Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе (курсовой проект)

1. Задание к курсовому проекту:
(шифр 07041)

Вариант 1 «б».
Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе производительностью 0.8 млн. тонн в год с выпуском портландцемента с минеральными добавками марки 500 в количестве 30% и пуццоланового портландцемент марки 400 в количестве 70%.
Состав цементной шихты для портландцемента с минеральными добавками (цемент No 10): клинкер – 88%, диатомит – 7%, двуводный гипс – 5%; для пуццоланового цемента (цемент No 13): клинкер – 70%, диатомит – 25%, двуводный гипс – 5%.
Влажность диатомита 19%. Устанавливаются мельницы размером 2.213 м, работающие в замкнутом цикле. Коэффициент заполнения мельниц =0.3. Тонкость помола по остатку на сите No 008 для цемента No 10 – 4%, для цемента No10 – 4%.



Содержание:
1.Задание на проектирование...
2.Введение...
3.Номенклотура продукции.........
4.Технологическая часть...
4.1.Описание схемы технологического процесса...
4.2.Контроль производства цемента...
4.3.Режим работы цеха...
4.4.Расчет производительности цеха............
4.4.1.Сырье и полуфабрикаты...
4.4.2. Расчет материального баланса производства...
4.4.3.Расчет производительности и количества шаровых мельниц......
4.5. Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования...
4.5.1. Расчет емкости складов сырья и готовой продукции и количества силосов...
4.5.2. Расчет производительности и количества мельниц......
4.5.3. Подбор сепараторов...
4.5.4. Подбор сушильных барабанов.........
4.5.5. Подбор дробилок......
4.5.6. Подбор транспортирующего, дозирующего и вспомогательного оборудования
4.5.7. Расчет системы газоочистки и аспирации мельниц...
5.Сводная таблица оборудования цеха.........
Заключение...
Библиографический список......












3. Номенклатура продукции

Портландцементом (ПЦ) называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса и твердеющее в воде и на воздухе. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.
Гипс вводят в состав портландцемента для регулирования сроков схватывания. Его содержание должно быть не более 3.5 % по SO . Возможно использование природного гипсового камня, фосфогипса и борогипса.
Наряду с портландцементом выпускают портландцемент с минеральными добавками. Последний в отличие от портландцемента содержит определенное количество активных минеральных добавок: гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков – до 20 %, добавок осадочного происхождения и глиежей – до 10 %, прочих активных минеральных добавок – до 15 %.
Строительно-технические свойства портландцемента:
Плотность и объемная масса. По плотности можно отличать бездоба-вочные портландцементы от пуццолановых и шлаковых, так как из всех этих вяжущих портландцемент обладает самой большой плотностью – 3.05 – 3.20 г/см (для пуццолановых и шлаковых ПЦ – 2.7 – 2.9 г/см ). Объемная масса порошка ПЦ в рыхлом состоянии равна 900 – 1100 г/л, в уплотненном – 1400 – 1700 кг/м . Это значение зависит главным образом от тонкости помола ПЦ: чем выше тонкость помола, тем меньше насыпная масса.
Тонкость помола. Ее оценивают двумя показателями: количеством це-мента в процентах от навески, проходящей через сито с определенным размером отверстий (метод ситового анализа), и удельной поверхностью зерен. Чем тоньше измельчен цемент, тем больше его пройдет через сито при рассеве и тем соответственно больше будет удельная поверхность. Согласно 7, цемент должен иметь такую тонкость помола, чтобы через сито No 008 (размер отверстий 80 мкм) проходило не менее 85 % от массы пробы или остаток на сите не превышал 15 %. Большинство заводских цементов имеет остаток на сите No 008 не выше 8 – 12 %. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения, а также определяет степень использования его в растворах и бетонах. Чем больше степень измельчения цемента, тем быстрее происходит твердение.
Водопотребность портландцемента. Для полной гидратации минералов ПЦ необходимо около 22 % воды от массы цемента. Нормальная густота цементного теста обычно превышает эту величину на 2 – 4 % для портландцементов и на 5 – 10 % для портландцементов с активными минеральными добавками. Количество воды, необходимое для приготовления удобоукладываемой бетонной смеси, как правило, составляет более 40 % от массы цемента. Столь значительный избыток химически не связанной воды создает в затвердевшем камне систему пор и капилляров, что приводит к повышению пористости, снижению прочности и морозостойкости, ухудшению других строительных свойств. Уменьшение водопотребности цемента способствует повышению его качества.
Скорость схватывания. начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин., а конец – не позднее 10 ч от начала затворения. Как слишком быстрое, так и медленное схватывание – существенный недостаток цемента. Если цемент схватывается быстро, то он превращается в камень прежде, чем его успевают использовать. Применение же медленно схватывающихся цементов замедляет темпы строительства.
Прочность портландцемента. Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 сут. называют активностью (прочностью) цемента. Активность ПЦ положена в основу подразделения его на марки. Цифровое значение марки характеризует предел прочности при сжатии половинок образцов-балочек размером 4040160 мм, приготовленных из раствора 1:3 по массе с нормальным песком при водоцементном отношении 0.4 и испытанных через 28 сут. после изготовления. При этом предел прочности при изгибе для образцов-балочек цемента марок 400; 500; 550 и 600 должен быть через 28 сут. соответственно не менее 5.5; 6.0; 6.2; 6.5 МПа, а прочности при сжатии – соответственно 40, 50, 55 и 60 МПа.
Прочность при растяжении цементного камня примерно на порядок ниже прочности при сжатии. Это связано с особенностями структуры затвердевшего цементного камня.
Равномерность изменения объема цементного камня при твердении. Наличие в ПЦ свободных оксидов кальция и магния может вызвать образование трещин. Это явление называют неравномерностью изменения объема при твердении. Причиной его является увеличение объема CaO и MgO при их взаимодействии с водой и возникновение внутренних растягивающих напряжений в цементном камне.
Тепловыделение. Гидратация цементных минералов – процесс экзотермический, идущий с выделением теплоты. Чем быстрее происходит гидратация ПЦ, тем быстрее и в большем количестве выделяется теплота. Также увеличение тонкости помола ПЦ заметно повышает его тепловыделение, особенно в первые сроки твердения. С увеличением удельной поверхности на каждые 100 см /г тепловыделение повышается в среднем через 1 сут. на 13.4 Дж/г; через 28 сут. – на 8.5 Дж/г; через 90 сут. – на 6.3 Дж/г.

Пуццолановый портландцемент (ППЦ)

Это гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки либо тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок в пуццолановом портландцементе по ГОСТ должно составлять (в % массы цемента): добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы — не менее 25% и не более 40%; добавок осадочного происхождения — не менее 20% и не более 30%. Количество вводимой в состав цемента активной минеральной добавки зависит от ее активности. Чем она выше, тем меньше добавки надо вводить в состав пуццоланового портландцемента для химического связывания гидроксида кальция, образующегося в процессе гидратации клинкерной части цемента.

Строительно-технические свойства пуццолановых пордлантцементов:

Стойкость пуццоланового и шлакопортландцементов при воздействии пре-сных, особенно мягких, и сульфатных вод выше, чем портландцементов. В кислых и углекислых водах эти цементы, как и портландцемента, недостаточно стойки.
Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем у портландцементов, так как на смачивание развитой поверхности минеральных добавок требуется значительный объем воды (нормальная густота пуццоланового портландцемента 28...35%, а обычного портландцемента 22...26 %). Вследствие повышенной водопо-требности и, следовательно, пористости цементного камня бетоны на пуццолановом портландцементе менее морозостойки, чем на портландцементе.
Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но- химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.
Бетоны на пуццолановых цементах характеризуются значительными деформациями усадки и набухания, что связано с повышенным содержанием в цементном камне гелевидных новообразований и развитой сетью мельчайших капилляров. При твердении в воздушно-сухих условиях бетон на пуццолановом портландцементе теряет прочность, что объясняется большой усадкой и «выветриванием» воды из гидратных соединений, т. е. он обладает пониженной воздухостойкостью.
Усадка и набухание шлакопортландцемента приблизительно такие же, как и у портландцемента. Воздухостойкоеть шлакопортландцемента выше, чем пуццоланового портландцемента, но уступает портландцементу.
Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент применяют для массивных бетонных и железобетонных конструкций подводных и подземных частей сооружений (плотин, шлюзов туннелей, канализационных и водопроводных сетей, фундаментов и т. п.). Широко используют эти цементы в производстве сборных изделий с тепловлажностной обработкой.







4. Технологическая часть
4.1. Описание схемы технологического процесса

При производстве портландцемента по сухому способу полученный после обжига сырьевой муки клинкер охлаждают в холодильниках и подают на склад, на котором создается промежуточный запас клинкера как полуфабриката, обеспечивающего бесперебойный выпуск заводом цемента в случае остановки печей. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента.
В клинкерных складах размещается также гипс и минеральные добавки. В основном получила применение силосная система хранения клинкера и добавок. Под силосами расположены весовые питатели, которые дозируют на сборный транспортер в заданной пропорции клинкер, гипс и добавки. По мере надобности их подают в бункера цементных мельниц для совместного помола.
Для помола клинкера с добавками применяют почти исключительно шаровые мельницы. Клинкер размалывают по открытому или замкнутому циклу с применением одностадийного, а иногда и двухстадийного измельчения.
Большое влияние на производительность мельниц оказывает степень заполнения камер мелющими телами. Обычно камеру грубого измельчения заполняют на 26 – 32, среднего – на 26 – 30 и тонкого – на 24 – 30 %.
При помоле материалов наблюдается значительное выделение теплоты, вызывающее нагревание мелющих тел и материала до 120 – 150С и более, что резко отрицательно сказывается на производительности помольных установок. В связи с этим размалывать следует только холодный клинкер. Кроме того, большое значение приобретают приемы, способствующие уменьшению температуры материала при его измельчении. Для этого применяют вентиляцию мельниц, а также впрыскивают в них воду. Иногда используют и орошение водой корпуса мельницы снаружи.
Вентиляция достигается просасыванием через барабан воздуха со скоростью 0.5 – 0.7 м/с с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтр. В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продукта.
Измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, где из него выделяются фракции тех размеров, какие требуются для готового продукта, а более крупные частицы направляются снова в мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на
10 – 20 %.
Измельченный материал из мельницы в сепаратор подают элеваторами (ковшовыми и др.) или пневматическим транспортом.
Цемент, выходящий из мельничной установки, взвешивают для учета эффективности ее работы, а затем направляют на склады с помощью камерных насосов.
Хранят цемент обычно в железобетонных силосах. Для учета массы цементов при их хранении в силосах принимается насыпная плотность портландцемента 1450 кг/м и пуццоланового портландцемент 1100 кг/м .

4.3. Режим работы цеха

Режим работы цеха определяет количество рабочих дней в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене. Режим работы устанавливают в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий вяжущих веществ. В соответствии с нормами технологического проектирования для полного использования оборудования работа помольных цехов проектируется трёхсменной по прерывной неделе, что составляет 305 расчётных суток работы в год и 60 суток для профилактического и других видов ремонта оборудования, а также для периодической догрузки и перегрузки мелющих тел в мельницу.
Для определения суточной потребности в материалах нужно годовую потребность разделить на 305 суток, а для определения часовой потребности – суточную потребность в материале на 24 часа.
Расчётный годовой фонд времени технологического оборудования в часах определяется по формуле:
,
где ВР – расчётный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах;
СР – расчётное количество рабочих суток в году;
Ч – количество рабочих часов в сутках;
КИ – среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования, КИ=0,876;
ч.


4.4. Расчет производительности цеха
4.4.1. Сырье и полуфабрикаты

При производстве портландцемента применяют разнообразные материалы, одни из которых идут непосредственно на изготовление клинкера, другие же в виде добавок используются при его помоле (гипс и минеральные добавки).
Сырьевыми материалами для производства клинкера служат карбонатные горные породы с высоким содержанием углекислого кальция и глинистые породы, содержащие кремнезем, глинозем и оксид железа. В среднем на изготовление 1 т цемента требуется 1.6 т исходного сырья.
Наряду с материалами природного происхождения цементная промышленность во всеувеличивающемся объеме использует побочные продукты (отходы) разных отраслей промышленности, например доменные шлаки, золы, нефелиновый шлам и др. Имеется также опыт комплексного производства портландцемента и сернистого газа из смесей гипса и ангидрита (сернокислого кальция) с глиной.
Пригодность сырьевых материалов для производства портландцемента устанавливают на основании их всестороннего изучения.
В производстве портландцемента наиболее широко используют известняки и мел, а также мергели. Средняя плотность плотных известняков достигает 2400 – 2700, а меловых пород – 1500 – 2000 кг/м . Влажность этих материалов соответственно 2 – 6 и 15 – 30 %. Известняки и мел содержат до 90 % и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. Химический состав этих материалов характеризуется преимущественным содержанием оксида кальция (до 50 % и более) и СО (до 40% и более). Они содержат также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание МgО более 3 – 3.5 % и серного ангидрида более 1 – 1.3 % недопустимо.
При разработке технологической схемы производства портландцемента прежде всего учитывают химический и петрографический состав, а также физические свойства и влажность карбонатных пород.
Мергели – природная смесь мельчайших частиц углекислого кальция и глинистых минералов, являются ценным сырьем. По содержанию СаО, SiO , R O в расчете на прокаленное вещество они близки к клинкеру. Мергели, в которых содержание СаСО соответствует содержанию его в искусственно составленной сырьевой смеси, называют натуральными. Подобно известнякам и мелу мергели могут резко различаться по физическим свойствам: одни имеют плотную структуру и прочны, другие как и мел мягки, рыхлы и влагоемки. Средняя плотность мергелей 2200 – 2500 кг/м , а влажность – 5 – 20 %.
Глины представляют собой тонкодисперсные осадочные горные породы и легко дают суспензии при разбалтывании с водой. Глины сильно различаются по минеральному и гранулометрическому составу часто в пределах одного месторождения. Нередко они содержат значительное количество включений в виде песка и гравия, что вызывает необходимость их предварительного обогащения.
По минеральному составу глины характеризуются преимущественным содержанием водных алюмосиликатов и кварцевого песка. Легкоплавкие глины состоят в основном из кремнезема (70 – 80 %), глинозема (3 – 10 %), оксида железа (3 – 6 %) и небольшого количества карбонатов кальция и магния. В отдельных случаях содержание оксида кальция может достигать
10 – 25 % , а оксида магния – 3 – 5 %. Иногда в глинах присутствуют соединения, содержащие SO , Na O и К О. Включения веществ с этими оксидами, а также МgО нежелательны и их количество должно быть минимальным. Влажность глин колеблется в пределах 15 – 25 %. Средняя плотность комовой глины 1800 – 2000 кг/м .
В цементном производстве используются также глинистые сланцы и лессы. Сланцы характеризуются слоистостью и значительной прочностью.
Исследования установили целесообразность применения базальтов в качестве глинистого компонента. При этом обеспечивается пониженная энергоемкость при обжиге и помоле клинкера, пониженное тепловыделение цемента и повышенная его сульфатостойкость.
По данным этих же исследований, рационально использование «красного шлама», получаемого при производстве глинозема из бокситов и содержащего до 60 % полуторных оксидов. Нефелиновый шлам – отход производства глинозема. В нем содержится 25 – 30 % SiO , 2 – 5 % Аl O ,
3 – 5 % Fe O , 50 – 58 % CaO и 3 – 8 % других оксидов, в частности щелочей ( 1.5 – 3 %). При таком содержании СаО к этому материалу достаточно добавить лишь 15 – 20 % известняка для получения сырьевой смеси, используемой в производстве портландцемента. Применение нефелинового шлама увеличивает производительность печей на 20 – 30 % и уменьшает расход топлива на 25 %.
Доменные шлаки, содержащие до 40 – 50 % СаО, также весьма ценны в производстве портландцемента.
Шлаками называют побочные продукты, получаемые при плавке черных и цветных металлов, сжигания твердых видов топлива, а также при электротер-мической возгонке фосфора.
Химический и минеральный состав шлаков в зависимости от состава пустой породы руды, топлива, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса, условий сжигания топлива и, наконец, условий охлаждения колеблется в широких пределах.
Многие разновидности металлургических, особенно доменных, шлаков по химическому составу приближаются к портландцементу и глиноземистому цементу.
До последнего времени для производства вяжущих веществ применялись лишь гранулированные доменные шлаки.
Доменные шлаки. Железные руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемых в совокупности пустой породой. Некоторые из них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.
Так как пустая порода в руде редко бывает легкоплавкой, то для ее удаления в шихту вводят специальные добавки — плавни (флюсы), способные образовывать с ней легкоплавкие соединения. В качестве плавней приме-няют, обычно карбонатные породы — известняк, доломит и т. п.
В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400—1500 °С эти соединения плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в среднем получается
0,5—0,7 т шлака.
Химический состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна. 
Обычно в состав доменных шлаков входят оксиды CaO, SiO2, A12O3, MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда TiO2 и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных шлаках язляются CaO, Si02, A12O3 и отчасти MgO, суммарное содержание которых достигает 90—95 %.
По химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция.
Быстроохлажденные стекловидные доменные шлаки в зависимости от их хи-мического состава способны в тонкоизмельченном состоянии взаимодейство-вать с водой и твердеть подобно портландцементу (при введении активизато-ров).
Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с портландцементным клинкером может быть в некоторой мере охарактеризована модулем основности и модулем активности. Модуль основности Мо доменного шлака представляет собой отношение содержащихся в нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов:
Мо = (CaO + MgO)/(SiO2 + AI2O3).
В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы.
Модуль активности Ма выражает отношение количества глинозема в шлаке к содержанию кремнезема, %:
Ма = Al2O3/SiO2
Гидравлическая активность доменных шлаков в большинстве случаев с увеличением модуля основности и особенно модуля активности возрастает. Однако роль отдельных оксидов в формировании гидравлической актив-ности шлаков иная, чем в портландцементном клинкере.
Гидравлическая активность гранулированных доменных и электротермо-фосфорных шлаков должна оцениваться коэффициентом качества К.. Он зависит от содержания (%) в шлаке оксидов кальция, алюминия, магния и двуоксидов кремния и титана и определяется по формуле:
К = (СаО + А12О3 + MgO)/(SiO2 + TiO2)
Эта формула справедлива при содержании оксида магния в шлаке до 10%.При большем количестве расчет проводят по следующей формуле:
К = (СаО + А12О3 + 10)/[SiO2 + TiO2 +(MgO — 10)]
Чем выше показатель коэффициента качества, тем выше гидравлическая ак-тивность доменного граншлака.
В доменных гранулированных шлаках не допускается наличие плотных кусков и посторонних примесей.
Гидравлические свойства доменных шлаков. Даже при самом благоприятном химическом составе ни быстроохлажденные остеклованные, ни тем более медленноохлажденные закристаллизованные шлаки при обычных температурах (до 15—250C) почти не проявляют активности во взаимодействии с водой и, следовательно, не твердеют.
Однако, как показывают исследования, в доменных шлаках как в кристалли-ческой, так и в стекловидной фазе имеются составляющие, способные при раздельном или совместном воздействии на них механических, химических и тепловых факторов к взаимодействию с водой и гидравлическому твердению, которое обусловлено образованием новых нерастворимых в воде веществ. Активность доменных шлаков зависит от содержания в них различных минералов, микропримесей и добавок активизаторов.
Ценность шлака или золы тем выше, чем больше в них гидравлически актив-ных фаз. При этом наличие определенного количества самостоятельно твер-деющих фаз (C3S, алюмоферритов кальция, p-C2S или основного шлакового стекла) обусловливает возможность использовать такие шлаки (с активизато-рами твердения или без них) для изготовления бетонов, твердеющих в нор-мальных воздушно-влажных условиях. Если же этих фаз нет или они наблю-даются в небольших количествах, то необходимо вводить активизаторы твердения и применять тепловую обработку при 95—100°С или даже при 175—200°С (в автоклавах). Введение в стекловидные шлаки небольших количеств щелочей и сульфатов как бы активизирует (возбуждает) их скрытые гидравлические свойства. В соответствии с видом вводимой добавки различают щелочную, сульфатную и комбинированную активизацию шлаков.
Обычно в качестве щелочных активизаторов применяют известь и портландцемент, выделяющий при взаимодействии с водой Са(ОН)2, а в качестве сульфатных — гипс в различных модификациях и ангидрит CaSO4. При комбинированном возбуждении эти активизаторы вводят одновременно.
Основные доменные шлаки содержат обычно 44 – 48% оксида кальция, 35 – 38% кремнезема и 5 – 10% глинозема. Под действием вводимых в них 5 – 10 % извести или портландцемента, они подвергаются щелочной активизации.
Введение же в основные доменные шлаки значительных количеств извести (до 25—40 %) или портландцемента (50—65 %) вызывает образование гидросиликатов и гидроалюминатов кальция с повышенной основностью. При нагревании указанных гидросиликатов типа CSH(B) до 100°С образуется соединение с 1 молекулой, а при нагревании до 220 °С — с 0,5 молекулы гидратной воды. Нагревание до 450—550 °С приводит к полному обезвоживанию вещества. Потеря воды сопровождается значительной его усадкой.
Скрытая способность к гидравлическому твердению, проявляющаяся под влиянием небольших добавок активизаторов, отличает гранулированные доменные шлаки от кислых активных (гидравлических) добавок. Последние не обладают самостоятельными вяжущими свойствами. Цементирующие новообразования в них возникают только в результате прямого взаимодействия гидроксида кальция с активным кремнеземом и глиноземом добавок.
Металлургические и топливные шлаки с пониженным содержанием СаО (20—30%) характеризуются промежуточными свойствами. Если в них вводить значительное количество извести, то они взаимодействуют с СаО как с кислой гидравлической добавкой, при небольших же добавках твердеют преимущественно за счет гидратации составляющих их компонентов.
Грануляция доменных шлаков. Поскольку у стекловидных шлаков гидравлическая активность повышена, доменные шлаки, предназначенные для изготовления вяжущих веществ, гранулируют, что достигается быстрым охлаждением их водой, паром или воздухом.
Гранулированные доменные шлаки используют: для изготовления смешанных гидравлических вяжущих веществ — шлакового портландцемента, сульфатно-шлакового и известково-шлакового цемента; в качестве компонента для производства портландцемента, а также активной минеральной добавки к портландцементу при его помоле; в виде заполнителей при изготовлении бетонов.
Поскольку не всегда удается получить клинкер требуемого химического и минерального состава, изменяя только соотношение между двумя исходными компонентами – известняком и глиной, то применяют корректирующие добавки, содержащие значительное количество какого-либо из недостающих оксидов клинкера. Например, содержание SiO увеличивают добавкой высококремнеземистых веществ (трепела, опоки, диатомита или других пород). Недостаточное количество в сырьевой смеси оксида железа компенсируется добавкой колчеданных огарков или железной руды.

I. Расчёт материального баланса производства.

Предварительно выбрали 3-х сменный режим цеха с расчетным фондом рабочего времени 5402 часа, что составит 5402 : 2 = 235 суток.
Производительность завода в год 0.8 млн тонн, в том числе портландце-мента М500 – 300000т, а пуццоланового портландцемента М400 – 700000т.
1. Расчет на год:
а) для портландцемента:
по расчету с учетом 1% потерь
клинкера 240000 • 0,88 = 211200 т; 211200 • 1,01 = 213312 т;
гипса 240000 • 0,05 = 12000 т; 12000 • 1,01 = 12120 т;
диатомита 240000 • 0,07 = 16800 т; 16800 • 1,01 = 16968 т;

б) для пуццоланового портландцемента:
по расчету с учетом 1% потерь
клинкера 560000 • 0,7 = 392000 т; 392000 • 1,01 = 395920 т;
гипса 560000 • 0,05 = 28000 т; 28000 • 1,01 = 28280 т;
диатомита 560000 • 0,25 = 140000 т; 140000 • 1,01 = 141400 т;
2. Расчет на сутки:
а) для портландцемента240000 : 235 = 1021,2 т, для его получения необходимо:
клинкера 213312 : 235 = 907,71 т;
гипса 12120 : 235 = 51,57 т;
диатомита16968 : 235 = 71,77 т;
б) для пуццоланового портландцемента 560000 : 235 =2383 т, для его получения необходимо:
клинкера 392920 : 235 = 1672 т;
гипса 28280 : 235 = 120,34 т;
диатомита 141400 : 235 = 601,7 т;
3. Расчет на час:
а) для портландцемента 240000 : 5402 = 44,42 т, для его получения необходимо:
клинкера 213312 : 5402 = 39,48 т;
гипса 12120 : 5402 = 2,24 т;
диатомита 16968 : 5402 = 3,14 т;
б) для пуццоланового портландцемента 560000 : 5402 = 103,66 т, для его получения необходимо:
клинкера 392920 : 5402 = 72,73 т;
гипса 28280 : 5402 = 5,23 т;
диатомита 141400 : 5402 = 26,17 т.





Сводная таблица материального баланса


Вид це-мента
 
Цемент, т 
Клинкер, т
 
Гипс, т 
Диатомит, т
  в год в сутки  в час  в год в сутки  в час  в год в сутки  в час  в год в сутки  в час
ПЦ М500  240000 1021,2 44,42  213312  907,71  39,48  12120  51,57  2,24  16968  71,77
  3.14

ППЦ М400  560000  2383  103,66  395920  1672  72,73  28280  120,34  5,23  1141400
  601,7
  26,17

Итого  800000  3404,2  148,08  627232  2579,71  112,21  40400  171,91  7.47  1158368  673,47
  2931




















II. Расчет производительности и количества шаровых мель-ниц.


1. Расчет производительности мельниц.

Q = • К • b • q ,
где, = 6,45 • • • (m/ ) - полезная мощность мельницы, кВт.
- полный объем мельницы, мі;
- диаметр мельницы в свету, мі;
m – масса мелющих тел, т;
К – коэффициент, принимаемый равным 1 при открытом цикле и 1,1-1,2 – при замкнутом цикле;
b – удельная производительность мельницы, т/кВт•ч потребляемой мощности:
при помоле пуццолановых портландцементов b = 0,038 – 0,04;
при помоле шлакопортландцементов b = 0,036 – 0,038;
при помоле портландцементов b = 0,036 – 0,038;
q – поправочный коэффициент на тонкость помола.
В случае использования при помоле добавок ПАВ производительность мельницы
.
При расчете полезного объема необходимо учесть толщину и количество межкамерных перегородок. Толщина перегородки 0,2 м. В двухкамерной мельницы одна перегородка. Тогда полезная длина мельницы, м:
.

Массу мелящих тел m, т, определяют по формуле
т.
где ζ – коэффициент заполнения мельницы, указанный в задании.
,
Таким образом:

а) для портландцемента М 500:

б) для пуццоланового портландцемента М 400:


2. Расчет количества мельниц:

где - годовая производительность цеха по заданному виду цемента;
6235 – число рабочих часов в году при трехсменной работе;
- коэффициент использования рабочего времени мельницы (0,876);
- часовая производительность мельницы по заданному виду цемента.
а) для портландцемента М 500:

б) для пуццоланового портландцемента М 400:

Общее количество мельниц определяем сложением

Принимаем шт.

3. Расчет частоты вращения мельницы:
Критическая недопустимая и оптимальная рабочая частота вращения мельницы , об/мин, определяется по формуле:



4. Мощность электродвигателя мельницы:

где – механический коэффициент полезного действия привода; для мель-ниц с центральным приводом η = 0,9 – 0,94.
С учетом пускового момента полученную мощность электродвигателя надо увеличить на 10 – 15%.

Установленная мощность с учетом пускового момента:



III. Расчет силосного склада.

Объем силосного склада определяется по формуле:
где
- производительность завода по цементу либо расход клинкера, гипса, добавок, т/г;
- число суток нормативного запаса;
6235 : 23 – число рабочих суток цеха, равное 271;
- средняя насыпная плотность материала, т/м3;
- коэффициент заполнения силоса, принимаемый равным 0,9.
Число суток нормативного запаса принимают для клинкера – 4-10, активных минеральных добавок и гипса – 15-30, цемента – 10-20.
Средняя насыпная плотность сухих материалов , т/м3, составляет:
Для клинкера – 1,5-1,65; гипса – 1,35; диатомита – 0,9-1,1;
портландцемента – 1,2; пуццоланового портландцемента – 1,2.

1. Расчет склада для цемента:

а) для портландцемента:
Попробуем взять = 10, - можем принять только 1,2 т/м3
= (240000 • 10) / (271 • 1,2 • 0,9) = 8200,02 м3
Подбираем силоса: попробуем взять ёмкостью 3000 м3, 1700 м3 и 750 м3
8200,02: 3000 =2,74 шт.
8200,02: 1700 =4,89 шт.
8200,02: 750 =11,13 шт.
Вариант 8200.02: 1700 =4,89 шт достаточно подходящий. Исходя из этого принимаем число силосов при диаметре 12м, высоте 19,5м и объеме одного силоса 1700кзм3. = 7 шт.
б) для пуццоланового портландцемента:
Попробуем взять = 17, = 1,2 т/м3 получаем:
(560000 • 17) / (271 • 1,2 • 0,9) = 32527м3
Подбираем силоса: берём ёмкостью 3000 м3
32527: 3000 = 10,8 шт.
Вариант 32527: 3000 =10,8 шт наиболее оптимальный. Исходя из этого принимаем число силосов при диаметре 12м, высоте 33,0м и объеме одного силоса 3000м3. = 11 шт.

2. Расчет склада для сырьевых материалов:

Размеры для сырьевых материалов (т.е. для клинкера, гипса и добавок) должны быть одного размера. Количество силосов для сырьевых материалов необходимо увязать с количеством мельниц = 8 шт.
а) для клинкера:
Попробуем взять = 5, = 1,5 т/м3 получаем:
(609232•5) / (271 • 1,5 • 0,9) =8326,25 м3
8326,25: 1700 = 4.89 шт.
Исходя из количества мельниц, по технологическим соображениям принимаем число силосов при диаметре 12м, высоте 19,8м и объеме одного силоса 1700м3 = 8 шт.
б) для гипса:
Попробуем взять = 25, = 1,35 т/м3 получаем:
(40400 • 25) / (271 • 1,35 • 0,9) =3067,4 м3
3067,4 : 1700 = 1,8 шт.

Исходя из количества мельниц, по технологическим соображениям принимаем число силосов при диаметре 12м, высоте 19,8м и объеме одного силоса 1700м3 =8 шт.

в) для диатомита:
Попробуем взять = 15, = 1,1 т/м3 получаем:
(158368 • 20) / (271 • 1,1 • 0,9) = 8181,37 м3
8181,37: 1700 = 4,82 шт.
Исходя из количества мельниц, по технологическим соображениям принимаем число силосов при диаметре 12м, высоте 19,8м и объеме одного силоса 1700м3 = 8 шт.
Общее количество силосов для сырьевых материалов 24 шт.

Схема расположения силосов, мельниц и материала.

IV Подбор сепараторов
По большей производительности мельницы = 18.78 т/ч, подбираем центробежный сепаратор производительностью 20-22 т/ч в количестве двух штук на мельницу.
Диаметр наружного корпуса –4 м; мощность электродвигателя – 40 кВт.
IV.  Расчет сушильного отделения
Количество испаряемой из шлака влаги:


Общий объем сушильного аппарата:

По табл. 8 выбираем сушильный барабан с А = 53 кг/м3 • ч

По табл. 8 подбираем сушильный барабан «Строммашина» с объемом производительностью по высушенному материалу 20 т/ч, удельным паросъемом 53 кг/м3 • ч и мощностью двигателя 55 кВт, размера-ми 2,8 x 20 м в количестве две штуки.
VI. Подбор дробилок.
Клинкер и диатомит дроблению не подлежат.
Стадию дробления проходит гипсовый камень. Его расход в час – 7.47 т или 5.53 м3.
Рассчитываем производительность: 7.47 : 1,35 = 5,53 м3/ч.
Подбираем щековую дробилку с простым движением щеки марки СМ – 166А. Она способна принимать куски размером до 210 мм и дробить их до кусков не крупнее 20 мм. Производительность дробилки 6 м3/ч, потребляемая мощность 28 кВт.
VII. Расчет транспортирующего, дозирующего и
вспомогательного оборудования.
= • 1,2 = 17,79 • 1,2 = 21,3 т/ч
= • 1,2 = 18,78 • 1,2 = 22,5 т/ч
1. Подбор питателей и дозаторов
1) Для портландцемента М 500:
а) количество материала, проходящего через дозаторы:
клинкер = 21,3 • 0,88 = 18,74 т/ч
гипс = 21,3 • 0,05 = 1,06 т/ч
диатомит = 21,3 • 0,07 = 1.49 т/ч
б) количество материала, проходящего через дозаторы с учетом средней плотности материала (при выборе объемных дозаторов типа тарельчатого питателя):
клинкер =18,74: 1,6 = 11.7 м3/ч
гипс = 1,06 : 1,35 = 0,79 м3/ч
диатомит =1,49: 1= 1,49 м3/ч
2) Для пуццоланового портландцемента М 400:
а) количество материала, проходящего через дозаторы:
клинкер = 22,5 • 0,7 = 15,75 т/ч
гипс = 22,5 • 0,05 = 1,13 т/ч
диатомит = 22,5 • 0,25 = 5,63 т/ч
б) количество материала, проходящего через дозаторы с учетом средней плотности материала (при выборе объемных дозаторов типа тарельчатого питателя):
клинкер = 15,75 : 1,6 = 9,84 м3/ч
гипс = 1,13 : 1,35 = 0,83 м3/ч
диатомит = 5,63 : 1 = 5,63 м3/ч

По большему значению для каждого материала подбираем питатели и дозаторы по одному на каждую течку силоса.
Весоизмеритель ленточный – для клинкера ВЛ-1058, для гипса –
ВЛ-1059 М, для диатомита - ВЛ-1058.

1. Подбор двухкамерных пневматических насосов (по большей производительности мельницы Q = 18,78 т/ч).
Выбираем двухкамерный пневматический насос ТА – 23 с производительно-стью до 40 т/ч, расходом сжатого воздуха 30 м3/т, высотой подачи 25м, дальностью подачи 300м.

1. Подбор компрессора
а) общее количество сжатого воздуха , м3/ч, для цеха помола:

где - расход сжатого воздуха для одного двухкамерного пневматического насоса, м3/т;
- общее число мельниц ( и насосов).
м3/т
б) производительность компрессора , м3/мин:
,
где - максимальная производительность мельницы.
м3/мин.
Подбираем центробежный компрессор К – 100 – 61 с производительностью по сжатому воздуху 100 м3/мин, рабочим давлением 0,65 МПа, мощностью электродвигателя 630 кВт.





1. Подбор элеватора
Для подачи материалов в силоса, цемента – в центробежные сепараторы применяют ковшовые элеваторы. Производительность элеватора должна на 20 % превышать часовую потребность материала.
Выбираем элеватор подачи клинкера в силоса. Его производительность должна быть не менее 112,21 т/ч. Берем элеватор Э2ЦО – 900 следующей характеристики: ширина ковша 900 мм, ёмкость ковша 118 л, шаг ковшей 650 мм, мощность электродвигателя 40 кВт, максимальная высота подъёма 25 м, производительность при заполнении ковша 0,7 – 250 т/ч.
Элеватор подачи гипса в силоса. Производительность не менее 7,47 т/ч. Выбираем элеватор В – 200 следующей характеристики: ширина ковша 200 мм, ёмкость ковша 2,5 л, шаг ковшей 352 мм, мощность электродвигателя 4,5 кВт, максимальная высота подъёма 25 м, производительность при заполнении ковша 0,7 – 21,6 т/ч.
Элеватор подачи диатомита в силоса. Производительность не менее 29,31 т/ч.
Выбираем элеватор В-300 следующей характеристики: ширина ковша 300 мм, ёмкость ковша 5 л, шаг ковшей 448 мм, мощность электродвигателя 7кВт, максимальная высота подъёма 25 м, производительность при заполнении ковша 0,7 –34 т/ч.
1. Расчет ширины ленты транспортёра В, м.


Для портландцемента М 500:
т/м3
м
Принимаем В = 400 мм.


VIII. Расчет системы газоочистки и аспирации.

1. Объем воздуха , м3/ч, проходящего через поперечное сечение мельницы:

где - коэффициент заполнения мельницы мелющими телами.




1. Объем воздуха , м3/ч, проходящего через аспирационную шахту:

Площадь поперечного сечения шахты , м2.


Сторона шахты:
м.

Высота аспирационной шахты , м.
м.
1. Объем воздуха, проходящего через батарейный циклон:

м3/ч
Выбираем батарейный циклон с производительностью по газу 7650 – 8920 м3/ч в количестве одной батареи из 2 циклонов диаметром 650 мм на мельницу.
2. Объем воздуха, проходящего через фильтр и вентилятор:
м3/ч
Выбираем рукавной фильтр СМЦ – 101 с длиной рукавов 4500 мм, производительностью 19800 м3/ч, числом рукавов 72, площадью фильтрующей поверхности 200 м2 и мощность двигателя 4,6 кВт в количестве один на мельницу.
Подбираем мельничный вентилятор ВМ 15 с производительностью 38000 м3/ч, мощностью электродвигателя 95 кВт в количестве один на мельницу. 
Сводная таблица оборудования цеха.

No
п/п 
Наименование 
Тип,марка Производительность

 
Потребляе-
мая мощ-
ность, кВт 
Кол-во
единиц
   
расчетная  по
паспорту  
1  2  3  4  5  6  7

1 Шаровая мельница для:

ПЦ М500
ППЦ М500 

2,6 х 13,0
2,6 х 13,0 

25,77 т/ч
27,19 т/ч 

28 – 30
28 - 30
 

1131,57
1131,57 

8

2 Центробежный сепаратор Н=8,55
Ǿ5 м
 
 
36-40 т/ч 
75 
8

3 
Силосы для це-мента
 
Ǿ12 м
Н = 33 м  
Емкость одного силоса
3000 м3  
24

4 
Силосы для сы-рьевых материалов 
Ǿ12 м
Н = 19,8 м 
Емкость одного силоса
1700 м3  
24

5  Сушильный барабан

 «стром-машина»
2,8 x 20 
18,31т/ч
 
20 т/ч 
14 
2
6
 Щековая дроби-лка  СМ - 644  6,92 м3/ч 8,15 м3/ч  28  1



7 Весоизмеритель ленточный для

клинкера
гипса
диатомита
 


ВЛ –1058
ВЛ-1059М
ВЛ –1058
 


27,21м3/ч
1,63 м3/ч
8,16 м3/ч
 


30 м3/ч
3 м3/ч
30 м3/ч
 


200
120
200 


14
14
28
8  Двухкамерный насос ТА – 23   27,19 т/ч
 до 40 т/ч
   8

9 
Центробежный компрессор 
К – 250 – 61  
105

 
250
 
1750 
1

10 Ленточный тра-нспортер 
КЛС – 400  
  
 

11 Ковшовый элева-тор для:
клинкера
гипса
диатомита 

Э2ЦО-900
В - 200
В - 300 
112,21т/ч
7,47 т/ч
29,31т/ч 

250 т/ч
21,6 т/ч
34,0 т/ч 

40
4,5
7,0 

1
1
1

12 Аспирационная шахта  а = 1,59 м
Н = 8,745 м 11295
м3/ч   7

13  Батарейный циклон НЦ-15
650 мм 8608
м3/ч 7650-8920
м3/ч  
8
14 Рукавный фильтр  СМЦ – 101   15060
м3/ч  19800
м3/ч 6,9 8
15 Мельничный ве-нтилятор  ВМ 15    38000
м3/ч 95 8







Заключение
В ходе выполнения расчета был разработан проект отделения помола цемента на цементном заводе производительностью 0,6 млн. т. в год с выпуском портландцемента с минеральными добавками (ПЦ) марки 500 и пуццоланового портландцемента (ППЦ) марки 400.
В проекте выбрано и рассчитано основное технологическое и транспортное оборудование применяемое в данном производстве, схема технологического процесса и ее описание, режим работы цеха, расчет производства цеха, сырьевые материалы, ведомость оборудования цеха. На предприятии используются щековые дробилки со сложным движением щеки СМ-166А, ленточный транспортер КЛС – 400, тарельчатый питатель для клинкера диаметром 1000 мм. Весоизмеритель ленточный для клинкера ВЛ – 1058, гипса ВЛ – 1059М, шлака ВЛ – 1058. Двухкамерные насос К – 1945, центробежный компрессор К – 100 – 61, сушильный барабан «Строммашина» 2,8х20. Рукавный фильтр СМЦ – 101 с длиной рукава 4500 мм, мельничный вентилятор ВМ – 15 и аспирационная шахта размером а=1,59 м, Н= 8,745 м. Ковшовый элеватор для клинкераЭ»ЦО-900, для гипса В-200, для диатомита В-300, Батарейный циклон из ЦН-15 650 диаметром мм.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУВПО «ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-строительный факультет
Кафедра " Строительного материаловедения и специальных технологий"


Курсовая работа
По дисциплине «Вяжущие вещества»
на тему: «Разработать проект отделения помола цемента на цементном заводе»


Выполнил: ст. гр. ПСК – 31
Кузьмичев Е.С.
Проверил: Селезнева Г.Ю.

Иваново 2010