Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Курсовая работа: Производство цемента

Курсовая работа: Производство цемента

Глава 1. Технологические операции по подготовке сырья

1.1 Сырьевые материалы для производства цемента

1.1.1 Карбонатные породы

1.1.2 Глинистые породы

1.1.3 Корректирующие добавки

1.1.4 Активные минеральные добавки

1.1.5 Техногенные продукты других отраслей промышленности

1.2 Основные технологические операции получения сырья

1.2.1 Добыча и транспортировка сырья

1.2.3 Тонкое измельчение материалов (помол)

1.2.4 Мельницы самоизмельчения

1.2.5 Переработка, транспортирование и хранение порошков

1.2.6 Тепловая обработка сырья

Глава 2. Технология производства портландцемента

2.1 Вещественный состав портландцемента

2.2 Технологическая схема производства портландцемента сухим способом

2.3 Особые виды портландцемента

Слово «цемент» относится к собирательным понятиям — он объединяет различные виды вяжущих материалов, полученных путем обжига некоторых горных пород и подвергнутых измельчению. Вяжущими их назвали за способность соединять (связывать) в единое целое как отдельные частицы мелких наполнителей, так и более крупные фрагменты.

В распоряжении древних прорабов пирамид, мавзолеев и прочих циклопических построек были только строительный гипс да воздушная известь, получаемые в результате обжигания гипсового камня и известняка. На протяжении нескольких тысячелетий бетоны и растворы на их основе были единственно известными вяжущими материалами (не считая глины), а кизяк да птичьи яйца — первыми модифицирующими добавками. Огромный купол «Всем-богам-храма» (древнего римского Пантеона: 43 метра в пролете); растянувшаяся на 5000 км самая большая ограда в мире — Великая Китайская стена; бетонная галерея легендарного лабиринта в древнем Египте; массивные культовые сооружения индусов — все эти строительные шедевры создавались путем использования «прабабушек» и «прадедушек» современных цементов. Шло время, и уже другие вяжущие материалы, получаемые искусственным путем и способные при затворении (замешивании) водой превращаться в пластичную массу, отвердевая при этом не только на воздухе, но и в водной стихии, были созданы пытливыми умами человечества.

Цемент не является природным материалом. Его изготовление — процесс дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того — на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.

В России же производство портландцемента было расширено лишь в конце XIX в. Над его созданием и совершенствованием много работал А. Р. Шуляченко, которого называют “отцом русского цементного производства”. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы вытеснили цементы иностранного производства. В России первый завод по производству портландцемента был построен в 1856 г., а к началу 1-й Мировой войны уже работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн т цемента в год.

Глава 1. Технологические операции по подготовке сырья

1.1 Сырьевые материалы для производства цемента

Курсовая работа: Классификация цемента

Глинозёмистые и высокоглинозёмистые цементы применяются при производстве жаростойких сухих строительных смесей.

1.3 Кислотоупорный цемент

Кислотоупорный цемент — специальный цемент, представляющий собой смесь совместно или раздельно молотых кварцевого песка и кремнефтористого натрия (Na2SiF6), которая при затворении водным раствором силиката натрия или калия (жидкого стекла) образует кислотостойкий камень. Такой цемент применяется для связи штучных химически стойких материалов при защите корпусов химической аппаратуры, оборудования или строительных конструкций кислотоупорными замазками и растворами, а также для приготовления кислотоупорных бетонов или изделий из них. Содержание кремнефтористого натрия в кислотоупорном кварцевом кремнефтористом цементе составляет 4% в цементах, предназначенных для изготовления замазок и 8% — для растворов и бетонов (ГОСТ 5050). В качестве кислотоупорного заполнителя в растворах и бетонах используется кварцевый песок, могут применяться и другие кислотостойкие измельчённые породы: базальт, гранит, андезит, кварцит и др. Кремнефтористый натрий является химическим отвердителем жидкого стекла, образующим при взаимодействии с последним гель кремнезёма, обеспечивающий формирование плотной и кислотоустойчивой структуры камня. Содержание технического кремнефтористого натрия в составе кислотостойкого раствора составляет 15% от массы жидкого стекла. Кислотостойкость кислотоупорного цемента определяется кипячением стандартных образцов в 40% растворе серной кислоты с последующим их испытанием на прочность.

Ограничения применения кислотоупорного цемента распространяются на воздействие щелочей, HF, H2SiF6, кипящей воды и водяного пара, а также связаны с токсичностью кремнефтористого натрия.

Кислотоупорные цементы, растворы и бетоны могут быть приготовлены в виде сухих смесей, при этом в качестве вяжущего вещества применяются порошки гидратированных силикатов натрия или калия. В качестве жидкости затворения таких сухих смесей вместо жидкого стекла используется вода.

1.4 Кладочные цементы

Кладочные цементы — группа низкоклинкерных многокомпонентных цементов, содержащих не менее 20% портландцементного клинкера, активные минеральные и инертные добавки (наполнители), предназначенных, преимущественно, для приготовления кладочных и штукатурных растворов. Для производства цементов используют доменные гранулированные шлаки, кварцевый песок, известняки, мраморы и др. Требования к таким цементам, в частности, нормируются ГОСТ 25328 («Цемент для строительных растворов»).

В современной номенклатуре эти цементы рассматриваются как композиционные. В их состав, в соответствии с предложениями европейского стандарта, предусматривается возможность совместного введения доменного шлака, природной или искусственной пуццолановой добавки и золуноса тепловых станций при минимальном содержании клинкера — 20% масс.

Для кладочных цементов, из-за низкого содержания портландцементного клинкера, характерны длительные сроки схватывания, медленный темп нарастания прочности, низкое значение марочной прочности (

Требуемая пластичность и водоудерживающая способность цементов обеспечиваются введением в их состав тонкомолотых шлаков, пуццолановых добавок, золуноса, а также специальных пластифицирующих и воздухововлекающих добавок. При приготовлении растворных смесей в большинстве случаев используют минеральные пластификаторы: как правило, гидратную известь, а в отдельных случаях — глину. В некоторых странах нормируются смешанные цементы, содержащие в своём составе известь.

Применительно к сухим строительным смесям, кладочные и композиционные (многокомпонентные) цементы могут быть использованы, при соответствующей корректировке состава смеси, для приготовления сухих растворных кладочных и штукатурных смесей вместо портландцемента или портландцемента с минеральными добавками.

1.5 Композиционные цементы

Композиционный цемент — многокомпонентное гидравлическое вяжущее, состоящее из портландцементного клинкера и 2-х и более минеральных техногенных или природных материалов (минеральных добавок). По зарубежным стандартам (например, EN) содержание клинкера в таких цементах не должно быть менее 20%, по проектам современных российских стандартов — 40% качестве минеральных добавок в таких цементах в разных сочетаниях используют доменный гранулированный, пуццолановые добавки, золу-унос тепловых станций, микрокремнезём , а в некоторых случаях и молотый известняк. Композиционные цементы получают совместным размолом клинкера, гипса и минеральных добавок или смешением раздельно размолотых компонентов Производство композиционных цементов преследует цели снижения энергозатрат на приготовление вяжущих веществ и утилизацию отходов. Затраты на производство таких цементов и их стоимость ниже стоимости рядового портландцемента. По стандарту EN-197 в композиционном цементе в качестве минеральных добавок применяются доменный шлак, природная или искусственная пуццолана и кислая зола-унос тепловых электростанций.

Читайте так же:
Раствор цемент песок для дорожек

Свойства композиционных цементов зависят от их конкретного состава: содержания клинкера, вида и количества минеральных добавок. Они аналогичны свойствам смешанных цементов с высоким содержанием добавок (шлакопортландцемента, пуццоланового портландцемента) и характеризуются невысокой прочностью (марка не выше «300»), замедленными сроками схватывания. Долговечность цементного камня на таком цементе соответствует долговечности камня на рядовом портландцементе.

Разновидностью композиционного цемента, нормируемого ГОСТ 25328, является цемент для строительных растворов (кладочный цемент), а также многокомпонентный цемент.

Композиционные цементы в качестве вяжущего вещества могут быть использованы вместо рядовых цементов с минеральными добавками в производстве некоторых видов сухих строительных смесей (например, в составах кладочных растворов).

1.6 Напрягающие цементы

Напрягающие цементы — разновидность расширяющихся цементов, обеспечивающих, наряду с повышенными деформациями расширения цементного камня, соответствующие механические напряжения арматуры при изготовлении изделий из железобетона (самонапряжённые конструкции). От расширяющегося цемента, обеспечивающего безусадочность цементного камня, напрягающий цемент на основе портландцементного клинкера (наиболее распространённый) отличается большим содержанием расширяющегося компонента (до 30%), более короткими сроками начала схватывания (30 мин.) и высоким значением свободного линейного расширения в пределах 1 -2%. Значительное расширение не позволяет использовать напрягающие цементы в неармированных бетонных изделиях и конструкциях. При определённом армировании последних за счёт сцепления цементного камня с арматурой и возникающих вследствие деформаций расширения растягивающих усилий, достигается величина самонапряжения в пределах 0,7-4 МПа. Такая величина самонапряжения армирующих элементов конструкции обеспечивает высокий уровень её прочности, трещиностойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости.

Основные области применения напрягающих цементов: изготовление сборных элементов (панелей, плит перекрытий) и омоноличивание конструкций, изготовление покрытий полов и дорог, напорных и безнапорных труб, резервуаров, гидроизоляционных покрытий и др. При правильном подборе составов напрягающие цементы с низкой величиной самонапряжения могут быть использованы для производства сухих строительных смесей гидроизоляционного назначения, ремонтных смесей, составов для устройства полов.

1.7 Расширяющиеся цементы

Расширяющиеся цементы — цементы, обеспечивающие компенсацию естественной усадки цементного камня в атмосферных (воздушно-сухих) условиях.

Компоненты состава расширяющихся цементов компенсируют усадочные деформации цементного камня и обеспечивают либо безусадочность цементного камня (деформации усадки, близкие к нулю) — безусадочные цементы, либо небольшое контролируемое расширение цементного камня с целью получения определённой величины самонапряжения — напрягающие цементы. Производятся расширяющиеся цементы различной природы, например, бесклинкерный гипсоглинозёмистый цемент (ГГРЦ), однако это могут быть и смешанные композиции, в которые вводят расширяющийся компонент. Наиболее распространёнными расширяющимися цементами являются цементы на основе портландцементного клинкера — продукты совместного размола клинкера, гипса и расширяющегося компонента (расширяющейся добавки). Содержание расширяющегося компонента в таких цементах находится в пределах 5-20%. Компонентами состава расширяющихся цементов, обеспечивающими необходимые значения расширения, чаще всего, являются алюминатные и сульфоалюминатные соединения, образующие эттрингит в процессе формирования прочности цементного камня. Расширяющийся компонент (добавка) может вводиться непосредственно в состав портландцементных растворных (бетонных) смесей, в том числе сухих. Основным условием применения расширяющегося компонента в составе расширяющихся портландцементов является согласование скорости образования активной расширяющейся фазы — эттрингита скорости формирования прочности цементного камня. При быстром раннем) образовании эттрингита его расширение будет происходить в пластичной массе твердеющего портландцемента и не приведёт к расширению всей системы, при медленном и запоздалом — могут возникать опасные напряжения в уже сформировавшейся слабодеформирущейся прочной структуре. По имеющимся представлениям, расширение системы происходит по достижении степени гидратации примерно 50% и при армировании эттрингита в форме игольчатых кристаллических сростков.

Отличие строительно-технических свойств расширяющихся цементов Рядовых портландцементов состоит в компенсированной усадке (линейные деформации (свободное расширение) цементного камня обычно составляют 0,07%). Для напрягающих цементов значения величины свободного расширения существенно выше. Кроме компенсированной усадки, цементный камень на основе расширяющегося цемента характеризуется пониженной проницаемостью, высокой морозостойкостью и коррозийной стойкостью.

С чего начать бизнес по производству цемента: 6 шагов

Цементный бизнес, несмотря на его трудоемкость, является одним из наиболее привлекательных и доходных видов производства, тем более что спрос на него всегда присутствует.

Что собой представляет такой бизнес

Его применяют в чистом виде, а также в качестве дополнения для производства бетона и железобетона.

Так что бизнес на производстве цемента приносит высокие доходы. Особенно выгоден такой бизнес, если завод находится рядом с местом добычи сырья для цемента.

Причины для открытия мини-завода

Цемент – всегда актуальный строительный материал, он стоит наравне с новыми модными изделиями, производством которых все бросились заниматься, в результате чего появилась огромная конкуренция.

Так как цемент является не только самостоятельным материалом, но и основой многих изделий для строительства, спрос на него никогда не иссякнет. Тем более что темпы строительства с каждым годом набирают оборотов.

А это значит, что даже наличие конгруэнтности не даст снизиться рентабельности такого производства.

Актуальность производства цемента в России

Россия – богатая страна на исходный материал, наличие огромных залежей глины, мергеля, минералов, угля, а также огромными площадями чернозема, который в некоторых случаях является составляющим цемента.

Так что заниматься данным бизнесом не только можно, но и нужно, так как он всегда принесет прибыль в условиях сегодняшнего развития строительной индустрии.

Как производится цемент можно посмотреть в этом видео:

Начало стартапа

Регистрация бизнеса и документы

Изначально необходимо зарегистрировать предприятие, как ООО, в ходе данного мероприятия следует получить:

  • Лицензию;
  • Технические условия – ТУ.

Получить разрешительные документы на добычу известняка и глины из карьера, для этого следует выбрать необходимые коды ОКВЭД соответствующие роду занятия.

Недвижимость

Для производства цемента необходим завод или мини-завод, но в любом случае он должен иметь цеха и место для установки оборудования.

При этом помещение для производства цемента должно иметь:

  • Потолки 4 метра;
  • Минимальную площадь – 450 кв. метров;
  • Наличие отличной вентиляции, так как производство вредное;
  • Здание желательно чтобы находилось вдали от жилого массива.
Читайте так же:
Цементный раствор диапазон температур

Оборудование

  • Дробилка для измельчения известняка – от 200 000 рублей;
  • Мельница-мешалка, чтобы измельчать глину – от 250 000 рублей;
  • Трубная мельница, чтобы смешивать все компоненты – от 3,3 млн. рублей;
  • Печь для обжига и холодильник, в комплекте составит около 140 000 рублей;
  • Шаровая трубная мельница для дробления клинкера и добавок;
  • Силосы – большие резервуары на огромных опорах, их могут изготавливать на заводе или на месте непосредственного производства цемента, силосы с особо крупными размерами доставляют в рулонах и собирают на площадках.
  • Оборудование для фасовки цемента;
  • Автопогрузчики.

Какое оборудование необходимо для производства древесного угля – читайте тут.

Какое оборудование потребуется для изготовления цемента?

Сырье для изготовления цемента

Если же сырье приобретать, то это примерно обойдется в 371,5 млн. рублей ежегодно:

  • Зола – 109 млн. рублей;
  • Известняк – 106 млн. рублей;
  • Гипсовый камень – 6,5 млн. рублей;
  • Каменный уголь – 150 млн. рублей.

Персонал завода

Обычно на таком заводе работает около 96 работников – 86 персонал и 10 администрация.

При данном количестве работников доступно сделать график в 3 смены.

Затраты на оплату труда повлекут ежегодно около 1 616 000 рублей.

При этом:

  • Рабочие – 1 376 000 рублей;
  • Административный персонал – 240 000 рублей.

Реклама и маркетинг

Об открытии нового завода следует:

  • Сообщить в прессе;
  • На телевиденье;
  • Можно раздавать листовки;
  • Использовать рекламные щиты.

Кроме активной рекламы необходимо заключать договора на поставку продукции:

  • Со строительными магазинами;
  • Строительными компаниями и прочее.

Технология производства

Изначально происходит добыча или покупка сырья, далее весь процесс делится на 2 этапа.

Получение клинкера

Клинкер – это полуфабрикат готового цемента, находящийся в гранулах.

Все то, что производят кустарным способом, является неплохим материалом для заделки щелей и только.

Для его получения необходимо:

  • Обработка известняка – сушка, измельчение материала, смешивание с другими компонентами;
  • Обжиг сырья – в печи при температуре 500 градусов, чтобы все компоненты сплавились между собой, и получился клинкер.

Производство клинкера является самым дорогостоящим процессом и составляет 70% себестоимости всего производства.

Чтобы работа завода приносила стабильный доход необходимо в сутки производить до 800 тонн клинкера. Технология производства шлакоблоков подробно рассмотрена здесь.

Изготовление цемента сухим способом.

Помол сырья

Измельчается клинкер, минеральные вещества и гипс до нужных размеров, согласно следующей схеме:

  • Измельчается клинкер;
  • Гипс;
  • Сушка минеральных добавок для получения характеристик – морозостойкость, быстрое затвердение, стойкость к водам;
  • Измельчение компонентов;
  • Фасовка.

В зависимости от используемых компонентов применяется соответствующий способ производства цемента:

  • Мокрый – измельчение сырья будет в воде, в результате получится шихта в виде суспензии – шлама с влажностью в районе 40%;
  • Сухой – в данном случае шихта будет измельченным порошком, предварительно осушенным;
  • Комбинированный – применяется сухой и мокрый способы одновременно для получения продукта с влажностью 20%.

Технология производства цемента подробно рассмотрена в этом видео:

Цена вопроса

При открытии завода необходимо:

  • Приобретение сырья, если нет своего карьера, это обойдется в 371, 5 млн. рублей;
  • Приобретение оборудования 500 млн. рублей, плюс его установка 250 млн. рублей;
  • Оформление и пакет разрешительных документов;
  • Прочие расходы;
  • Амортизационные отчисления.

Итого начало производства обойдется около 800 млн. рублей.

Текущие расходы включают в себя:

  • Оплату электроэнергии – 70 000 рублей;
  • Расходы на оплату труда около 25,5 млн. рублей с учетом страховых взносов.
  • Дополнительные расходы 70 млн. рублей

Итого в год придется дополнительно расходовать около 550 млн. рублей.

Стоимость реализуемой продукции будет составлять около 4 – 5 000 рублей за тонну.

Важно: разрабатывая бизнес-план необходимо учитывать:

  • Инфляцию;
  • Качество сырья;
  • Откуда доставляется оборудование.

Рентабельность производства

Если в год выпускать примерно 181 500 тонн цемента:

  • Себестоимость будет равна 2983 за тонну;
  • Рыночная цена 4 900 рублей за тонну;
  • Прибыль составит 129 249 000 рублей;
  • Рентабельность производства будет достаточно высокой до 24%;
  • Отсюда вытекает, что окупаемость произойдет за 6,2 года.

Рынок сбыта

Российский цемент является самым востребованным материалом внутри страны, а также в:

  • Казахстане;
  • Белоруссии;
  • Азербайджане.

Рекомендации начинающим бизнесменам

Бизнес-план необходимо тщательно разрабатывать, просчитывать все до малейших деталей. Он должен включать в себя все нужные расходы, целевую аудиторию, точный портрет конкурентов.

Без него любое начало обусловлено только исследованиями.

Изучение рынка сбыта, нужно подробно узнать о своей аудитории, ее привычках, жизни, делах.

При наличии отличной идеи и бизнес-плана нужно брать кредит исключительно в банке, не стоит втягивать в свое дело друзей и семью, так как отношения могут испортиться.

Маркетинговый подход должен быть всесторонним, не следует зацикливаться на одном агентстве рекламы, нужно пробовать все методы.

Важно: обязательное наличие в штате сотрудников квалифицированного юриста и бухгалтера.

Все договоренности и соглашения должны оформляться на бумаге, чтобы впоследствии обещания не остались только таковыми.

В любом бизнесе необходимо иметь рядом людей, чьи способности будут импонировать владельцу и станут дополнением его идей и мыслей.

Заключение

Так что начало такого бизнеса при наличии отлично сложенного плана этапов развития приведет только к обогащению.

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день цементная промышленность остается одной из наиболее динамичных отраслей экономики Российской Федерации. Обновление историче­ского максимума потребления цемента в России произошло в 2014 году, но вве­денные экономические санкции существенно замедлили развитие отрасли, и в 2015 году потребление снизилось на 11% и составило 63 млн т.

Ведущие производители признают, что проблема экономических санкций яв­ляется не менее значимой, чем традиционный рост тарифов на энергоносители. В связи с текущими показателями потребления цемента, еще больше усилилась конкуренция в отрасли. Более 70% опрошенных компаний-производителей це­мента уделяют внимание повышению энергоэффективности использования име­ющихся производственных мощностей и их модернизации [80].

Таким образом, в условиях постоянного роста тарифов на энергоносители ак­туальной задачей является разработка научно-обоснованных энергоэффективных решений, способных улучшить показатели при производстве цемента.

Производство цемента является очень энергоемким процессом. Известно, что на измельчение расходуется более 60% электроэнергии, затрачиваемой для про­изводства 1 т цемента (на долю помола приходится до 45% энергии). При этом наиболее энергоемким процессом является тонкий помол клинкера и минераль­ных добавок. Наибольшее распространение при помоле цемента и в России, и за рубежом получили шаровые барабанные (трубные) мельницы (ШБМ) [ 87].

Читайте так же:
Известь песок цемент заполняющая смесь

К недостаткам ШБМ следует отнести — высокий удельный расход энергии на помол, большой износ футеровки и мелющих тел. Однако простота конструкции и обслуживания, возможность регулирования в широких пределах тонины помола готового продукта без конструктивных изменений, возможность автоматизации измельчения предопределяют перспективы дальнейшего широкого использования

таких мельниц [87].

При применении шаровых барабанных мельниц для помола клинкера, затраты на футеровку и мелющие тела достигают 40% стоимости эксплуатационных рас­ходов на содержание мельницы. Это означает, более выгодно разработать рацио­нальный конструктивный профиль футеровки (при помощи численного модели­рования), обеспечивающий оптимальный помол, сбережение измельчающей сре­ды и снижение энергопотребления [92].

Степень разработанности темы исследования.

При выполнении диссертационной работы рассмотрены научные труды отече­ственных и зарубежных ученых, работы которых отражали вопросы изучения движения мелющей загрузки и проектирования футеровок шаровых мельниц, та­ких как: Д.К. Крюков, С.Е. Андреев, В.С. Богданов, М.А. Вердиян, Ю.И. Дешко, Н.П. Неронов, В.А. Олевский, В. Дуда, Э.В. Дэвис, П. Клири, Р.К. Раджамани, Б.К. Мишра, М.С. Пауелл и другие. Изучение трудов перечисленных ученых поз­волили расширить область знаний о процессе измельчения в шаровых мельницах, характере движения мелющей загрузки, численном моделировании процесса из­мельчения. Также было выявлено, что к настоящему времени недостаточно про­работан вопрос о влиянии геометрических размеров профиля футеровки на про­цесс измельчения.

Объектом исследования является шаровая барабанная мельница для помола клинкера.

Предметом исследования является процесс измельчения в шаровой барабан­ной мельнице при изменении ее конструктивно-технологических параметров.

проектирование поперечного и продольного профиля футеровки на стадии раз­работки проекта позволит выявить рациональный режим работы мелющих тел, тем самым обеспечить требуемую эффективность процесса измельчения.

заключается в создании рационального поперечного и продольного профиля

футеровки, которая обеспечит требуемый режим движения мелющих тел и суще­ственно повысит эффективность процесса измельчения.

повышение эффективности процесса измельчения клинкера за счет обеспече­ния рационального режима движения мелющих тел на основе совершенствования поперечного и продольного профиля футеровки в шаровой барабанной мельнице.

1. Проанализировать существующие конструкции футеровок шаровых мель­ниц и пути их совершенствования, а также известные методики расчета и проек­тирования футеровок.

2. Выполнить анализ известных математических моделей, предназначенных для симуляции движения мелющих тел в шаровых мельницах.

3. Получить уравнения для расчета энергетических и кинематических пара­метров шаровой загрузки.

4. Провести экспериментальные исследования на лабораторной установке и численное моделирование, определить регрессионные зависимости величины ма­лоподвижного ядра, мощности, потребляемой приводом, и крупности готового продукта методом планирования многофакторного эксперимента.

5. Установить рациональные параметры работы шаровой барабанной мельни­цы для помола клинкера.

6. Разработать инженерную методику проектирования футеровки и общие ре­комендации для внедрения результатов работы в промышленности.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы» по следующим областям исследования:

3. Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и аг­регатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных вспомога­тельных процессов и операций.

6. Исследование технологических процессов, динамики машин, агрегатов, уз­

лов и их взаимодействия с окружающей средой.

1. Получены уравнения для расчета: скорости движения мелющих тел на лю­бом участке траектории движения, времени движения, угла отрыва от внутренней поверхности барабана мельницы, высоты подъема шара, кинетической и потенци­альной энергии шара.

2. Установлен параметр, характеризующий величину малоподвижного ядра шаровой загрузки и интенсивность движения мелющих тел.

3. Определены рациональные параметры режима работы мельницы, в зависи­мости от конфигурации футеровки в поперечном и продольном сечении барабана мельницы.

Практическая ценность работы:

заключается в разработке комплексного решения по созданию рациональной конструкции футеровки внутренней поверхности барабана мельницы в попереч­ном и продольном сечениях.

Работа выполнена в рамках программы развития опорного университета на ба­зе БГТУ им. В.Г. Шухова и в рамках федеральной целевой программы по теме «Разработка роботизированного комплекса для реализации полномасштабных ад­дитивных технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений» (уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57715X0193).

1. Теоретические зависимости для расчета энергетических и кинематических параметров шаровой загрузки.

2. Математическую модель движения мелющих тел внешнего слоя в шаровой барабанной мельнице со ступенчатой футеровкой.

3. Результаты проведенных лабораторных и численных экспериментов в виде уравнений регрессий, позволяющих определить влияние варьируемых факторов на функции отклика: параметр, характеризующий величину малоподвижного ядра загрузки, мощность, потребляемую приводом мельницы, и остаток на сите 008.

4. Рациональные параметры работы шаровой барабанной мельницы и кон­структивные параметры ступенчатой футеровки.

5. Конструкцию футеровки шаровой барабанной мельницы, защищенную па­тентом РФ №160708 на полезную модель, обеспечивающую повышение эффек­тивности процесса измельчения.

данная работа была выполнена на кафедре механического оборудования БГТУ им. В.Г. Шухова в рамках научно-исследовательских работ, результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» и специ­альности 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов», при­няты к внедрению на ЗАО «Белгородский цемент» и на АО «Мальцовский порт­ландцемент», разработана методология проектирования футеровок и реализована на ЗАО «ТД «Кварц»».

основные положения и результаты исследовательской работы докладывались на конференциях в БГТУ им. В.Г. Шухова, были представлены на конференции «Оптимизация технологических процессов помола сырья и цемента. Ресурсосбе­режение и стабилизация требуемого качества.

по результатам работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 науч­ные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 4 статьи в международных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science. Получен па­тент РФ №160708 на полезную модель.

Структура и объем работы:

диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по результа­там работы, списка литературы из 160 наименований. Работа изложена на 192 страницах, в том числе 147 страниц основного текста, содержит 127 рисунков, 7 таблиц, 7 приложений.

Анализ технологического процесса производства цемента

Анализ технологического процесса производства цемента

1. Технологический процесс производства цемента и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции

1.2 Характеристика используемого сырья

1.3 Характеристика технологии производства цемента

2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства цемента

3. Уровень технологии технологического процесса

Список используемой литературы

Технология промышленного производства в настоящее время приобретает первостепенное значение в ускорении прогресса в науке и технике. Она органически связана с экономическими науками.

Читайте так же:
Чем замесить цементный раствор для стяжки

На первый взгляд кажется, что знание технологии совсем необязательно и, даже, не нужно. Но это ошибочное мнение. Знание технологии помогает экономистам более точно анализировать хозяйственную деятельность производств, предприятий, отраслей и всей промышленности в целом, позволяет выявить пути рационального использования имеющихся резервов и роста производства, выбирать наиболее эффективные способы использования сырья, материалов, топлива. Экономист, который недостаточно знает производство, оперируя экономическими законами, категориями, может не разглядеть того, что стоит за ними, не может определить чем вызвано изменение экономических показателей.

Знание технологии помогает решить главную задачу – обеспечить достижение эффективности (max) при наименьших затратах (min).

В данной работе описывается технология производства цемента – одного из видов строительных материалов, который в настоящее время получил широкое распространения.

1. Технологический процесс производства цемента и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции

Цементная промышленность является одной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходом капитального строительства.

Цемент — один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов, железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и некоторых добавок. Производство складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера и его помол с соответствующими добавками. Первый процесс наиболее энергоёмкий и ответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

Существует несколько способов производства портландцемента:

Выбор способа производства зависит от особенностей приготовления сырьевой смеси. Сухой способ предусматривает приготовление сырьевой смеси из предварительно высушенных тонкомолотых компонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии. При мокром способе тонкое измельчение и гомогенизацию смеси осуществляют в водной среде. Полученная водная суспензия — шлам направляется на обжиг. Полусухой способ связан с получением гранул из сырьевой смеси, которые затем поступают на обжиг. Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокрому способу с последующим обезвоживанием её на фильтрах. На обжиг поступает полусухая масса.

Но полусухой и комбинированный способ применяются довольно редко, поэтому основными можно назвать сухой и мокрый способы. Мокрый способ привлекает простотой измельчения сырьевых материалов и их гомогенизации. Кроме того, он обеспечивает лучшие санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала и, несмотря на то, что этот способ отличается большой энергоемкостью, он получил наибольшее распространение.

Рассмотрим технологический процесс производства портландцемента по мокрому способу подробнее.

1.2 Характеристика используемого сырья

Для производства портландцемента в качестве сырьевых материалов применяют главным образом карбонатные и глинистые породы, а так же другие природные виды сырья и искусственные материалы, получаемы в виде промышленных отходов.

Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.

Карбонатные породы могут быть представлены в виде известняка, мела, известняка-ракушечника, известнякового туфа и т. д. Во всех этих породах наряду с CaCO3 могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кварца, гипса… Особенно хорошим сырьем является мел, т. к. он легко измельчается при добавлении воды.

В качестве глинистого сырья обычно используют глину или глинистый сланец.

В качестве промышленных отходов на некоторых цементных заводах широко применяются доменные шлаки(отходы от выплавки чугуна), а так же нефелиновый шлам — отход производства алюминия из нефелинов. Нефелиновый шлам может полностью заменить глинистый компонент в сырьевой смеси и примерно на 50% карбонатный.

1.3 Характеристика технологии производства продукции

Сырье на завод доставляется обычно большегрузным автотранспортом, хотя возможно использование ленточных конвейеров или гидротранспорта. Иногда цементные заводы строят возле обширных залежей глины. Тогда глина дробится непосредственно на месте добычи и, перемешанная с водой поступает в глиноболтушку непосредственно по трубопроводам.

Твердые породы предварительно дробят в дробилках (двух- или трехстадийное дробление) до размеров кусков 8-10 мм. Мягкие породы (глину и мел) измельчают в дробилках до кусков размером 100 мм, а затем распускают в глиноболтушках — железобетонных круглых резервуарах диаметром до 10 и высотой 2,5-3,5 м, футерованных изнутри чугунными плитами. В центре болтушки вращается крестовина с прикрепленными к ней стальными граблями для измельчения глины.

Глину в болтушку подают небольшими порциями вместе с водой. Грабли разбивают большие куски на зерна размером не более 3-5 мм, которые легко распускаются в воде. Полученный шлам насосами перекачивается в расходные бункера сырьевой мельницы для помола с дробленым известняком. Если в качестве карбонатного сырья используется мел, то его предварительно (после дробления) вместе с глиной распускают в болтушках, а затем домалывают в мельницах. Крупные включения собираются на дне резервуара и периодически удаляются.

Качество цемента существенно зависит от химического состава сырьевой смеси, поступающей на обжиг. Однако из-за неоднородности сырья химический состав может изменяться. Поэтому необходимо постоянно следить за химическим составом шихты и корректировать его в процессе работы. Но контролировать состав путём непосредственного забора проб из печи невозможно. Контроль достигается использованием вертикальных и горизонтальных шламбассейнов. Шлам из мельницы подается сначала в первый вертикальный бассейн. Шлам другого состава поступает во второй вертикальный бассейн. Зная точный химический состав этих двух шламов, можно рассчитать состав требуемого шлама. Путем перекачивания нужных количеств шлама из этих бассейнов в третий получают готовый для обжига шлам. При перекачивании откорректированного шлама в вертикальный бассейн его тщательно перемешивают струями сжатого воздуха (аэрируют). Перед подачей в печь шлам из вертикального бассейна перекачивают в горизонтальный, где его перемешивают механическим способом.

Порционное корректирование состава шлама — довольно длительная и трудоемкая технологическая операция. К тому же этот процесс периодический. Более перспективен поточный способ приготовления сырьевого шлама.

Химический состав шлама постоянно проверяется автоматически работающими пробоотборниками и рентгеновским квантометром. Шламы из двух бассейнов смешиваются и попадают в третий — расходный, пройдя предварительно экспресс-анализ с помощью сложных электронных устройств.

Обжигают сырьевую смесь (шлам) во вращающихся печах различной длины и диаметра. Топливо в виде газа или каменноугольной пыли вдувается в печь с нижнего конца. Дымовые газы с температурой 150-200 °С удаляются со стороны верхнего конца.

По характеру процессов температурные зоны в печи называют:

Читайте так же:
Можно использовать церезит вместо цемента

1) до 200 градусов – испарения (сушка шлама);

2) 200-800 градусов — подогрева;

3) 800-1000 градусов — декарбонации;

4) 1000-1300 градусов — экзотермической реакции;

5) 1300-1450-1300 градусов — спекания;

6) 1300-1000 градусов — охлаждения.

В зоне 3 происходит процесс разложения CaCO3 по схеме

CaO в свою очередь вступает в соединения с элементами глинистого компонента CaO*Fe2O3; Cao*SiO2; CaO*Al2O3.

В зоне 4 происходит насыщение этих соединений до соответствующих клинкерных материалов. В зоне 5 образуется основная часть портландцементного клинкера — кальцевый силикат 3CaCO*SiO2

Для утилизации теплоты отходящих газов и повышения степени теплообмена между материалом и горячими газами используют различного вида теплообменные устройства. Так, в печах длиной 185 м, работающих по мокрому способу, применяют фильтры-подогреватели, цепные завесы и металлические теплообменники.

Фильтры-подогреватели устанавливают в холодной части печи на расстоянии 3-5 м. Фильтры-подогреватели снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшают расход теплоты на 210 кДж/кг. Повышение температуры газов и их запыленности приводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего из фильтра-подогревателя, не должна быть ниже 33-35%, а температура газов в этой зоне — не более 200 градусов .

На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя устанавливает цепные завесы. Длина цепной зоны 40-50 м, масса цепей 170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2 . Цепи обычно навешиваются двумя способами: свободно свисающими концами или гирляндами. Причем последний метод крепления эффективнее. Цепи аккумулируют теплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепной зоны шлам выходит в виде гранул.

В зоне подогрева печи устанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройств увеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколько мелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогрева увеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи от преждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастает пыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить за влажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.

При использовании коротких печей целесообразнее применять запечные теплообменники: концентраторы шлама и распылительные сушилки. Концентраторы шлама увеличивают производительность печи до 25%, а расход теплоты снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживается значительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается и потоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров. Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициента паронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находят широкого распространения.

Клинкер, полученный на выходе из печи подлежит помолу в трубных мельницах открытого или замкнутого цикла. Тонкость помола характеризуется остатком на сите и составляет 8-12% для большинства цементов.

Хранят готовый цемент в цементных силосах — железобетонных ёмкостях диаметром 10-12 метров и высотой 20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.

Основной качественной характеристикой цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора 1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде при температуре 20 град. Прочность колеблется от 300 до 600 кг/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам — М600.

Производство быстротвердеющего портландцемента (БТЦ), особобыстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента и других цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются от обычного портландцемента интенсивным набором прочности в первый период твердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25 МПа, а в возрасте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.

Получают БТЦ совместным измельчением до удельной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементного клинкера с содержанием СзS и СзА около 60-65 % и гипса, содержание которого в пересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портландцемент получают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержанием вредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердения бетона.

Сульфатостойкие цементы, образующие цементный камень, устойчивый к агрессивному действию вод, содержащих сульфатные анионы SО2-4..К этой группе цементов относят сульфатостойкий портландцемент (без добавок и с минеральными добавками), сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкие цементы измельчением клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 — 50 %, СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.) сульфатостойкие цементы имеют марки 300, 400 и 500.

При изготовлении шлакопортландцемента в качестве активной минеральной добавки применяют гранулированный доменный шлак. Шлак можно вводить не только на стадии помола, но и при получении клинкера, заменяя часть глинистого компонента. Это снижает расход топлива, так как не требуются затраты теплоты на разложение глины.

Сырьевую смесь с использованием шлака можно получать как сухим, так и мокрым способом. Более распространен сухой способ, так как при мокром способе шлак быстро расслаивается вследствие выпадения в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного помола известняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают с сушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно сушат в сушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температуры приводит к расстекловыванию шлака и снижению его активности. Получают шлакопортландцемент помолом в многокамерных мельницах клинкера, высушенного шлака и гипса. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %, основных — 50-60 %.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент изготовляют более тонким измельчением обычной сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/ г), используя для этого двустадийный помол: вначале измельчают клинкер, а затем клинкерный порошок, шлак и гипс.

Пуццолановый цемент получают совместным помолом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (20-40 %). Добавки перед помолом дробят и сушат до влажности 1-2 %. Совместный помол производят в многокамерных трубных мельницах по открытому циклу так как большинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случае использования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому циклу.

2.Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса

Исходя из динамики трудозатрат, различают 2 возможных варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное . Построим график изменения живого и прошлого труда для определения варианта развития техпроцесса. Наши исходные данные : Тж=500/(27t+675) и Тп=0,02t +0.5:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector