Технология

Производство портландцемента и расчет компонентов


1.1     Введение

      Цемент – один из важнейших  строительных  материалов,  предназначенных
для  бетонов  и  строительных  растворов,  скрепление  отдельных   элементов
(деталей) строительных конструкций, гидроизоляций и др. Цемент  представляет
собой гидравлический вяжущий материал, который  после  смешения  с  водой  и
предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и  наращивать
прочность в воде.
      Производство цемента обусловлено необходимостью его  производства  для
применения в главным образом в строительстве. Строительство жилья на  основе
цемента позволяет получить объекты  с  низкой  теплопроводностью  и  высокой
морозостойкостью.
      Технология цементное производство позволяет использовать в нём  отходы
добывающей,  металлургической  отраслей,  а  также  побочные  продукты  этих
производств.  Гибкая  технология   позволяет   осуществлять   комбинирование
производства цемента с производством металлов.
      Существует много  подвидов  цемента.  Они  отличаются  друг  от  друга
конечными свойствами, условиями производства  и  наличием  в  них  различных
видов добавок.
      Портландцементом  (далее  п.ц.)  называется   гидравлическое   вяжущее
вещество, твердеющее в воде  и  на  воздухе,  получаемое  путём  совместного
размола  портландцементного  клинкера,  гипса   для   регулирования   сроков
схватывания и  добавок.  Марку  п.ц.  определяют  при  испытании  на  сжатие
стандартной цементной палочки размерами 4*4*16 см.
      Существуют   следующие   марки   п.ц.,   выпускаемые   промышленностью
строительных материалов:
1. ПЦ 400 ДО и ПЦ 400 Д20.  Применяется  для  производства  асбестоцементных
  изделий, строительства жилья, промышленных зданий и сооружений.
2.  ПЦ  500  ДО.   Применяется  для  строительства   мостов,   путепроводов,
  железобетонных труб, пролетных строений и блоков.
3.  ПЦ  600   ДО.    Применяется   для   строительства   мостов,   туннелей,
  высокопрочных сооружений на объектах Министерства Обороны.
          В настоящие время в практике мирового строительства п.ц.  является
основным  вяжущим  материалом  для  производства  бетона,   железобетона   и
строительных растворов.
      По составу ( ГОСТ 10178-76 с изм. )  различают  п.ц.  без  добавок,  с
минеральными добавками, шлакопортландцемент. В  нашем  проекте  присутствует
п.ц. с минеральными добавками, разрешается вводить гранулированные  доменные
шлаки в количестве до 20% от массы вяжущего. Добавление минеральных  добавок
позволяет уменьшить стоимость цемента.
      В 1980 г. Гигантские темпы  в  строительстве  обусловили  резкий  рост
производства цемента, а так же к расширению ассортимента видов  цемента  для
различных областей строительства.  В  настоящие  время  вновь  увеличивается
потребность в п.ц. и других  строительных  материалов  и  скорее  всего  эта
зависимость будет расти. Обусловлено это нехваткой  и старением жилья.
      Путь ускорения технического прогресса зависит от продаваемого товара в
нашем  случае  п.ц.  Продажи  принесут  увеличение  капитала  заводу,  после
потребуется обновление,  модернизация  и  автоматизация  процесса  при  этом
можно  нарастить  объем  выпускаемого  п.ц.,  сократить  электропотребление,
улучшить и гарантировать качество товара.

      Охрана окружающей среды. Промышленное предприятие загрязняет не только
наружную,  но  и  внутреннюю   воздушную   среду   производственных   цехов.
Существует  ряд  мероприятий,  направленных   одновременно   на   уменьшение
загрязнения наружной и  воздушной  внутренней  среды.  К  этим  мероприятиям
относят   совершенствование   производства,   герметизация   аппаратуры    и
коммуникаций, устройство  в  местах  выделения  вредных  веществ  встроенных
вентиляционных укрытий и отсосов. При помоле  и  сушке  выделяется  огромное
количество  пыли,  поэтому  на   этих   этапах   технологического   процесса
необходимо  предусматривать  аспирацию.  Для  улавливания  пыли  применяются
циклоны и рукавные фильтры.
      При сжигании органического  топлива  в  топке  сушильного  барабана  с
уходящими  в  атмосферу  газами,  выделяется  большое   количество   вредных
веществ.  С  целью   уменьшения   выделения   вредных   веществ   необходимо
предусматривать следующие мероприятия: вести  производственные  процессы  по
рациональному режиму с точки  зрения  экономии  тепловой  и  электроэнергии,
повышать  эксплуатационный  КПД  сушильного  барабана,  уменьшить  потери  в
трубопроводах, проводящих теплоноситель,  переходить  на  экологический  вид
топлива (природный газ).
      Для  уменьшения  концентрации  вредных  веществ  и  пыли  в   воздухе,
устраивают санитарно-защитные зоны. Они предназначены для  защиты  семтебных
категорий от запахов  сильно  пахнущих  веществ,  повышенных  уровней  шума,
вибрации, ультразвука, статистического электричества. Территорию  санитарно-
защитной зоны озеленяют и  благоустраивают,  на  ней  могут  быть  размещены
отдельные  сооружения,  предприятия  меньшего  класса  вредности,  а   также
вспомогательные здания (пожарные депо, бани, прачечные).
      Уменьшение  шума  в  источниках  его  образования  является   наиболее
эффективной  мерой  борьбы  с  ним,  поэтому  при  выборе  станков,   машин,
установок (вентиляторов, компрессоров и др.) необходимо учитывать  режим  их
работы и акустические характеристики. Так, значительно уменьшить  шум  можно
использованием вентилятора с небольшой частотой вращения
      Увеличение  шума  часто  происходит  от  дефектов,   возникающих   при
эксплуатации механического оборудования, нарушение балансировки  вращающихся
элементов,  недопустимого  износа  деталей,  плохой  смазки   и   т.д.   Для
уменьшения вибрации механическое оборудование устанавливают на фундаменты  с
амортизирующими прокладками. Так  вентиляторы   устанавливают  на  пружинные
виброизоляторы. Фундамент для стационарно установленного оборудования  нужно
располагать  на   грунте,   изолированном   от   строительных   конструкций;
оборудование  заключают  в   кожухи,   покрытые   изнутри   звукопоглащающим
материалом (пенополиуретаном). Кожух устанавливают на резиновых  прокладках,
не допуская соприкосновения с оборудованием.  Чтобы  уменьшить  вибрацию  от
привода оборудования, стенки кожуха покрывают демпфицирующих материалом.
      Для уменьшения интенсивности отраженных звуковых волн с целью снижения
шума  производят  акустическую  обработку  помещений.  Чтобы   предотвратить
отражение звука, потолок,  стены  и  перекрытия  покрывают  звукопоглащающей
облицовкой.
      Удаление промышленных  отходов  осуществляется  самим  предприятием  в
специальные места захоронения (отвалы) или на общие свалки.
      В соответствии с нормами  цементная пыль в воздухе не должна превышать
0,04 мг/м. Содержание СО не допускается более 0,03 г/м,  сероводорода  более
0,02 мг/м. В воздухе, выбрасываемым в атмосферу конденсация пыли  не  должна
быть более 0,06 г/м. Помещения должны вентилироваться.
      Отсасываемый воздух ( м/ч ) из :
      Шнековых и молотковых дробилок …………… 4000 – 8000
      Элеваторов……………………………………….. 1200 – 2700
      Бункеров…………………………………………..  500 – 1000
      Место погрузки материала………………………  300 – 3500
      Упаковочных машин……………………………..      5000

      Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают  с  помощью  рукавных
или элекрофильтров. Перед ними с начало  ставятся  циклоны.  Не  допускается
просасывания через 1 м ткани фильтров более 60 – 70 м воздуха в 1 ч.
      Отходящие  газы  цементных  печей  необходимо   очищать,   для   этого
устанавливаются электрофильтра.

                         1.2 Ассортимент продукции.

      Портландцемент  с  минеральными  добавками.  Добавка:  шлак   доменный
гранулированный 14 % . Также добавляем гипс 5 %.
       Шлакопортландцемент ( ш.п.ц. ) это гидравлическое вяжущие, получаемое
путем  тонкого   измельчения   портландцементного   клинкера   совместно   с
гранулированным доменным шлаком, а также  с двух водном гипсом.
      Гипс вводят в шлакопортландцемент для регулировки сроков  схватывания,
а  также   в   качестве   активизатора   твердения   шлака.   По   свойствам
шлакопортландцемент близок к обычному п.ц., но выгодно  отличается  от  него
более низкой стоимостью примерно на 15 – 20 % .
      Процессы твердения ш.п.ц. более сложны, чем у обычного п.ц., поскольку
в реакции с водой участвуют оба его компонента:  клинкер  и  гранулированный
доменный шлак. При твердении ш.п.ц. при повышенных температурах 80  –  90  С
состав новообразований остается таким же, как и при  твердении  при  обычных
температурах 10 – 25 С. Ш.П.Ц. при твердении обычно  отличается  равномерным
изменением объема. Тепловыделение при твердении меньше  чем  у  п.ц.  причем
тем меньше, чем больше в нем шлака.
      Жаростойкость ш.п.ц. значительно  превосходит  жаростойкость  п.ц.  Он
способен без снижения прочности выдерживать длительное  воздействие  высоких
температур 600  –  800  С.  Это  объясняется,  главным  образом,  пониженным
содержанием свободного Са(ОН). Также  стойкость  при  воздействии  мягких  и
сульфатных вод у ш.п.ц. выше, чем у п.ц.
      Физико-технические характеристики для  Шлакопортландцемента:  Истинная
плотность 2,8 – 3  г/см.  Водопотребность      28%    Сроки  схватывания  не
ранее 45 мин. и конец не позднее 10 ч. Активность  50  МПа.  Морозостойкость
50 – 100 циклов.



      Сульфатостойкий портландцемент ( с.п.ц. )  с  минеральными  добавками.
Добавка : шлак доменный гранулированный 15%, а также гипс 5%.
      По ГОСТ 22266-76 ( с изм. ) к  группе  цементов  относится:  с.п.ц.  с
минеральными добавками, его получают  путем  измельчения  портландцементного
клинкера нормированного минерального состава с добавлением добавки.
      В  с.п.ц.  допускается  вводить  шлак   доменный   гранулированный   (
содержащие оксид алюминия не  более  8  %  )  в  количестве  10  –  20  %  .
Гранулированные доменные  шлаки  по  своим  свойствам  должны  удовлетворять
требованием ГОСТ 3476 – 74. Высокая стойкость  этих  цементов  в  сульфатных
водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии они содержат  пониженное
количество  высокоосновных   гидроалюминатов   кальция.   Этим   устраняется
возможность  образования   значительного   количества   гидросульфоалюмината
кальция трех сульфатной  формы, вызывающего коррозию  п.ц.  камня.  Развитие
коррозионных   процессов   замедляется   также   вследствие    ограниченного
содержания  в  клинкере  алита.  Для   улучшения   свойств   этого   цемента
допускается  вводить  пластифицирующие  или  гидрофобизирующие   добавки   в
количестве не более 0,3 %  по массе цемента.
      С.П.Ц. следует использовать в бетонных и ж.б.  конструкциях,  для  зон
гидротехнических сооружений, где они подвергаются действию сульфатных вод  в
условиях  попеременного  замораживания  и  оттаивания   или   увлажнения   и
высыхания.
      Физико-технические  характеристики   сульфтостойкого   портландцемента
Плотность 3,1 г/см   Водопотребность  28  %   Срок  схватывания:  начало  не
ранние 45 мин., а конец  не позднее 10 ч. Прочность 40 МПа.


                1.3 Технологическая схема проектируемого цеха

      При заданной мощности завода, которая равняется 1.2 млн. т. в  год  по
выпуску двух видов цементов. Количество первого составляет от 100 %   20  %,
а второго соответственно 80 %.
      Исходный материал хранится в силосах  количеством  8  штук,  каждый  с
полезным объемом 3000 м ,  высотой  33  м,  и  диаметром  12  м.  Количество
силосов: для клинкера 4, для  гипса  2,  для  добавки  2.  Для  производства
цемента  обходимо  знать  процентное   количество   всех   составляющих:   у
Портландцемента  с  минеральными  добавками  содержание:  клинкера  81  %  ,
добавки 14 % , гипса 5 %.
Сульфатостойкий   портландцемент  с   минеральными   добавками   содержание:
клинкера 80 % , добавки 15 %  ,  гипса  5  %.  При  дозировании  добавки  ее
необходимо высушить (удалить лишнею  влагу).  Сушильное  отделение  работает
3647 часов в году. Для сушки  добавки  используем  сушильные  барабаны  типа
Прогресс размеры 2.2 х 20 производительностью по испаренной влаге 5100  кг/ч
количеством 2 шт.
      Материал  из  силосов  подается  на  ленточный  конвейер  при   помощи
дозаторов  и  питателей  (вспомогательное  оборудование).  С  конвейера   от
дозируемый материал попадает в барабанную мельницу. Количество конвейеров  4
каждый длинною 37.2 м. ширина ленты 500 мм. Размеры мельницы 3.2  х  8.5  м.
количеством 4 шт. каждая производительностью 60  т/ч.  Мельницы  работают  в
замкнутом цикле и поэтому на каждую мельницу устанавливают  два  сепаратора,
для  наших  мельниц  выбраны  сепараторы,  производительность   40   т/ч   ,
количество  8  шт.  Сепараторы  предназначены  для  разделения   частиц   по
фракциям. Более крупные частицы снова попадают в мельницу,  а  более  мелкие
идут прямиком через камерный насос в  цементные  силоса.  Для  того  что  бы
частицы попали в  сепараторы  применяют  элеваторы.  Его  производительность
должна быть выше на 20 % , чем у мельнице. На два сепаратора  ставится  один
элеватор.  После  мельнице  идет  аспирационная  шахта  в   которой,   путем
разрежения  воздуха  происходит  осаждения  частичек  которые   попадают   в
элеватор. Разрежение  воздуха  создает  компрессор.  Производительностью  30
м/мин. количеством 4 шт.  Проходящий  через  компрессор  воздух  попадает  в
циклоны,  предназначенные  для  очистки  воздуха,  путем  центробежных  сил,
происходит осаждение и перенос частиц по аэрожелобам в камерный  насос  и  в
цементные силосы. После очистки воздуха в циклонах он очищается  при  помощи
рукавного фильтра, для лучшего прохождения воздуха  через  фильтр  на  конце
вентиляционной трубы устанавливают вентилятор.
      Подбор оборудования ведется  по  специально  созданным  и  проверенным
решениям. Для  того,  что  бы  максимально  сократить  электропотребление  и
потери продукции  при  производстве,  увеличить  производительность  завода.
Обеспечить качество продукции, а также содержать чистоту окружающей среды.
      Более прогрессивные решения для  повышение  производительности  –  это
автоматизация  предприятия.  Как  показал  опыт  в  80х  при   автоматизации
помольного оборудования. Была обеспечена  не  прерывная  работа  с  заданной
степенью измельчения, без  участия  человека.  При  этом  сократился  расход
электроэнергии  на  10  %,   увеличилась   производительность   и   качество
цемента.
      При изготовлении цемента важна правильная работа каждого оборудования.
При  малейших  отклонениях  работы  оборудования  бутит  теряться   качество
цемента, расход энергии и др.

                  1.4 Охрана труда и контроль производства.

      При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными
механизмами и установками по добыче и  переработке  сырья,  обжигу  сырьевых
смесей и  измельчению  клинкера,  перемешиванию,  складированию  и  отгрузке
огромных масс материалов,  наличию  большого  количества  электродвигателей,
особое  внимание  при  проектировании  заводов  и  их  эксплуатации   должно
уделяться созданию благоприятных условий для безопасной  работы  трудящихся.
Организацию охраны  труда  следует  осуществлять  в  полном  соответствии  с
«Правилами  по  технике  безопасности  и   производственной   санитарии   на
предприятиях цементной промышленности».
     Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе  только
после их  обучения  безопасным  приемам  работы  и  инструктажа  по  технике
безопасности. Ежеквартально необходимо проводить  дополнительный  инструктаж
и ежегодное повторное обучение по техники  безопасности  непосредственно  на
рабочем месте. На действующих предприятиях  необходимо  оградить  движущиеся
части всех механизмов и двигателей, а  также  электроустановки,  площадки  и
т.д. Должны быть заземлены электродвигатели и
электрическая аппаратура. Обслуживание дробилок, мельниц, печей, шлаков,
транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно  осуществляться
в соответствии с правилами безопасности  работы  у  каждой  установки.  Шум,
возникающий  при   работе   многих   механизмов,   характеризуется   высокой
интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 Дб).  К  числу  мероприятий
по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфицирующих  прокладок
между внутренней стеной мельниц и  броне  футерованными  плитами,  замену  в
паровых мельницах стальных плит на резиновые.  При  этом  звуковое  давление
снижается в 5-12 раз. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими  кожухами,
облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также  дает  хороший
результат. В том числе большая задымленность на  заводах  ликвидируется  при
накладке   аспирационных   систем,    установки    очистных    систем    (их
герметичность). В  задымленных  местах  рабочие  должны  применять  средства
защиты от пыли.

      Контроль производства. Контроль за продукцией, в нашем случае  цементе
осуществляется  с   помощью   цеховых   лабораториях.   Они   работают   для
систематического  наблюдения  за  установленными  нормами   технологического
процесса в целях выпуска качественной продукции. Химический состав  клинкера
колеблется  в  сравнительно  широких  пределах.  Главный  оксид   цементного
клинкера – СаО, SiO , Al O , Fe O , суммарное содержание которых 95 – 97  %.
Кроме них также  могут  входить  в  не  больших  соединениях  оксид  магния,
сернистый ангидрид, двуокись титана,  оксид  хрома,  оксид  марганца  и  др.
Химический анализ клинкера проводят  по  методике,  регламентированной  ГОСТ
5382 – 73. При этом определяют процентное  соотношение  оксидов.  Повышенное
содержание оксида кальция обуславливает быстрое твердение. По ГОСТ  10178  –
76 оксида магния должно быть не больше 5%. Прокаливание  проб  цементов  при
1000 – 1200 С в процессе химического анализа  определяют  п.п.п.  Они  имеют
большое практическое значение для характеристики готового п.ц.
      Для  определения  качества  конечного  продукта  используют  правильно
приготовленные образцы и испытание на сжатие и на изгиб.



                        2.1 Режим работы предприятий.

      В соответствии с  нормами  технологического  проектирования  цементных
заводов  режим  работы  отделений  цементных  мельниц  и   обслуживание   их
переделов применяются в три смены в сутки при непрерывной рабочей неделе.

|Наимено-        |Кол-во  |Кол-во |Длительн  |Годовой |Коэф.   |Годовой   |
|вание           |рабочих |смен   |рабочей   |фонд    |испол   |фонд      |
|цехов           |дней в  |в сутки|смены     |эксплот |экслотац|рабочего  |
|отделени        |году    |       |          |времени |времени |времени в |
|                |        |       |          |        |        |часах     |
|Отдел цементных |        |       |          |        |        |          |
|мельниц         |365     |3      |8         |8760    |0.85    |7446      |
|Сушильное       |        |       |          |        |        |          |
|отделение       |262     |2      |8         |4192    |0.87    |3647      |
|Складские       |        |       |          |        |        |          |
|отделения       |262     |2      |8         |4192    |1       |4192      |



                    2.2 Материальный баланс производства.

      Из принятого режима работы цеха даем  расчет  объему  производства  по
сырью и готовой продукцией для каждого из технологических переделов  в  час,
сутки, год.

|Наименование  |                                  Производительность т.      |
|продукции     |                                                             |
|              |           в год  |             в сутки   |          в час  |
|Портланд-     |                  |                       |                 |
|цемент с      |240000            |657.5                  |32.2             |
|минеральными  |                  |                       |                 |
|добавками     |                  |                       |                 |
|Сульфатостой- |                  |                       |                 |
|кий портланд- |                  |                       |                 |
|цемент с ми-  |960000            |2630                   |129              |
|неральными    |                  |                       |                 |
|добавками     |                  |                       |                 |

              Производительность каждого технического передела.
                  Портландцемент с минеральными добавками.


Пг = 240000*1*(1+0.5/100)=241200
Псут = 240000/262=916.03

      Отделение цементных мельниц.
Пг = 240000*1*(1+(0.5+0.5)/100)=242400
Псут = 242400/365=664.11
Пчас = 242400/7446=32.55

      Склад сырья
Потребность цеха в сырье.
Д = 14           Рд = 0.14
К = 81           Рк = 0.81
Г = 5            Рг = 0.05
Wд = 21

      Расчет для клинкера.
Рг = 242400*0.81*(100/(100-0.5))=197330.65
Рсут = 197330.65/365=540.63
Рчас = 197330.65/7446=26.50

      Расчет для гипса.
Рг = 242400*0.05*(100/98)=12367.34
Рсут = 12367.34/365=33.88
Рчас = 12367.34/7446=1.66

      Расчет для добавки.
Рг = 242400*0.14*(100/99)=34278.78
Рсут = 34278.78/365=93.91
Рчас = 34278.78/7446=4.60

      Учитываем влажность добавки.
Рг = 242400*0.14*(100/(100-(1+21)))=43507.69
Рсут = 43507.69/365=119.20
Рчас = 43507.69/7446=5.84


          Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками.

Пг = 960000*1*(1+0.5/100)=964800
Псут = 964800/262=3682.44

      Отделение цементных мельниц.
Пг = 960000*1*(1+1/100)=969600
Псут = 969600/365=2656.43
Пчас = 969600/7446=130.22
      Склад сырья.
Потребность цеха в сырье.
К = 80           Рк = 0.8
Г = 5            Рг = 0.05
Д = 15           Рд = 0.15
Wд = 21

      Расчет для клинкера.
Рг = 969600*0.8*(100/(100-0.5))=779577.89
Рсут = 779577.89/365=2135.83
Рчас = 779577.89/7446=104.69

      Расчет для гипса.
Рг = 969600*0.05*(100/98)=49469.39
Рсут = 49469.39/365=135.53
Рчас = 49469.39/7446=6.644

      Расчет для добавки.
Рг = 969600*0.15*(100/(100-1))=146909.09
Рсут = 146909.09/365=402.49
Рчас = 146909.09/7446=19.73

      Учитываем влажность добавки.
Рг  = 969600*0.15*(100/(100-(1+21)))=186461.54
Рсут = 186461.54/365=510.85
Рчас = 186461.54/7446=25.04

                  Потребность проектируемого цеха в сырье.

|Наименов  |                                       Потребность                |
|цемента   |                                                                  |
|          |        Клинкер     |           Гипс    |              Добавка    |
|                      |        год   |       сутки    |            час      |
|Силосно-упаковочное   |241200        |916.03          |                     |
|отделение             |964800        |3682.44         |                     |
|Отделение цементных   |242400        |664.11          |32.53                |
|мельниц               |969600        |2656.43         |130.22               |
|Склады клинкера,      |976908.54     |2676.56         |131.19               |
|гипса, добавки.       |61836.73      |169.41          |8.3                  |
|                      |181187.87     |49.64           |24.33                |
|Сушильное отделение   |229969.23     |630.05          |30.88                |

                          Таблица с коэффициентами.

|  Год потреб  |   Клинкер    |       Гипс   |    Добавка   |      Цемент  |
|    500 - 2000|        4 - 5 |         20   |         15   |           10 |


    2.3 Расчет емкости складов и готовой продукции и количество силосов.
      Проектируем склады силосного типа, как для  исходных  материалов,  так
для  цемента.  Силосные  склады  –  цилиндрические  железобетонные  емкости.
Размеры силосных банок берем одинаковые для всех полуфабрикатов.

      Найдем геометрический объем силосного склада.
Для первого вида цемента.
Vс = 241200*10/365*1.2*0.9=6118.72

Для второго вида цемента.
Vс = 964800*10/365*1.2*0.9=24474.88

      Для клинкера.
Vк = 976908.5*5/365*1.5*0.9=9912.82/3000=3.3 ~ 4 кол-во силосов.
      Для гипса.
Vг = 61836.73*20/365*1.35*0.9=4116.8/3000=1.37 ~ 2 кол-во силосов.
      Для добавки.
Vд = 181187.87*15/365*0.5*0.9=3350.73/3000=1.11 ~ 2 кол-во силосов.

                            Характеристика силоса
|Диаметр силоса, м.       |Высота цилиндрической    |Полезная емкость силоса, |
|                         |части силоса, м          |м                        |
|                  12.0   |             33.0        |                3000     |

               2.4 Расчет производительности и кол-во мельниц.

Из формулы следует, что масса мелющих тел равна 73.68
По производительности выбираем кол-во мельниц.
         Для первого вида цемента.
Qm = 915.29*0.818*0.037=27.7*1.2*1.15*1.2=45.87
         Для второго вида цемента.
Qm = 915.29*0.865*0.037=29.29*1.2*1.15*1.2=48.5
      Мы  домножали   на  коэффициенты  т.к.  производительность   оказалась
немного меньше, чем ожидалось.
          Количество мельниц для помола каждого вида цемента.
          Для первого вида цемента.
   1) n = 242400/8760*0.85*45.87=0.7 ~ 1
          Для второго вида цемента.
   2) n = 969600/8760*0.85*45.87=2.6 ~ 3

        Данные по выбранным мельницам, все одинаковые в кол-во 4 шт.

|Размеры    |Производительность  |Частота  |Мощность  |Масса    |Масса    |
|мельницы   |при тонкости помола |вращения |электро-  |мелющих  |барабана |
|диаметр    |8 – 10 % остатка на |мельнице |двиготеля |тел т    |мельнице |
|и длина м. |сите 0.08% т/ч      |Об/мин   |кВт       |         |         |
|  3.2 х 8.5|   60 по твердому   |     18  |    1250  |     74  |    200  |


            2.5 Подбор сепараторов от производительности мельниц.

     Производительность сепараторов.
        Для первого вида цемента
   1) Qm = 45.87*1.2/2=27.5
      Для второго вида цемента.
   2) Qm = 48.5*1.2/2=29.1

         Кол-во сепараторов на одну мельнице должно быть два они работают  в
закрытом цикле.
       Для первого вида цемента.
   1) n = 1*2=2
     Для второго вида цемента.
   2) n = 3*2=6



                         Характеристика сепараторов.

|Диаметр корпуса, м      |Высота, м  |Мощность        |Производительность  |
|                        |           |двигателя       |т/час               |
|Наружного  |внутреннего |           |                |                    |
|        5  |        3.6 |       8.55|         47     |              40    |

   2.6 Расчет и подбор количества единиц вспомогательного и транспортного
                                оборудования.

                       Расчет дозирующих компонентов.

|Производительность  |Ед. |Кол-во дозируемого в мельницу материала.         |
|мельнице с коэфиц.  |изм.|                                                 |
|1.2-1.5 т/ч         |    |                                                 |
|                    |    |      Клинкер   |       Добавка  |          Гипс|
|45.87*1.35=61.9     |т/ч |50.88           |8.78            |3.15          |
|                    |    |ВД 1058(75)     |ВД 1058(75)     |ВД 1059М(5)   |
|48.5*1.35=65.4      |т/ч |53.10           |10.0            |3.33          |
|                    |    |ВД 1058(75)     |ВД 1058(30)     |ВД 1059М(5)   |


              Материальный баланс на единицу готовой продукции.

Для первого вида цемента.

   Потребность в клинкере, гипсе, добавки.
   К    n = 1.5 %
   Г    n = 3 %
   Д    n = 2 %

   Pк = 1000*0.81*100/(100-1.5)=822.33
   Pг = 1000*0.05*100/(100-2)=51.54
   Pд = 1000*0.14*100/100-2)=142.85

Для второго вида цемента.

 Потребность та же.

   Pк = 1000*0.8*100/(100-1.5)=812.18
   Pг = 1000*0.05*100/(100-2)=51.54
   Pд = 1000*0.15*100/100-2)=153.06

У первого:   1К  1Д   1Г
У второго:   3К  1Д   1Г
                          Данные сводим в таблицу.

|Вид цемента.       |Приход кг. |%          |Расход        |кг     |%      |
|Портландцемент с   |К 822.33   |81         |              |1000   |98.3   |
|минеральными       |           |           |              |       |       |
|добавками.         |           |           |              |       |       |
|                   |Г 51.54    |5          |Потери        |16.72  |1.7    |
|                   |Д 142.85   |14         |              |       |       |
|                   |1016.72    |           |              |       |       |
|Сульфатостойкий    |К 812.18   |80         |              |1000   |98.3   |
|портландцемент с   |           |           |              |       |       |
|минеральными       |           |           |              |       |       |
|добавками.         |           |           |              |       |       |
|                   |Г 51.54    |5          |Потери        |16.68  |1.7    |
|                   |Д 153.06   |15         |              |       |       |
|                   |1016.68    |           |              |       |       |


                 Технические характеристики весоизмерителей.

|                                         Показатель   |ВД 1059М   |ВД 1058 |
|Производительность т/ч                                |5          |75   30 |
|Частота вращения привода барабана об/мин              |35         |18.5    |
|                                                      |           |7.4     |
|Ширина ленты, мм                                      |400        |700     |
|Длина ленты по центру барабана, мм                    |1000       |1500    |
|Масса кг                                              |190        |240     |
|Мощность электродвигателя кВт                         |120        |200     |


         2.6.1. Расчет ширины ленты сборочного ленточного конвейера.

        Находим производительность конвейера,  для  этого  нам  нужно  найти
насыпную плотность цементов.

      Для первого вида цемента.
Рн = 0.822*1.5+0.051*1.35+0.142*0.8=1.42
Q = 45.87*1.5=68.8
В =  68.8/155*2*1.42=0.395м ~ 400 мм

      Для второго вида цемента.
Рн = 0.812*1.5+0.051*1.35+0.153*0.8=1.41
Q = 48.5*1.5=72.75
В =  72.75/155*2*1.51=0.408м ~ 450мм
Для простоты и удобства в обслуживание принимаем ширину ленты 500мм.
    Расчет длины ленты 0.5*12+12=18 (на участке силосов) + 19.2=37.2м

                          Данные сводим в таблицу.


|Ширина ленты, мм         |Длина, м                 |Кол-во                   |
|500                      |37.2                     |4                        |

                  2.6.2 Расчет емкости ковшового элеватора.

Производительность ковшовых элеваторов.
      Для первого вида цемента.
Q = 45.87*1.2=55.044
      Для второго вида цемента.
Q = 48.5*1.2=58.2
                   Техническая характеристика элеваторов.

|№       |Тип      |Ширина  |Шаг     |Емкость |Мощн    |Высота   |Q при   |
|цемента |элеватора|ковша,  |ковша,  |ковшей, |двиг.   |подъема, |0.7     |
|        |         |мм      |мм      |л       |кВт     |м        |        |
|1       |ЦБ-350   |350     |250     |7.8     |7.0     |20       |55.0    |
|2       |В-450    |450     |640     |16      |10      |20       |87.0    |

                        2.6.3. Пневмокамерный насос.

        Для производства двух видов цементов берем насос типа К-1955
                        Характеристика насоса К-1955

|Производительность, т/ч                 |60                                 |
|Внутренний диаметр камеры, мм           |1600                               |
|Дальность подачи, м                     |                                   |
|По горизонтали                          |200                                |
|По вертикали                            |35                                 |
|Рабочие давление сжатого воздуха, МПа   |0.6                                |
|Габаритные размеры, мм                  |                                   |
|Длина                                   |4520                               |
|Ширина                                  |2325                               |
|Высота                                  |3340                               |
|Расход сжатого воздуха м /т             |22 - 25                            |

                              2.6.4 Компрессор.
      Выбираем компрессор по производительности.
Для первого вида цемента.
Q = 23*1.1*1*45.87/60 = 19.34
Для второго вида цемента.
Q = 23*1.1*3*48.5/60 =61.35

Qобщ = 19.34+61.35=80.69
      Выбираем поршневой компрессор типа 205 ВП 30/8
      Производительность одного 30 берем 3 шт. прибавляем 1 запасной.

                   Характеристика компрессора 205 ВП 30/8

|Производительность, м /мин            |30                                    |
|Рабочие давление, МПа                 |0.8                                   |
|Число оборотов вала, об/мин           |500                                   |
|Мощность двигателя, кВт               |200                                   |

            2.7. Расчет системы газоочистки и аспирации мельниц.

Кол-во аспирационного воздуха м /ч.

      Аспирационная шахта.
Vг = 11128.1*1.5=16692.15
      Циклоны.
Vг = 11128.1*1.6=17804.96
      Фильтр.
Vг = 11128.1*2=22256.2
Площадь шахты F = 16692.15/3600=4.63
Размер стороны шахты а = ?4.63=2.15
Высота шахты h = 5.5*(2*2.15*0.5)=11.825

Производительность циклона мі/ч 17600-20720 состоит  группа  из  4  циклонов
при диаметре  700 мм.

Рукавные фильтра  типа СМЦ – 101 3 с длинной рукава 900 мм.

                      Характеристика рукавного фильтра.
|Производительность, мі/ч              |26.4                                  |
|Масса фильтра, кг                     |10850                                 |
|Потребляемая мощность, кВт            |3.0                                   |
|Площадь фильтрующей поверхности       |400                                   |
|Число рукавов                         |72                                    |
|Число двух камерных секций            |2                                     |

      Выбрали вентилятор ВМ 15 для просасывания  воздуха  через  мельницу  и
аспирационную систему.
Производительность  38 мі/ч  потребляемая мощность 95 кВт.

                      2.8. Расчет сушильного отделения.
      Кол-во влаги подлежащие испарению
W = (21-1)/(100-21)*30.88=7.817т ~ 7817 кг
Выбираем два сушильных барабана «Прогресс» с производительностью 5100 кг/ч.

               Характеристика сушильного барабана «Прогресс».
|Размер     |Производительность                    |Скорость    |Мощность     |
|бараб.     |                                      |вращения    |двигателя кВт|
|           |                                      |об/мин      |             |
|           |По           |По         |По         |            |             |
|           |высушенному  |испаренной |удельному  |            |             |
|           |материалу т/ч|влаге кг/ч |поросъему  |            |             |
|           |             |           |кг/(міч)   |            |             |
|2.2 х 20   |20           |5100       |70         |5           |14           |


                     2.9. Сводная таблица оборудования.

|№   |Наименование      |Тип     |Производительность      |Мощн.   |Кол-во |
|    |                  |        |                        |кВт     |       |
|    |                  |        |расчетная |паспортная   |        |       |
|1   |Силоса            |3000 мі |-         |-            |-       |8      |
|2   |Мельницы          |3.2 х   |48.5      |60           |1250    |4      |
|    |                  |8.5     |          |             |        |       |
|3   |Сепараторы        |5-3.6-  |29.1      |40           |47      |8      |
|    |                  |8.5     |          |             |        |       |
|4   |Весоизмеритель    |ВД-1059м|3.3       |5            |120     |2      |
|5   |Весоизмеритель    |ВД-1058 |53.1      |75           |200     |6      |
|6   |Элеватор          |В-450   |58.2      |87.0         |10      |1      |
|7   |Элеватор          |ЦБ-350  |55.0      |55.0         |7       |3      |
|8   |Камерный насос    |К-1955  |48.5      |60           |-       |4      |
|9   |Компрессор        |205ВП   |80.69     |30           |200     |4      |
|    |                  |30/8    |          |             |        |       |
|10  |Циклоны           |ЦН-15   |17804.96  |17600-20720  |-       |4      |
|11  |Рукавный фильтр   |СМУ-101 |22.3      |26.4         |3       |4      |
|12  |Сушильный барабан |Прогресс|7817      |5100         |14      |2      |
|13  |Конвейер          |500     |          |10200        |        |4      |
|14  |Вентилятор        |ВМ 15   |22.3      |38           |95      |4      |



                      3.0. Технико-экономическая часть.


                             Расчет электроэнергии.



|№   |Основное        |Кол-во|Мощность          |Годовой |Коэфф. |Часовой |
|п/п |оборудование и  |единиц|электродвигателя  |фонд    |загруже|расход  |
|    |его наим. с     |оборуд|КВт               |рабочего|ния по |электро |
|    |электродвигателе|о-вани|                  |времени |мощност|энергии |
|    |м               |я     |                  |        |и      |с учетом|
|    |                |      |                  |        |       |коэфзки |
|    |                |      |                  |        |       |по      |
|    |                |      |                  |        |       |мощ-ност|
|    |                |      |                  |        |       |иф.     |
|    |                |      |                  |        |       |использ |
|    |                |      |                  |        |       |ования и|
|    |                |      |                  |        |       |загру   |
|    |                |      |Единица |общая   |        |       |        |
|1   |Мельница        |4     |1250    |5000    |7446    |0.8    |29784000|
|2   |Сепаратор       |8     |47      |   376  |        |0.77   |2155765.|
|    |                |      |        |        |        |       |9       |
|3   |Весоизмеритель  |2     |120     |240     |        |0.73   |1304539.|
|    |                |      |        |        |        |       |2       |
|4   |Весоизмеритель  |6     |200     |1200    |        |0.78   |6969456 |
|5   |Элеватор        |1     |10      |10      |        |0.74   |55100.4 |
|6   |Элеватор        |3     |7       |21      |        |0.96   |150111.3|
|    |                |      |        |        |        |       |6       |
|7   |Компрессор      |4     |200     |800     |        |0.89   |5301552 |
|8   |Рукавный фильтр |4     |3       |12      |        |0.84   |75055.68|
|9   |Сушильный       |12    |14      |28      |        |0.77   |78629.32|
|    |барабан         |      |        |        |        |       |        |
|10  |Вентилятор      |4     |95      |380     |        |0.64   |1810867.|
|    |                |      |        |        |        |       |2       |
|                                                          |47685077.06       |
|ИТОГО:                                                    |                  |

                   Находим удельный расход электроэнергии.
                       Эуд = 47685077.06/1200000=39.7

                 Потребность цеха в энергетических ресурсах.
|№   |Наименование    |Единицы   |Расходы                                  |
|п/п |энергетических  |измерения |                                         |
|    |ресурсов        |          |                                         |
|    |                |          |в час     |в смену  |в сутки|в год     |
|1   |Электроэнергия  |кВт. ч    |6404.1    |91002    |130644 |47685077.0|
|    |                |          |          |         |       |6         |


                        3.1. Штатная ведомость цеха.
      К составу рабочих относятся  все  лица,  непосредственно  занятых  при
изготовлении продукции, а также дежурных слесарей и монтеров.
           В  состав  цехового  персонала  входят  начальник  цеха,  сменные
мастера, младший обслуживающий персонал.

|Наименование профессии или видов работ  |Кол-во работающих                  |
|                                        |1 смена|2       |3       |Всего  |
|                                        |       |смена   |смена   |       |
|А. Производственные рабочие                                                  |
|1. Машинист-оператор мельниц помола     |1      |1       |1       |3      |
|2. Помощники машинистов                 |1      |1       |1       |3      |
|3. Машинисты дробилок                   |1      |-       |-       |1      |
|4. Рабочие по обслуж. обеспыл. устройств|1      |1       |1       |3      |
|5. Рабочие на аэрожелобах               |1      |1       |1       |3      |
|6. Машинисты компрессоров               |1      |1       |1       |3      |
|7. Подсобные рабочие                    |1      |-       |-       |1      |
|8. Дежурный слесарь                     |1      |1       |1       |3      |
|9. Электромонтёр                        |1      |1       |1       |3      |
|10. Машинист упаковочной машины         |1      |-       |-       |1      |
|11. Рабочие склада для погрузки цемента |2      |2       |2       |6      |
|12. Лаборант                            |1      |1       |1       |3      |
|Б. Цеховой персонал                                                          |
|1. Начальник цеха                       |1      |-       |-       |1      |
|2. Старший мастер                       |1      |-       |-       |1      |
|3. Сменный мастер                       |1      |1       |1       |3      |
|4. Уборщица                             |1      |1       |1       |3      |
|                                                                             |

Удельные трудовые затраты.
  Ту = (41*365)/1200000=0.01

               4.0. Приготовление Портландцементного клинкера.
                  Расчет трех компонентной сырьевой смеси.
Дано:
           C3S – 50 %
       C2S – 25 %
       C3A – 5 %
           C4AF   - 20 %
      При  произведенных  расчетах  по  методическим   указанием,   получаем
следующие данные.

CaO = 65.2205
SiO2 = 21.875
Al2O3 = 6.0861
Fe2O3 = 6.572
Сумма составляет 99.75
Кн = 0.86
n = 1.728 ~ 1.7
р =  0.926  ~  1  для  увеличения  глиноземистого  модуля  выбираем  добавку
«Алапаевский боксит»

        Характеристика сырьевых компонентов и корректирующей добавки.
                       Данные в таблице с пересчетам.

Наименование |SiO2 |Al2O3 |Fe2O3 |CaO |MgO |SO3 |П.П.П. |S  |  |Алексеевский
мел |13.59 |2.57 |1.94 |44.86 |0.95  |0.19  |35.81  |99.91  |  |Алексеевская
опока |77.03 |7.5 |5.57 |2.27 |1.87 |0.26 |5.5 |100  |  |Алапаевский  боксит
|15.99 |47.35 |19.12 |1.87 |0.42 |  -  |15.25 |100 | |
а 1 = 2.8*0.86*13.59+1.65*2.57+0.35*1.94-44.86=-7.22
в 1 = 2.8*0.86*77.03+1.65*7.5+0.35*5.57-2.27=197.54
с 1 = 1.87-2.8*0.86*15.99-1.65*47.35-0.35*19.12=-121.45
а 2 = 1.7*(2.57+1.94)-13.59=-5.923
в 2 = 1.7*(7.5+5.57)-77.03=-54.811
с 2 = 15.99-1.7*(47.35+19.12)=-97.009

х = компонент1/компонент3=16.49
у = компонент2/компонент3= -0.012 ~ 0

      Следовательно, на одну весовую часть трепела требуется  16.49  весовые
части известняка и 0 глины. В  процентном  соотношении  это  дает  следующие
значения:

известняк       94.3 %
глины                0   %
трепел             5.7  %

                Химический состав сырьевой смеси и клинкера.

Наименование |SiO2 |Al2O3 |Fe2O3 |CaO |MgO |SO3  |П.П.П.  |S  |  |Известняка
  94.3 % |12.82 |2.42 |1.83  |42.30  |0.98  |0.18  |33.77  |94.3  |  |Трепел
        5.7 % |0.91 |2.698 |1.09 |0.11 |0.03 |  -  |0.86  |5.7  |  |Сырьевая
смесь |13.73 |5.12 |2.92 |42.41 |1.01 |0.18 |34.63 |100  |  |Клинкер  |21.00
|7.83 |4.47 |64.89 |1.54 |0.27 |    - |100 | |
      При проверки правильности расчета были получены следующие данные:

Кн = 0.86
n = 1.7
р = 1.75
      Вывод: Задача по  увеличению  глиноземистого  модуля  выполнена,  и  в
доказательства правильности всех решений мы  получили  за  ранние  известные
данные.
         Рассчитаем расход сухих сырьевых компонентов.
Шихты 100*1000/(100-34.63)=1.53
Известняк 94.3*1.53/100=1.443
Трепел 1.53*5.7/100=0.087



                    5.0. Список используемой литературы.

        1. А.В. Волженский. Минеральные вяжущие вещества. М. Стройиздат
           1986.
        2. А.А.Пащенко, В.П.Сербин. Вяжущие материалы. Киев – 1975
        3. Г.И.Горчаков. Вяжущие Вещества, бетоны и изделия из них. Москва
           1976
        4. О.К. Потапова. Методические указания. Волгоград 2000
        5. А.А. Борщевский. Механическое оборудование.



смотреть на рефераты похожие на "Производство портландцемента и расчет компонентов "