Технологический процесс получения шлакопортландцемента на заводах полным производственным циклом (включая получения клинкера) состоит из следующих основных операций:
1. Изготовление портландцементного клинкера;
2. Подготовка гранулированного шлака;
3. Получение шлакопортландцемента совместным помолом этих двух материа-
лов и гипса.
Помол клинкера может проектироваться как по открытому, так и по замкнутому циклу в сравнении с помолом по открытому циклу эффективнее в тех случаях, когда необходимо получить цемент с высокой удельной поверхностью или цементы различной тонкости помола, а также когда измельченные компоненты сильно отличаются по размолоспособности. Цементы с удельной поверхностью выше 3500 см/г получать помолом по открытому циклу неэффективно. Расстояние между соседними мельницами принимается 12, 18, 24 и 30 м в зависимости от размеров мельниц и общего компоновочного решения.
Достоинством помола в замкнутом цикле является возможность увеличивать загрузку мельницы мелющими телами до 30%, что повышает ее производительность при одновременном увеличении удельной поверхности готового продукта. Кроме того, уменьшается износ мелющих тел и броне футеровки, повышается активность цемента и потребителю отгружают продукт с несколько пониженной температурой. А это означает, что могут ни понадобиться специальные холодильники для охлаждения готового цемента.
Технология производства шлакопортландцемента отличается тем, что гранулированный доменный шлак подвергается сушке при температурах, исключающих возможность его рекристаллизации, и в высушенном виде подается в цементные мельницы. При помоле ШПЦ-та производительность многокамерных трубных мельниц понижается, что объясняется, по-видимому низкой средней плотностью шлака, ограничивающей возможность достаточного заполнения по массе объема мельниц.
Для получения каждого компонента с наиболее приемлемой для него тонкостью помола следует размалывать клинкер и шлак раздельно. В зависимости от сравнительной сопротивляемости клинкера и шлака измельчению принимают две схемы помола. По первой клинкер предварительно измельчают в первой мельнице, а затем уже во второй совместно со шлаком. Такая схема рекомендована Южшпроцементом для получения быстро-отвердевающего ШГЦ. Она рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинкера. В этом случае достигается особо тонкий помол клинкера, что
ускоряет твердение ШПЦ. Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измельченные компоненты еще дополнительно истирают друг друга. Высокая тонкость помола - развитая удельная поверхность - особенно важна для клинкерной части цемента.
Технология быстро-твердеющего ШПЦ была разработана Южшпроцементом для основных шлаков и НИИцементом - для кислых. По схеме Южшпроцемента помол ШПЦ осуществляется по двустадийной схеме; в начале на одной мельнице измельчается только клинкер, который затем направляется во вторую мельницу для совместного тонкого измельчения со шлаком и гипсом. В результате получается клинкерный компонент с большой удельной поверхностью, обеспечивающей высокую интенсивность твердения ШПЦ-та.
Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с ПЦ. 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= (СаО+ MgO) / (SО2+ Аl2Оз). В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы.
2.2 Описание технологического процесса
Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах до влажности, не превышающей 1-2%. Шлак не следует нагревать не выше 600-700°С, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.
Высушенный шлак, портландцементный клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в трубную мельницу.
Основными факторами, определяющими выбор схемы дробления сырьевых материалов, являются их физические свойства, а также размеры кусков, поступающих на измельчение. Оптимальная степень предварительного измельчения сырьевых материалов зависит от их размолоспособности.
Дробление материалов может производиться в одну, две или три стадии. Крупность кусков материалов, поступающих в мельницу, должна быть не выше 10-15мм для клинкера, 30мм для гипса. Влажность клинкера не должна
превышать 0, 5%, гипса (как добавки к клинкеру) -10%, гранулированного шлака 2%.
Трубные мельницы с открытым циклом измельчения применяют для помола сырьевых материалов, а также клинкера. Для получения цемента с удельной поверхностью 3000-3500 см/г и выше применяют обычно более экономичные мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздушными сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки в двухкамерными мельницами.
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%.
На помольных установках с сепараторами создается возможность получать высоко-прочные быстро-твердеющие цементы с удельной поверхностью до 3500-4000 см /г и более при пониженном содержании в них тончайших частиц, быстро теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25-35°С), что положительно сказывается на его измельчении. Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянных загрузках и размерах мелющих тел.
2.3 Технологическая схема производства шлакопортландцемента
Клинкер Гипс Шлак
 | | |
Транспортёр Транспортёр Транспортёр
Элеватор Дробилка Бункер
Бункер Элеватор Дозатор
| | |
Дозатор Бункер ПОС Сушильный барабан
 |
Дозатор Элеватор
Бункер
Дозатор
 |
ПОС Мельница
 | |||
| |||
Шнек
|
Камерный насос
Силосная банка (силос)
3. Фонды рабочего времени
Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производительная мощность предприятия в целом и отдельных линий установок, определяют по формуле:
Вр = Ср * Ч * Ки
где Вр - расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования, ч.;
Ср - расчетное количество рабочих суток в году;
Ч - количество рабочих часов в году;
Ки - среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования: Ки = 0,943
Вр = 262 да. * 16 ч * 0,943 = 3953 ч (в две смены)
Материальный баланс
1. Состав шлакопортландцемента: клинкер- 65%, гранулированный доменный шлак- 30%, двуводный гипс- 5%. Влажность шлака-18%. Помол всех компонентов совместный. Работа цеха в две смены по прерывной неделе. Производительность цеха 250000т цемента в год.
1.1. При транспортировке цемента на склад готовой продукции теряется 1%, следовательно, из мельницы должно выходить следующее количество Пг:
-в год Пг= 250000*1,01 =252500 т;
-в час Пг=Пг/Вр = 252500/3953 =63,9 т.,
1.2. При помоле теряется 1% материалов, следовательно, на помол должно поступить:
Пг= 252500*1,01 =255025
Пч= 63,9*1,01 =64,54
1.3. В мельницу поступают 3 дозированных и раздельно подготовленных компонента в заданном соотношении. Количество каждого материала, поступающего в мельницу, должно составлять:
-клинкер (65%) Кг= 255025*65/100 = 165776
Kг= 64,54* 0,65 =41,95 т
-шлака (30%) Шг = 255025 * 0,3 = 76507,5 т
Шг= 64,54* 0,3 ==19,36 т
-двуводного гипса (5%) Гг = 255025 * 0,05 =12751 т
Гг= 64,54* 0,05 =3,2 т
1.4. При транспортировке дробленого материала теряется 0,5%, поэтому в расходные бункера перед мельницей должно поступать:
-клиннера: Кг=165766,25*1,005=166595,08т;
Кг=42,159т
-шлака: Шг = 76890,037 * 1,005 = 76890,037 т;
Шг = 19,456 т,
а с учетом того, что шлак после сушки имеет остаточную влажность 1% шлака:
Шг = 76890,037 * 1,01 = 77658,937 т;
Шг = 19,456 * 1,01 = 19,65 т;
-гипса двуводного с учетом влажности W=2% (всего потери 2,5%):
Гг=12751,25* 1,025 = 13070 т;
Гг= 3,2* 1,025 =3,3 т
1.5. При транспортировании и дроблении клинкера и гипса теряется 0,5%, следовательно, со склада должно поступать:
Кг =166595,08* 1,005 =167428,05 т;
Кг = 42,159 * 1,005 = 42,369т
Гг= 13070* 1,005 =13135,4 т;
Гг = 3,3 * 1,005 =3,31 т
1.6. При сушке шлака (имеющего W=18% и остаточную влажность после
сушке 1%) теряется 17% и 0,5%- за счет уноса с дымовыми газами, всего потери составляют 17,5%. Поэтому в сушильный барабан должно поступать влажного шлака:
Шг = 194146 * 1,175 = 91249,25 т;
Шг= 19,65* 1,175 =23,088 т.
1.7. При транспортировке со склада и дроблении теста теряется 0,5%,.
следовательно, со склада должно поступать:
Шг = 91249,25 * 1.005 = 91705,49 т;
Шг= 23,088 * 1.005 = 23,2 т.
| Наименование грузопотоков | % потерь | В год, т | В час, т | В час, м3 |
| Поступает на склад готовой продукции | 63,9 | 53,25 | ||
| Выходит из мельницы | 1.0 | 64,53 | 53.77 | |
| Поступает в бункера мельн.: клинкер | 0.5 | 42,159 | 26,35 | |
| шлак | 1.5 | 76890,037 | 19,456 | 27,78 |
| двудомный гипс | 2,5 | 3,3 | 2,35 | |
| Поступает на сушку шлака | 17,5 | 91249,25 | 23,088 | 32,97 |
| Поступает со склада на дробление клинкер | 0,5 | 167428,05 | 42,369 | 26,48 |
| шлак | 0,5 | 91705,49 | 23,2 | 33,14 |
| гипс | 0.5 | 13135,4 | 3,31 | 2.36 |
 |
5. Выбор технологического оборудования
,
где К – коэффициент использования оборудования;
Nфакт – фактическая производительность;
Nном – номинальная производительность.