Сырьевой передел цементного завода

Министерство  образования Российской Федерации

МОСКОВСКАЯ  АКАДЕМИЯ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА  И СТРОИТЕЛЬСТВА 

Кафедра химической технологии силикатных материалов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ  

На тему 

«Сырьевой передел цементного завода» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                   Руководитель: Баженова О. Ю.

                                       

      Выполнил: Бутузов В.В. ХТ-06-065 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2011

1.ОГЛАВЛЕНИЕ 

1. Оглавление.
2. Задание на курсовое проектирование
3. Введение
4. Функциональная схема сырьевого передела
5. Описание технологического процесса приготовления сырьевой смеси
6. Расчет норм расхода сырья
7. Расчет материального баланса завода
8. Расчет технологического оборудования.
9. Сводная ведомость оборудования
10. Контроль производства
11. Охрана труда и окружающей среды
12. Литература

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАДАНИЕ 

    Рассчитать  сырьевой передел цементного завода сухого способа производства производительностью 2200000 тонн клинкера в год. Предварительное  измельчение сырьевой смеси происходит в мельницах самоизмельчения  «Аэрофол». Домол сырьевой шихты осуществляется в шаровых трубных мельницах 3,7х8,5 м, работающих по открытому циклу. Коэффициент заполнения мельницы мелющими телами φ = 0,29.

    Сырьевыми материалами являются известняк  с влажностью 1.5%, сланец с влажностью 8,1% и огарки с влажностью 18,6%. Состав сырьевой смеси равен:

    Известняк – 81,91%

    Сланец  – 16,46%

    Огарки  – 1,63% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ 

    Большую роль в развитии культуры и техники сыграли строительные  материалы.  Без них невозможно было бы возведение жилых, промышленных и общественных зданий, дорог, мостов, туннелей, плотин и многих других сооружений.

    Одно  из первых мест среди строительных материалов занимают вяжущие вещества, главным  образом цемент. Основная тенденция технического развития цементной  промышленности России  -  модернизация производства за счет внедрения сухого способа и уменьшения доли мокрого. Эту тенденцию подтверждает также опыт мировой цементной промышленности по внедрению печных систем с реакторами-декарбонизаторами различных типов, которыми оснащаются новые расширяемые и реконструируемые цементные заводы.

    Цементная промышленность — базовая отрасль  в комплексе отраслей, производящих строительные материалы. Роль цемента  в современном строительстве  очень велика, его ничем невозможно равноценно заменить. Цемент и изготовляемые из него бетон и железобетон являются в настоящее время основными строительными материалами, которые используются в самых разнообразных областях строительства. При этом цемент остается относительно простым, универсальным и дешевым веществом, для изготовления которого требуются широкораспространенные материалы — известняк, мергель, глины, мел, гипс (всё перечисленное именуется цементным сырьем), а также вода.

      В Советском Союзе 89 цементных  заводов выпускали более 140 млн  т цемента в год — такого количества никто в мире, кроме Китая, тогда не производил. На сегодняшний день в России насчитывается 59 цементных заводов, а реально производят цемент из них лишь 46. Еще в первой половине 90-х прекратили существование такие цементные заводы, как «Спартак» (Рязанская обл.), Нижнетагильский (Свердловская обл.), Чечено-Ингушский, Косогорский (Тульская обл.), Поронайский (Сахалинская обл.), а также мощности по производству цемента на Волховском алюминиевом заводе (Ленинградская обл.).

      Все российские предприятия отрасли имеют весьма почтенный возраст (были построены до 1980 г.) и технологически устаревшее оборудование, изношенное в среднем по отрасли на 70—80%. Сырьем для производства цемента служат глина и известняк, которые в процессе производства смешиваются и обжигаются в специальной (клинкерной) печи. По старым технологиям (так называемый мокрый способ) для приготовления смеси используется значительное количество воды, которая впоследствии выпаривается в печи. А в современном технологическом процессе (сухой способ) вода не применяется. Поэтому при сухом способе производства тратится в 2—3 раза меньше энергии (а значит, и топлива, которым служит главным образом уголь), чем при мокром. В результате себестоимость цемента, произведенного мокрым способом, составляет около 20 долл. за тонну, а тонна сухого цемента стоит не более 15 долл. Практически все страны мира, в том числе и скромные с точки зрения технологического развития (например, Румыния), уже и не помнят, что такое мокрый способ. В России же по этой технологии производится около 90% (или более 32 млн из 37,7 млн т). Сухой способ принят, например, на предприятиях в Сланцах и Катав-Ивановске.

    В 2002 г. российские производители поставили  на экспорт 1,2 млн т цемента. 75% экспортных поставок, или 912 тыс. т, приходится на страны дальнего зарубежья — Испанию, Венгрию, Финляндию, Польшу и др. В то же время отмечается существенное снижение экспорта в ближнее зарубежье — с 578 тыс. т в 2001 г. до 274 тыс. т в 2002 г. Самое резкое падение поставок произошло на украинском направлении: 60,3 тыс. т в 2002 г., что составило лишь 14% от показателя 2001 г. В ближнем зарубежье наибольшее количество российского цемента направляется в Казахстан, Азербайджан, Белоруссию.

      Крупнейшими экспортерами в 2002 г. были «Новоросцемент» (612 тыс. т), «Белгородский цемент» (214 тыс. т), Сланцевский цементный завод «Цесла» (94 тыс. т), «Пикалевский цемент» (67 тыс. т), «Вольскцемент» (65 тыс. т). Импорт цемента в 2002 г., как и в предыдущие годы, не превышал 0,2% к общему объему производства в стране и не оказывал существенного влияния на российский рынок.

      Крупнейший потребитель цемента  в России — Москва и Московская  область, куда в 2002 г. было  поставлено 8,5 млн т, или 22,7% всего  произведенного в стране цемента.  Далее по объемам потребления цемента следуют Краснодарский край — 5,6%, Свердловская обл. — 5,2% и Татария — 3,3% общероссийского производства.

    Цементная промышленность России пребывает в  кризисном состоянии, на ее радикальную  модернизацию требуются большие  средства. На настоящий момент предприятия отрасли не в состоянии самостоятельно осуществить серьезные мероприятия по техническому перевооружению, тем более переход на более экономичный и производительный сухой способ. На реконструкцию одного предприятия годовой мощностью в 1 млн т цемента требуется 60—70 млн долл. Для того чтобы построить более или менее крупный завод, который должен производить не менее 0,25—0,3 млн т продукции в год, необходимо вложить от 45 до 60 млн долл.

      А чтобы построить крупный  завод, например такой, как «Осколцемент», нужно вложить от 270 млн до 360 млн долл.

      Из-за высокой затратности реконструкции  и нового строительства целый  ряд строек новых цементных  заводов, начатых в 90-е годы, остались незавершенными. Так, например, встало строительство Усть-Борзинского завода (Читинская обл.) и др. Несмотря на трудности продолжается восстановление Чеченского цементного завода в поселке Чири-Юрт. Для этого в первую очередь необходим ремонт железнодорожных подъездных путей. В 2005 г. планируется завершить восстановление первой очереди предприятия.

    4.ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ  СХЕМА СЫРЬЕВОГО ПЕРЕДЕЛА. 

     Известняк                              Сланец                                  Огарки 

      

      
 
 
 

      
 

    

      

      

      
 

      
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 

    5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ. 

    Сырьевые  материалы. 

    Основным  компонентом для производства портландцементного клинкера являются карбонатные породы. Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальцит CaCO3 . Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Мел представляет собой рыхлую, слабо сцементированную породу с землистым илом. Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества примесей, равномерности их распределения в массе сырья. Для производства цемента пригодны карбонатные породы при содержании 40-43,5 % CaО и 3,2-3,7 % MgO. Желательно, чтобы содержание Na2O и К 2О в сумме не превышало 1 %, а SO3 – 1,5-1,7 %. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. полезны примеси тонкодисперсных глин и аморфного кремнезема при равномерном их распределении в карбонатной породе. Особым видом карбонатного сырья является мергель - переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную смесь осадочного происхождения глинисто-песчаных пород(20-50%) и углекислый кальция (50-80 %). В зависимости от содержания CaCO3 мергели подразделяются на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье – известковый мергель, содержащий 75-80 % CaCO3 и 20-25 % глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси. Такой состав сырья существенно упрощает технологию производства. Мергели, в которых содержание CaCO3 соответствует составу портландцементной сырьевой смеси, называют натуральной. От качества сырья зависят температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.

    Глинистое сырье (глины, глинистый мергель, глинистый сланец, лесс и др.) также необходимо для производства портландцемента. Глины имеют различный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Минералогический состав глин представлен преимущественно водными алюмосиликатами и кварцем, химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов, %: SiO2 -60-80, Al2O3 -5-20, Fe2O3- 3-15. 

    При особо благоприятном химическом составе сырьевых материалов портландцементная  смесь требуемого состава может  быть приготовлена только из двух компонентов – карбонатного и глинистого. Но в большинстве случаев получить заданную сырьевую смесь из двух компонентов почти не удается, поэтому применяют третий и даже четвертый компоненты - корректирующие добавки, содержащие значительное количество одного из оксидов, недостающих в сырьевой смеси. В качестве железосодержащей добавки обычно используют пиритные огарки с сернокислотных заводов, реже – колошниковую пыль доменных печей. В качестве глиноземистой добавки применяют богатые глиноземом маложелезистые глины, бокситы. Кремнеземистой добавкой служат кварцевые пески, опоки, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть, % : для железистых Fe2O3 – не менее 40; для кремнеземистых SiO2 - не менее 70; для глиноземистых Al2O3 - не менее 30. Наиболее широко используются железистые добавки. Бокситы также являются корректирующей добавкой при получении портландцементного клинкера. Боксит представляет собой гидроксид алюминия с примесями Fe2O3, SiO2, CaО, MgO и TiO2. 

    Также очень часто используются при производстве цементов активные минеральные добавки. К ним относятся природные или искусственные минеральные вещества, которые сами по себе вяжущими свойствами не обладают, но, будучи смешанными в тонкомолотом виде с известью, образуют при затворении водой тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость и антикоррозионные свойства. Введение активных минеральных добавок несколько снижает себестоимость цемента.

    А в последнее время все чаще используют и техногенные продукты других отраслей промышленности. Наиболее широкое применение в цементной промышленности нашли доменные и электротермофосфорные шлаки, топливные шлаки и золы, нефелиновый (белитовый) шлам, гипсосодержащие отходы. Использование шлаков на цементных заводах способствует решению проблемы обеспечения их сырьем на амортизационный срок. Нефелиновый (белитовый) шлам – отход комплексной переработки апатито–нефелиновых пород в глинозем, соду, поташ. Поскольку шлам прошел частичную термическую обработку, он состоит в основном из двухкальциевого силиката – минерала, входящего в состав портландцементного клинкера и способного к гидравлическому твердению. Гранулированные шлаки и нефелиновый шлам близки по составу портландцементной сырьевой шихте, поэтому могут использоваться не только как активные минеральные добавки, но и как компоненты портландцементной сырьевой смеси. Так как эти материалы уже прошли тепловую обработку, не содержат СаСО3 и включают ряд минералов, близких по составу минералам цементного клинкера, то обжиг шихт с наличием в их составе нефелинового шлама и шлака требует меньшего расхода топлива. Например, при использовании нефелинового шлама производительность вращающихся печей повышается примерно на 25 %, снижаются удельные расходы топлива на обжиг клинкера, электроэнергии и мелющих тел (приблизительно на 20 %). Но молотые шлаки и нефелиновый шлам вызывают загустение сырьевых цементных шламов. Повышенное содержание щелочей в нефелиновом шламе может снизить качество цемента.