Производство воздушной извести очень распространено. Она является местным вяжущим веществом, так как сырьевые материалы и топливо имеются почти во всех регионах, а процесс ее изготовления не требует сложного оборудования. Значительная ее часть расходуется на получение строительных растворов (смесь извести и песка), применяемых для кладочных и штукатурных работ, при этом в качестве добавок может использоваться цемент. Бездобавочные растворы предназначены для эксплуатации только в сухих условиях, то есть их применяют в основном для внутренних работ.
Как составная часть известь входит в состав многих смешанных вяжущих: известково-шлаковых, известково-гипсовых, известково-пуццолановых и т. д. Она находит также применение в производстве легкобетонных камней, шлакобетона, бетонов низких марок, рассчитанных на службу в воздушно-сухих условиях, теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов, известковых окрасоч* ных составов. Основная часть строительной извести расходуется на получение автоклавных силикатных строительных материалов.
В настоящее время для строительных целей используют лишь около 50% всей выпускаемой извести. Остальную часть потребляют керамическая, стекольная, металлургическая промышленность, сельское хозяйство и другие отрасли.
Posts Tagged ‘смесь’
Производство воздушной извести
Понедельник, декабря 7, 2009Сырьевые материалы и топливо цементной промышленности
Суббота, ноября 7, 2009Основным сырьем для получения цементного клинкера являются карбонатные ( известняк, мел, известняк-ракушечник и др.) и глинистые ( глина, глинистый сланец, лесс и др.) породы. Их характеристика дана в разделе 2.1. Содержания карбонатных и глинистых пород в сырьевой смеси, как правило, — 75-80% и 20-25%. Однако заданное соотношение оксидов в двухкомпонентной сырьевой смеси удается получить только при особо благоприятном составе сырьевых материалов. В большинстве случаев применяют третий и даже четвертый компоненты — корректирующие добавки, содержащие значительное количество одного из недостающих оксидов. В качестве железосодержащей добавки обычно используют пиритные огарки с сернокислотных заводов, реже — колошниковую пыль доменных печей. В качестве глиноземистой добавки применяют богатые глиноземом маложелезистые глины или бокситы. Кремнеземистой добавкой служат кварцевые пески, опоки, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть: для железистых Fe203 — не менее 40%, для кремнеземистых Si02- не менее 70%, для глиноземистых А1203 — не менее 30%. Большинство цементных заводов использует железистые добавки.
Корректирующие добавки, как правило, сырье привозное. Карбонатное и глинистое сырье в большинстве случаев заводы добывают на своих карьерах. Оптимальный вариант, когда глинистые породы составляют вскрышу карьера карбонатного сырья, что снижает общую стоимость сырьевой смеси.
Весьма перспективно использование в составе сырьевых смесей техногенного сырья (доменные шлаки, нефелиновый шлам и др.). Это позволяет не только утилизовать отходы других производств, но и снизить расход топлива на обжиг, так как техногенное сырье частично уже прошло тепловую обработку.
В цементной промышленности используют твердое, жидкое и газообразное топливо.
Предпочтительно применение твердого топлива с теплотой сгорания не ниже 20 МДж/кг, зольностью не выше 10—12%, с содержанием летучих 20—30%. В качестве твердого топлива используют каменные и бурые угли, коксовую мелочь, горючие сланцы. Для большинства обжиговых агрегатов необходима предварительная подготовка твердого топлива. С этой целью строят подготовительное отделение, в котором осуществляется сушка и помол угля. Тонкость помола должна составлять по остатку на сите 008-8-16%.
При сжигании в виде пыли уголь приобретает особые свойства. Газовые угли с повышенным содержанием летучих веществ воспламеняются на близком расстоянии от форсунки и образуют длинный факел. Тощие угли воспламеняются позднее, а сгорают быстрее, образуя при этом короткий факел. Подбор смеси газовых и тощих углей позволяет регулировать длину и форму факела в печи.
В качестве жидкого топлива применяют мазут — смесь углеводородов, испаряющихся и разлагающихся при высоких температурах. Зольность мазута должна быть не менее 0,15-0,2%, содержа ние воды — 1—2%, теплота сгорания — около 40 МДж/кг. Скоросп сгорания мазута и интенсивность излучения образующегося факела ниже, чем у твердого топлива, поэтому расход теплоты на обжш повышается примерно на 10%. Сократить расход теплоты можно за счет снижения вязкости мазута, путем его подогрева, увеличения давления распыления и уменьшением размеров каналов форсунки.
В качестве газообразного топлива применяют природный газ, смесь природного газа с газом подземной газификации, а также коксовый газ - продукт коксования каменных углей. Наибольшее распространение получили природные газы с теплотой сгорания 32—39 МДж/кг. В зависимости от месторождения газов содержание метана в них составляет 80—99%. Газ на заводы поступает из магистральных газопроводов, где поддерживается давление 0,6 МПа. В заводском газораспределительном пункте давление газа снижают до 0,25—0,3 МПа и транспортируют к местам потребления.
Газ
Пятница, октября 30, 2009Газ — наиболее дешевый и удобный вид топлива, несмотря на меньшую светимость пламени, что обуславливает необходимость повышения удельногб расхода топлива. Он не требует устройств для хранения, не дает отходов при сгорании, не загрязняет атмосферу. Применение газа облегчает автоматизацию процесса сжигания топлива и технологического процесса в целом. Постоянство химического состава и теплоты сгорания газа обеспечивает равномерность режима обжига и стабильность работы печи. При этом повышается стойкость футеровки, коэффициент использования печей и, следовательно, увеличивается выпуск продукции, улучшается ее качество. Газообразное топливо не требует специальной его подготовки перед сжиганием, что снижает капитальные затраты и себестоимость продукции. Благодаря этому газ стал основным видом топлива в цементной промышленности. Однако его потребление не соответствует реальной структуре топливного баланса страны, и актуальной проблемой является сокращение в отрасли расхода газа и расширение использования угля. Затраты на топливо в цементной промышленности очень высоки — до 40% себестоимости цементного клинкера. Поэтому сокращение расхода топлива — одна из важнейших задач.
Вращающиеся печи позволяют использовать в качестве топлива горючие отходы других отраслей промышленности как в составе сырьевых смесей (отходы коксового производства и др.), так и при непосредственном сжигании в печи (отработанные технические масла, автомобильные покрышки и др.). Это позволяет снизить расход природного топлива на 15—25%.
В зависимости от технологических особенностей приготовления сырьевых смесей различают три способа производства портландцемента:, мокрый, сухой и комбинированный.
При мокром способе производства измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде тонкодисперсной сметанообразной водной суспензии — шлама. Обжиг ведут в длинных вращающихся печах с внутрипечными теплообменниками. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонко измельченного сухого порошка — сырьевой муки, поэтому перед помолом или в ходе его сырьевые материалы высушивают. Обжигают сырьевую муку в коротких вращающихся печах С запечными теплообменниками. При комбинированном способе производства сырьевую смесь готовят по технологии мокрого способа в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16—18% и тонко измельчают в дробилках-сушилках.
Каждый из способов производства имеет свои преимущества и недостатки. Так, при мокром способе в присутствии воды облегчается измельчение материалов, легче достигается однородность смеси, надежнее и проще транспортировка шлама, лучше условия труда. Однако при этом способе расход топлива на обжиг на 30—40% больше, чем при сухом способе. Кроме того, необходимо использовать более габаритные и соответственно металлоемкие печи, так как значительная часть печного пространства выполняет функцию испарителя механически примешанной воды из шлама.
Основное преимущество сухого способа производства — существенное снижение расхода теплоты на обжиг клинкера — до 3,4— 4,2 кДж/кг по сравнению с 5,8-6,7 кДж/кг при мокром способе. Объем печных газов (при одинаковой производительности печей) при сухом способе на 35—40% меньше, чем при мокром.
Тонкое измельчение сырьевых материалов
Пятница, октября 16, 2009Тонкое измельчение сырьевых шихт в цементной промышленности ведут только в шаровых мельницах. При этом на данной стадии осуществляется не только измельчение, но и эффективная гомогенизация трех- четырехкомпонентной шихты. Степень тонкого измельчения и однородность шихты во многом определяют скорость и полноту тепловой обработки, а, следовательно, и качество получаемого клинкера.
Используют двух-трехкамерные мельницы следующих размеров: 3,0x14; 3,2x15; 4x13,5 м. При мокром помоле вода интенсифицирует измельчение и перемешивание, производительность возрастает в 1,5—2 раза по сравнению с сухим помолом, а качество сырьевой смеси повышается.
Эффективный сухой помол возможен только для сухого материала. Если влажность материала превышает 0,5-1%, возникает опасность «замазывания» мельницы. Поэтому помол совмещают с сушкой, для чего используют отходящие из обжигательных печей газы с температурой 150-200°С. Сырьевые шаровые мельницы, работающие по сухому способу, имеют ряд конструкционных особенностей. В них появляется дополнительная сушильная камера длиной 1-1,5 м (первая по ходу материала), в которой нет мелющих тел. Здесь материал только сушится, а измельчение за счет ударов мелющих тел происходит в следующих камерах. Совмещение сушки и помола интенсифицирует сушку, однако сам процесс усложняется, и повышается расход электроэнергии на просос горячих газов.
Тонкое измельчение желательно совмещать с классификацией материала. При мокром способе применяют промежуточную классификацию после предварительного измельчения мягкого сырья в болтушках или в мельнице «Гидрофол». Степень готовности шлама после предварительного измельчения составляет 50—80%. После промежуточной классификации в дуговых ситах или гидроциклонах последующему домолу в шаровой мельнице подвергается только некондиционная часть шлама. При сухом способе для получения качественной сырьевой смеси необходима классификация готовой сырьевой смеси в воздушно-проходных или центробежных сепараторах.
При измельчении в сырьевой шаровой мельнице, особенно при мокром способе помола в присутствии воды, происходит достаточно полное перемешивание компонентов. Однако полученная сырьевая смесь все же будет несколько отличаться от заданного состава вследствие большего или меньшего непостоянства состава сырья, поступающего с карьера, и неизбежности некоторых колебаний в дозировке компонентов. Для приведения состава сырьевой шихты к заданным показателям и нужна операция корректировки. Для ее осуществления заранее готовят несколько шихт (шламов), отличающихся по составу и содержанию основных оксидов в большую и меньшую сторону от заданного значения. В случае отклонения состава рабочей сырьевой смеси к ней добавляют определенное количество необходимой корректирующей смеси (с большим или меньшим содержанием соответствующих оксидов) и тщательно перемешивают массу. Перемешивание производят в основном сжатым воздухом. Эту операцию осуществляют в шлам-бассейнах (вертикальных или горизонтальных) при мокром способе производства и в силосах - при сухом способе.
Фильтрация шламов используется только при комбинированном способе производства портландцементного клинкера. Ее сущность состоит в том, что шлам под давлением нагнетается в пресс-фильтр и избыток влаги удаляется через фильтровальную ткань. Получающийся при этом осадок (корж или кек) имеет влажность 17-25%. Его можно подавать непосредственно на обжиг во вращающуюся печь мокрого способа, но более целесообразным и экономичным является его измельчение в дробилке-сушилке с последующим обжигом сухого порошка в короткой печи сухого способа.
Обжиг сырьевых шихт
Пятница, октября 9, 2009Эта важнейшая операция как при мокром, так и при сухом способе производства происходит в основном во вращающихся печах (рис.3.13), которые практически полностью вытеснили используемые ранее шахтные печи.
Вращающиеся печи представляют собой стальной барабан, сваренный или склепанный из отдельных обечаек, и футерованный внутри огнеупорными материалами. Профиль печей может быть как строго цилиндрическим, так и сложным - с расширяющимися зонами. Увеличение диаметра печи в пределах определенной зоны применяют с целью увеличения времени пребывания в ней материала.
Горячий (нижний) конец печи закрыт откатной головкой, через которую проходят форсунки для питания печи топливно-воз-душной смесью. Холодный (верхний) конец печи входит в пыльную камеру. Для правильного ведения процесса обжига необходимо полностью исключить подсос холодного воздуха в печь с загрузочного и с разгрузочного концов. Для этого применяют изолирующие устройства.
При мокром способе производства эксплуатируются печи размером 3,6x127, 4x150, 4,5x170, 5x185 м. Печи устанавливают под углом 3—4° к горизонту. Вращающиеся печи работают по принципу противотока: сырье поступает в печь с верхнего холодного конца, а со стороны горячего нижнего конца вдувается топливо-воздушная смесь, сгорающая на протяжении 20—30 м длины печи. Горячие газы, перемещаясь навстречу материалу со скоростью 2—13 м/с, нагревают последний до требуемой температуры. Длительность пребывания материала в печи зависит от угловой скорости вращения печи, ее диаметра и угла наклона барабана. Занятое материалом сечение во вращающейся печи составляет лишь 7—15% ее объема, что является следствием высокого термического сопротивления движущегося слоя, объясняется малой теплопроводностью частиц и слабым их перемешиванием в слое.
Факел пламени и горячие газы нагревают поверхностный слой материала и футеровку печи. Футеровка, в свою очередь, отдает получаемую теплоту открытой поверхности материала лучеиспусканием, а его закрытой поверхности — путем непосредственного контакта теплопроводностью и через наружную поверхность в окружающую среду — лучеиспусканием и конвекцией. При каждом обороте печи в период соприкосновения с газовым потоком температура футеровки повышается, а в период контакта с материалом - понижается. Таким образом, материал воспринимает теплоту в двух случаях, а именно: когда соприкасается с нагретой футеровкой и когда находится на поверхности слоя.
Эффективное использование теплоты в мощных вращающихся печах возможно только при установке системы внутрипечных или запечных теплообменных устройств.
Печи мокрого способа производства, в которые на обжиг подают жидкий шлам, оборудуются внутрипечными теплообменниками. Такие теплообменные устройства имеют развитую поверхность, которая либо покрывается достаточно тонким слоем материала с целью постоянного и эффективного его контакта с горячими газами, либо работает как генератор, воспринимая теплоту от газов и передавая ее материалу при непосредственном соприкосновении с ним.
Мешалки с Z-образными валами
Суббота, сентября 19, 2009Мешалки с Z-образными валами обеспечивают более тщательное перемешивание и высокую степень однородности массы по влажности. Их применяют для смешения вязких, пластичных и тестообразных материалов. Перемешивание осуществляется самими вращающимися валами, которым придается Z-образная форма. Между стенками корпуса и лопастями имеется минимальный зазор (несколько мм).
Смесительные бегуны получили широкое распространение в огнеупорной промышленности при производстве динаса, а также кирпича и черепицы. Смешение масс происходит при одновременном ее измельчении путем истирания и раздавливания катками. Такая обработка ведет к повышению пластичности масс. По конструкции смесительные бегуны похожи На соответствующий помольный агрегат, однако они отличаются тем, что катки в них, предназначенные главным образом для смешения и уплотнения шихты, а не для измельчения, имеют меньшую массу. Смесительные бегуны — машина периодического действия. Непосредственно процесс смешения длится 4—8 мин, а общий цикл (с загрузкой и выгрузкой) составляет 12—20 мин.
Мешалки со сложным движением перемешиваемых масс дают однородную и достаточно уплотненную смесь, вследствие чего они могут применяться при производстве изделий с высокими требованиями к качеству сырьевых масс. Сложная траектория движения перемешиваемого материала обеспечивается вращением чаши и установленными под разным углом лопатками. Во время работы мешалки каждая частица смеси проходит спиралеобразный путь, двигаясь от периферии к центру, описывая при этом кривые, не совпадающие между собой на протяжении всего пути (см. рис 2.13), что способствует интенсивному перемешиванию и уплотнению за достаточно короткий промежуток времени (6—7 мин).
Пропеллерные мешалки применяют для смешения жидких компонентов и для распускания пластичных материалов при приготовлении шликеров в производстве фарфора, фаянса и глазури. Они просты по конструкции и эффективны в работе. При вращении пропеллера образуется непрерывный поток жидкости. Винт направляет суспензию вниз, ударяясь о дно, она поднимается вверх у стенок. Куски материала, ударяясь о лопасти винта, дно и стенки резервуара, постепенно измельчаются. К достоинствам этого типа смесителей следует отнести простоту их конструкции, компактность и низкую энергоемкость.
Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей
Суббота, сентября 19, 2009Гомогенизация порошкообразных сырьевых смесей производится в железобетонных или металлических силосах емкостью до 2000 т. Перемешивание производится сжатым воздухом, подаваемым в силос снизу через микропористые керамические или бронзовые плитки. Под давлением воздуха 0,2-0,3 МПа сырьевая смесь становится текучей и интенсивно перемешивается. Для полной гомогенизации необходимо 1—2 ч. Перемешивание имеет важное значение не только при гомогенизации, но и при хранении шламов и порошков, позволяя предотвратить их структурирование.
В стекольной промышленности наиболее распространены тарельчатые смесители периодического действия. Интенсивность перемешивания обеспечивается тем, что чаша смесителя перемещается по часовой стрелке, а два вертикальных вала с тремя лопатками — против. В тарельчатом смесителе (объем ~ 500 л) материалы перемешиваются за 2,5—3 мин. На однородность влияют зерновой состав сырьевых материалов, их влажность, качество и продолжительность перемешивания. В стекольных шихтах рекомендуется увлажнять песок, а к нему затем добавлять другие сухие компоненты.
Вопросы измельчения, классификации и перемешивания рассмотрены ранее в разделе 2.2. Необходимо отметить, что для большинства керамических изделий превалирующее значение имеют как степень полидисперсности компонентов сырьевой массы, так и равномерность распределения в ней воды.
В высококачественных массах (особенно грубозернистых) особенно важное значение приобретает не только средняя дисперсность частиц, но и их гранулометрия (соотношение количества зерен различных размеров). Именно этот фактор является основным при формировании наиболее плотного сырца. Регулируя гранулометрический состав, можно добиться наиболее плотной структуры. Плотность укладки определяется размером частиц, их формой и полифракционностью. Слой шаров одного размера (монофракционный зерновой состав) теоретически не может иметь пористость (пустотность) ниже 26%, практически же она составляет ~ 37%. Плотность упаковки может быть повышена, если в промежутки между шарами укладываются шары меньшего размера (двухфракционный состав), при этом количество и размеры частиц мелкой фракции должны быть определенными. Для формования полуфабриката высокой плотности наиболее эффективны прерывные укладки на основе 2—3 различных фракций зерен. В этом случае исходят из того, что:
а) размер каждой фракции должен быть меньше, чем размер пустот, образуемых более крупной фракцией - соотношение D{: D2=\: 8+10;
б) массовое соотношение крупной и мелкой фракций определяется объемом пустот (например, в 2-х фракционной смеси количество крупной фракции составляет примерно 70%, а мелкой — 30%);
в) чем больше в системе фракций (полифракционные порошки), тем выше плотность упаковки, но реально обеспечить более 3-х фракций в смеси достаточно трудно, поэтому на практике используют трехфракционные смеси. Тогда соотношение количеств крупной (К), средней (С) и мелкой (М) фракций следующее: К : С : М = (60+65) : (25+30) : 10%.
Приготовление сырьевых шихт
Суббота, сентября 19, 2009Шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных дисперсных сырьевых материалов, дозировка которых соответствует заданному рецепту. Большинство силикатных материалов получают на основе многокомпонентных шихт. Важнейшее требование к шихте — ее однородность, так как только из такой шихты можно получить качественные продукты и изделия.
В силикатной технологии широко применяется как перемешивание сухих компонентов, так и приготовление полусухих, пластичных и литых масс. Способы перемешивания и выбор соответствующей аппаратуры определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов.
Основная задача этого технологического передела — получение однородной смеси компонентов, то есть гомогенизация составляющих смеси. Смешение шихт — процесс, зависящий от многих параметров. Его скорость и результат во многом определяются формой и величиной частиц, зерновым составом шихты и каждого компонента в отдельности, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, плотностями смешиваемых компонентов и их коэффициентами трения, степенью увлажнения и способностью к слипанию отдельных частиц, степенью измельчения зернового состава в процессе перемешивания. Перемешивание осуществляют в специальных аппаратах — смесителях, конструкция которых зависит от характера смеси и требуемой производительности.
В цементном производстве перемешивание компонентов в основном совмещается с их тонким измельчением в шаровой мельпице. Получаемая либо в виде шлама, либо в виде сырьевой муки шихта достаточно однородна. Однако в процессе приготовления возникают неизбежные колебания химического состава из-за неоднородности сырьевых компонентов, а также погрешностей в дозировании. Поэтому перед обжигом шихты ее состав необходимо корректировать путем добавления расчетного количества корректировочного шлама или муки известного состава. Затем основную и корректировочную смесь перемешивают (гомогенизируют).
При приготовлении цементной сырьевой смеси в виде шлама его обработку проводят в специальных емкостях большого объема — шламбассейнах — вертикальных (V— 400—1000 м3) и горизонтальных (V= 8000—10000 м3). Вертикальные бассейны применяют в основном для корректирования и перемешивания шлама, а горизонтальные — для создания запаса шлама. В вертикальных бассейнах перемешивание осуществляют пневматически — сжатым воздухом, в горизонтальных — сочетают пневматическое и механическое перемешивание.
Высокоактивные алюмосиликатные породы
Суббота, сентября 19, 2009Перлит, пемза, туф, трасс - высокоактивные алюмосиликатные породы вулканического происхождения - используются в керамическом производстве в качестве плавней, в цементной промышленности — в качестве активных минеральных добавок. Туфы и трассы образовались из вулканических пеплов, а пемза и перлит — из лавы. Высокая активность этих пород связана с тем, что алюмосиликаты находятся в них в виде метастабильного вулканического стекла.
Известняк, мел — основное сырье для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента, важный компонент стекольных и керамических шихт. Известняк и мел состоят в основном из минерала кальцита — СаС03 и отличаются лишь плотностью. Известняк — твердая и плотная осадочная порода. Мел — осадочная микрозернистая, слабосцементированная и рыхлая порода, состоящая из мельчайших скелетных частей и панцирей простейших организмов.
Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества и вида примесей, а также их распределения в массе. Для производства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании СаО — 40-43,5%, MgO- 3,2-3,7%. Желательно, чтобы сумма Na20 и К20 не превышала 1%, а содержание S03 было не выше 1,5—1,7%. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкозернистой структурой. Полезны также примеси тонкодисперсного глинистого вещества и аморфного кремнезема при равномерном йх распределении в карбонатной породе. Включения же значительных количеств доломитов и крупнокристаллического кварца, имеющих низкую реакционную способность, нежелательны.
Наиболее высокие требования предъявляются к карбонатному сырью для производства стекла. В известняке и меле для сортовой посуды допускается не более 0,03% Fe203, для оконного стекла - 0,2%.
Мергель — лучшее сырье для производства портландцемента, может также использоваться в составе стекольных шихт. Это переходная горная порода от известняков к глинам; она представляет собой природную смесь из 20—50% глинисто-песчаных веществ и 50—80% мельчайших частиц углекислого кальция. В зависимости от содержания СаС03 и глинисто-песчаного вещества мергели подразделяют на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье — известковый мергель, содержащий примерно 75—80% СаС03 и 20—25% глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси, что упрощает производство портландцемента. В стекольные шихты введение мергеля желательно при производстве бутылочного стекла.