Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Асбестоцементная промышленность – отрасль промышленности строительных материалов, производящая изделия, которые используются в строительстве зданий и трубопроводах различного назначения.

Первый промышленный выпуск асбестоцементных изделий относится к 1900г. изобретателем метода производства этих изделий является Людвиг Гатчек. Для формования асбестоцементных листов из смеси асбестоцемента и воды он использовал формовочные машины, применявшиеся в то время для формования из древесного волокна бумаги или картона и носившие название «папп-машины» («бумажные машины». Название «папп-машина» долгое время применялось и в асбестоцементной промышленности.

В те годы производство асбестоцементных изделий базировалось на применении портландцемента, качество которого характеризовалось пределом прочности при сжатии раствора 1:3 жесткой консистенции примерно в 10МПа.

Производство асбестоцементных изделий быстро распространилось в странах Европы и затем в Африке. В России первый завод для выработки таких изделий был построен в 1908г.

В двадцатых годах XX в. в Италии, а затем и в других странах начинает быстро развиваться производство асбестоцементных труб.

Микроармирование цементного камня оказывает наиболее благоприятное влияние на асбестоцементную композицию, повышая её прочность на растяжение и изгиб в связи с преобладанием игольчато-призматической структуры гидратных новообразований. Поэтому возникла необходимость повышения требований к качеству портландцемента, как основной матрицы дисперсно-армированной композиции, которой является асбестоцемент. Поэтому большое внимание уделяется благоприятной структуре клинкера, точному соблюдению дисперсной характеристики портландцемента соответственно требованиям СТБ.

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция, ставящая под сомнение не только целесообразность развития асбестоцементной промышленности, но и само ее существование, в связи с распространяющимися сведениями о канцерогенное асбеста. В ряде стран запрещено использование асбестоцемента в строительстве, особенно во внутренних помещениях зданий в непосредственном контакте с деятельностью человека. Ряд организаций различных стран объясняют распространение подобных сведений конкурентной борьбой на мировом рынке. Учитывая эти обстоятельства, с одной стороны, ведутся поиски альтернативных волокон, с другой, - разрабатываются технологии по дальнейшему совершенствованию отрасли.

В данный момент на территории Беларуси функционируют два предприятия по производству асбестоцементных изделий: г. Кричев («Кричевцементношифер»), г.п. Красносельский («Красносельскстройматериалы»).

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦИИ

Применение портландцемента в производстве асбестоцементных изделий характеризуется рядом особенностей.

При изготовлении асбестоцементных изделий начальная гидратация цемента протекает при очень высоком водоцементном отношении; в процессе производства из сильно обводненной асбестоцементной массы отфильтровывается, отсасывается и отжимается значительное количество воды. Частички цемента должны быть достаточно тонкими, чтобы   удерживаться на волокнах асбеста; вместе с тем излишняя их дисперсность может вызвать повышенную водопотребность вяжущего, отрицательно отражающуюся на обезвоживании и уплотнении изделии.

Клинкер для этого цемента должен содержать (%): C3S не менее 52, а СзА не менее 3 и не более 8. Содержание СаОсвоб допускается не более 1, a MgO — до 5 %.

Для интенсификации помола клинкера допускается введение добавок, не ухудшающих качество цемента, в количестве не более 0,5 % по массе цемента. Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 1,5 ч, а конец — не   позднее 10 ч от начала затворения.

Портландцемент для производства асбестоцементных изделий делят на марки 400 и 500, определяемые на образцах из раствора 1 : 3 по ГОСТ 310.1—76  (с изм.) — ГОСТ 310.4—81.

Портландцемент для производства асбестоцементных изделий характеризуется практически такими же строительными свойствами, что и обычный портландцемент, и отличается от него более интенсивным твердением и ростом прочности в начальные сроки.

Физические, технологические, механические и другие эксплуатационные свойства портландцемента для производства асбестоцементных изделий регламентируется в соответствии с СТБ 1239-2000 «Портландцемент для производства асбестоцементных изделий».

По срокам схватывания данный цемент относится к нормально схватывающимся по ГОСТ 30515.

Условное обозначение портландцемента для производства асбестоцементных изделий состоит из:

- сокращенного слова «портландцемент» -ПЦ;

- сокращенного обозначения по  назначению – для асбестоцементных изделий – А;

- обозначения стандарта.

Пример условного обозначения портландцемента для производства асбестоцементных изделий:

ПЦ А СТБ 1239-2000

 

Технические требования

Цемент для производства асбестоцементных изделий должен изготавливаться в соответствии с СТБ 1239-2000 и по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

 

Характеристики

Прочность при изгибе и сжатии цемента должна быть не менее значений, указанных в таблице 1

Таблица 1

Прочность в МПа
2 сут		7 сут
Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие
2,8	16	4,2	27

Тонкость помола цемента, характеризуемая удельной поверхностью, должна быть от 230 до 320 м2/кг

Допускается по согласованию с потребителем вместо удельной поверхности определять тонкость помола цемента по остатку на сите с сеткой №008 по ГОСТ 6613, который должен составлять от 8 до 13% от массы пробы.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 90 мин, а конец – не позднее 6 час.

Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

Цемент не должен обладать признаками ложного схватывания.

Цемент по химико-минералогическому составу должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2

Таблица 2

 

№ п/п	Наименование показателя	Значение в процентах по массе
1	Содержание трехкальциевого алюмината (3СаО*Al2О3)
	Не менее	3,0
	Не более	9,0
2	Содержание оксида серы (IV) SO3
	Не менее	1,5
	Не более	3,5
3	Содержание свободного оксида кальция (СаОсв), не более	1,0
4	Содержание оксида магния (MgO), не более	5,0
5	Содержание хлор-иона (Cl-), не более	0,10
6	Содержание щелочных оксидов (R2O) в пересчете на Na2O, не более	1,0
7	Содержание шестивалентного водорастворимого хрома (Cr+6), не более	0,002
8	Содержание нерастворимого остатка, не более	5,0
9	Потеря массы при прокаливании, не более	5,0

 

 

Требования безопасности

Удельная эффективная активность (Аэфф) естественных радионуклидов не должна быть более 370 Бк/кг

 

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Для получения клинкера портландцемента для асбестоцементных изделий необходимо рассчитать состав двухкомпонентной шихты, состоящей из известняка и глины акмянского месторождения, химический состав которых приведен в табл.3

Таблица 3

Химический состав компонентов шихты.

 

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
Известняк	3,19	0,75	0,56	51,91	1,56	0,41	41,45	99,83
Глина	47,17	12,84	6,85	9,94	3,85	0,14	14,76	95,55

 

 

Принимаем содержание C3S в клинкере 55%, что соответствует стандарту СТБ 1239-2000 «портландцемент для производства асбестоцементных изделий».

Исходя из того, что при содержании C3S=0 коэффициент насыщения КН=0,67, а при C3S=78% КН=1, рассчитаем коэффициент насыщения:

КН=0,67+((55*(1-0,67))/78)=0,903=0,9

 

Поскольку в справочных данных о химсоставе пород акмянского месторождения сумма составляющих не равна 100%, приведем её к 100%, выполнив пересчет состава.

 

Для этого содержание оксидов в первом компоненте умножаем на коэффициент К1=100/99,83=1,0017, во втором – на К2=100/95,55=1,0466.

Химический состав исходных сырьевых материалов после пересчета на 100% представлен в таблице 4

 

Таблица 4

Химический состав компонентов шихты, приведенный к 100%

 

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
Известняк	3,20	0,75	0,56	52,00	1,56	0,41	41,52	100,00
Глина	49,37	13,44	7,17	10,40	4,03	0,15	15,45	100,00

 

Обозначим соотношение карбонатного компонента шихты к глинистому через х и выразим его из уравнения для КН, положив значение последнего равным 0,9. Тогда имеем

 

Х= (2,8S2 *KH +1.65A2 +0.35F2 –C2) /(C1 -2.8S1 *KH -1.65A1 – 0.5*F1 ) =3.27

 

Следовательно, на одну весовую часть глины потребуется взять 3,27 частей известняка, что соответствует следующему процентному составу шихты: известняка – 76,58%, глины – 23,42%.

 

Подсчитаем, какое количество оксидов будет внесено в шихту каждые её компонентом при рассчитанном процентном составе шихты, а так же суммарное содержание оксидов в сырьевой смеси. Для этого содержание оксидов в каждом компоненте умножим на его процентную долю в шихте, а затем просуммируем.

Результаты расчета в весовых частях сведем в табл. 5

 

Таблица 5

Химический состав компонентов шихты и клинкера

 

Материал	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SО3	n.n.n.	∑
76,58 в.ч. известняка	2,45	0,58	0,43	39,82	1,20	0,31	31,80	76,58
23,42 в.ч. Глины	11,56	3,15	1,68	2,44	0,94	0,03	3,62	23,42
100 в.ч. Сырьевой смеси	14,01	3,73	2,11	42,26	2,14	0,34	35,4	100,00
Клинкер	21,69	5,76	3,26	65,43	3,31	0,54		100,00

 

Для проверки правильности произведенного расчета двухкомпонентной сырьевой смеси убедимся, что величина коэффициента насыщения КН, если ее рассчитать для клинкера, полученного из предлагаемой шихты, окажется равной заданной величине КН=0,9.