Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода (стр. 6 из 7)

Характер процессов, протекающих в сырьевой смеси определяется температурой обжига. Условно вращающуюся печь можно разделить на следующие зоны:

- зона сушки: шлам, попадая в печь, подвергается действию отходящих газов нагретых до высокой температуры (t=300-600°C). При этом происходит испарение воды, шлам загустевает. Когда значительная часть воды испарилась, образуются крупные комья, распадающиеся затем на мелкие частицы, вследствие ухудшения связующих свойств глиняного компонента. Процесс испарения из шлама воды длится примерно до температуры 200°C , так как влага, содержащаяся в тонких порах и капиллярах материала, испаряется медленно.

- зона подогрева: в этой зоне материал нагревается до температуры t=500-600°C, при этом происходит выгорание органических веществ и теряется вода, содержащаяся в минералах глинистого компонента. Потеря химически связанной воды (дегидратация) приводит к тому, что глинистый компонент теряет связующие свойства. При этом происходит частичное или полное разложение глинистых минералов на свободные оксиды

и , а также декарбонизация углекислого магния . Удаление воды приводит к потере пластичности глинистым материалом, рассыпается в порошок и поступает в зону декорбанизации.

В смеси начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. При этом наблюдается сцепление отдельных частиц порошка и образование гранул различного размера.

- зона декорбанизации: В этой зоне протекает процесс разложения углекислого кальция

. Здесь потребление тепла наибольшее, так как происходит эндотермическая реакция разложения с образованием и . В этой зоне возникают реакции между основным оксидом и кислотными оксидами глинистого компонента , и с образованием , , . Температура обжигаемого материала в зоне декарбонизации колеблется в пределах 900 - 1200° C.

- зона экзотермических реакций: В этой зоне взаимодействие между основными и кислотными оксидами протекает с большей скоростью вследствие более высокой температуры. Эти твердофазовые реакции осуществляются с выделением теплоты. При температуре 1200° C и более происходит насыщение образовавшихся ранее низкоосновных соединений до соответствующих клинкерных минералов:

, , , . Реакция образования алюминатов, силикатов и алюмоферритов кальция является экзотермической, что приводит к повышению температуры материала на 200 - 250°С на коротком участке печи. При температуре 1300°C твердофазовые процессы образования минералов заканчиваются, и материал к этому времени состоит из образовавшихся соединений , , , , , , .

-зона спекания: В этой зоне температура подымается до 1300-1600°C, происходит спекание материала, вследствие образования в нем расплава в количестве 30% . Оптимальная температура спекания зависит от свойств исходных материалов, наличия в них примесей, тонкости измельчения, однородности смеси.

После расплавления в зоне спекания части материала, и образования жидкой фазы в твердом состоянии остается главным образом только двухкальцевый силикат

, который частично также растворяется в жидкой фазе. Соединяясь в расплавленном состоянии с оксидом кальция, образует . менее растворим в расплаве, чем и поэтому выкристаллизовывается из жидкой фазы. При этом количество и в расплаве уменьшается, и в нем растворяются новые порции этих соединений, которые опять вступают в реакцию и т.д.

Образование

в условиях обжига завершается за 25…30 мин. Увеличение продолжительность выдержки материала в зоне спекания с одной стороны способствует более полному усвоению , а с другой стороны может вызвать чрезмерное укрупнение кристаллов алита, что скажется на качестве.

Для ускорения клинкерообразования, особенно при изготовлении клинкеров с высоким содержанием

, используют специальные добавки – минерализаторы: , кремнефтористый натрий или , , гипс. Минерализаторы каталитически влияют на образование и , понижают температуру спекания на 150°С, что приводит к экономии. Количество вводимых минерализаторов составляет 1% от массы.

- зона охлаждения: В этой зоне температура клинкера понижается с 1300 до 1000° C, в результате чего расплав кристаллизуется и из него выделяются минералы

, , , , , а часть жидкой фазы затвердевает в виде стекла.

Для хранения клинкера после обжига используют силосный склад, который представляет собой шесть – девять железобетонных цилиндров – силосов (на каждую печь) диаметром 12 – 18 м. и высотой 30 м. и более, сооруженных на общем основании и поднятых над цехом на колоннах так, что под их коническими днищами смонтированы дозаторы, при помощи которых клинкер и гипс, хранящиеся в разных силосах, дозируются в определенном соотношении. Отдозированые клинкер, доменный граншлак и гипс подаются на ленточный конвейер, который транспортирует их в шаровую многокамерную мельницу на помол.

3. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками при добыче и переработке сырья, по обжигу сырьевой смеси и измельчению клинкера, по перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, при наличии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделяться при проектировании заводов и при их эксплуатации созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с "Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности".

Со всеми поступающими на работу рабочими, ИТР и служащими проводят вводный инструктаж. Один раз в год проводят обучение безопасным методам работы на рабочем месте. Перед производством работ по наряду – допуску проводят текущий инструктаж. Внеплановый инструктаж может быть произведен на рабочем месте в объеме первичного инструктажа. Все виды инструктажей должны регистрироваться в специальных журналах. Инженерно – техническиеработники должны проходить проверку знаний по охране труда.