Производство цемента сухим способом


Производство цемента

Цемент пользуется огромной популярностью в строительстве. Его применяют как самостоятельно, так в качестве компонента многих строительных составов (к примеру, в производстве железобетона и бетона). Изготовление цемента – дорогостоящий и энергоемкий процесс. Заводы размещают в непосредственной близости к месту добычи сырья, из которого в дальнейшем будет создаваться продукт.

Производство цемента включат 2 этапа:

  • получение клинкера,
  • измельчение клинкера и введение добавок.

На получение клинкера приходится приблизительно 70% себестоимости стройматериала.

Начинается все с добычи сырьевых материалов. Как правило, добыча известняка осуществляется путем сноса части горы, после которого  открывается слой желто-зеленого известняка. Глубина залегания известнякового слоя – приблизительно 10 м, толщина – в среднем 0,7 м. После того, как сырье доставлено на завод, производится обжиг в специальной печи при температуре +1450°С, в результате которого получают клинкер.

На второй стадии производства цемента осуществляют дробление клинкера, гипсового камня, сушка добавок. Затем производится помол клинкера вместе с добавками и гипсом. Гипс добавляют в размере 5% от общей массы, добавки вводят в зависимости от типа смеси.

Однако, учитывая тот факт, что технические и физические характеристики сырьевого материала могут отличаться, для каждого типы сырья предусмотрен свой способ подготовки.

Способы производства цемента:

  • мокрый,
  • сухой,
  • комбинированный.

Изготовление цемента мокрым способом

Мокрый способ предусматривает изготовление цемента с применением карбонатного компонента (мела) и силикатного компонента (глины). Также используются железосодержащие добавки (пиритные огарки, конверторный шлам и пр.). Влажность мела не должна быть более 29%, а влажность глины – не выше 20%. Называется этот способ производства цемента тому, потому что измельчение сырья осуществляется в воде, на выходе образуется шихта в виде суспензии на водной основе. Влажность шихты – 30-50%. Далее производится обжиг шлама в печи, в результате которого выделяется углекислота. Образовавшиеся шарики-клинкеры перемалывают в тонкий порошок под названием цемент.

Производство цемента сухим способом

Данный способ по праву считается наиболее экономически выгодным. Особенность его в том, что на всех стадиях используются материалы только в сухом состоянии. Выбор схемы производства цемента определяется химическими и физическими характеристиками сырья. Наиболее востребованным признано изготовление материалов во вращающихся печах, в котором используются глина и известняк.

После того, как глина и известняк прошли измельчение в дробилке, их сушат до требуемого состояния (влажность - не более 1%). Просушка и измельчение производиться в сепараторной машине, после чего смесь отправляется в циклонные теплообменники, где находится не боле 30 секунд. Далее идет стадия, на которой производиться обжиг сырья с дальнейшим перемещением в холодильник. Затем клинкер направляется на склад, где происходит его перемалывание и фасовка. Подготовка гипса и добавок, а также хранение и транспортировка цемента идентичны тем, которые производятся при мокром способе.

Комбинированный вариант производства цемента

Шлам получают «мокрым» способом, после чего смесь  обезвоживается в специальных фильтрах до того момента, пока уровень влажности не достигнет 16-18%. Далее сырье отправляют на обжиг. Второй вариант комбинированного способа производства цемента предусматривает сухое изготовление сырьевой массы, в которую затем вводят 10-14% воды и гранулируют. Размер гранул не должен превышать 15 мм. Далее производится обжиг.

Для каждого способа производства используют свое оборудование и определенную последовательность операций.

Современные производства ориентируют деятельность на получение материала сухим методом. Его по праву считают будущим цементной промышленности.

aquagroup.ru

Все способы производства цемента: технологические отличия и показатели. Какой метод получения цемента выбрать?

Существует несколько методов изготовления цемента: мокрый, полусухой, комбинированный и сухой. Основными способами, которые применяются на ведущих заводах, являются сухой и мокрый.

Мокрый способ производства цемента

Схема изготовления цемента мокрым методом представлена на рисунке ниже.

Производство начинается с извлечения из карьеров твердого известняка, который впоследствии дробится на куски различного размера. Затем куски измельчаются в дробильных агрегатах, пока размеры частей известняка не будут превышать 8-10 мм.

Затем на мини-завод транспортируют глину из карьера и обрабатывают ее в вальцевых дробилках до той степени, пока размер кусочков будет достигать от 0 до 100 мм.

Далее измельченную смесь отмачивают в болтушках. В результате получается шлам из глины, влажность которого составляет до 70 %.

Затем он поступает в мельницу, где происходит процесс смешивания и размалывания с известняковой массой.

После этого шлам влажностью около 40 % направляется в вертикальный бассейн, в котором выполняется окончательный процесс корректировки. Эта операция имеет исключительное значение, так как на этом этапе обеспечивается химическая формула состава произведенного шлама.

Только после того как шлам пройдет контроль качества, он допускается к последующим этапам. Далее цементная масса транспортируется из вертикального оборудования (бассейна) в горизонтальный, в котором происходит хранение смеси перед поступлением в печь обжига. В горизонтальном бассейне сырьевая масса постоянно помешивается механическим путем с применением сжатого воздуха. Благодаря этому шлам не выпадает в осадок и полностью гомогенизируется. Если в процессе изготовления цемента применяются сырьевые компоненты, что имеют неизменный химический состав, то корректировка химического состава шлама осуществляется в горизонтальном бассейне.

Затем шлам направляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Полученная клинкерная основа цемента поступает в промышленный холодильник для охлаждения. После этого клинкер подвергается дроблению и подается в бункеры мельниц. Там клинкерная масса повторно измельчается.

Если для процесса обжига шлама используется твердое топливо, то возникает необходимость в строительстве дополнительного помещения для хранения и подготовки угля. Когда в производственном процессе применяется жидкое или газообразное топливо, то схема обжига клинкерной смеси имеет упрощенный вид.

В завершение цемент перенаправляется из бункеров мельниц в специальные помещения для хранения. На этом производственном этапе лаборанты осуществляют контроль качества продукции и определяют марку цемента. Только после этого продукция направляется в упаковочные аппараты.

Сухой способ производства цемента

Схема изготовления цемента сухим методом представлена на рисунке ниже.

Во время производства цемента сухим методом используется другая технологическая схема. Глина и известняк, добытые из карьера, после дробления направляются в сепараторную мельницу, где осуществляется помол, смешивание и сушка сырьевых компонентов. Полученная смесь направляется к смесительным аппаратам, где выполняется окончательное смешивание с применением сжатого воздуха. На данном этапе осуществляется корректировка химического состава цементной смеси.

Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % — далее они поступают в печь для обжига.

При сухом методе производства процесс обжига сырья может выполняться в различных печах, здесь особое внимание уделяется приготовлению сырьевой массы. Дальнейшие этапы технологического процесса осуществляются так же, как и при мокром методе производства.

Особенности полусухого способа производства

Схема изготовления цемента полусухим методом представлена на следующем рисунке.

Полусухой метод производства цемента очень похож на сухой, но отличия все же есть.

Размер муки, что проходит стадию гранулирования, составляет 10-20 мм, а влажность 11-16 %. Сырье обжигается в печах Леполь и после этого образовавшиеся гранулы направляются на конвейерный кальцинатор.

Из печки выделяются газы, что проходят сквозь гранулы на решетке. В результате этого происходит их нагрев до 900 ºС и они полностью высушиваются. Во время такой термообработки выполняется декарбонизация смеси на 22-30 %, что важно для производства. По завершению этих процессов сырье направляется в печь, где и завершается процесс изготовления цемента. Обжиг гранулированного цемента может происходить в шахтных печах. При этом гранулирование выполняется с частицами угля, после этого цемент направляется на хранение.

Комбинированный метод производства цемента

Схема изготовления цемента комбинированным методом отображена на рисунке ниже.

Этот метод основывается на подготовке сырьевых компонентов по мокрому способу, а их обжиге – по схеме полусухого способа. Полученный в сырьевой мельнице шлам влажностью 30-45 % поступает в специальный фильтр, в котором он обезвоживается до влажности 15-20 %. Далее сырьевая смесь смешивается с пылью, что снижает влажность до 12-14 %.

Затем смесь поступает на обжиг, который выполняется в печах полусухого метода изготовления цемента. Остальные операции комбинированного метода не отличаются от этапов мокрого способа производства.

Методы производства выбирают исходя из технико-экономических и технологических факторов: свойств сырьевых компонентов, однородности и влажности смеси, наличия мощной топливной базы и других.

vproizvodstvo.ru

Мокрый и сухой способ производства цемента: основные отличия

Так называемые «мокрая» и «сухая» технология производства цемента являются самыми распространенными способами получения этого незаменимого строительного материала.

Российские цементные заводы используют преимущественно «мокрый» метод, в то же время практически все зарубежные производители связующего работают по «сухой технологии».

Отличия мокрой технологии производства цемента от сухой

Обе технологии имеют свои преимущества и свои недостатки. Основной недостаток, которым отличается мокрый способ производства цемента – значительная энергоемкость процесса, отражающаяся на себестоимости конечного продукта. Сухая технология отличается большей экологической опасностью и соответственно большими капитальными затратами на устранение данного фактора. Рассмотрим оба способа производства цемента подробнее.

«Мокрая» технология производства связующего

Технологическая схема мокрого способа предусматривает раздельную первичную обработку компонентов клинкера. Измельченные «ингредиенты» загружаются в специальное оборудование для кратковременной выдержки под слоем воды. После этого компоненты клинкера, мокрыми, попадают в специальные мельницы, где их перемалывают до состояния порошка и тщательно перемешивают.

Подготовленный таким образом шлам подается в вертикальные и горизонтальные «шлюмбассейны» на корректировку необходимого соотношения «ингредиентов». Следующей технологической операцией идет печной обжиг откорректированного шлама и охлаждение промышленными холодильными установками. Полученный таким образом клинкер измельчается до мелкодисперсного порошка – цемента. Далее производятся: лабораторный анализ на соответствие цемента требованиям ГОСТ, фасовка и отправка потребителю.

Преимущества «мокрой» технологии

  • Меньшие технологические затраты на измельчение сырья. Такие компоненты как мел и глина хорошо размокают в воде при первичной обработке в бассейнах. Соответственно процесс их измельчения происходит намного проще и легче;
  • Транспортировка, усреднение и корректировка шлама происходит проще и экологически безопаснее, чем аналогичные операции при сухой технологии;
  • В разы меньшее пылеобразование;
  • Конструкция печей обжига шлама проста, надежна и имеет высокий Коэффициент Использования пространства – от 0,89 до 0,91;
  • Имеется принципиальная возможность использовать сырьевые компоненты «пестрого» химсостава и хорошей гомогенизации шлама.

Недостатки

  • Большой удельный расход тепловой энергии на обжиг сырья для производства цемента. Сырье поступающее на обжиг, имеет среднюю влажность 35-45%. Соответственно для испарения влаги и прогрев компонентов требуется порядка 5 450-6 800 кДж/кг тепловой энергии или 35% тепловой мощности печи. Поэтому часть обжиговой печи работает как сушильный агрегат со всеми вытекающими «неприятностями»;
  • Высокая материалоемкость обжиговых печей при небольшой производительности.

Указанные недостатки выливаются в относительно низкую производительность труда, значительные технологические и эксплуатационные расходы, обуславливающие относительно высокую себестоимость производства.

«Сухая» технология производства связующего

В этом случае основное производственно-технологическое оборудование аналогично мокрому способу. Изменения заключаются в принципиально иной технологической схеме производства клинкера. После предварительного измельчения компоненты клинкера подаются в сушильные барабаны, причем каждый компонент подается в отдельный барабан. После сушки «ингредиенты» перемешиваются и поступают в общую мельницу для дальнейшего измельчения и ввода присадок.

Следующая операция обусловлена видом и влажностью глины. Все остальные компоненты корректируются по указанным параметрам глины. Суть операции заключается в незначительном увлажнении (не более 13% влажности) шлама и последующую подачу на обжиг. Соответственно небольшой влажности энергетические затраты на обжиг небольшие, а печи менее металлоемки и менее габаритны. Операции, следующие после обжига шлама, аналогичны предыдущему способу производства цемента.

Преимущества «сухой» технологии

  • Относительно невысокий удельный расход тепловой энергии расходуемой на обжиг клинкера – 2 900-3 700 кДж/кг;
  • Меньший на 30-40% объем печных газов при аналогичной производительности и возможность их вторичного использования для сушки компонентов. Это позволяет существенно снизить энергозатраты на производство клинкера и требует меньших капиталовложений на обеспыливание;
  • Относительно меньшая металлоемкость обжиговых печей при большей производительности по сравнению с «мокрой» технологией. Производственная мощность печей при «сухом» способе – от 3 000 до 5 000 тонн продукта в сутки, что на 100-200% мощнее аналогичного оборудования работающего по «мокрой» технологии;
  • Отсутствует необходимость в наличии мощных источников технологической воды.

Недостатки

  • В разы большее пылевыделение, обуславливающее сложность обеспечения санитарных норм и охрану окружающего пространства;
  • Относительная сложность конструкции обжиговых печей;
  • «Капризность» обжиговых печей по отношению колебаний химсостава сырья, его дисперсности и степени важности;
  • Относительно низкий Коэффициент Использования печей – от 0,7 до 0,8;

Более высокая трудоемкость энергоемкость на помол компонентов, обусловленные их низкой влажностью.

salecement.ru

Портланцемент. Сухой способ производства (стр. 1 из 2)

Міністерство освіти і науки України

Придніпровська Державна академія будівництва та

архітектури

Кафедра Технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій

Реферат

Портландцемент. Сухий спосіб виробництва.

Виконав: Курочкін М.П.

Перевірив: Мосьпан В.І.

Дніпропетровськ 2003р.

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

По вещественному составу (ГОСТ 10178 - 76) различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент.

Свойства портландцемента определяются прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.

Портландцемент и его разновидности являются основным материалом в строительстве. Он позволяет возводить бетонные и железобетонные конструкции самых разнообразных зданий и сооружений.

Гигантские темпы строительства в СССР обусловили резкий рост производства цемента.

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса операций. Первый из них включает изготовление клинкера, второй – получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом, Активными минеральными и другими добавками.

Получение клинкера – наиболее сложный и энергоёмкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Удельная стоимость клинкера достигает 70 -80% общей стоимости портландцемента.

Производство портландцемента состоит из следующих операций: добычи известняка и глины, подготовке сырьевых материалов и приготовление из них однородной смеси заданного состава, обжига сырьевой смеси материалов до спекания и получением клинкера, помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса, а иногда и добавок

Основной задачейявляется получениеклинкера с заданнымфазовым составом, чтозависит от состава и качества сырья, выбранного соотношения между исходными материалами, требуемой дисперсности и однородной сырьевой смеси и от правильного режима обжига и охлаждения клинкера.

В настоящее время применяют три основных способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляется в мокрой среде, «сухой», когда материалы смешиваются и измельчаются в сухом виде и комбинированный.

Сухой способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечил возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.

Изготовление клинкера по сухому способу технически и экономически более целесообразно в тех случаях, когда исходные сырьевые материалы характеризуются:

Влажностью до 10 – 15%;

Относительной однородностью по химическому составу и физической структуре, что обеспечивает возможность получения гомогенной сырьевой муки при измельчении сухого сырья.

При сухом способе затраты тепла на обжиг клинкера достигают 3150 – 4190 кДж/кг, что значительно меньше затрат при производстве по мокрому способу.

При сухом способе изготовления клинкера исходные материалы после дробления подвергаются высушиванию и совместному помоле в шаровых и иных мельницах до остатка 6 – 10% на сите № 008.

Обжигают сырьевую муку:

1) в коротких вращающихся печах с предварительной тепловой обработкой её:

в циклонных теплообменниках, в которых отходящими из печей газами материал нагревается до температур 800 – 850*С с частичной декарбонизацией его (на 30 – 40%);

в циклонных теплообменниках, а далее в специальных реакторах, в которых температура муки повышается до 920 – 950*С, а декарбонизация материала перед его поступлением в печь достигает 85 – 90%. Такой эффект получается за счёт сжигания в реакторах дополнительного небольшого количества топлива;

в конвейерных кальцинаторах за счёт тепла отходящих из печей газов;

2) наконец, сырьевую муку в виде гранул можно обжигать в автоматических шахтных печах.

В зависимости от способа обжига сырьевой муки схемы производства несколько отличаются.

Подготовка сырья и его обжиг во вращающихся печах с теплообменниками, декарбонизаторами и кальцинаторами.

Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших системах а сочетании с реакторами получают в по технологической схеме.

Добывают известняк и глину с учётом их свойства теми же приёмами, какие используются при мокром способе производства. Последующая их переработка определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк вначале подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков размером 1 – 3 см. Полученную щебёнку направляют на усреднительный склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глину вначале также подвергают дроблению пи одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усреднительные склад для гомогенизации. С этих складов известняки глина направляются через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в шаровые мельницы, где осуществляются сушка и тонкий помол сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при жигани топлива. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сапораторами. Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твёрдая фаза.

При организации крупных предприятий с производительностью одной технологической линии 3000 т. в сутки устанавливают две шаровые мельницы размером 4,2 х 10м. Дающие 120 – 130 т/ч муки с остатком 10 – 12% на сите № 008. Сырьё загружаю кусками размером до 30 - 50 см. В мельницу подают горячие газы, которые сушат материал до влажности 0.5 – 1%. Эти же газы выносят измельчённый продукт, который затем выделяется из потока в проходных сипаратарах и циклонах, причём более крупные частицы возвращаются на домол. Иногда после такой мельницы устанавливают обыкновенную шаровую для домола материала. Расход электроэнергии на помол материалов в бесшаровых мельницах уменьшается по сравнению с расходами на помол в трубных мельницах примерно на 25%. Производительность таких мельниц 250 – 300 т/час и более.

Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы вместимостью до 500 – 2000 м/куб. Чем неоднороднее сырьё, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Муку в них перемешивают сжатым воздухом, вводимым через керамические , укладываемые на днище силосов. Воздушные струи, проникающие в муку аэрируют её, что сопровождается уменьшением объёмной массы. Одновременно материал приобретает большую текучесть.

Всё шире начинают применять каскадные мельницы без мелющих тел, сырьевые материалы в которых измельчаются под действием падающих кусков самого материала. Следовательно, работают они без специальных мелющих тел или с очень небольшим ох количестве.

В настоящее время применяют несколько способов подачи воздуха в силосы для перемешивания материала. По одному из них днище силоса разделяют на несколько секторов с раздельной подачей в них воздуха. Последний с предельным принятым давлением подаётся вначале в один из секторов, а в остальные поступает под малым давлением и в небольшом количестве. Это обусловливает различную степень аэрации материала над разными секторами днища и различные показатели их объёмной массы, что приводит к волнообразному его перемешиванию. Через каждые 20 – 30 мин. В секторы начинают последовательно интенсивно подавать воздух. Применяют также «гейзерный» способ перемешивания муки с подачей воздуха в концентрические секции днища при разном давлении в каждую.

После гомогенизации проверяют состав сырьевой муки по содержанию окиси кальция (титр муки). Если оно соответствует требуемому, то смесь направляют на обжиг. Если же выявляется отклонение, то муку из двух силосов направляют в третий в таком соотношении, чтобы получить смесь требуемого состава. После заполнения общего силоса материалы в нём тщательно перемешивают до полной однородности.

Наконец, используется способ непрерывной гомогенизации, при котором мука непрерывно подаётся на верх большого силоса, заполненного уже аэрированной и гомогенизированной смесью. Одновременно у днища силоса непрерывно отбирается готовый материал. Вместимость силоса принимается равной 8 – 10-кратной часовой производительности мельниц. Высота силосов в 1.5 – 2 раза больше их диаметра.

Для перемешивания применяют обычно воздух, очищенный от масла и паров воды, под давлением до 0,15 – 0,2 МПа. Через 1 м/кв в пористых плитах подаётся в 1 мин. Около 2 м/кв воздуха. Затраты электроэнергии на гомогенизацию составляют 0,4 - 0,6 кВт/ч. на 1 т. муки; общий расход энергии на всю установку достигает 2,2 – 2,5 кВт ч/т. В месте выхода готовой муки из силосов устанавливают пробоотборники, автоматически отбирающие пробы массой 10 – 15 г/т материала. Силосы снабжают также устройствами для абеспыливания отработанного воздуха и удаления воздуха из готовой муки.

В тех случаях, когда муку обжигают во вращающихся печах, снабжённых циклонными теплообменниками, сухую смесь из силосов с помощью пневмонасосов того или иного типа направляют в приёмный бункер печной установки. Отсюда элеватором материал подают на ленточный конвейер-дозатор передающий его в газоход батарейного циклона. Здесь он подхватывается отходящими газами из одного циклона и поступает в другой циклон. Далее таким же образом он проходит газоходы и циклоны и поступает в печь. Во время перемещения по газоходам и циклонам сырьевая мука постепенно нагревается и поступает в последний циклон с температурой 8000 -850*С частично (на 30 -49%) декарбонизированной. Нагревается мука в газовом потоке циклонных теплообменников очень интенсивно. Газы через систему циклонов движутся под действием дымососа. Отработанные газы с температурой 200 – 300*С очищаются от пыли в циклоне и электрофильтрах или же сначала используются для сушки муки.

mirznanii.com


Смотрите также