Технология производства клинкера для цемента
Цементный клинкер
Содержание
Производство цемента
Основная статья: ЦементЧетыре главные фазы клинкера
Белит
Алюминатная фаза
Ферритная фаза
В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.
См. также
- Цемент
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Цементный клинкер" в других словарях:
цементный клинкер — cemento klinkeris statusas T sritis chemija apibrėžtis Iki sukepimo išdegtas cemento žaliavų mišinys. atitikmenys: angl. cement clinker rus. цементный клинкер … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Цементный клинкер — Продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко или низкоосновные алюминаты кальция … Словарь строителя
КЛИНКЕР — (нем. Klinker) 1) металлургический твердый спеченный остаток после вельцевания. Клинкер перерабатывают для извлечения из него меди, серебра и других элементов;2) цементный полупродукт, получаемый (в виде гранул) при обжиге тонкоизмельченной смеси … Большой Энциклопедический словарь
Как делают сухой цемент: мокрый и сухой способ производства цемента, технология
Сухой цемент представляет собой искусственное вещество, которое поставляется в формате порошка и используется в качестве вяжущего в процессе замешивания разного типа бетонных растворов. В момент смешивания с водой цемент провоцирует прохождение химической реакции с изменением структуры материала, который застывает и превращается в камень, обеспечивая монолиту должные характеристики прочности, стойкости, способности выдерживать механические нагрузки.
Что входит в состав цемента:Состав цемента может быть разным, что напрямую зависит от вида вяжущего и возложенных на него функций, требуемых свойств материала. Классический цемент делают из клинкера (обожженные и спаянные в куски известняк и глина, взятые в определенной пропорции), смешанного с гипсом и различными минеральными добавками.
- Известь (оксид кальция) – около 60%.
- Кремниевый диоксид – до 20%.
- Алюминий (глинозем) – 4%.
- Гипс, оксиды железа – до 2%.
- Магния оксид – 1%.
Данное процентное соотношение актуально для портландцемента – самого распространенного вида материала. Пропорции могут меняться, в соответствии с классном и технологией производства цемента. Ввиду существования большого числа марок и видов цемента точного рецепта его производства (и химической формулы) не существует – тут все зависит от показателей минералогического состава.
Производство цемента осуществляется из клинкера – продукта обжига глины и известняка, взятых в пропорции 1:3. Клинкер представляет собой полуфабрикат для создания цемента. После обжига при высокой температуре (до 1500 градусов) клинкер мелко измельчают до гранул величиной около 6 сантиметров. Потом клинкер измельчают до порошкообразного вида, вводя различные добавки.
Что входит в состав клинкера при измельчении:- Гипс, который регулирует длительность схватывания.
- Корректирующие добавки для улучшения определенных характеристик цемента (присадки, пластификаторы и т.д.).
В качестве основного исходного сырья в производстве цемента используют различные горные породы – карбонатного типа (могут быть с кристаллической либо аморфной структурой, определяющей уровень эффективности взаимодействия материала с остальными компонентами состава в процессе обжига) и осадочного происхождения (глинистое сырье с минеральной базой, которое при сильном увлажнении разбухает и становится пластичным, увеличиваясь в объеме; материал вязкий, применяется при производстве сухим способом).
Мокрая технология производства цемента
Потом на завод доставляют глину из карьера, ее обрабатывают в вальцевых дробилках до тех пор, пока размер кусков не будет равен максимум 100 миллиметрам. Измельченную смесь глины отмачивают в болтушках до момента получения глиняного шлама влажностью в пределах 70%. Потом шлам отправляют в мельницу, где его смешивают и размалывают вместе с известняком.
Далее шлам, влажность которого находится уже на уровне 40%, отправляют в вертикальный бассейн, где осуществляется окончательный процесс корректировки. Данная операция чрезвычайно важна, так как именно тут формируется и обеспечивается правильная химическая формула состава шлама.
Далее шлам отправляют на обжиг в печь, где он превращается в клинкер. Клинкерная основа, полученная в итоге, отправляется в промышленный холодильник и там охлаждается. Потом клинкер дробят, подают в емкости мельниц, повторно измельчают до состояния порошка.
В случае, когда процесс обжига шлама требует применения твердого топлива, необходимо позаботиться о строительстве дополнительного помещения (где будет храниться, готовиться уголь). Если технологическая схема производства цемента требует применения газообразного/жидкого топлива, процесс обжига клинкера упрощается.
На завершающем этапе производства цемент из бункеров мельниц направляют в специальные помещения, где он хранится. Здесь лаборанты исследуют качество продукции, определяют марку. Только по завершении проверки цемент может отправляться на упаковочные аппараты.
Преимущества
Рассматривая мокрый способ производства цемента, стоит учитывать его плюсы и минусы. Как и любой технологический процесс, данный обладает своими особенностями.
Ключевые достоинства мокрого метода производства цемента:- Понижение технологических затрат на измельчение сырьевой базы – глина и мел прекрасно намокают в воде в бассейне при первичной обработке, в связи с чем измельчаются легче и проще.
- Транспортировка, усреднение, корректировка шлама осуществляются проще, безопаснее с точки зрения экологии, особенно в сравнении с аналогичными процессами при производстве цемента сухим способом.
- Намного меньше образуется пыли.
- Печи обжига по конструкции простые, надежные, обладают высоким коэффициентом использования пространства (варьируется в пределах 0.89-0.91).
- Есть возможность использовать в производстве компоненты с достаточно «пестрым» (разным) химическим составом, а также обеспечена хорошая гомогенизация шлама.
Недостатки
Недостатков в мокром методе производства цемента мало, но они есть и не учитывать их нельзя.
Основные минусы мокрого метода производства цемента:- Высокий удельный расход тепловой энергии в процессе обжига сырья. Сырье, которое поступает для обжига, обладает в среднем влажностью до 45%. И для испарения влаги, правильного прогрева компонентов необходимо до 6800 кДж/кг тепловой энергии либо 35% тепловой мощности печи. В связи с такими расчетами часть обжиговой печи функционирует в качестве сушильного агрегата с последующими сложностями.
- Высокий уровень материалоемкости печей для обжига наряду с не очень большой производительностью.
Сухая технология производства
Сухой способ производства цемента использует другую технологическую схему. Известняк и глина, которые добывают из карьера, дробятся и отправляются в сепараторную мельницу. Тут они смалываются, смешиваются, сушатся. Полученную смесь доставляют в смесительные аппараты, окончательно перемешивают с использованием сжатого воздуха. Сейчас же корректируется и химический состав цемента.
При применении глинистого компонента сырье подают для смешивания в шнеки, где частично увлажняют водой. Создаются прочные гранулы со влажностью максимум 14%, потом они поступают для обжига в печь.
Обжиг сырья при сухом методе может осуществляться в разных печах – в данном случае особое внимание обращают на приготовление сырья. А дальнейшие этапы производства сходны с мокрым методом.
Плюсы технологии
В сравнении с мокрым, сухой метод обладает некоторыми преимуществами, которые обязательно нужно учитывать при расчетах (когда планируется организовать бизнес по производству цемента, к примеру).
Главные достоинства сухого метода:- Сравнительно невысокий удельный расход энергии тепла на обжиг клинкера – в пределах 2900-3700 кДж/кг.
- Объем печных газов меньше на 30-40%, их можно вторично применять для сушки сырья и значительно снизить энергозатраты на создание клинкера, уменьшить затраты на обеспыливание.
- Значительно меньшая металлоемкость печей для обжига при повышенной производительности в сравнении с мокрой технологией. Мощность печей при «сухом» методе составляет 3000-5000 тонн в сутки, что больше в 1-2 раза аналогичного оборудования мокрого метода.
- Нет необходимости в мощных источниках воды.
Минусы технологии
Несмотря на явные преимущества, есть у технологии и свои минусы.
Какие недостатки есть у сухого метода производства цемента:- Значительно больше выделяется пыли, что усложняет соблюдение санитарных норм, правил охраны окружающего пространства.
- Сложность конструкции печей для обжига и их требовательность в плане колебаний химического состава сырья, его степени влажности, дисперсности.
- Сравнительно низкий коэффициент использования печей – где-то 0.7-0.8.
Отличия мокрой технологии производства от сухой
Обе технологии производства цемента обладают своими нюансами, плюсами и минусами. Но есть ключевые особенности, которые необходимо учитывать в первую очередь при планировании бизнеса и просчете расходов, прибыли. Главный недостаток мокрого метода производства цемента – существенная энергоемкость всего процесса, которая отражается соответствующим образом на цене конечного продукта в сторону повышения.
Сухая же технология менее экологична и опасна для окружающей среды, в связи с чем требует значительных расходов на устранение этого фактора. При этом, сам процесс производства обходится дешевле по всем пунктам, позволяет понизить цену конечного продукта.
Особенности полусухого способа
Полусухой метод производства цемента достаточно схож с сухим, но предполагает некоторые отличия. Фракция сырья, что проходит стадию гранулирования, равна примерно 10-20 миллиметрам, уровень влажности 11-16%. Сначала сырье обжигают в печах Леполь, потом создавшиеся гранулы отправляют в конвейерный кальцинатор.
Из печи выходят газы, проходящие сквозь гранулы, находящиеся на решетке. Таким образом сырье нагревается до 900 градусов, полностью высушиваясь в процессе. Такая термообработка способствует декарбонизации смеси примерно на 25-30%, что нужно для производства. После сырье отправляют в печь – это завершающий этап производства цемента.
Гранулированный цемент может обжигаться и в шахтных печах – в таком случае гранулирование осуществляется с частицами угля, после чего цемент уходит на хранение.
Комбинированный метод производства
Данный способ базируется на подготовке компонентов сырья по мокрому методу, а вот их обжиг осуществляется по схеме полусухого метода. Шлам, полученный в сырьевой мельнице, обладает влажностью в диапазоне 30-45%, он отправляется в фильтр: тут обезвоживается до уровня влажности в 15-20%, потом сырье смешивают с пылью, влажность доводят до показателя в 12-14%.
На следующем этапе смесь отправляется на обжиг, который осуществляется в печах полусухого способа изготовления цемента. Все остальные операции ничем не отличаются от аналогичных этапов мокрого метода производства.
Подходящий метод производства цемента выбирают в соответствии с технологическими и технико-экономическими факторами – качеством и типом сырья, влажностью и однородностью смеси, наличием соответствующего оборудования, возможностей и т.д. В Москве заводы работают по всем трем схемам и поставляют на рынок цемент высокого качества.
Технология производства цемента
Цемент – это один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов. Степень воздействия цементного завода на природную среду. Организация экологического мониторинга. Выявление загрязнителей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.12.2015 |
| Размер файла | 1,7 M |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Содержание
1. Характеристика завода
2. Сырье для производства цемента
3. Производство портландцемента
3.1 Способы производства цемента
3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства
3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС
3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве
Введение
Цемент - это один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции и др. Это гидравлическое вяжущее вещество, которое затвердевает при добавлении воды, используется в бетоне для связи песка и гравия.
Цементная промышленность в настоящее время - высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами.
В 2006 г. на 356 предприятиях было произведено 266 млн. т цемента, а ежедневная производительность крупных цементных заводов около 4 000 т цемента. цемент бетон экологический
Как и любая другая производственная деятельность, цементная промышленность в отношении охраны окружающей среды жестко регулируются национальным и международным законодательством. Поэтому в большей степени уровни выбросов зависят от очистительных установок, использующихся для соответствия установленным нормам выбросов.
Основными задачами данной курсовой работы являются: выбор и описание конкретного объекта экологического мониторинга, анализ возможных загрязнений окружающей среды, оценка степени воздействия данного цементного завода на природную среду, обоснование необходимости организации экологического мониторинга, обзор существующих методов и приборов контроля выявленных загрязнителей окружающей среды.
1. Характеристика завода
Завод "Красноярский цемент" находится в г. Красноярске - административном центре Красноярского края, второго по величине федерального субъекта Российской Федерации. (Рис. 0)
Рисунок 0. Местонахождение завода "Красноярский цемент".
Завод является ведущим производителем цемента в Красноярском крае. Предприятие на 90% обеспечивает цементом строительную отрасль региона.
Завод производит высокопрочные виды и специальные марки цемента: портландцемент c минеральными добавками ПЦ 400-Д 20 (PCR-М 400 D20), портландцемент бездобавочный ПЦ 500-Д 0 (PC-М 500 DO), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 500 (PC-М 500 AC), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 400-ДO (PC-М 400 DO GES) и сульфатостойкий бездобавочный цемент (SSPC-М 400 DO).
Предприятие является единственным за Уралом производителем гидроцемента для гидротехнических сооружений. В настоящее время на предприятии действуют три вращающиеся печи, работающие по мокрому способу (печи 3, 4 и 5); их общая мощность составляет 1 млн. 100 тысяч тонн цемента в год.
Сырье для производства цемента поставляется с Торгашинского месторождения известняков и Кузнецкого месторождения глин, расположенных поблизости, поставки угля осуществляются с Черногорского угольного месторождения и Кузнецкого угольного месторождения в Кемеровской области.
Завод начал работу в 1944 году. С 1965 по 1991гг. здесь производился миллион тонн цемента в год, после экономического спада 90-х с 2001 по 2003 гг. производство цемента было временно приостановлено.
В 2006 году завод вошел в холдинг "Сибирский цемент" и сразу после этого была разработана и начала осуществляться программа комплексной модернизации и реконструкции завода, включающая техническую модернизацию, установку современного оборудования, усовершенствование технологических процессов и процессов, связанных с воздействием на окружающую среду. [1].
2. Сырье для производства цемента
Месторождения сырья в цементной промышленности разрабатывают открытым способом, при котором добыча ведет непосредственно с поверхности земли.
Часто слой горной породы закрыт пустой породой, поэтому в комплекс горнодобывающих работ входит удаление этой пустой работы - вскрышные работы. Вскрышные работы проводят в теплое время года, так как зимой удалять замерзший грунт трудно. Отношение толщины полезного ископаемого к толщине пустой породы колеблется соответственно от 1: 0,5 до 1: 3. На цементных заводах мощность вскрыши составляет от 0,2 до 7 м, а иногда доходит до 20 м.
Способ добычи зависит от физико-механических свойств сырья. Мягкие нескальные породы добывают методом прямой экскавации, при котором одноковшовые экскаваторы выполняют две операции: отделяют породу от пласта и грузят добытое сырье.
В цементной промышленности используют экскаваторы с ковшом емкостью до 8 и производительностью при разработке мягких пород до 400 тыс. /г.
экскаваторами загружают в вагоны или автосамосвалы.
Способ доставки добытого сырья определяется его свойствами, способом добычи, рельефом местности, расстоянием от карьера до завода и технико-экономическими показателями для различных видов транспорта.
Используют следующие способы транспортирования сырья: железнодорожный, автомобильный, с помощью воздушно-канатных дорог, ленточных конвейеров и гидротранспорта.
Наиболее высокие капиталовложения -- при воздушно-канатном и железнодорожном способе транспортирования, самые низкие - при автомобильном. Однако эксплуатационные расходы при доставке сырья автотранспортом более высокие, самые низкие они при использовании воздушно-канатных дорог и ленточных конвейеров.
Подвесные канатные или воздушно-канатные дороги служат для транспортирования сырья по сильно пересеченной местности. На такой дороге устраивают погрузочную и разгрузочную станции, а при извилистой трассе устанавливают одну или несколько промежуточных угловых станций.
Карбонатный компонент дробят в карьере и подвозят автотранспортом к погрузочной станции воздушно-канатной дороги.
Разгрузка и хранение сырья
На цементных заводах целесообразно иметь запас сырья или шлама, который обеспечивал бы непрерывную работу на случай прекращения добычи сырья (непогода, авария экскаваторов или транспортных устройств).
Установлены следующие нормы запасов материалов: известняка - на 5 суток; корректирующих добавок - на 15--20 суток; гипсового камня-- на 30--40 суток; гидравлических добавок - на 15--20 суток; твердого топлива - на 10--15 суток; жидкого топлива - на 15 суток.
Нормативные запасы сырьевых материалов, клинкера, топлива, гипса, корректирующих и других добавок хранят на складах (шихтовальных дворах), которые обеспечивают бесперебойность технологического процесса, а также шихтование материалов.
Разгрузочно-погрузочные работы на территории складов выполняют с помощью различных средств механизации: мостовых кранов с грейфером, разгрузчиков, мостовых перегружателей (козловых кранов), электрических талей, ленточных конвейеров и другого оборудования.
Выбор механизмов и схемы организации разгрузочно-погрузочных работ и складских операций определяется величиной грузопотока и видами транспортных средств доставки грузов.
С открытых платформ материал разгружают скребковым разгрузчиком. Платформа медленно продвигается над приемным бункером и одновременно с нее в бункер сгребается материал скребком, совершающим возвратно-поступательное движение. Из приемного бункера материалы посредством одного или системы ленточных конвейеров передаются на склад.
При очень больших грузопотоках применяют стационарные опрокидыватели вагонов. При опрокидывании вагона материал ссыпается в приемный бункер, откуда затем подается на склад.
Склады различны по своему назначению, конструкции и применяемым средствам механизации. Склады сырья применяют открытые и закрытые.
К открытым складам относятся: эстакадно-гравитационные (купольные, хребтовые, полубункерные), у которых отсыпка штабеля осуществляется ленточным конвейером, а разгрузка производится ленточными конвейерами, расположенными в подштабельных галереях; штабельные, оборудованные мостовыми перегружателями; склады, на которых штабель формируется бульдозерами; склады для усреднения сырья, оборудованные штабелеукладчиками и разгрузочными машинами.
Закрытые склады бывают: ангарного типа, которые оборудуют мостовыми кранами с грейфером. На заводах мощностью до 1 млн. т цемента в год закрытые склады с мостовыми кранами делают объединенными, т. е. предназначенными для одновременного раздельного хранения сырья, клинкера, добавок и топлива; эстакадно-гравитационные шатрового полубункерного типа с конвейерной загрузкой и разгрузкой; для разгрузки роторных экскаваторов; силосные склады (силосы) для хранения клинкера и добавок
Силосы - это железобетонные или металлические емкости цилиндрической формы с днищем в виде усеченного конуса. Силосы разгружаются весовыми дозаторами.
Склады добавок обычно совмещаются со складами сырья (шлак, пиритные огарки) или клинкера (гипс, гидравлические добавки).
Кроме того, на цементных заводах строят склады огнеупорных материалов, мелющих тел, материальные склады, так называемые базы оборудования. Объемы этих складов определяются мощностью и потребностью предприятия в соответствующих материалах и оборудовании.
Краткая характеристика сырья
Известняки - один из основных видов известкового сырья. Плотные известняки, широко распространенные, часто имеют мелкокристаллическую структуру. Плотность известняков составляет 2700--2760 кг/м 3; прочность на сжатие до 250--300 МПа; влажность колеблется от 1 до 6%. Наиболее пригодны для производства цемента мергелистые и пористые известняки с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевых включений.
Мел - осадочная мягкая, легко растирающаяся горная порода, представляющая собой разновидность слабо сцементированного мажущего известняка. Мел легко измельчается при добавлении воды и является хорошим сырьем для производства портландцемента.
Мергель - осадочная порода, представляющая собой смесь мельчайших частиц СаСОз и глины с примесью доломита, тонкого кварцевого песка, полевого шпата н др. Мергель - переходная порода от известняков (50--80%) к глинистым породам (20--50%). Если в мергелях соотношение между СаСОз и глинистой породой приближается к требуемому для производства портландцемента и значения силикатного и глиноземного модулей находятся в допустимых пределах, то мергели называют натуральными или цементными.
Структура мергелей различная: плотная и твердая или землисто-рыхлая. Залегают мергели большей частью в виде слоев, отличающихся один от другого по составу. Плотность мергелей колеблется от 2000 до 2500 кг/м 3; влажность в зависимости от содержания глинистых примесей 3--20%.
Глинистые породы. Для цементного производства применяют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистый сланец, лесс и лессовидные суглинки.
Глины - тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие из различных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и других гпдроалюмосиликатов. Глина при увлажнении разбухает и приобретает пластичность. При сухом способе производства пластичность и связующая способность глины обеспечивают возможность брикетирования и гранулирования сырьевой муки.
Суглинок - глина, содержащая повышенное количество песчаных и пылеватых частиц.
Глинистые сланцы - твердые плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой структурой и хорошо выраженной сланцеватостью - способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. Глинистые сланцы по сравнению с глиной характеризуются меньшей влажностью, боле постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах.
Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных окислов: SiO2, Al2O3 и Fe2O3. К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, установлены следующие требования. Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание МдО зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием МgО не более 5%. Содержание Na2O и К 2О в сумме не должно превышать 3--4%, а SO3 - не более 1%.
3. Производство портландцемента
3.1 Способы производства цемента
Процесс производства портландцемента складывается в основном из следующих основных операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, состоящей из дробления, помола и усреднения ее состава; обжига сырьевой смеси (получение клинкера); помола клинкера в тонкий порошок.
В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производств портландцементного клинкера.
При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевом смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами.
При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи.
Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.
Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.
Завод ООО "Красноярский цемент" используют мокрый способ производства.
Технологическая схема производства цемента
На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты.
Начальная технологическая операция получения клинкера - измельчение сырьевых материалов. (Рис. 1, Рис. 2) При использовании в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках или в мельнице самоизмельчения. Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках. Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк.
В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке.
Выходящий из мельниц сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами.
Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников направляют непосредственно на помол в цементные мельницы. Перед помолом клинкер дробят.
Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками.
Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа (цементные силосы). Отгружают цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.
Рис. 2 Схема производства портландцемента по мокрому способу
3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства
Для обеспыливания выбрасываемых в атмосферу отходящих газов и аспирационного воздуха применяют специальные пылеулавливающие установки, которые предотвращают загрязнение воздуха и потери перерабатываемых материалов.
Более 80% пыли, выносимой газами на цементных заводах, выделяется клинкерообжигательными печами. Если отсутствует или неудовлетворительно работают печные пылеуловители, пыль рассеивается вне завода на площади радиусом до 20 км.
При неудовлетворительной аспирации транспортирующего, дробильно-размольного и другого оборудования в цехах завода возможно выделение пыли, ухудшающей условия труда и ускоряющей износ машин и контрольно-измерительных приборов.
Эта пыль, попадая в органы дыхания, может вызвать заболевание легких - пневмокониоз. В соответствии с санитарными нормами (СН 245--71) допустимая концентрация пыли цемента, известняка, глины и других материалов в воздухе рабочих помещений не должна превышать 6 мг/м 3.
Пылеуловители и область их применения
Пыль из газового потока выделяется под действием сил, вызывающих движение частиц пыли относительно самого потока. В соответствии с характером сил, осаждающих частицы пыли из газового потока, применяемые на цементных заводах пылеуловители разделяются на группы (Табл. 1).
Таблица 1. Пылеуловители и область их применения
Примечание: степень обеспыливания определяется отношением количества пыли, уловленной в пылеуловителе, к количеству пыли" поступившей в пылеуловитель, выраженным в %.
Рис. 3 Циклон НИИОГАЗ диаметром 600 мм:
1 - цилиндрическая часть, 2 - коническая часть корпуса, 3 - бункер, 4 - центральная труба, 5 - входной патрубок.
Рис. 4 Батарейный циклон:
а - общая схема, б - элемент циклона.
1 - патрубок для входа запыленных газов, 2 - патрубок для выхода очищенных газов, 3 - элементы циклона, 4 - конусный разгрузочный конец с автоматическим устройством для удаления, 5 - винтовая лопасть.
Степень обеспыливания в скрубберах зависит от смачиваемости пыли и колеблется в пределах 85--90%. В этих пылеуловителях осаждаются частицы пыли размером более 5 мкм.
Рис. 5 Центробежный скруббер:
Рис. 6. Схема электрического осаждения в электрофильтре:
Рис. 7. Электроды электрофильтрации:
Рис. 8 Горизонтальный электрофильтр:
Рис. 9 Вертикальный электрофильтр:
Рис. 10 Рукавный фильтр
1 - вентилятор, 2 - выходная труба, 3 - заслонка, 4 - рукава, 5 - винтовой конвейер, 6 - место выпуска пыли, 7 - вход запыленного воздуха хлопную трубу поступает на зернистый слой.
3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС
Основные выбросы от производства цемента - это выбросы в воздух, возникающие во время работы цементной печи. Выбросы образуется в результате физических и химических реакций сырья и топлива. Основными составляющими отходящих газов являются азот и избыточный кислород, образующиеся из воздуха для горения, и углекислый газ и вода, образующиеся из сырьевого материала и в результате процесса горения, который является неотъемлемой частью процесса производства цемента. Отходящие газы также содержат в себе небольшой объем загрязняющих воздух веществ.
Выбросы от работы цементной печи включают в себя выбросы, образующиеся при горении и выбросы в результате производственного процесса. Во всех цементных печах, твердый материал перемешивается с топочными газами. Такое смешивание влияет на выброс загрязняющих веществ, т.к. твердый материал выполняет роль встроенного очистителя воздуха, который абсорбирует газы или на поверхности которого они конденсируются.
Выбросы SO2 в первую очередь обусловлены наличием летучей серы в сырьевом материале. Эта сера в виде SO2 выбрасывается со стороны низкотемпературной части печи. При высоких температурах сера, присутствующая в сырье в виде сульфатов, распадается только частично и практически полностью забирается из печи с клинкером. Сера, попадающая в печь вместе с топливом, вступит в реакцию с кислородом до образования SO2 и не приведет к значительным выбросам SO2, т.к. SO2, образованный в горячей части печи, прореагирует с активными мелкими частицами сырьевого материала в зонахспекания, кальценирования и в горячей части предварительного подогрева.
Образование пыли (включая твердые частицы) всегда было наиболее острой экологической проблемой в цементном производстве. Основными источниками пыли являются дымовые трубы цементных печей. Кроме этого, возникают некоторые направленные выбросы пыли, связанные с измельчением (сырья, топлива, цемента), и рассеянные выбросы, которые могут возникнуть в результате хранения и погрузки сырья, топлива, клинкера, цемента, а также в результате использования транспортных средств на территории производства. [3].
Показатели по уровню воздушных выбросов (в мг/м 3) завода за 2008 и 2009 гг. отражены в таблице (Табл. 2 и сравниваются с предельными нормами выбросов, установленными Европейской директивой по комплексному предотвращению и контролю загрязнения окружающей среды (EU IPPC Directive).
Табл. 2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу за 2008 и 2009 гг.
Выбросы Ед. измерения 2008 2009
Исходя из представленных данных, делаем вывод, о том что наблюдаются превышение установленных нормативов для взвешенных веществ и оксида углерода. Из этого следует что, у пылегазоотчистного оборудования предприятия очень низкие показатели эффективности и надежности работы и необходимо проводить непрерывный мониторинг содержания пыли в отходящих газах, с целью оценки эффективности работы фильтров, контроля пылевых выбросов в соответствии со стандартами загрязнения окружающей среды и разработку способов и методов снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве
Рассмотрим применение газоанализатора в цементном производстве: [4].
Основные точки для использования газоанализатора на предприятии по производству цемента: (Рис. 11)
· Перед попаданием во вращающуюся печь (проверка газовой атмосферы).
· Между этапами кальцинирования и охлаждения (определение сбалансированности процесса).
· При мониторинге выбросов (контроль соответствия нормам).
Рис. 11 Основные точки расположения газоанализатора на предприятии по производству цемента
Измерительная точка 1. Вращающаяся печь. (Рис. 12).
Для производства цементного клинкера, предварительно разогретую сырьевую смесь сжигают при температуре примерно 1400 єС. После этого клинкер охлаждается до 150 єС, смешивается с гипсом и минералами, и фильтруется от пыли в цементной мельнице.
Необходимость производства анализа в данной точке: измерение O2 на выходе из вращающейся печи предоставляет ценную информацию относительно наличия утечки воздуха в подогревателе. Время измерения составляет приблизительно 15 минут. (Табл. 3)
Цементный клинкер: что это такое и как производится
При возведении высотных зданий и небольших домов используется цементный клинкер. Твердый раствор увеличивает срок службы покрытий, подходит для облицовки печей и искусственных водоемов. Клинкерной плиткой, вместо натурального камня, украшают фасады, применяют как керамогранит при отделке интерьера, а также для реставрации пенобетонных и деревянных поверхностей. Строительный материал выдерживает избыточную влажность и обладает высокими теплоизоляционными свойствами.
Что такое цементный клинкер
В ходе обжигания смеси, состоящей из известняка и нескольких разновидностей глины, при высокой температуре получается вязкий гранулированный полуфабрикат, называемый клинкером. Для производства цемента в вещество добавляют гипс или сульфат кальция и другие минеральные компоненты, которые измельчают в порошок.
Впервые процесс спекания строительного сырья, добываемого из недр земли, путем нагревания его до 1450°, был описан в 19 веке инженером из Франции, создавшим полуфабрикат и цемент. Луи Вика использовал полученный промежуточный продукт при возведении подвесного моста, чтобы доказать его качество.
Каким методом получают цементный клинкер
Для создания материала, не уступающего по прочности натуральному камню, голландские строители стали обжигать специальную глину при высокой температуре. Сейчас при производстве цементного клинкера используют сырье, в составе которого содержатся двух-трехкальциевые силикаты или алюминаты. Смесь нагревают в печах до плавления или спекания. На свойства клинкера влияют несколько факторов:
- характеристики используемых добавок и присадок;
- состав сырья;
- метод охлаждения и помола;
- технология нагрева.
При мокром способе обжига применяется много различных компонентов, среди которых триполифосфат, сода, торфяная вытяжка, жидкое стекло. Из шлама выделяются углекислоты, а клинкер приобретает форму шарика.
При сухом методе минеральные вещества высыхают в печи, а потом измельчаются в порошок. При комбинированном варианте смесь производят с помощью мокрого метода, затем влажность уменьшают до 16% путем фильтрования, после сырье обжигают. Если применяется сухой способ, то смесь соединяют с водой. А образовавшиеся гранулы высыпают в печь для дальнейшего спекания. Почти 67% в них приходится на оксид калия, 4% — алюминия. Около 22% составляет диоксид кремния, до 6% в составе гранул — добавки и присадки.
В клинкере, из которого производится цемент, количество минеральных искусственных компонентов достигает 70%.
Четыре главные фазы клинкера
Для возведения многоэтажных зданий требуется материал высокого качества. На свойства и характеристики цемента влияет объем и состав смесей, применяемых в процессе обжига. В клинкере обязательно должны присутствовать 4 компонента в определенных пропорциях.
В составе основного продукта, используемого для производства цемента, содержится силикат, представляющий собой смесь диоксида кремния и тройного объема оксида кальция. В клинкере его количество составляет не менее 52%. В кристаллической решетке алита вкраплены ионы:
Силикат быстро вступает в реакцию с водой. Такое свойство минерала обеспечивает прочность клинкера на всех этапах нагревания и обжига.
Белит
В полуфабрикате цемента от 14% до 31% приходится на фазу, представляющую смесь диоксида кремния и двойного объема оксида кальция. Вещество не вступает в реакцию с водой, но спустя год приобретает такую же прочность, как и алит. В кристаллической решетке белита выявляют ионы разных металлов.
Алюминатная фаза
В гранулах цементного клинкера содержится силикат, в котором оксид алюминия смешан с тройным объемом оксида кальция. На эту фазу в продукте приходится не менее 4%, но и не более 11.В кристаллической решетке в небольшом количестве наблюдаются вкрапления ионов микроэлементов:
При взаимодействии с водой вещество быстро схватывается. Для предупреждения нежелательной реакции в смесь добавляют гипс.
Алюмоферритная фаза
В промежуточном продукте цемента обязательно присутствует еще один компонент, объем которого составляет 5% — 15%. Четырехкальциевый алюмоферрит может менять состав в зависимости от концентрации оксида железа и алюминия. Дополнительные компоненты и примеси, содержащиеся в продукте, на его прочность влияния не оказывают. Скорость взаимодействия фазы с водой уменьшают или увеличивают, используя разные соединения.
Характеристика минералов цементного клинкера
Трехкальциевый силикат обуславливает свойства материала, включая скорость затвердевания. Вещество выделяет тепло и обладает высокой прочностью. Добавки, содержащиеся в фазе алита, влияют на его характеристики, изменяют структуру.
Двухкальциевый силикат (C2S) медленно затвердевает, почти не выделяет тепло, но постепенно приобретает высокую прочность. Техническим свойствам портландцемент обязан белиту и алиту, поскольку концентрация этих твердых растворов в клинкере превышает 70%. Объем между кристаллами силикатов заполнен различными веществами, не влияющими на свойства материала.
В процессе обжига трехкальциевый алюминат очень быстро затвердевает и выделяет большой объем тепла, но при этом получается не очень прочным. Присутствие значительного количества минерала в клинкере провоцирует появление коррозии, в портландцементе содержание вещества не превышает 5%.
Целит обладает высокой скоростью взаимодействия с молекулами воды, однако раствор алюмофферита кальция не влияет на процесс затвердевания материала.
Содержание основных минералов в клинкере:
Щелочные оксиды попадают в сырье, используемое при производстве цемента, с полевым шпатом или глиной. Большая часть примесей при обжиге испаряется, а остальные включаются в состав других соединений. Количество щелочей в клинкере стараются уменьшить до 1%, поскольку они препятствуют затвердеванию раствора.
Окись кальция появляется при неполном обжиге, вследствие нарушения соотношения между основными компонентами сырья. Вещество присоединяет молекулы воды, увеличивает объем твердой фазы, что приводит к растрескиванию и потере пластичности клинкера.
Чтобы снизить содержание окиси кальция, гранулы перед измельчением месяц держат на складе.
Для производства клинкера в карьерах добывают сланцы и глинистые породы, в которых содержатся соединения алюминия, железа, а также известняки. Сырьевые смеси обжигают до спекания.
Полученный промежуточный продукт измельчают, добавляют гипс и производят портландцемент, из которого изготавливают прочный бетон, плитку для облицовки, искусственный камень.
Для создания других видов строительного материала клинкер соединяют с ракушечником и шлаком или смешивают с добавками.
Чтобы получить глиноземистый цемент, обжигают смесь бокситов и известняков. Состав не пропускает влагу, устойчив к высоким температурам, подходит для производства жаропрочного бетона, а также используется при аварийных работах.
При нагревании известняков до 1 тыс.° получают романцемент, который применяется для создания панелей и блоков, но обладает меньшей прочностью.
Читайте также: