Таблица 2.2 – Химический состав шлака
| Материал | П.п.п | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | СаО | Прочие |
| Шлак | - | 36,9 | 8,91 | 0,58 | 44,83 | 7,17 |
2.3 Колошниковая пыль
Мелкозернистый материал, выносимый из доменной печи через колошники с отходящими газами. Состоит в основном из пылевидной руды, флюса и части несгоревшего топлива. Содержание железа в колошниковой пыли 47 – 73 %. Применяют при производстве портландцементного клинкера как корректирующую добавку для снижения глиноземистого и силикатного модулей.
Таблица 2.3 – Химический состав колошниковой пыли
| Материал | П.п.п | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | СаО | Прочие |
| Колошниковая пыль | 10,1 | 14,34 | 3,01 | 59,31 | 6,7 | 1,3 |
2.4 Гипс
Горная порода осадочного происхождения, состоящая в основном из минерала гипса.
Гипс добавляется в количестве 3 – 5 % при помоле клинкера для регулирования сроков схватывания цемента.
2.5 Топливо
Топливо в цементной промышленности играет большую роль, т.к. основным технологическим процессом в изготовлении цементного клинкера является его обжиг. Стоимость топлива составляет до 40 % стоимости клинкера и до 25 % стоимости цемента.
В качестве газообразного топлива применяем природный газ Косогорского месторождения. Газ на завод подают из магистральных газопроводов, где поддерживается давление 0,6 МПа. В заводском газораспределительном пункте давление газа снижают до 0,25 – 0,30 МПа. С таким давлением газ транспортируют к местам его потребления. Для сжигания газа используют газовые горелки различных конструкций.
Теплотворная способность природного газа Косогорского месторождения 8100 Вт/кг.
3 Расчет состава сырьевой шихты
Соотношение между сырьевыми материалами при производстве портландцемента рассчитывают исходя из состава этих материалов и заданной характеристикой клинкера. На проектируемом заводе в г. Косогорске используем трехкомпонентную сырьевую смесь без учета присадки золы топлива. Расчет производим по КН и одному из модулей. При использовании железистой добавки (колошниковая пыль) применяем глиноземный модуль (р). Расчет сырьевой шихты производим по методике С.Д. Окорокова.
ПЦ -400, г. Косогорск, КН = 1,03; р = 1,5.
Таблица 3.1-Химический состав исходных сырьевых материалов:
| Материал | П.п.п | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | СаО | Прочие | Сумма |
| Известняк (вл. 6,9 %) | 42,51 | 1,44 | 0,38 | 0,42 | 54,22 | 1,01 | 99,98 |
| Шлак (вл. 13 %) | - | 36,9 | 8,91 | 0,58 | 44,83 | 7,17 | 98,39 |
| Колошниковая пыль | 10,1 | 14,34 | 3,01 | 59,31 | 6,7 | 1,3 | 94,76 |
| после пересчета на 100 %: | |||||||
| Известняк (вл. 6,9 %) | 42,51 | 1,44 | 0,38 | 0,42 | 54,22 | 1,03 | 100 |
| Шлак (вл. 13 %) | - | 36,9 | 8,91 | 0,58 | 44,83 | 8,78 | 100 |
| Колошниковая пыль | 10,1 | 14,34 | 3,01 | 59,31 | 6,7 | 6,54 | 100 |
1) Обозначаем соотношение компонентов в шихте как Х : У : 1 и определим Х и У по КН и р:
a1 = (2,8КНS1 + 1,65А1 + 0,35F1) – C1; (3.1.1)
a1 = (2,8ּ1,03ּ1,44+ 1,65ּ0,38 + 0,35ּ0,42) – 54,22 = -49,293
b1 = (2,8КНS2 + 1,65А2 + 0,35F2) – C2; (3.1.2)
b1 = (2,8ּ1,03ּ36,9+ 1,65ּ8,91+ 0,35ּ0,58) – 44,83 = 76,495
с1 = С3 - (2,8КНS3 + 1,65А3 + 0,35F3); (3.1.3)
с1 = 6,7- (2,8ּ1,03ּ14,34+ 1,65ּ3,01+ 0,35ּ59,31) = - 60,383
а2 = р(A1 + F1) – S1; (3.1.4)
а2 = 1,5(0,38 + 0,42) – 1,44 = -0,24
b2 = р(A2 + F2) – S2; (3.1.5)
b2 = 1,5(8,91 + 0,58) – 36,9 = - 22,665
с2 = S3 - р(A3 + F3). (3.1.6)
с2 = 14,34 – 1,5(3,01 + 59,31) = -79,14
с1b2 - с2b1 а1с2 - а2с1
х = -------------- ; у = --------------. (3.1.7)
a1b2 - а2b1 a1b2 - а2b1
(-60,383) ּ (-22,665) – (- 79,14) ּ(76,495) 7422,394
х = ------------------------------------------------------ = ------------- = 6,536
(-49,293)ּ (-22,665) – (-0,24) ּ (76,495) 1135,585
(-49,293) ּ (-79,14) – (-0,24) ּ (-60,383) 3886,548
у = ---------------------------------------------------- = -------------- = 3,423
(-49,293)ּ (-22,665) – (-0,24) ּ (76,495) 1135,585
2) Состав сырьевой шихты в процентах рассчитывается по формулам:
100х 100 ּ 6,536 653,6
первого компонента =---------- = ------------------- = ---------- =59,64 % (3.1.8)
х+у+1 6,536+3,423+1 10,959
100у 100ּ3,423
второго компонента = ------------ = -------------- = 31,24 % (3.1.9)
х + у + 1 10,959
100 100
третьего компонента = ----------- = --------- = 9,12 % (3.1.10)
х + у + 1 10,959
Таблица 3.2 - Химический состав сырьевой шихты и клинкера
| Компоненты | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | СаО | Прочие | П.п.п | Сумма |
| 59,64 % известняка | 0,86 | 0,23 | 0,25 | 32,34 | 0,61 | 25,35 | 59,64 |
| 31,24 % шлака | 11,53 | 2,78 | 0,18 | 14 | 2,75 | - | 31,24 |
| 9,12 % колошниковая пыль | 1,308 | 0,275 | 5,409 | 0,611 | 0,596 | 0,921 | 9,12 |
| 100 % сырьевой шихты | 13,698 | 3,285 | 5,839 | 46,951 | 3,956 | 26,271 | 100 |
| После пересчета на клинкер | 18,579 | 4,455 | 7,919 | 63,68 | 5,367 | - | 100 |
3) Определяем коэффициент пересчета на прокаленное вещество:
100 100
К= -------------- = --------- = 1,3563
100- п.п.п. 73,73
4) Определяем расход сухого сырья на 1 т сухой сырьевой смеси:
Известняк 59,64 . 10 = 596,4 кг
Шлак 31,24 . 10 = 312,4 кг
Колошниковая пыль 9,12 . 10 = 91,2 кг
---------------------------
Итого: 1000 кг
5) Определяем расход сырья с естественной влажностью на 1 т сырьевой смеси :
Известняк 596,4/(1-0,069) = 596,4/0,931 = 641 кг
Шлак 312,4/(1-0,13) = 312,4/0,87 = 359 кг
Колошниковая пыль 91кг
6) Определяем расход сырья на 1 т клинкера:
а) расход сухого сырья:
(100/(100 - п.п.п.)) . 1000 = 1,3563ּ1000 = 1356,3 кг, из них
Известняк 1356,3ּ0,5964 = 808,9 кг
Шлак 1356,3ּ0,3124 = 423,7 кг
Колошниковая пыль 1356,3ּ0,0912 = 123,7 кг
-----------------------------------
Итого: 1356,3 кг
б) расход сырья с естественной влажностью:
Известняк 808,9/0,931 = 868,9 кг
Шлак 423,7/087 = 487 кг
Колошниковая пыль 123,7 кг
---------------------------------
Итого: 1479,6 кг.
7) Определение коэффициента насыщения (КН), силикатного (n) и глиноземистого (р) модулей для сырьевой смеси:
Определяем (КН), который должен быть равен заданному:
C - 1,65Al2O3 - 0,35Fe2O3 46,951 – 1,65ּ3,285 – 0,35ּ5,839
КН = -------------------------------- = ------------------------------------------ = 1,03
2,8 SiO2 2,8 ּ 13,698
определяем силикатный и глиноземистый модули:
SiO2 13,698
n = ------------------- = ------------------ = 1,53
Al2O3 + Fe2O3 3,285+5,839
Al2O3 3,285
р = ------------ = ----------= 0,563
Fe2O3 5,839
8) Сопоставляем модули клинкера и сырьевой смеси
| Материал | Значения | ||
| КН | n | p | |
| Клинкер | 1,03 | 1,5 | 2,2 |
| Сырьевая шихта | 1,03 | 0,5 | 0,6 |
Вывод: В результате расчета сырьевой шихты получилось, что оба модуля (n и p) меньше заданных. в этом случае для корректирования необходимо ввести кремнеземистую добавку.
4 Технологическая часть
4.1 Выбор и обоснование способа производства
Производство портландцемента – сложный технологический процесс добычи и доставки на завод сырьевых материалов (шлака и известняка), приготовление сырьевой смеси (дробление, помол и усреднение её состава), обжига сырьевой смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с гипсом (получение портландцемента).
Способ подготовки сырья зависит от различных причин: структуры и химического состава цементных сырьевых материалов, от местного климата, требований, предъявляемых к качеству цемента. Правильный выбор способа производства портландцемента можно произвести в каждом отдельном случае только на базе технико-экономических обоснований.
Основными способами производства в мировой цементной промышленности являются мокрый и сухой. Преобладает мокрый способ, которым выпускают 70 % общего производства клинкера в мире. Выбор способа приготовления сырьевой смеси при проектировании новых предприятий определяется целым рядом факторов, связанных со свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием топливной базы в районе строительства и др.
Мокрый способ целесообразнее при мягких, пластичных, хорошо размучивающихся сырьевых компонентах, имеющих, как правило, высокую естественную влажность (20-30 % и более). Мокрый способ целесообразен и при естественной влажности твердого сырья более 12-15 %, т.к. при сухом способе потребуются большие затраты топлива на испарение воды.