Завод по производству воздушной строительной извести

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
БРАТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра “Строительное Материаловедение и Технологии”
Курсовой проект
Вяжущие веществаЗавод попроизводству воздушной строительной извести
(Пояснительная записка)
290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ
Проект выполнил
ст. гр. СТ-01-2                                                                        С. В. Камалетдинов
 
Руководитель
к. т. н., доцент                                                                          В. В.Русина
Братск 2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ

КП
Камалетдинов
В.В.Русина
Студент

Руководитель.

№док.
Кол.уч.
Изм.
Лист
Подп.
Дата
Листов
Лист
Стадия
Завод по производству комовой извести
Кафедра СМиТ
290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ

Задание на курсовоепроектирование                                                                                     3
Введение                                                                                                                                     4
1. Номенклатура продукции                                                                                                    6
2.Технологическая часть                                                                                                         6
2.1 Описание процессов, происходящих при получениикомовой строительной извести                                                                                                                            6
2.2 Выбор способа производства и разработкатехнологической схемы                  7
2.3 Режим работы проектируемого предприятия                                                       8
2.4 Характеристика сырья и топлива                                                                           8
2.5 Расчет сырьевых материалов                                                                                  9
2.6 Материальный баланс производства                                                                    10
2.7 Выбор, обоснование и расчет количества основноготехнологического и транспортного оборудования                                                                                      11
            2.7.1Выбор дробильного оборудования                                                        11
            2.7.2Выбор грохота                                                                                          11
            2.7.3Выбор печных установок                                                                        12
            2.7.4Выбор транспортирующих машин                                                         12
            2.7.5Расчет емкости и конструирование бункеров и складов                      14
2.8 Ведомость оборудования предприятия                                                                16
2.9 Расчет потребности в электроэнергии                                                                 17
2.10 Расчет численности и состава производственныхрабочих                              18
2.11 Контроль производства                                                                                       19
3.Охрана труда на заводе                                                                                                       20
4.Технико-экономические показатели                                                                                  21
5.Спецификация оборудования                                                                                             22
Списокиспользованной литературы                                                                                     23
ПРИЛОЖЕНИЕ                                                                                                                       24

ВВЕДЕНИЕ
Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
4
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ
Одним изнаправлений создания новых отделочных и теплоизоляционных материалов сповышенными показате­лями строительно-технических свойств является примене­ниепри их изготовлении магнезиальных вяжущих веществ. Основными достоинствами ихявляются высокая механиче­ская прочность при быстром ее нарастании в начальныйпе­риод твердения, повышенные показатели прочности при изгибе, плотнаяструктура затвердевшего магнезиального камня при невысоких истинной и среднейплотности. Для них характерны также низкая теплопроводность, высокая прочностьсцепления с заполнителями, особенно органиче­ского происхождения. Основнойпричиной, сдерживающей широкое применение магнезиальных вяжущих веществ внастоящее время, является недостаточный объем производ­ства каустическогомагнезита и каустического доломита.
В Сибириимеется ряд крупных месторождений до­ломита, часть из них разрабатывается длянужд металлургической промышленности. При этом остающиеся некон­диционныефракции попадают в отвал. По такой техноло­гии разрабатываются и используютсядоломиты Таензинского месторождения Кемеровской области. Комплексноеиспользование добываемого сырья возможно при условии обжига остающихся мелкихфракций доломита и получе­ния при этом различных вяжущих веществ. Наиболее пер­спективнымнаправлением является получение каустичес­кого доломита. Его производствохарактеризуется мень­шими энергетическими затратами, а получаемый продукт обладаетвсеми достоинствами магнезиальных вяжущих веществ. Затраты тепла на обжиг приполучении каустиче­ского доломита в расчете на 1 т готового продукта заметноменьше, чем при получении каустического магнезита. По минеральному составукаустический магнезит содержит 80% и более оксида магния.
Каустическийдоломит состоит в основном из MgO(не менее 15%) и СаСО3, получается при температуре обжига около750°С.
При болеевысоких температурах обжига могут быть получены доломитовый цемент идоломитовая известь. Доломитовый цемент, состоящий из MgO, CaO и Са•СО3, получается при температуре обжига800-850°С; доломитовая известь, состоящая из MgO и СаО, получа­ется при температуре обжига 900—1000°С.
ИзТаензинского доломита продукт, отвечающий ос­новным требованиям к каустическомудоломиту (п.п.п 30-35%, СаОсвоб ≤ 2,5%, MgO≥17%),получается двухча­совым обжигом при температуре 780°С. Охлаждение обо­жженногоматериала осуществлялось на воздухе, затем производился помол в лабораторнойшаровой мельнице до остатка на сите 085 — около 15%. Для изученияфизико-механических свойств вяжущего на основе каустического доломитаизготовлялось тесто нормальной густоты (40%) и формовались образцы-кубики сразмером ребра 2 см. Затворение производилось растворами MgSO4 и смесью MgSO4 и FeSO4. В 28-сугочном возрасте прочностьмаг­незиального камня составляла 58-64,5 МПа.
Прииспользовании каустического доломита в смеси с опилками в соотношении 1,3:1(рекомендуемое соотно­шение вяжущее: опилки составляет 2:1 и 3:1 по объему) ипри затворении раствором MgSO4получен высококачественный ксилолит, при средней плотности 1,48 г/см3,предел прочности при изгибе составил 2,58 МПа, предел прочности при сжатии 4,65МПа.
Материал,обожженный при температуре 800—850°С, отвечает по содержанию СаОсво6требованиям к доломи­товому цементу.
Поскольку напрактике низкотемпературные режимы обжига, особенно при использовании шахтных ивращаю­щихся печей, трудноосуществимы и слабоуправляемы, сле­дует рассчитыватьна получение в промышленных услови­ях промежуточного продукта междукаустическим доломи­том, доломитовым цементом и доломитовой известью.
Доломитоваяизвесть в лабораторных условиях была получена обжигом при температуре 900°С.Средняя плотность кусков обожженного материала составляла 1,6—1,7 г/см3, температурагашения полученной доло­митовой извести 48—50°С. Активность извести 80-86%.Время гашения извести составило 4 мин.
Сиспользованием такой доломитовой извести был получен высококачественныйсиликатный кирпич М150, прочность сырца составляла 0,6 МПа. При корректировкесырьевой смеси другими добавками сов­местно с доломитовой известью полученсиликатный кирпич М200 с прочностью сырца 1 МПа.
Приприменении доломитовой извести в качестве компонента смешанногоизвестково-цементного вяжу­щего получен автоклавный газобетон со средней плот­ностью700 кг/м3 и прочностью при сжатии 5—6 МПа.
Перспективнымявляется использование магнези­альных вяжущих, полученных из доломитового сырья— каустического доломита или доломитовой извести в производстве сухих строительныхсмесей.
Сухиестроительные смеси изготовлялись на основе комбинированных вяжущих,представляющих собой смеси магнезиального компонента и строительного гип­са, атакже магнезиального компонента и портландце­мента. В качестве магнезиальногокомпонента использо­вался каустический доломит, полученный обжигом при 780°С,содержащий 28% MgO,1,5% СаО и 70,5% СаСО3.
Гипсодоломитовыесмеси затворялись как водой, так и раствором сульфата магния. Образцы-кубы сразмером ребра 2 см твердели в течение 28 сут. в воздушно-сухих условиях.Предел прочности при сжатии возрастал при увеличении содержания каустическогодоломита в смеси. Для смеси, содержащей 70% каустического доломита призатворении 10%-ным раствором сульфата магния, предел прочности при сжатиисоставил 37,5 МПа. Прочностные показатели оказа­лись близкими показателямпрочности гипсомагаезиальных смесей с использованием каустического магнезита. Сце­лью удлинения сроков схватывания и увеличения водоудерживающей способностиполучаемых сухих строительных сме­сей необходимо введение небольшого количестваорганичес­ких полимерных вяжущих, например КМЦ и других, хотя прочность приэтом значительно снижается. В качестве инертного наполнителя в гипсодоломитовыесмеси целесооб­разно вводить 30-40% тонкомолотого природного доломита.

Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
5
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ MgO и затворенного этими же растворами(56—72 МПа). Указанное обстоя­тельство может быть объяснено особенностями меха­низмагидратации и твердения доломитового вяжущего.
Выполненноеизучение рентгенографическим и диф­ференциально-термическим методами анализапродук­тов гидратации каустического магнезита и каустическо­го доломита,затворенных раствором хлорида магния и твердевших 28 сут в воздушно-сухихусловиях, указыва­ет на значительное отличие их составов.
Значительнуючасть дифракционных максимумов, име­ющихся на рентгенограммах, не удаетсяидентифицировать, однако достоверно определенные линии указывают на су­щественнуюразницу в составе продуктов гидратации и твердения. Основным отличием являетсяналичие на рент­генограмме магнезиального камня, полученного из каусти­ческогомагнезита, наряду с линиями Mg(OH)2 ярко выра­женныхмаксимумов свободного оксида магния. На рентге­нограмме магнезиального камня наоснове доломита линии СаОсвоб отсутствуют, основное количество дифракционныхмаксимумов принадлежит СаСО3 и Mg(OH)2.
Такимобразом, на образование новых соединений при гидратации каустического магнезитарасходуется только часть оксида магния, другая часть играет роль наполнителя.
Пригидратации каустического доломита содержа­щийся в нем оксид магния более полноучаствует в об­разовании новых фаз.
Изучениесоставов продуктов гидратации гипсомагнезиальных сухих строительных смесей наоснове каус­тического доломита показывает, что при гидратации последнегообразуется в расчете на 1% MgOзначитель­но большее количество новообразований, чем при гид­ратациикаустического магнезита.
Такимобразом, с учетом меньших расходов тепла на производство каустическогодоломита, более полного ис­пользования активного компонента в составе такого вя­жущегоможно считать, что для получения ряда строитель­ных материалов каустическийдоломит является более эф­фективным вяжущим, чем каустический магнезит.
В то же времяследует учитывать, что все виды маг­незиальных вяжущих веществ имеют одинсуществен­ный недостаток. Содержащийся в них активный оксид магния способенбыстро гаситься на воздухе не только в тонкоизмельченном вяжущем, но иматериалах, нахо­дящихся в кусковом состоянии (доломитовая известь). По этой жепричине магнезиальные вяжущие вещества в измельченном состоянии должны бытьупакованы в соответствующую тару, а выпускаемый кусковой мате­риал должен бытьоперативно доставлен потребителю и использован в течение 2—3 сут послеизготовления. При более длительном хранении неупакованного материалазначительно снижается его активность за счет перехода активного MgO в практически инертный Mg(OH)2.

1. НОМЕКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ

Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
6
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ2.1 Описание процессов, происходящихпри получении комовой  извести
      Производство комовой извести состоит изследующих основных операций: добычи и подготовки известняка и его обжига.
      Известняки добывают открытым способом вкарьерах после удаления верхних покрывающих слоев. Плотныеизвестково-магнезиальные породы – взрывают.
      Полученную массу известняка в виде крупныхи мелких кусков погружают одноковшовым экскаватором в автосамосвалы, которыедоставляют известняк на завод.
      Высококачественную известь можно получитьтолько при обжиге карбонатной породы в виде кусков, мало различающихся поразмерам. При обжиге материала в кусках разного размера получается неравномернообожженная известь, (мелочь оказывается частично или полностью пережженной,сердцевина крупных кусков – необожженной). Кроме того, при загрузке шахтныхпечей кусками разного размера значительно увеличивается степень заполненияпечи, а, следовательно, уменьшается газопроницаемость материала, что затрудняетобжиг. Поэтому перед обжигом известняк подвергается подготовке: дроблению игрохочению.
      Обжиг является основной технологическойоперацией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложныхфизико-химических процессов, определяющих качество продукта.
      Целью обжига являются:
1.    3и MgСО3.на СаО, MgО и СО2;
2.    
Если в сырьеесть глинистые и песчаные примеси, то во время обжига между ними и карбонатамипроисходят также реакции с образованием силикатов, алюминатов и ферритовкальция и магния.
Обжигизвестняка протекает при 900 – 1200оС до возможно более полногоудаления СО2 по реакции:

Повышениетемпературы обжига с 900оС на каждые 100оС ускоряетдекарбонизацию известняка  3 происходит не сразу вовсей массе куска, а начинается с его поверхности и постепенно проникает квнутренним его частям.
По мерепродвижения зоны диссоциации вглубь кусков скорость разложения СаСО3 уменьшается.Объясняется это ростом сопротивления передачи тепла и замедлением диффузииуглекислого газа через все увеличивающийся слой обожженного материала вокружающее печное пространство. Поэтому приходится увеличивать температурупечных газов, чтобы интенсифицировать передачу тепла к внутренним слоямматериала. Но выбор температуры обжига известняка зависит и от наличия в немпримесей (MgСО3,Al2O3.2SiO2.2H2Oидр.) которые разлагаются по схемам:

Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3+2SiO2
В отличие отуглекислого кальция MgСО3при нагревании разлагается при более низкой температуре: начало около 400оСи полная диссоциация при 600-650оС. Реакционная же способностьобразующегося при этом МgО,как и СаО, с повышением температуры обжига значительно уменьшается. Уже притемпературе 1200-1300оС получается намертво обожженная окись магния– периклаз, который вяжущими свойствами практически не обладает и только приочень тонком измельчении начинает медленно взаимодействовать с водой. Поэтомуобжигать карбонатные породы с повышенным содержанием MgСО3 следует притемпературах не выше 900-1000оС.
Качествостроительной воздушной извести зависит не только от температуры обжигакарбонатных пород и содержания в ней свободных окисей кальция и магния,примесей .SiО2, СаО.Al2O3, 2CaO.Fe2O3, но и от микроструктурыпродукта, определяемой:
— величиной иформой кристаллов СаО и MgО;
— величинойпор и распределением их в массе вещества.
2.2 Выбор способа производства иразработка технологической схемы

Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
7
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ  
В курсовомпроекте принят сухой способ производства комовой извести, то есть все операциивыполняют, используя материалы естественной влажности. В качестве сырьяиспользуется обычный известняк с содержанием СаСО3 (93 %) икарьерной влажностью W=7%, то есть не возникает необходимость дополнительно сушить сырье илиразмачивать его водой (как при мокром способе производства).
Со склада сырьяизвестняк поступает в бункер, с которого попадает на дробилку. Измельчениепроизводится до фракции 80 мм. После чего с помощью пластинчатого питателяраздробленный материал поступает в ковшовый элеватор, откуда попадает в бункера затем в грохоты. После рассева негабаритные фракции (более 120 мм)отправляются на повторное дробление, а фракции до 40 мм поступают на ленточныйконвейер, бункер и затем по ленточному конвейеру с плужковыми разгружателямипопадают на скиповой подъемник и далее в печь. Для обжига используются шахтная пересыпнаяпечь. После обжига материал охлаждается в нижней части печи. Воздух послеобжига, проходит очистку от пыли в циклонах, после чего дымососом выбрасываютсячерез дымовую трубу в атмосферу. Уловленная в циклонах пыль винтовымиконвейерами периодически транспортируется в сборный бункер пыли. Послеохлаждения до температуры 50…100оС  на пластинчатом конвейере комовая известьдоставляется в элеватор и силосы (СГП).Технологическая схема производствакомовой извести
Склад сырья
Мостовой кран
Хранение
Бункер
Транспортирование
Пластинчатый питатель
Дробление
Щековая дробилка
Транспортирование
Пластинчатый питатель,
Ковшовый элеватор
Хранение
Бункер
Рассев
Инерционный грохот
Транспортирование
Ленточный конвейер
Хранение
Бункер
Транспортирование
Пластинчатый питатель
Скиповой подъемник
Обжиг
Шахтная пересыпная печь
Транспортирование
Пластинчатый конвейер, Ковшовый элеватор
СГП
Силос
2.3 Режим работы проектируемогопредприятия

Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
8
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ
где Вр − годовойфонд времени работы технологического оборудования, час
Ср− количество рабочих суток в году, сут
Ки− среднегодовой коэффициент использования оборудования: для печныхустановок 0,9 − 0,92; мельниц − 0,85; сушилки − 0,95
Ч −количество рабочих часов в сутки.
Таблица2.3.1
Режимработы проектируемого предприятия
Наименование цехов, отделений
Кол-во рабочих дней в году
Кол-во смен в сутки
Длит. рабочей смены, час
Год. фонд экспл. времени (без
учета), час
Годовой фонд времени работы технолог. оборудования, час
Склад сырья
Цех дробления
Цех сортировки
Цех обжига
СГП
365
262
262
365
262
3
2
2
3
2
8
8
8
8
8
8760
4192
4192
8760
4192
8760
3814,72
3814,72
7884
4192 2.4 Характеристика сырьевыхматериалов и топлива
Исходнымсырьевым материалом для производства комовой извести является известняк обычный.Содержание в известняке СаСО3 = 93 %,  MgCO3 = 2 %, глинистых примесей 5 % (W= 7, %).
Согласно ОСТ21-27-76 данное сырье относится к классу Б: содержание СаСО3 неменее 86 %,  MgCO3  не более 6 %, глинистых примесей не более 8 %.
В качестветоплива используется короткопламенное твердое топливо, которое подается в печь попеременно вместе с известняком.
2.5 Расчет сырьевых материалов

Изм.
Кол. уч
 Лист      № док.
Подпись
Дата
Лист
9
                       290600 ВВ 00 КП 000 00 ПЗ

Исходные данные:
1.      W=7%
2.      CaO=93%
3.      MgO=2%
4.      
Реакции, происходящие приполучение извести

Расчет готовой извести на 1тсырья

X1+X2+X3=574,08 кг
Количество сухого сырья на 1тпродукции
 SHAPE * MERGEFORMAT
574,08
1000 кг
1000
X4
X4=
С учетом влажности

1863,85 – 100 %
СаСО3  -  93% 
MgCO3 – 2 %
Al2O3.2SiO2.2H