Производство гипса в гипсоварочных котлах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Расчет процесса сепарации при  получении ророшка двуводного гипса. Курсовой проект / Чурик А. Н., гр. 5 – Гродно: ГРГУ им. Я. Купалы, 2013 – 29 с.:  4 табл.,  3 источн.

Ключевые слова: двуводный гипс, циклон серии НИИОГАЗ, батарейный циклон, плотность газа, помол, размер частиц.

Содержит: характеристику выпускаемой  продукции, описание технологической схемы, составление структурной блок-схемы, расчет специальной части,  технико-экономические показатели,  требования по охране труда и окружающей среды, графический материал.

 

 

Содержание           

             стр.

Введение…………………………………………………………………………4

1.Разработка технологической схемы  производства…………………………6

2.Составление структурной блок-схемы……………………………………..14

3. Расчет специальной части…………………………………………………..19

4.Технико-экономические показатели………………………………………..23

5. Техника безопасности и экология………………………………………….25

Заключение……………………………………………………………………..27

Список использованных источников…………………………………………28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Гипс, это строительный материал, пришедший  к нам из глубин древности. Незаменимые  свойства гипса были оценены давно, еще Египтяне применяли гипс, когда строили свои знаменитые на весь мир пирамиды. И сегодня человек с успехом использует уникальные свойства гипса, изобретая все новые и новые изделия, необходимые в быту из этого природного живого минерала.

 Сегодня гипс применяется практически во всех областях строительства, а также при производстве огромного ассортимента строительных гипсовых материалов. В производстве любых штукатурных работ и заделки швов. В производстве строительных изделий всех видов и во всевозможных строительных работах. В производстве сухих строительных смесей, шпатлевок, штукатурок и клея. В изготовлении самых разных строительных растворов, а также, при получении смешанных гипсовых вяжущих.

 Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига материала.

 Основные способы производства строительного гипса, применяемые в настоящее время, можно разделить на следующие три группы, характеризующиеся:

 1) предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса (обжиг гипса в гипсоварочных котлах);

 Данный способ получил наибольшее распространение в промышленности. Капиталовложения в этом случае составляют 20—25 руб. на 1 т вяжущего. Расход условного топлива при изготовлении строительного гипса в варочных котлах составляет 40—45 кг, электроэнергии — 20 — 25 кВт-ч на 1 т.

 Недостаток варочных котлов — периодичность работы, затрудняющая автоматизацию производственных процессов.

 2) совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса;

 Расход условного топлива при обжиге на этих установках колеблется в пределах 40—50 кг, а электроэнергии —30— 35 кВт • ч на 1 т продукта.

 3) обжигом гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся, камерных и других печах; полугидрат в порошок измельчают после обжига.

Изготовление гипсовых вяжущих  производиться по государственному стандарту РБ СТБ EН 13279-1-2007 «ВЯЖУЩИЕ ГИПСОВЫЕ И СМЕСИ СУХИЕ ГИПСОВЫЕ». 

Строительный гипс подразделяют по срокам его схватывания:

 А - быстросхватывающийся гипс (начало схватывания 2 минуты, конец - не позднее 15 минут);

 Б - нормально схватывающийся (начало схватывания 6 минуты, конец - не позднее 30 минут);

 В - медленно  схватывающийся (начало схватывания не ранее 20 минут, конец схватывания не нормируется ).

Прочность гипса  определяется 12 марками на сжатие[4].

 Это Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22 и Г-25. Где цифра означает предел прочности на сжатие - 1 МПа (10кг/см²) [4].

 Другими словами  к примеру гипс г 16 - его прочность  составляет 16 МПа.

По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании  пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы: грубый, средний, тонкий [4].

Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б, В и I, II, III) применяют  для изготовления разнообразных гипсовых строительных изделий. Марки Г-2 до Г-7 (группы А, Б и II, III) применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки от Г-2 до Г-25 (Б, В и II, III) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Разработка технологической схемы.

 

Производство гипса складывается из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня. Имеется несколько технологических схем производства гипсового вяжущего.

 Наиболее распространена схема производства гипсового вяжущего с применением варочных котлов.

 Технологический процесс состоит из отдельных стадий производства:

 1-дробления исходного сырья

 2-его помола и сушки

 3- обжига гипсовой мучки в гипсоварочных котлах

 Стадии производства гипса представлены на рисунке:

 

 

 

Рисунок 2.1 – Стадии производства строительного гипса с использованием шахтной мельницы

 

Более подробную технологическую схему с использованием гипсоварочных котлов представим на рисунке

 

Рисунок 2.2 - Технологическая схема  с использованием гипсоварочных  котлов

 

1-приемный бункер гипсового камня; 2-пластинчатый питатель; 3-шековая дробилка; 4- молотковая дробилка; 5- элеватор; 6- бункер дробленого гипса; 7- вибратор для предупреждения зависания материала в бункере; 8- реечный затвор; 9- тарельчатый питатель; 10- шахтная мельница; 11- спаренный циклон; 12- бункер для высушеного гипса из пылеосадительных устройств; 13- батарейный циклон; 14- электрофильтр; 15-винтовой конвйер; 16- бункер над гипсоварочным котлом; 17- бак для солевой добавки; 18- трубопровод для отвода пара из котла через воздухоочистительные устройства  (на схеме не показаны) в атмосферу; 19, 25- винтовые конвйеры; 20- бункер готового гипса; 21- гипсоварочный котел; 22- бункер выдерживания; 23- винтовой питатель; 24, 26- элеваторы; 27- трубопровод для подачи горячих газов от котла в мельницу

Строительный гипс с применением  гипсоварочных котлов получают по следующей технологической схеме. Гипсовый камень доставляют обычно из рудников и карьеров в кусках и глыбах размером до 300—500 мм (реже в виде щебня фракций 10—50 см), что вызывает необходимость его дробления. Осуществляется дробление в две или в одну стадию в щековых и молотковых дробилках. Первые, обычно применяют при двухстадийном дроблении для первичного измельчения гипсового камня до кусков размером 30—50 мм; молотковые дробилки используют, как правило, для вторичного дробления кусков в мелкий щебень размером до 10—15 мм. Более экономично дробление гипсового камня в одну стадию в крупных молотковых дробилках до кусков 0—25 мм.

Тонкое измельчение гипсового щебня осуществляют в шахтных, ролико-маятниковых и других мельницах. При выборе мельниц для измельчения двуводного гипса следует учитывать, необходимость получения порошка, частицы которого имели бы кубическую форму, а не лещадную. Этого в значительной степени удается достичь в дробилках и мельницах, измельчающих материал ударным воздействием. При кубической форме обеспечивается наиболее быстрое и равномерное удаление гидратной воды из кристаллов гипса.

После выхода из мельниц газопылевую  смесь направляют в систему пылеочистительных устройств, в которых из газового потока осаждается гипсовый порошок. От эффективности работы пылеосадительных устройств в значительной мере зависят санитарные условия на заводе и на прилегающей к нему территории, а также производственные потери. Поэтому на современных гипсовых заводах устанавливают многоступенчатые системы очистки.

На первой ступени улавливаются крупные частицы, на второй осаждаются тонкие фракции и, наконец, на последней ступени газы очищаются от мельчайших частиц. На первой ступени применяют циклоны и иногда пылеосади-тельные камеры, на второй — циклоны и батарейные циклоны и для окончательной очистки — электрофильтры.

Циклоны — более эффективное пылеосадительное устройство. Они имеют верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. Запыленные газы подводятся по касательной в верхней части циклона через входной патрубок. В циклоне газовый поток приобретает вращательное движение. При этом взвешенные частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндра и по ней соскальзывают в коническую часть — пылесборник. Коэффициент очистки газов циклонами при концентрации гипсовой пыли 600—700 г/м³ достигает 95% и понижается до 60% при концентрации 10 г/м³.

Из всех типов пылеуловителей, применяемых  в гипсовой промышленности, циклоны имеют самую простую конструкцию и наиболее надежны в работе. Температура очищаемых в них газов может достигать 400° С.

Батарейные циклоны. В тех случаях, когда необходимо очищать большие объемы газа, содержащего тонкую пыль, вместо одного или двух циклонов большого диаметра устанавливают группы параллельно соединенных циклонов малого диаметра. НИИОГазом разработаны конструкции очистных устройств, состоящих из 2, 4, 6 и 8 циклонов диаметром от 200 до 1100 мм. Так как значение центробежной силы, создаваемой в циклоне, обратно пропорционально его радиусу, объединение циклонов меньшего диаметра в секции дает возможность, не уменьшая их производительности, довести степень очистки газов в батарейных циклонах до 80—98%.

Обжиг гипса в варочных котлах. Осажденный в системе пылеочистки  гипсовый порошок поступает в расходные бункера, из которых направляется в варочные котлы. В процессе обжига получают продукт, состоящий из полуводного гипса иногда с небольшим количеством примесей других модификаций водного и безводного сульфата кальция. Необходимо иметь в виду, что наличие в продукте двугидрата (даже 1—2%), а также обезвоженного полугидрата и растворимого ангидрита способствует значительному увеличению его водопотребности и, следовательно,  снижению  прочностных  показателей.

Варочный котел  представляет собой вертикальный стальной барабан 1 с разборным сферическим днищем 10, состоящим из чугунных сегментов. Разборное днище лучше выдерживает напряжения, возникающие при местном перегреве, а при износе отдельные его части легко заменяются новыми элементам и для перемешивания гипса в процессе варки котел снабжен мешалкой, состоящей из вертикального вала 12, лопастей 11 и привода. Котел закрывают крышкой 5 с патрубком и пароотводной трубой, через которую удаляются пары воды, образующиеся при варке гипса. Устанавливают котел вертикально и обмуровывают кирпичной кладкой. Чтобы обеспечить равномерный прогрев гипса и увеличить поверхность нагрева, в варочных котлах большой емкости устанавливают жаровые трубы 7. В этом случае топочные газы обогревают сначала днище, затем боковые поверхности котла в кольцевых каналах, далее проходят через котел по жаровым трубам и, наконец, уходят в дымовую трубу 3. Часто газы из топок варочных котлов направляют в установки для совместной сушки и помола двуводного гипса, что способствует значительной экономии топлива. Загружают котел порошком двуводного гипса при помощи винтового конвейера 4, привод которого установлен на каркасе котла. Пары воды удаляются через трубу 2.

Обжигают гипс в котле следующим  образом. После прогрева котла включают мешалку и начинают постепенно загружать его гипсовым порошком. Продолжительностьпроцесса варки зависит от размеров котла, температуры и степени влажности и частичной дегидратации поступающего в него гипса. Обычно продолжительность варки колеблется от 1 до 3 ч, при этом в первые 20—30 мин гипс нагре^ вается от температуры 60—70° С, которую он имел при загрузке в варочный котел, до. начала интенсивной его дегидратации, т. е. до 130—150° С. Далее температура материала почти не меняется вследствие интенсивного выделения и испарения кристаллизационной (гидратной) воды. В это время наблюдается как бы «кипение» гипсового порошка. После окончания дегидратации гипса начинаетсядальнейший подъем температуры, и по мере прекращения парообразования гипс оседает.

 

Рисунок 2.3 – Гипсоварочный котел 

Таблица 2.1 – Технические характеристики гипосоварочного котла

Производительность, т/ч	До 10
Тип котла	Жаротрубный
Рабочая емкость котла гипса, м3	15,2
Температура варки гипса, °С	100-180
Скорость вращения мешалки, об/мин	32
Установленная мощность, кВт	56,6
Привод затвора	Электромеханический
Режим работы	Полуавтоматический, автоматический
Габаритные размеры, мм	5500×5360×8690
Масса (без обмуровки), т	18,6
Нормативный документ	ТУ-22-3958-77
	Код ОКП 484643

 

Нагревание материала с подъемом температуры до 170— 200° С может  привести к обезвоживанию полуводного гипса до растворимого ангидрита и к ухудшению его качества. Выдержка гипса во время варки в течение 3—4 ч при 140— 150° С способствует уменьшению водопотребности продукта и повышению его прочности.

Водопотребность гипса, получаемого  в гипсоварочных котлах, как показали опыты В. А. Ипатьевой, значительно снижается при варке его с добавкой поваренной соли. Последняя в виде насыщенного водного раствора пульверизируется непосредственно в котел. При добавке соли в количестве 0,1—0,15% массы гипса нормальная густота снижается до 45—50%, а прочность продукта увеличивается с 10— 12 до 15 МПа и более.