuri brute etc.) devine mai dificilă din cauza formării arcului și a materialului atârnat pe pereți. Echipamentul de colectare a prafului este înfundat cu praf, așa că este necesar să se complice proiectarea, să crească consumul de energie pentru curățare. Formarea aglomeratelor face dificilă obținerea unui amestec omogen la amestecarea pulberilor.

Transportul pulberilor

Folosit pentru a muta materiale uscate în vrac tipuri diferite sisteme de transport: mecanice - transportoare cu melc si ascensoare si pneumatice - pompe pneumatice cu camera si melc pneumatice, glisiere de aer. Este recomandabil să folosiți sisteme mecanice de transport pentru deplasarea unei cantități mici de materiale pe distanțe scurte. Dar complexitatea designului și abundența unităților în mișcare complică munca sistemelor mecanice de transport, reduc coeficientul de utilizare a acestora.

În prezent, transportul pulberilor în interiorul fabricii se realizează în principal pneumatic folosind pompe cu șurub și cu cameră. Principalele avantaje ale acestei metode sunt capacitatea de deplasare pe distanțe lungi, absența prafului, simplitatea și fiabilitatea funcționării. Jgheabul de aerisire (Fig. 4) este împărțit în înălțime în două părți printr-un despărțitor special etanș. Tava inferioară servește drept conductă de aer, unde este injectat aer comprimat, iar pulberea saturată cu aer intră în orificiul de evacuare superior (transport). Aeroslides sunt simple în proiectare, instalare și exploatare; rezistent la uzura; elimina pierderile din pulverizare și asigură condiții normale de lucru pentru personalul de întreținere. Dar sunt aplicabile numai pentru o distanță de transport de până la 40 m.

Orez. 4. Jgheab de aerare:

1 - ventilator; 2 - buncăr de încărcare; 3 - filtru de pânză; 4 - tava de sus; 5 - compartimentare poroasă; 6 - tava de jos

Omogenizarea si depozitarea materialelor pulverulente. Pentru a obține pulberi omogene cu mobilitate ridicată, este necesar să se prevină formarea de contacte autoezive și să le distrugă dacă apar. Omogenizarea amestecurilor brute de ciment Portland se realizează prin amestecare. Cu cât este mai mare intensitatea amestecării, cu atât este mai scurtă durata acesteia, cu atât dimensiunea agregatelor este mai mică și productivitatea acestora este mai mare. Amestecarea sarcinii uscate este organizată în silozuri cu amestecare pneumatică. Silozurile cu fund plat sunt preferate, deoarece distribuie aerul mai uniform. Dimensiunile silozului depind de metoda de omogenizare, de capacitatea atelierului, precum si de caracteristici proces tehnologic.

Aerul comprimat furnizat silozurilor printr-un fund permeabil la aer saturează materialul și îl transferă într-o stare pseudo-fluidică. Fundul este așezat cu cutii speciale, constând dintr-o carcasă metalică și o țiglă de aer poroasă. Aeroplatele sunt realizate din ceramică, aliaje ceramico-metal, textile etc. Trecând în jeturi subțiri prin porii din plăci, aerul intră în siloz, în timp ce se deplasează în sus, poartă cu el particulele de făină. Locul materialului ridicat de jetul de aer este ocupat de o sarcină nearanjată situată lângă această zonă. Astfel, toată pulberea din siloz este pusă în mișcare și amestecată. Amestecarea pulberilor într-un siloz consumă mult aer comprimat și, prin urmare, electricitate. Dezavantajul acestui tip de silozuri este gradul insuficient de omogenizare cu cantitati mari de amestec, o nevoie importanta de volume de aer comprimat.

Mai eficientă și mai economică este utilizarea silozurilor cu două etaje. Amestecurile inițiale de materii prime din diferite compoziții intră în mai multe silozuri ale nivelului superior, iar apoi, după clarificarea compoziției, sunt amestecate într-un raport dat în silozuri mai mari ale nivelului inferior. Aranjamentul pe două niveluri a silozurilor permite nu numai reducerea spațiului de producție și costurile de construcție, ci și utilizarea efectului amestecării gravitaționale. Când materialul este descărcat din silozul de la nivelul superior în silozul de la nivelul inferior, viteza sa de mișcare este mai mare în centrul silozului și scade treptat spre periferie, ceea ce face ca straturile orizontale de material de diferite niveluri să se deplaseze spre centru, unde acestea sunt eliminate simultan.

Proprietățile autoezive ale pulberilor sunt deosebit de evidente atunci când sunt depozitate în silozuri. Acest lucru este facilitat de presiunea straturilor de material de deasupra pe cele dedesubt și de prezența vaporilor de apă în aer. Pentru slăbirea interacțiunii autoezive a pulberilor, se recomandă preîncălzirea aerului furnizat pentru amestecarea acestora la o temperatură care depășește temperatura pulberii cu 15-20 0 C. Acest lucru împiedică absorbția umidității de către material.

Silozurile sunt descărcate pneumatic cu ajutorul dispozitivelor de descărcare situate pe lateral sau sub fundul silozului, dintre care 15-20% sunt așezate cu plăci aeroplanice. Sub ele, aerul deshidratat este furnizat sub presiune. Trecând prin porii din plăci aeroplanice, aerul slăbește pulberea și îi permite să curgă în jos pe panta către mecanismele de descărcare.

1.2.6 Tratarea termică a materiilor prime în producția de ciment Portland

Bazele fizice și chimice ale prăjirii clincherului de ciment Portland. Formarea clincherului de ciment Portland este precedată de o serie de procese fizice și chimice, în urma cărora clincherul capătă o compoziție mineralogică complexă și o structură microcristalină. Aceste procese au loc în anumite limite de temperatură - zonele tehnologice ale cuptorului. În cuptorul principal - un cuptor rotativ - cu o metodă umedă de producere a cimentului, zonele se disting de-a lungul mișcării materialului: I - evaporare, II - încălzire și deshidratare, III - decarbonizare , IV - reacții exoterme, V - sinterizare, VI - răcire. Cu o metodă de producție uscată - această zonă este absentă. Zonele pregătitoare I - II ocupă 50 ... 60% din lungimea cuptorului, zona decarbonizare - 20...25, zona de reactie exotermica - 7...10, zona de sinterizare - 10...15 si zona de racire - 2...4% din lungimea cuptorului. Pe fig. 5 prezintă distribuția temperaturii a fluxului de material și gaz pe zonele cuptorului rotativ.

Orez. Fig. 5. Distribuția temperaturii a materialului și a fluxului de gaz pe zonele cuptorului rotativ: 1 - material; 2 - debit de gaz; I-VI - zone de cuptor

În zona de încălzire la o temperatură de 200 ... 650 ° C, impuritățile organice ard și încep procesele de deshidratare și descompunere a componentei de argilă. Deshidratarea și descompunerea în oxizi ai aluminosilicaților de calciu apos conduce la formarea unui număr de compuși intermediari, care afectează semnificativ rata de legare a CaO în viitor.

În zona de decarbonizare la o temperatură de 900 ... 1200 0 C are loc disocierea carbonaților de calciu și magneziu cu formarea de CaO și MgO liber. În același timp, descompunerea mineralelor argiloase continuă.În zona reacțiilor exoterme la o temperatură de 1200 - 1300 0 C se încheie procesul de sinterizare în fază solidă a materialului. Ca rezultat, se formează mineralele 3CaO*Al 2 O 3; 4CaO*Al2O3*Fe2O3 şi 2CaO*SiO2. Cu toate acestea, în amestec rămâne o anumită cantitate de var liber, care este necesară pentru a satura silicatul dicalcic în silicat tricalcic (alită).

În zona de sinterizare la o temperatură de 1300 - 1450 0 C, are loc topirea parțială a materialului, începând din straturile de suprafață ale boabelor și apoi răspândindu-se treptat în centrul acestora. Timpul pentru asimilarea completă a oxidului de calciu și formarea alitei în zona de sinterizare este de 20 - 30 de minute.

În zona de răcire, temperatura clincherului scade de la 1300 la 1100 - 1000 0 C. O parte din faza lichidă cristalizează cu eliberarea de cristale de minerale clincher, iar o parte se solidifică sub formă de sticlă. Limitele zonelor dintr-un cuptor rotativ sunt destul de arbitrare și instabile. Prin schimbarea modului de funcționare al cuptorului, este posibil să se schimbe limitele și lungimea zonelor și astfel să se regleze procesul de ardere.

Aparate pentru tratament termic. Ele funcționează atât pe principiul fluxului invers, cât și al fluxului înainte. Din punct de vedere al consumului de căldură, curgerea directă este mai profitabilă decât contracurent, deoarece în acest din urmă caz ​​temperatura materialului de ieșire este mai mare, iar pierderea de căldură este mai mare. Cu toate acestea, se utilizează mai des contracurent, ceea ce este asociat cu o diferență mai mare de temperatură între lichidul de răcire și material în astfel de dispozitive și, în consecință, o viteză mai mare de transfer de căldură, ceea ce face posibilă reducerea duratei de ardere. Unitățile de încălzire din producția de clincher sunt cuptoare rotative. Sunt un tambur de oțel, care constă din carcase (un element structural cilindric sau conic deschis), conectate prin sudură sau nituire, și are o căptușeală interioară din material refractar (Fig. 6). Profilul cuptorului poate fi fie strict cilindric, fie complex cu zone extinse. Extinderea unei anumite zone se realizează pentru a crește timpul de rezidență al materialului ars în ea. Cuptorul, instalat la un unghi de 3 - 4 0 față de orizont, se rotește la o frecvență de 0,5 - 1,5 min -1 . Cuptoarele rotative funcționează în general pe principiul contracurentului. Materia primă intră în cuptor de la capătul superior (rece), iar de la capătul inferior (fierbinte) este suflat un amestec combustibil-aer, care arde peste 20–30 m din lungimea cuptorului. Gazele fierbinți, care se deplasează cu o viteză de 2 - 13 m/s către material, îl încălzesc pe acesta din urmă la temperatura necesară. Timpul de rezidență al materialului în cuptor depinde de frecvența sa de rotație și de unghiul de înclinare, de exemplu, într-un cuptor cu dimensiunea de 5×185 m, 2 până la 4 ore. Secțiunea ocupată de material în cuptoarele rotative este de doar 7–15% din volum, ceea ce este o consecință a rezistenței termice ridicate a stratului în mișcare și se explică atât prin conductibilitatea termică scăzută a particulelor de material care se arde, cât și prin amestecarea lor slabă în strat.

Orez. 6. Dimensiunea cuptorului rotativ 5×185 m:

1 - aspirator de fum; 2 - alimentator pentru alimentare cu nămol; 3 - tambur; 4 - conduce; 5 - ventilator cu duza pentru injectie combustibil; 6 - răcitor cu grătar.

aditiv pentru materie primă de ciment portland uscat

Flacăra și gazele fierbinți încălzesc atât stratul de suprafață al materialului, cât și căptușeala cuptorului. Căptușeala, la rândul său, dă căldura rezultată materialului prin radiație, precum și prin contact direct. Cu fiecare rotație a cuptorului, în procesul de contact cu fluxul de gaz, temperatura de suprafață a căptușelii crește, iar la contactul cu materialul, aceasta scade. Astfel, materialul percepe căldură doar în două cazuri: fie când vine în contact cu suprafața încălzită a căptușelii, fie când se află pe suprafața stratului. Productivitatea unui cuptor rotativ depinde de volumul părții interioare, de unghiul de înclinare al cuptorului față de orizont și de frecvența de rotație, de temperatura și viteza de mișcare a gazelor, de calitatea materiilor prime și de o serie de alte factori.

Un avantaj important al cuptoarelor rotative este versatilitatea lor tehnologică, datorită capacității de a utiliza diferite tipuri de materii prime.

Dispozitive de schimb de căldură

Utilizarea eficientă a căldurii în cuptoarele rotative este posibilă numai atunci când se instalează un sistem de schimbătoare de căldură în cuptor și cuptor. Dispozitivele de schimb de căldură în cuptor au o suprafață dezvoltată, care fie este întotdeauna acoperită cu material care este în contact direct cu gazele, fie funcționează ca un regenerator, absorbind căldura din gaze și transferând-o către material. Aceste dispozitive măresc suprafața de schimb de căldură dintre gaze și materiale și pentru că, prin reducerea vitezei de mișcare a materialului, cresc factorul de umplere al cuptorului. Ca urmare a instalării schimbătoarelor de căldură în cuptor, pe lângă sarcina principală - reducerea consumului de căldură - pot fi rezolvate o serie de alte sarcini: intensificarea procesului de amestecare, reducerea îndepărtarii prafului. Acest lucru vă permite să îmbunătățiți funcționarea cuptorului și să creșteți productivitatea acestuia.

În Rusia, cuptoarele cu schimbătoare de căldură ciclon sunt utilizate în principal pentru prăjirea amestecurilor brute uscate. Designul lor se bazează pe principiul schimbului de căldură între gazele de eșapament și făina crudă în suspensie (Fig. 7).

Orez. 7. Schema schimbătoarelor de căldură ciclon pentru un cuptor rotativ:

1 - șemineu; 2 - schimbatoare de caldura ciclon; 3 - alimentator cu șurub; 4 - transportor racletor; 5 - buncăr de alimentare cu făină crudă; 6 - lift cu cupe; 7 - estrul; 8 - cap adaptor; 9 - cuptor rotativ; 10 - colectoare de praf; 11 - aspirator de fum.

Reducerea dimensiunii particulelor materialului ars, o creștere semnificativă a suprafeței sale și utilizarea maximă a acestei suprafețe pentru contactul cu lichidul de răcire intensifică transferul de căldură. Făina crudă în sistemul de schimbătoare de căldură cu ciclon se deplasează către gazele care părăsesc cuptorul rotativ cu o temperatură de 900 - 1100 0 С. Prin urmare, făina crudă care intră în conducta de gaz între etapele superioare I și II ale cicloanelor este antrenată de fluxul de gaz în schimbătorul de căldură ciclon al primei trepte. Deoarece diametrul ciclonului este mult mai mare decât diametrul conductei de gaz, viteza de curgere a gazului este redusă brusc, iar particulele cad din acesta. Materialul așezat în ciclon prin obturatorul - fulger intră în conducta de gaz care leagă treptele II și III, iar din acesta este transportat de gaze în ciclonul treptului II. În viitor, materialul se mișcă în conducte de gaz și ciclonii III și IV. Astfel, făina crudă coboară, trecând succesiv ciclonii și conductele de gaz de toate etapele, începând relativ rece (I) și terminând cu fierbinte (IV). În același timp, 80% din procesul de schimb de căldură se desfășoară în conducte de gaz și doar 20% este reprezentat de cicloni.

Timpul de rezidență al făinii crude în schimbătoarele de căldură cu ciclon nu depășește 25...30 s. În ciuda acestui fapt, făina crudă nu numai că are timp să se încălzească până la o temperatură de 700...800°C, dar este complet deshidratată și decarbonizată cu 25...35%.

Dezavantajele cuptoarelor de acest tip sunt consumul mare de energie și durabilitatea relativ scăzută a căptușelii. În plus, sunt sensibili la modificările modului de funcționare al cuptorului și la fluctuațiile compoziției materiilor prime. După trecerea prin schimbătoarele de căldură ciclon, temperatura hranei crude 720 - 750°C intră în calciner - un aparat pentru îndepărtarea acidului carbonic liber din apă prin suflarea acestei ape cu aer (Fig. 8). Particulele de făină crudă și combustibilul degradat sunt dispersate și amestecate. Căldura eliberată în timpul arderii combustibilului este transferată către particulele de materie primă făină, care sunt încălzite până la 920 - 970°С. Materialul din sistemul de schimbător de căldură ciclon - calciner este de doar 70 - 75 s și în acest timp este decarbonizat cu 85 - 95%. Instalarea unui calciner vă permite să creșteți eliminarea clincherului de la 1 m 3 din volumul intern al cuptorului de 2,5 - 3 ori. În plus, în calciner este posibil să ardeți combustibil de calitate scăzută și deșeuri menajere. Dimensiunile instalatiei sunt mici si poate fi folosita nu doar pentru constructia de noi instalatii, ci si pentru modernizarea cuptoarelor existente. Cuptoarele operate in Rusia cu schimbatoare de caldura ciclon si calcinatoare de 4,5 x 80 m au o capacitate de 3000 tone/zi la un anumit cheltuiala căldură 3,46 MJ/kg clincher.

Orez. 8. Cuptor rotativ cu schimbător de căldură ciclon și calciner:

1 - aspirator de fum; 2 - precipitator electrostatic; 3 - schimbator de caldura ciclon; 4 - calciner;5 - cuptor rotativ 4,5 × 80 m; 6 - instalarea controlului temperaturii carcasei; 7 - frigider cu gratar; 8 - instalatie pentru racirea si umezirea gazelor de ardere.

Căptuşeală cuptoare

Pentru a proteja corpul de efectele temperaturilor ridicate, cuptoarele sunt căptușite din interior cu materiale refractare, care acționează simultan ca o izolație care previne pierderea excesivă de căldură în mediu inconjurator. Căptuşeală trebuie sa au anumite proprietăți: rezistență chimică la materialul ars, rezistență la foc, rezistență la căldură, conductivitate termică, rezistență mecanică, rezistență la abraziune, elasticitate. Deoarece căptușelile diferitelor zone ale cuptorului funcționează în condiții de temperatură diferite, acestea sunt așezate din diferite materiale refractare. Căptușeala zonei de sinterizare, zona de cea mai înaltă temperatură a cuptorului rotativ, se află în condiții deosebit de dificile. Cel mai perfect tip de refractar pentru o astfel de zonă sunt cărămizile periclaz-cromit cu un conținut redus de cromit. Durabilitatea medie a acestei căptușeli în industria cimentului este de aproximativ 230 de zile.

Durata de viață a căptușelii este mărită printr-o serie de metode tehnologice: respectarea strictă a regimului de ardere a clincherului; aprovizionarea uniformă cu materii prime și combustibil; constanța compoziției chimice, finețea măcinarii și conținutul de umiditate al materiilor prime; consistența compoziției, umiditatea și finețea măcinării combustibilului solid. Acești factori asigură stabilitatea funcționării cuptorului, reduc fluctuațiile de temperatură în căptușeală și deformarea carcasei.

Condiția principală pentru funcționarea fiabilă a căptușelii este crearea și păstrarea unui strat de acoperire protector pe suprafața sa de lucru. Topitura de clincher interacționează cu materialul de căptușeală, se lipește de acesta, formând un strat de acoperire de până la 200 mm grosime. Procesul de formare a acoperirii și proprietățile sale depind de temperatura de topire, cantitatea și compoziția fazei lichide și modul de funcționare al cuptorului. Acoperirea protejează căptușeala de distrugere, reducând temperatura de suprafață a cărămizii și reducând tensiunile care apar în ea, protejează cărămida de fluctuațiile de temperatură din interiorul cuptorului, precum și de efectele chimice și mecanice ale materialului ars.

Intensificarea proceselor de ardere

Unitățile de cuptor sunt echipamentele cele mai consumatoare de energie. În producția de ciment, acestea reprezintă aproximativ 80% din costul căldurii și energie electrica. Pentru a reduce aceste costuri, design-urile cuptoarelor sunt în permanență îmbunătățite și caut modalități de intensificare a proceselor de ardere. Problema intensificării funcționării cuptoarelor rotative include în principal două sarcini: găsirea celor mai raționale metode de reducere a consumului specific de căldură pentru prăjirea clincherului și creșterea debitului termic al cuptorului. O serie de factori afectează performanța unui cuptor. În primul rând, factorii care duc la modificarea consumului specific de căldură pentru prăjirea clincherului: compoziția și structura materiei prime, conținutul de umiditate și reactivitatea acesteia etc. fluxul, arderea combustibilului se realizează cu un exces minim de aer. Toate măsurile care contribuie la creșterea căldurii utile de ardere a combustibilului accelerează procesul de formare a clincherului. Acestea includ instalarea de schimbătoare de căldură în cuptor și cuptor, reducerea umidității nămolului din cauza deshidratării în concentratoare sau prin introducerea diluanților de nămol etc.

Puterea termică a cuptorului este cea mai importantă caracteristică de proiectare care determină performanța acestuia. Creșterea cantității de combustibil ars în același volum al spațiului cuptorului este una dintre modalitățile de creștere a productivității cuptorului. Un mijloc eficient de intensificare a procesului și a productivității cuptorului este creșterea temperaturii materialului încălzit.

Un mijloc eficient de intensificare a procesului de ardere este arderea unei părți din combustibil în zona de decarbonizare direct în stratul de material. Este posibil să se reducă consumul specific de căldură pentru arderea clincherului prin introducerea de mineralizatori în amestecul brut. Acestea permit accelerarea reacțiilor în fază solidă, scăderea temperaturii de aspect a fazei lichide și îmbunătățirea proprietăților acesteia și îmbunătățirea calității produsului. O rezervă importantă pentru intensificarea procesului de prăjire este utilizarea prafului captat din gazele de evacuare. Praful fin dispersat, parțial calcinat, este aproape ca compoziție de amestecul brut. Returul prafului în cuptor contribuie la creșterea productivității unității, la reducerea consumului de materii prime, combustibil și energie electrică. Consumul de combustibil poate fi redus prin îmbunătățirea schemei tehnologice, soluții de proiectare pentru calcinatoare, frigidere și echipamente auxiliare.

Răcirea materialelor arse

Materialul care iese din cuptorul rotativ are o temperatură de aproximativ 1000 0 C. Returnarea căldurii materialului în cuptor poate reduce semnificativ consumul de combustibil. Acest lucru se realizează prin răcirea materialului cu aer, care este apoi introdus în cuptor pentru arderea combustibilului. Modul de răcire afectează atât procesul tehnologic ulterior, cât și proprietățile produsului finit. Măcinarea materialelor fierbinți duce la scăderea productivității morilor și la creșterea consumului specific de energie. Clinkerul de ciment Portland este deosebit de sensibil la răcire. Clincherele răcite rapid sunt mai ușor de măcinat și, într-o anumită măsură, îmbunătățesc calitatea cimentului. Prin urmare, este necesar ca procesul de răcire a clincherului să fie cel mai complet și să se deruleze rapid, mai ales în stadiul inițial. Cu cât răcirea clincherului este mai completă, cu atât pierderile de căldură sunt mai mici.

Sunt utilizate pe scară largă trei tipuri de răcitoare: tambur, recuperator și grătar. În producția de clincher de ciment Portland, cuptoarele rotative moderne folosesc răcitoare cu împingere cu grătar (Fig. 9). Un grătar orizontal cu grătare mobile este acționat de un mecanism cu manivelă. Forma grătarelor este de așa natură încât, atunci când se deplasează înainte, clincherul cade pe următorul rând de grătare; când se deplasează în direcția opusă, alunecă peste grătar. Datorită faptului că unele grătare se mișcă, în timp ce altele nu, clincherul este amestecat constant. Camera de răcire este împărțită în două părți. Clincherul de la marginea cuptorului rotativ din gâtul răcitorului este supus acțiunii de „suflare ascuțită” (10...12 kPa), care asigură distribuția uniformă a clincherului pe lățimea grătarului și rapidă a acestuia. racire initiala. Acest aer fierbinte la o temperatură de 450 0 C este aspirat în cuptor, unde este folosit pentru arderea combustibilului ca aer secundar. Aerul rece intră și în a doua parte a spațiului subgrilă al răcitorului, care este expus clincherului deja răcit parțial și poate fi folosit pentru uscarea materiilor prime. La capătul de descărcare al răcitorului este instalat un concasor cu ciocan, conceput pentru a zdrobi bucăți mari de clincher („svara”).

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Orez. 9. Schema răcitorului cu grătar de tip clincher „Volga”:

1 - cuptor rotativ; 2 - arbore de primire; 3 - grătar; 4 - conduce; 5 - fereastră pentru evacuarea excesului de aer evacuat în atmosferă; 6 - ecran; 7 - concasor cu ciocan; 8 - transportor racletor; 9 - ferestre pentru explozie generală; 10 - ventilator de suflare generală; 11 - evantai de suflare ascuțită.

Deoarece aerul este aspirat prin stratul de material din răcitorul cu grătar, suprafața de schimb de căldură este crescută semnificativ și procesul de răcire este intensificat. Viteza de răcire este controlată prin modificarea vitezei grătarului, a grosimii stratului de material și a cantității de aer.

Avantajele răcitoarelor cu grătar - de mare viteză si grad de racire (pana la 40 - 60 0 C), randament bun, consum specific redus de putere (9 - 11 MJ/t clincher). Principalul dezavantaj este principiul transferului de căldură, care este nefavorabil din punct de vedere al recuperării, deoarece aerul nu se mișcă în contracurent pe material, ci perpendicular pe acesta. O cantitate mare de căldură se pierde atunci când excesul de aer este eliberat în atmosferă. Dezavantajele răcitoarelor cu grătar includ, de asemenea, complexitatea funcționării și reparațiilor, fiabilitate mai scăzută, investiții mari de capital.

Capitolul 2. Tehnologia de producere a cimentului Portland

2.1 Compoziția materialului cimentului Portland

Cimentul Portland GOST 10178-76 este un liant hidraulic care se întărește în apă și în aer și este un produs de măcinare fină a clincherului, obținut ca urmare a arderii până la sinterizarea unui amestec brut artificial, a cărui compoziție asigură conținutul predominant de silicati de calciu din clincher (70-80%).

Cimentul silicat obișnuit, sau cimentul Portland, obținut prin măcinarea fină îmbinată a clincherului și a gipsului, este o pulbere de culoare gri-verzuie, care, atunci când este amestecată cu apă, se întărește în aer (sau în apă) într-o masă asemănătoare pietrei. Gipsul este introdus în compoziția cimentului Portland pentru a regla timpul de priză. Încetinește începutul prizei și crește rezistența pietrei de ciment în stadiile incipiente. Alături de cimentul Portland obișnuit (fără aditivi), notat cu indicele PC D0, se produc două tipuri de ciment Portland cu aditivi minerali, notat cu indicii PC D5 și PC D20. În primul, se permite introducerea suplimentară de până la 5% aditivi minerali activi, iar în al doilea, mai mult de 5, dar nu mai mult de 10% aditivi de origine sedimentară (triunghi, balon), sau până la 20 % aditivi de origine vulcanică, glia, zgură granulată de furnal și electrotermofosfor. Raportul dintre clincher, gips și aditivi caracterizează compoziția materialului cimentului Portland. Calitatea clincherului depinde de compoziția chimică și mineralogică. Compoziția chimică se caracterizează prin conținutul de diverși oxizi, iar compoziția mineralogică se caracterizează prin raportul cantitativ al mineralelor formate în timpul procesului de ardere. Clinarul de ciment Portland este format în principal din, % din greutate: CaO-64...67; Si02 - 21...25; А1 2 0 3 - 4...8; Fe 2 0 3 -- 2...4. În plus, în compoziţia clincherului pot fi prezente MgO, TiO2, alcalii etc.

Cei mai importanți oxizi care alcătuiesc clincherul (CaO, SiO 2, A1 2 0 3 și Fe 2 0 3), interacţionează în timpul procesului de ardere, formând minerale clincher. Clinkerul de ciment Portland este format dintr-un număr de faze cristaline care diferă între ele în compoziția chimică. Principalele minerale clincher:

alit - 3CaO * SiO2 (prescurtat C3S);

belite - 2CaO * SiO2 (C2S);

aluminat tricalcic 3 CaO * A1 2 0 3 (C 3 A);

aluminoferite de calciu de compozitie variabila de la 8 CaO

* 3 A1 2 0 3 * Fe 2 O 3 la 2CaO * Fe 2 0 3 (C 8 A 3 F ... C2F).

Compoziția mineralogică a clincherului afectează tehnologia de producție a cimentului Portland și proprietățile acestuia. Cunoașterea compoziției mineralogice a clincherului face posibilă prezicerea proprietăților cimentului Portland: rata de întărire în diferite condiții de întărire, rezistență în ape proaspete și mineralizate, degajare de căldură în timpul întăririi etc. Acest lucru face posibilă selectarea cimentului potrivit. in concordanta cu tipul structurii si conditiile de functionare ale acesteia.

Alit este cel mai important material clincher, principalul său purtător proprietăți de legare. Determină posibilitatea de întărire rapidă a cimentului și obținerea acestuia de rezistență ridicată.

Belit interacționează cu apa mult mai lent decât alita și are o rezistență scăzută în etapele inițiale de întărire. Dar în timp, belit capătă putere și nu este inferior alit în ceea ce privește indicatorii de putere.

Aluminatul tricalcic hidratează rapid, participă activ la procesele de întărire, dar contribuția sa la rezistența finală a pietrei de ciment este relativ mică. Odată cu creșterea conținutului de aluminoferite de calciu, cimenturile se întăresc lent, dar ating o rezistență ridicată. Reglarea compoziției mineralogice asigură producerea de cimenturi cu proprietățile dorite.

2.2 Schema tehnologică pentru producerea cimentului portland uscat

Producția de ciment într-o formă mărită constă în următoarele etape principale:

Extracția, măcinarea primară a materiilor prime în cariere și livrarea acesteia la loc de joaca fabrică de ciment, depozitare;

măcinarea și medierea (omogenizarea) amestecului zdrobit, pregătirea acestuia pentru ardere;

· prelucrarea termochimică a materiilor prime pentru obținerea clincherului - materialul sursă pentru prelucrarea în ciment, răcirea clincherului;

măcinarea clincherului cu aditivi pentru ciment (cantitatea și compoziția aditivilor depind de substanțele chimice și mineralogice compoziţie materie primă și clincher, gradul necesar de ciment);

· aprovizionare cu ciment depozit, depozitare, ambalare și expediere.

Pentru producerea cimentului se folosesc metode umede, uscate și combinate.

Metoda de producție uscată. Schema tehnologică principală pentru producerea cimentului Portland prin metoda uscată este prezentată în fig. zece.

Orez. 10. Schema tehnologică principală pentru producerea cimentului Portland prin metoda uscată

Măcinarea materialelor în mori poate fi efectuată la un conținut de umiditate al materiei prime de cel mult 1%. În natură, practic nu există materii prime cu o astfel de umiditate, prin urmare, o operațiune obligatorie a metodei de producție uscată este uscarea. Este de dorit să se combine procesul de uscare cu măcinarea materiilor prime. Această soluție eficientă și-a găsit drumul în majoritatea noilor fabrici de proces uscat. Într-o moară cu bile (tub) se combină procesele de uscare, măcinare fină și amestecare a componentelor amestecului brut. Din moară, amestecul crud iese sub formă de pulbere fină - făină crudă.

Cererile tot mai mari pentru economii de combustibil forțează prelucrarea uscată a materialelor cu conținut de umiditate din ce în ce mai mare. Pe de altă parte, astfel de materiale se caracterizează printr-o densitate redusă și, în consecință, rezistență. Măcinarea preliminară a unor astfel de materiale este indicată să se efectueze în mori auto-măcinate „Aerofol”, care permit prelucrarea materiilor prime cu un conținut de umiditate de până la 25%. Cu toate acestea, materia primă nu are timp să se usuce complet, iar într-o moară cu bile, concomitent cu remăcinarea particulelor mari și obținerea unei mase omogene de materie primă, trebuie să fie uscată.

Făina crudă este alimentată în silozuri din beton armat, unde compoziția sa este ajustată la parametrii specificați și omogenizată prin amestecare cu aer comprimat. În continuare, sarcina finită este alimentată la prăjire în cuptoare rotative cu schimbătoare de căldură în cuptor. Clinarul rezultat este răcit într-un răcitor și alimentat într-un depozit, unde se creează stocul acestuia, asigurând funcționarea neîntreruptă a instalației. În același timp, păstrarea clincherului în depozit îmbunătățește calitatea cimentului. De asemenea, gipsul și aditivii minerali activi sunt depozitați în depozit. Aceste componente trebuie mai întâi pregătite pentru măcinare. Aditivii minerali activi sunt uscați până la un conținut de umiditate de cel mult 1%, gipsul este zdrobit. Măcinarea fină în comun a clincherului, a gipsului și a aditivilor minerali activi în morile cu bile (tuburi) asigură producția de ciment de înaltă calitate. Din mori, cimentul intră în depozitele de tip siloz. Cimentul este livrat fie în vrac (în transportoare de ciment pentru automobile și feroviar, vase specializate), fie în containere - pungi de hârtie multistrat.

Principalul avantaj al metodei de producție uscată este reducerea consumului de combustibil. De asemenea, cu metoda uscată, volumul gazelor din cuptor este redus cu 35 - 40%, ceea ce reduce în consecință costul de îndepărtare a prafului și oferă mari oportunități privind utilizarea căldurii gazelor reziduale pentru uscarea materiilor prime. Un avantaj important al metodei de producție uscată și o îndepărtare mai mare a clincherului din 1 m 3 din unitatea cuptorului. Un alt factor important este că la arderea prin metoda uscată se reduce semnificativ consumul de apă proaspătă.

În industria globală a cimentului, metoda de producție uscată a ocupat un loc de frunte. În prezent, ponderea metodei uscate în Japonia, Germania și Spania este de 100%, în alte țări dezvoltate - 70 - 95%. În Rusia, ponderea metodei de producție uscată este de numai 13%.

Anexa 1 prezintă dispunerea echipamentelor liniei tehnologice de producere a cimentului uscat cu o capacitate de 3000 tone/zi. Calcarul și argila sunt luate ca materii prime. Calcarul suferă o zdrobire în două etape în concasoarele cu falci și apoi în concasoarele cu ciocan. Argila este zdrobită în concasoare cu role și uscată în tamburi de uscare. Fiecare componentă a încărcăturii brute care provine din depozit este trimisă în containerele 1, dotate cu porți și dozatoare de cântărire 2, iar apoi către transportoarele 3, predându-le în buncărul morii 4.

În departamentul pentru măcinarea materiilor prime sunt instalate două mori brute 4 cu dimensiunea de 4,2 × 10 mm. Când conținutul de umiditate al încărcăturii nu depășește 8%, moara funcționează cu o alimentare cu gaz fierbinte de uscare din schimbătoarele de căldură ale cuptorului. Cu un conținut de umiditate mai mare al materiei prime, este instalat un dispozitiv de cuptor, din care gazul fierbinte este suplimentar furnizat morii.

Fiecare moară funcționează după schema de descărcare pneumatică cu un separator prin aer 5. Granulele separate de separator sunt returnate la moară pentru remăcinare, produsul finit prin 14 cicloni, canale de aer și un debitmetru intră în făina crudă uscată. silozuri 13, dotate cu sistem de aerare prin amestecare. Din cele 13 silozuri, făina crudă este trimisă către schimbătorul de căldură ciclon (10, 11) prin aerofantele 15 și apoi prin ascensoare pneumatice, unde este încălzită de gazele care părăsesc cuptorul la 700 ... 750 ° C și parțial (până la 20%) decarbonizat, după care intră într-un cuptor rotativ 12.

Documente similare

Caracteristicile materiilor prime pentru producerea cimentului. Operatii tehnologice de pregatire si receptie a materiilor prime, utilaje pentru macinarea acesteia. compoziţia materială şi tipuri speciale Ciment Portland. Schema tehnologică a producerii acestuia prin metoda uscată.

lucrare de termen, adăugată 16.02.2011


Caracteristicile cimentului Portland 4/A. Descrierea schemei tehnologice principale de producere a cimentului Portland puzolanic prin metoda uscată. Calculul mixului brut și al bilanțului de materiale. Produse și structuri realizate cu ciment Portland.

lucrare de termen, adăugată 17.02.2013


Schema de producție a cimentului Portland „metoda uscată”. Componentele solului care alcătuiesc bitumul și caracteristicile acestora. zdrobită-piatră-mastic mixturi asfaltice si beton asfaltic: caracteristici, aplicare. Betonul de gudron: compoziție, proprietăți, aplicare.

test, adaugat 04.05.2014


Dezvoltarea unui depozit de materii prime de ciment printr-o metodă deschisă. Tehnologia de concasare a calcarului. Pretratare cu argilă. Arderea umedă a clincherului de ciment într-un cuptor. Principiul de funcționare al frigiderului. Modernizarea unei mori cu bile pentru măcinarea cimentului.

rezumat, adăugat 12.07.2014


Proiect de atelier pentru producerea de panouri cu trei straturi de pereți exteriori. Schema tehnologică pentru producția de panouri de perete într-un mod transportor flux. Tipuri de materii prime utilizate pentru fabricarea produselor din beton armat. Controlul calității intrărilor de ciment.

lucrare de termen, adăugată 10.09.2012


Tipuri de materii prime pentru ciment aluminos, bauxite si calcare pure. Compoziția chimică, parametrii externi, mărcile, proprietățile fizice și mecanice ale cimentului aluminos. Metode de producere a cimentului: metoda de topire a materiilor prime și ardere înainte de sinterizare.

rezumat, adăugat 02.09.2010


Descrierea producției de ciment de var-cenusa. Modul de funcționare al magazinului, calculul fluxurilor de marfă. Selectarea principalelor echipamente tehnologice și de transport. Controlul materiilor prime și al producției. Materii prime pentru producerea cimentului de var-cenusa.

lucrare de termen, adăugată 04.04.2015


caracteristici generale, structura și caracteristicile organizării procesului tehnologic de producere a cimentului. Analiza dinamicii costurilor forței de muncă a procesului tehnologic de producere a cimentului. Evaluarea nivelului de dezvoltare a tehnologiilor pentru procesul tehnologic de producere a cimentului.

test, adaugat 30.03.2010


Dezvoltarea producției de ciment în Rusia. Ciment Portland ca liant hidraulic. Alegerea metodei de producție și descrierea procesului tehnologic. Metode de control. Calcul practic eficiență economică producția de ciment Portland.

lucrare de termen, adăugată 06.06.2015


Caracterizarea proprietăților nisipului, pietrei sparte și cimentului - materialele constitutive ale betonului. Descrierea procesului tehnologic de fabricare a structurilor din beton armat prin metoda transportorului. Testarea rezistenței plăcilor prin metode de rebound elastic și deformații plastice.

Producția de ciment este o industrie profitabilă, dar costisitoare și consumatoare de energie, care necesită investiții inițiale semnificative. Nu există probleme cu achiziționarea de echipamente, complexele fiabile și accesibile cu un singur ciclu sunt furnizate de China. Alegerea tehnologiei depinde de tipul de materii prime utilizate și de capacitatea termică a instalației, în prezent cimentul este produs prin metode uscate, umede și combinate, prima dintre acestea fiind considerată cea mai economică.

Cea mai simplă schemă include următorii pași:

• Extracția și transportul materiilor prime.
• Măcinarea și pregătirea componentelor.
• Tragere de clincher.
• Măcinarea la o stare de pulbere, introducerea de gips și alte impurități.
• Ambalare.

Primele trei etape reprezintă până la 75% din costul total al producției de ciment: cu cât cariera este mai aproape, cu atât costul produselor fabricate este mai mic.

Prezentare generală a metodelor de producție

Principalele diferențe sunt în prepararea clincherului - un amestec de calcar și argilă, asigurând predominanța silicaților de calciu. Cu cât proporția lor în compoziție este mai mare, cu atât liantul se obține mai bine, de exemplu, în cimentul Portland acesta ajunge la 80%. Se efectuează măcinarea și amestecarea componentelor metode diferite: macinarea in apa, in stare uscata cu ajutorul aerului sau o combinatie a acestor procese. Metodele netradiționale de preparare a materiilor prime includ producerea de lianți fără clincher conform așa-numitelor tehnologie la rece fără tragere prelungită.

1. Caracteristici ale metodei umede.

Esența acestei opțiuni constă în prelucrarea primară separată a materiilor prime: cretă, argilă, nămol de convertizor sau alți aditivi care conțin fier. Se zdrobesc în fracțiuni de până la 10 mm și se înmoaie în apă. Conținutul de umiditate al fiecărei componente are propriul său: pentru argilă - în limita a 20%, cretă - 29, nămol - până la 70. Conectarea și amestecarea lor are loc în moară în stare de suspensie la uniformitate maximă. Conținutul final de umiditate al masei rezultate este în intervalul 30-50%, în această formă intră în bazinul ecluzei pentru a controla și ajusta compoziția, după care este alimentat în cuptor pentru ardere.

Metoda umedă a fost folosită în aproape toate plantele fosta URSS, principalul său avantaj este capacitatea de a ajusta compoziția și controlul asupra caracteristicilor. Masa de sarcină la ieșire are o structură omogenă, ceea ce are un efect pozitiv asupra calității cimentului. Dezavantajele includ costuri semnificative pentru prepararea clincherului: fracțiile trec prin etapa de zdrobire de 2-3 ori, înmuiate în piure, amestecate într-o moară și evaporate pentru o lungă perioadă de timp, toate aceste procese necesită multă energie.

2. Avantajele fabricării uscate.

Toate componentele inițiale sunt zdrobite fără umezire, sunt uscate în tamburi de separare înainte de a intra în moară. După măcinare, amestecul uscat (conținutul de umiditate nu depășește 1%) este alimentat în silozuri, unde se realizează simultan amestecarea finală cu aer comprimat și ajustarea compoziției chimice. Formarea clincherului are loc în șuruburi, datorită introducerii de argilă saturată cu apă, conținutul său de umiditate nu este zero, dar înainte de ardere nu depășește 13%. Acest lucru face posibilă reducerea costurilor termice pentru evaporarea apei din aceasta de 1,5-2 ori. Omogenitatea amestecării este încă mare, procesul este ideal pentru ciment Portland și alte grade de calitate.

Metoda uscată presupune utilizarea cuptoarelor de orice tip, dar efect maxim observate în timpul tragerii în unităţile rotative şi miniere. Principalul avantaj este posibilitatea de a efectua decarbonizarea componentelor în afara zonei principale de încălzire, în mod ideal prin utilizarea energiei gazelor de ardere. Implică includerea schimbătoarelor de căldură cu ciclon în schemă înainte de calciner, clincherul intră în cuptor deja fără dioxid de carbon și preîncălzit. Acest lucru face posibilă reducerea zonei de încălzire a cuptoarelor cu arbore, dimensiunile echipamentului și suprafața pe care o ocupă.

Tehnologia uscată este cea mai economică metodă de producție, restul etapelor se desfășoară conform schemei standard (prăjire, răcire, măcinare, adăugare de gips și impurități, ambalare). Necesită pregătirea atentă a materiilor prime - obținerea uniformității. Apa este adăugată exclusiv în scopul ajustării compoziției și obținerii de granule ușor de coacere, întreaga sarcină de amestecare cade pe sistemele de alimentare cu aer comprimat.

3. Schema combinată.

Există două opțiuni pentru combinarea metodelor umede și uscate: prepararea și amestecarea nămolului în stare umedă, urmată de evaporare la 18%, sau zdrobirea și combinarea conform celei de-a doua tehnologii cu introducerea unei proporții mici de apă pentru a se forma. granule cu dimensiunea de aproximativ 10-15 mm. În primul caz, filtrele speciale de evaporator sunt incluse în schemă; un cuptor rotativ este cel mai adesea folosit pentru ardere. Etapele finale nu sunt diferite de metodele umede și uscate.

4. Producție fără clinker.

Pe lângă calcar, nu argilele sunt folosite ca materii prime, ci deșeurile din industria metalurgică: zgură de furnal, cenușă zburătoare. Producția costisitoare de clincher necesară pentru cimentul Portland este omisă, toate componentele sunt amestecate uscat și topite. Zgura rezultată este măcinată până la o pulbere și combinată cu aditivi activi și cenușă. Producția de ciment fără clincher printr-o metodă uscată (un alt termen este „rece”) poate reduce semnificativ costul tratamentului termic. Spre deosebire de clincher, care este ars destul de mult timp în cuptoare la o temperatură nu mai mică de 1400 °, zgura se topește de multe ori mai repede.

Avantajele includ reducerea resurselor energetice consumate și a liniilor de echipamente, posibilitatea prelucrării deșeurilor din metalurgie și o schemă simplificată de preparare și prelucrare a materiilor prime. Producția fără clincher depășește producția tradițională în ceea ce privește respectarea mediului și costurile de 2-3 ori. Liantul rezultat conferă betonului o rezistență deosebită la uzură și medii agresive. Un avantaj suplimentar este temperatura mai scăzută de hidratare a soluțiilor pe baza acestora. Calitatea produselor se manifestă numai sub condiția măcinarii fine a zgurii și a dozării atentă a componentelor.

Fezabilitatea producției proprii

La domiciliu, este imposibil să se pregătească ciment de înaltă calitate; calcarul și cenușa măcinate și dizolvate în apă sunt potrivite numai pentru umplerea rosturilor sau fixarea pieselor mici (cu condiția să se adauge sticlă lichidă). Pentru a crea un liant care îndeplinește standardele GOST și cu un grad de rezistență mai mare decât M200, este necesară o linie de echipamente, inclusiv concasoare, transportoare pentru furnizarea de materii prime, mori, dozatoare, mașini de sortare, granulare, clincher și șuruburi, un cuptor cu tambur, un răcitor și mașini de stivuire. Pentru întreținerea unei fabrici de ciment sunt necesare cel puțin 40 de persoane, iar consumul de energie este mare.

Principalul furnizor de echipamente este China, distribuitorii oferă atât mașini individuale, cât și linii complete. Nu există pretenții cu privire la fiabilitatea unităților și la calitatea cimentului Portland fabricat. Costul inițial al unei mini-fabrici este de cel puțin 1.000.000 de ruble; pentru plasare va fi necesară o suprafață de 30.000 m2. Dar, în ciuda investiției inițiale semnificative, această afacere este profitabilă datorită cererii pentru acest material de construcție. Costul mediu pentru 1 tonă de ciment este de la 800 la 1000 de ruble, iar vânzările - de la 3500 la 4000.

Rentabilitatea depinde în mare măsură de calitatea și disponibilitatea materiilor prime, de proximitatea carierelor și de gradul de dezvoltare al rețelei de marketing. Cu un ciclu complet, plantele produc de la 330 de tone / zi, ceea ce înseamnă peste 60.000 de ruble de profit net pe zi.