Tomsk-kuhnja.ru

Кухни Томска
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Приготовление сырьевой смеси

Приготовление сырьевой смеси

При изготовлении цементов в их состав входят минеральные добавки, гипсовый камень и отходы металлургических и химических предприятий.

Для получения сырьевой смеси заданного химического состава приходится использовать сырье, состоящее из четырех и более различных компонентов. Твердые сырьевые материалы дробят в различных дробильных установках, а мягкие сырьевые материалы измельчают перемешиванием с водой в болтушках или мельницах самоизмельчения «Гидрофоя».

Тонкое измельчение (помол) сырьевых материалов производят мокрым и сухим способами. В настоящее время в цементном производстве для тонкого измельчения сырьевых материалов по мокрому способу применяют в основном трубные мельницы, работающие по открытому и замкнутому циклам.

Дозирование сырьевых материалов перед их совместным помолом в мельнице осуществляют на дозирующих устройствах – питателях – дозаторах.

Приготовление сырьевой смеси заданного химического состава и определенных физико-механических свойств – основной процесс производства портландцемента.

Свойства сырьевых смесей зависят от исходного сырья и способа его подготовки. К сырьевым смесям предъявляют различные требования в зависимости от того, будут ли они обжигаться в вращающихся печах по мокрому способу, в печах с циклонными теплообменниками или с конвейерным кальцинатором по сухому способу. В первом случае важнейшими свойствами сырьевой смеси (шлама) должны быть влажность, текучесть и тонкость помола; во втором – влажность и тонкость помола сырьевой муки и в третьем – влажность, гранулометрический состав и прочность гранул.

Основное условие при приготовлении сырьевой смеси – получение шлама заданных химического состава и тонкости помола с минимально возможной влажностью. Без этого нельзя обеспечить стабильную и высокопроизводительную работу печей, а также выпуск клинкера высокого качества. Необходимый химический состав сырьевого шлама устанавливают исходя из принятого состава клинкера с учетом присадки золы топлива и других технологических факторов.

Для получения цементов высокого качества необходимо поддерживать однородность химического состава искусственных сырьевых смесей путем его тщательного корректирования (уточнения).

В зависимости от метода корректирования химического состава смеси ее можно готовить двумя способами: порционным и поточным (в потоке).

Усреднение и гомогенизация шлама осуществляются в вертикальных шлам-бассейнах, в которые он перекачивается из сырьевых мельниц.

Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера

В результате физико-химических и термохимических процессов обжиг сырьевой смеси при 1300°–1450°С получают портландцементный клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов.

Процесс образования клинкерных минералов при обжиге, минералогический состав получаемого клинкера и свойства портландцемента зависят от физико-химических свойств и химического состава обжигаемой сырьевой смеси, вида и качества топлива, температуры и продолжительности обжига, а также от скорости охлаждения клинкера.

Клинкер получают во вращающихся печах, применяемых как при мокром, так и при сухом способах производства портландцемента.

Характер физико-химических реакций, протекающих при обжиге сырьевых смесей, приготовленных по мокрому или сухому способу, по существу, одинаков и определяется температурой нагревания материала.

При обжиге в печи по характеру определенных превращений сырьевой смеси можно выделить шесть температурных участков – зон:

I. до 200°С – испарение (подсушка материалов);

П. – 800° С – подогрев (дегидратация);

Ш. 1200°С – декарбонизация (кальценирование);

IV. – 1300°С – экзотермические реакции;

V. – 1450°С – спекание;

VI. 1300° – 1000° С – охлаждение.

Помол клинкера

Помол клинкера – важный технологический процесс, один из наиболее энергоемких в цементном производстве. Многие свойства цемента (активность, интенсивность нарастания прочности, морозостойкость и др.) зависят не только от химического и фазового состава клинкера, но и от тонкости помола.

Клинкер и добавки измельчают в трубных мельницах открытого и замкнутого цикла.

На цементных заводах помол клинкера осуществляют по следующим технологическим схемам:

1) одностадийный и двухстадийный в открытом цикле;

2) одностадийный и двухстадийный в замкнутом цикле.

Одностадийный открытый цикл помола применяют в том случае, когда не требуется материал с высокой удельной поверхностью, а двухстадийный помол для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента, т.е. клинкера с более высокой удельной поверхностью по сравнению со шлаком.

При двухстадийном помоле грубое измельчение клинкера первоначально осуществляется в короткой однокамерной мельнице, а тонкий помол во второй мельнице – до окончательного измельчения.

Тонкость помола цемента характеризуется по остатку на сите № 008 и составляет 8 – 12 % для большинства цементов.

Расход электроэнергии на получение одной тонны цемента 35 – 40 кВт/час. С повышением тонкости помола затраты электроэнергии возрастают в большей мере, чем степень измельчения.

Интенсивность процесса помола клинкера достигается рациональным подбором ассортимента мелющих тел, аспирацией мельницы и впрыскивания в последнюю камеру воды, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Для транспортирования цемента в складские помещения силосного типа применяют пневматические насосы, которые по присоединенным к ним трубопроводам перемещают цемент в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Тарирование цемента

Упаковка цемента производится автоматическими упаковочными машинами, которые устанавливаются в силосном складе. Для упаковки применяют пятислойные мешки из нитроцеллюлозной бумаги (крафт-бумаги), непромокаемой и выдерживающей температуру до 150°С, а также шестислойные клапанные бумажные мешки.

Исходя из особенностей технологии и организации производства в цементной промышленности применяют попередельный метод учета затрат и калькулирования цемента.

Объектом учета является цех, объектом калькулирования – полученный полуфабрикат (клинкер) и готовый цемент. Калькуляционная единица – 1 т.

Портландцемент. Получение портландцемента.Сырьевая смесь для получения порт­ландцемента (ПЦ) состоит чаще всего из известняка (7578 %)

Производство строительных смесей технология производства качественного цемента как выглядит клинкер для производства цемента

На первые три этапа приходится до 75 % от общей величины затрат на производство цемента: чем ближе расположен карьер, тем ниже себестоимость выпускаемой продукции.

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 %.

Читайте так же:
Обнажение цемента по пономаревой

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.

химический состав цемента где и как производят цемент мокрый метод производства цемента

Целесообразность собственного производства

В домашних условиях приготовить качественный цемент невозможно, размолотые и растворенные в воде известняк и зола пригодны разве что для замазки швов или фиксации мелких деталей (при условии добавления жидкого стекла). Для создания вяжущего, соответствующего нормам ГОСТ, и с маркой прочности выше М200 требуется линия оборудования, включающая дробилки, транспортеры для подачи сырья, мельницы, дозаторы, сортировочные, гранулирующие, клинкерную и шнековые машины, барабанную печь, охладитель и пакетирующие станки. Для обслуживания цементного завода требуются силы как минимум 40 человек, характерно высокое потребление энергоресурсов.

Основным поставщиком оборудования является Китай, фирмы-реализаторы предлагают как отдельные машины, так и полностью укомплектованные линии. Претензий к надежности агрегатов и качеству изготавливаемого портландцемента нет. Начальная стоимость мини-завода составляет не менее 1000000 рублей, для размещения потребуется площадь от 30000 м2. Но несмотря на значительные первоначальные вложения этот бизнес относится к рентабельным из-за востребованности данного стройматериала. Средняя себестоимость 1 т цемента – от 800 до 1000 рублей, а реализации – от 3500 до 4000.

Производство цементных смесей

Рентабельность во многом зависит от качества и доступности сырья, близости карьеров и степени развития маркетинговой сети. При полном цикле заводы выпускают от 330 т/сутки, что означает свыше 60000 рублей чистой прибыли в день.

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.

Сухая технология производства

Сухой способ производства цемента использует другую технологическую схему. Известняк и глина, которые добывают из карьера, дробятся и отправляются в сепараторную мельницу. Тут они смалываются, смешиваются, сушатся. Полученную смесь доставляют в смесительные аппараты, окончательно перемешивают с использованием сжатого воздуха. Сейчас же корректируется и химический состав цемента.

При применении глинистого компонента сырье подают для смешивания в шнеки, где частично увлажняют водой. Создаются прочные гранулы со влажностью максимум 14%, потом они поступают для обжига в печь.

Обжиг сырья при сухом методе может осуществляться в разных печах – в данном случае особое внимание обращают на приготовление сырья. А дальнейшие этапы производства сходны с мокрым методом.

Как делают сухой цемент: мокрый и сухой способ производства цемента, технология

Плюсы технологии

В сравнении с мокрым, сухой метод обладает некоторыми преимуществами, которые обязательно нужно учитывать при расчетах (когда планируется организовать бизнес по производству цемента, к примеру).

Главные достоинства сухого метода:Сравнительно невысокий удельный расход энергии тепла на обжиг клинкера – в пределах 2900-3700 кДж/кг.Объем печных газов меньше на 30-40%, их можно вторично применять для сушки сырья и значительно снизить энергозатраты на создание клинкера, уменьшить затраты на обеспыливание.Значительно меньшая металлоемкость печей для обжига при повышенной производительности в сравнении с мокрой технологией. Мощность печей при «сухом» методе составляет 3000-5000 тонн в сутки, что больше в 1-2 раза аналогичного оборудования мокрого метода.Нет необходимости в мощных источниках воды.

Как делают сухой цемент: мокрый и сухой способ производства цемента, технология

Минусы технологии

Несмотря на явные преимущества, есть у технологии и свои минусы.

Какие недостатки есть у сухого метода производства цемента:Значительно больше выделяется пыли, что усложняет соблюдение санитарных норм, правил охраны окружающего пространства.Сложность конструкции печей для обжига и их требовательность в плане колебаний химического состава сырья, его степени влажности, дисперсности.Сравнительно низкий коэффициент использования печей – где-то 0.7-0.8.

Как делают сухой цемент: мокрый и сухой способ производства цемента, технология

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.

Читайте так же:
Как замесить цемент для бордюра

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.

Отличия мокрой технологии производства от сухой

Обе технологии производства цемента обладают своими нюансами, плюсами и минусами. Но есть ключевые особенности, которые необходимо учитывать в первую очередь при планировании бизнеса и просчете расходов, прибыли. Главный недостаток мокрого метода производства цемента – существенная энергоемкость всего процесса, которая отражается соответствующим образом на цене конечного продукта в сторону повышения.

Сухая же технология менее экологична и опасна для окружающей среды, в связи с чем требует значительных расходов на устранение этого фактора. При этом, сам процесс производства обходится дешевле по всем пунктам, позволяет понизить цену конечного продукта.

Химический состав на основании сырьевой базы цементного порошка

Современный вяжущий порошок на 70% состоит из неорганических веществ, на 20% – из органических, на 10% – жидкости. В частности, процесс изготовления построен на комбинировании:

  • извести (60%);
  • диоксида кремния (20%);
  • алюминия (4%);
  • гипсовой составляющей и оксидированного железа (2%);
  • магния оксид (1%).

Представленное соотношение характерно для традиционного портландцементного порошка. Естественно, возможны видоизменения: формулы напрямую зависят от того, какие характеристики производителю необходимо в итоге получить.

Важно! Разнообразные виды цемента и его марка предопределяются ингредиентами, а именно их параметрами.

Сегодня же, когда изготавливают цементный порошок, измельчают клинкер. Это производная обжигаемой глины и известняка (3 к 1). Фактически клинкер – полуфабрикат, из которого делают цемент. Обжигание при температуре в 1500 градусов по Цельсию с последующей стадией измельчения позволяет получить частицы диаметром до 0,6 см.

После дробления в составное вещество вводятся добавки:

  • позволяющие контролировать срок, когда начинается и завершается стадия схватывания;
  • корректирующие разные параметры изделия (пластификаторы, присадки и прочие).

Теперь горные породы заменены на следующие наборы разновидностей исходных веществ:

  • Карбонатные ископаемые. Это вещества кристаллического или аморфного типа, предопределяющие эффективность взаимодействия материала с прочими составляющими будущего цементного порошка.
  • Осадочные образования. Глинозем и прочие глиносодержащие вещества способствуют повышению пластичности и разбуханию, которое происходит, когда на материалы воздействует влага. В главные особенности этой составляющей стоит записать вязкость, обуславливающую её востребованность, когда применяется типовой сухой способ выпуска цементного порошка.

Помимо известняка и глины часто используется:

  • извлекается известь из мергелистых отложений, либо её заменяет мел, доломитовые отложения, а также ракушечник;
  • что касается глиносодержащих составляющих, то ими также может выступать суглинок, лесс или сланцевые производные.

Составляющие, которыми выполняется корректировка, бывают такими:

  • железистые и кремнебелитовые;
  • плавиковый шпат;
  • апатиты и т.д.

Как альтернатива для приготовления, прибегают к включению в вещество различных производственно-промышленных отходов:

  • пиритные огарки;
  • сбор пыли из домны, а также белитового шлама;
  • минерализирующие элементы.

Также нельзя забывать о профильных модификаторах:

  • увеличивающих морозостойкость и ускоряющих прохождение активных этапов от замеса до застывания;
  • наращивающих подвижность и обеспечивающих полноценность гидратации;
  • усиливающих водостойкость;
  • улучшающих прочностную возможность и т.д.

Учитывая всё разнообразие составляющих, на рынок поступает порошок, адаптированный под задачи, которые решаются, когда осуществляется строительство.

Технология производства цемента сухим способом

Плотность известняков составляет 2700-2760 кг/м3; прочность на сжатие до 250-300 МПа; влажность колеблется от 1 до 6 %. Наиболее пригодны для производства цемента мергелистые и пористые известняки с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевых включений. По сравнению с твердыми и плотными разновидностями такие известняки легче измельчаются и быстрее вступают в реакцию с другими компонентами сырьевой смеси при обжиге.

Содержание

Введение…………………………………….……………………………….….5
1 Сырьевая база производства цемента сухим способом……………………..6
2 Характеристика способов производства цемента………………………. 10
3 Физико-химические основы рассматриваемого процесса ………………..14
4 Технологическая схема производства цемента сухим способом ……. 17
4.1 Технологическая схема процесса………………………………………….17
4.2 Характеристика основного оборудования……………………………. 22
4.3 Анализ использования сырья и материалов……………………..……. 37
4.4 Использование воды и энергии……………………………………….….46
5 Жизненный цикл продукции и основные виды воздействия производства цемента сухим способом на окружающую среду…………………………….…. 48
Заключение…………………………………….…………………………. 51
Список использованных источников………………………………………..52

Прикрепленные файлы: 1 файл

ТЕХНОЛОГИЯ.docx

Естественная влажность глин – 10-30% в зависимости от времени года и степени уплотнения. Суглинки, лёсс и глинистые сланцы отличаются меньшей влажностью. Объемная масса глин 1700-2100 кг/м 3 . У суглинков и лесса она меньше, а у глинистого сланца больше.

Содержание в глинах примесей MgO, SО3, щелочей и других соединений устанавливают в соответствии с пределами, допускаемыми для портландцемента. Примесь кварцевых зерен затрудняет помол сырья, а включения крупной гальки делают глину практически непригодной для производства без предварительного ее обогащения.

Карбонатное и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть, возможно, более однородным по составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе обжига.

Промышленные отходы. В качестве сырьевых компонентов на некоторых цементных заводах используются отходы различных отраслей промышленности. Наиболее широко применяют доменные шлаки, которые представляют собой силикатные и алюмосиликатные расплавы, получающиеся при выплавке чугуна, а также нефелиновый (белитовый) шлам — отход производства оксида алюминия из нефелинов, сиенита и других горных пород. Нефелиновый шлам на 80% состоит из белита, который полностью заменяет глинистый компонент в сырьевой смеси и примерно на 50% карбонатный. При использовании белитового шлама в сырьевую смесь обычно вводят одновременно две корректирующие добавки – глиноземистую и железистую. Недостаток нефелинового шлама – наличие повышенного содержания щелочей.

Минерализаторы. Минерализаторы – вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. В качестве минерализаторов в цементной промышленности используют плавиковый шпат — флюорит CaF2, фосфогипс, кремнефтористый натрий Na2SiF6, апатит Ca5(PO4)3F , гипс и др.

Читайте так же:
Е 503 ремонтная цементная смесь

Фосфогипс – продукт, вырабатываемый из отходов производства фосфорной кислоты, из флотационного апатитового концентрата или флотационного фосфорита. Фосфогипс в основном состоит из двуводного сульфата кальция и содержит примеси фосфорной кислоты, неразложенного фосфата кальция, глинистых минералов и др.

В состав шлама вводят фосфогипс в количестве до 1% в пересчете на SO3 от массы загружаемого сырья. В цементной промышленности фосфогипс применяют как интенсификатор процесса обжига, а также взамен гипса при помоле цемента.

Плавиковый шпат (флюорит) — минерал состава CaF2, содержащий 48,8% фтора и 51,2% кальция. Обычно плавиковым шпатом называют как минерал, так и флюоритовую руду и концентрат. В производстве цемента плавиковый шпат используют с содержанием CaF2 не менее 65% и SiO2 не более 30%. /3,5,12/

КР 02.00.ПЗ

Характеристика способов производства цемента

БГТУ 72213028, 13

2 Характеристика способов производства цемента

Цемент не является природным материалом. Его изготовление — процесс дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того — на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.

Производство цемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая – это операции по производству клинкера, вторая – измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т. е. приготовление портландцемента. Получение клинкера – наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера. Комплекс операций по получению из клинкера портландцемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава – сложная задача. С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного.

Мокрый способ производства используют при изготовлении цемента из мела (карбонатный компонент), глины (силикатный компонент) и железосодержащих добавок (конверторный шлам, железистый продукт, пиритные огарки). Влажность глины при этом не должна превышать 20%, а влажность мела — 29%. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси

производится в водной среде, на выходе получается шихта в виде водной суспензии — шлама влажностью 30 — 50%. Далее шлам поступает в печь для обжига. При обжиге из сырья выделяются углекислоты. После этого шарики-клинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.

Комбинированный способ предполагает использование и сухого и мокрого способа. Комбинированный способ имеет две разновидности. Первая предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, потом её обезвоживают на фильтрах до влажности 16 – 18 % и отправляют в печи для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант приготовления является прямо противоположным первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10 – 14 % воды, гранулируют, размер гранул составляет 10 – 15 мм и подают на обжиг.

Сухой способ производства. Последовательность технологических операций производства портландцемента сухим способом указана в принципиальной технологической схеме (рис. 2.1).

Самоходный дробильный агрегат

Мельница самоизмельчения « Аэрофол»

Отхо-дящие газы враща-ющейся печи

Трубная мельница домола

Вращающаяся печь с циклонными теплообменниками

Дробилка для клинкера

Мельница для помола клинкера

Склад или резер-вуар топлива (уголь, мазут, газ)

Гранулированный доменный шлак или активные минеральные добавки

Рис. 2.1 Принципиальная технологическая схема получения портландцемента сухим способом

Высокая твердость измельчаемых материалов требует предварительного их дробления. Тонкое измельчение материалов может производиться при влажности не более 1 %. В природе такое сырье практически не встречается, поэтому обязательная операция сухого способа производства — сушка. Желательно совмещать ее с размолом сырьевых компонентов. На большинстве новых предприятий, работающих по сухому способу производства, в шаровой трубной мельнице совмещаются процессы сушки, тонкого измельчения и перемешивания всех компонентов сырьевой смеси. Из мельницы сырьевая смесь выходит в виде тонкодисперсного порошка – сырьевой муки. В железобетонных силосах производятся корректировка ее состава до заданных параметров и гомогенизация перемешиванием сжатым воздухом. Готовая сырьевая смесь поступает на обжиг. Вращающиеся печи сухого способа производства оборудованы запечными теплообменными устройствами (циклонными теплообменниками). В них за несколько десятков секунд сырьевая смесь нагревается до 700-800°С, дегидратируется и частично декарбонизируется.

Завершается обжиг клинкера во вращающейся печи. Необходимость экономии расхода топлива вынуждает перерабатывать по сухому способу материалы со все более высокой влажностью. Технологическая схема производства портландцемента из такого сырья выглядит следующим образом. Предварительное измельчение материалов повышенной влажности при сухом способе целесообразно осуществлять в мельницах самоизмельчения типа «Аэрофол», позволяющих перерабатывать сырье с влажностью до 25%. Однако полностью высушиться сырье при этом не успевает и в шаровой мельнице одновременно с доизмельчением крупных частиц и получением однородной сырьевой смеси производится ее досушка. Приготовление сырьевой смеси в виде порошка усложняет технологическую схему. Увеличивается число энергоемкого оборудования. Сложнее при сухом способе обеспечить санитарные условия и охрану окружающей среды. Но решающим его преимуществом является снижение расхода теплоты на обжиг клинкера до 3,4-4,2 МДж/кг. Кроме того, на 35-40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и дает больше возможностей по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья. Важнейшее преимущество сухого способа — более высокий съем клинкера с 1 м 3 печного агрегата. Это позволяет проектировать и строить печи по сухому способу в 2-3 раза более мощные, чем по мокрому. В целом по технико-экономическим показателям сухой способ превосходит мокрый. При использовании мощных печей он обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера примерно вдвое, рост годовой выработки на одного рабочего примерно на 40%, уменьшение себестоимости продукции на 10 % и сокращение капиталовложений при строительстве предприятий на 50%. Это обусловило интенсивное его распространение в мировой цементной промышленности. Однако надо учитывать, что возможности применения сухого способа ограничены влажностью перерабатываемого сырья. Переработка сырья с влажностью более 20-25 % по сухому способу связана с высокими расходами теплоты на сушку, и этот способ становится неэкономичным. /2,3,4/

Читайте так же:
Как сделать самодельный цемент

Обжиг сырьевой смеси цемента

/upl/2021/Screenshot_2_6.png

Проблема отходов – одна из самых актуальных в мировой повестке, при этом большинство россиян считают ее основной в сфере экологии. По данным Росприроднадзора, площадь мусорных полигонов в РФ уже достигла 4 млн гектаров – это сопоставимо с размерами Нидерландов или Швейцарии, и она ежегодно увеличивается на 10%.

Поэтому важнейшая задача – очистить страну от мусора и создать систему, которая позволит разделять отходы, грамотно управлять их потоками, перерабатывая с пользой для населения и без вреда природе. Превращение в цемент так называемых «хвостов», которые остаются на мусоросортировочных комплексах после извлечения всего полезного вторсырья, – одно из самых экологичных и эффективных решений этой проблемы.

Использование на цементном производстве альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов (ТКО) поможет России достичь показателей нацпроекта «Экология», в рамках которого планируется к 2024 году снизить долю их захоронения до 87,9%.

Специальный проект ТАСС во всех подробностях рассказывает об утилизации ТКО на предприятиях отрасли и о том, почему эта технология должна стать частью системы обращения с отходами.

По последним данным РЭО, в 2019 году в России образовалось 61,1 млн тонн ТКО, а в 2020 году – 54,3 млн тонн, 96,2% из которых отправили на захоронение. Один человек производит примерно 420 кг ТКО в год, и этот показатель растет на 3% ежегодно.

Чтобы ликвидировать незаконные свалки и значительно сократить объемы вывозимого на полигоны мусора, 1 января 2019 года в России началась реформа отрасли обращения с отходами. Как рассказали в РЭО, за прошедшие два года в России ввели 106 предприятий по обращению с ними, еще 868 должны заработать до конца десятилетия.

Сколько мусора сортируют в России?

По данным РЭО, в начале 2021 года уровень сортировки ТКО в России достиг 30%, к 2024 году этот показатель составит 50%, а к 2030 году – 100%. На утилизацию, которая включает в себя всю полезную переработку, кроме захоронения, к 2024 году направят 12% отходов, а к 2030 году – 50%. При этом за счет просветительской работы раздельный сбор может охватить к концу 2021 года до 42% россиян.

Чтобы снизить объемы вывозимого на свалки мусора и увеличить количество полезных материалов, которые обретают новую жизнь после переработки, нужно переходить на раздельный сбор. Дальнейшая глубокая сортировка отходов позволит извлекать из них максимально возможное количество вторсырья, и на цементный завод в качестве альтернативного топлива будет поступать только то, что непригодно для переработки.

Есть достаточно простые правила первичной сортировки мусора по видам.

Что можно переработать, а что – нет?

  • Пластик

В основном мусорные баки заполнены пластиком, чью сортировку значительно затрудняет большое количество его видов. К такому вторсырью относятся пакеты, стретч-пленка, бутылки, крышки, полимерная упаковка и контейнеры. Если они не загрязнены пищевыми отходами, то при сортировке их отберут, спрессуют и продадут в большом объеме на завод по производству пластика.

Но не всему пластику можно дать новую жизнь. Многочисленные пакеты-майки изготавливаются из смеси пластиков или ПНД (02), и переработчики их не берут, хотя по виду они не отличаются от других пакетов. Сложно перерабатывать и цветные ПЭТ-бутылки: из-за того, что они редко попадаются в потоке отходов, почти невозможно собрать нужный объем для продажи и последующей переработки. Трудноперерабатываемые и неопределяемые виды пластика, а также упаковка из нескольких составляющих могут стать альтернативным топливом.

  • Бумага

В бак для вторсырья нужно складывать:

Также изделия из бумаги и картона можно сдавать в пункты приема макулатуры.

Но на переработку не возьмут салфетки, сигаретные пачки, втулки от туалетной бумаги, яичные лотки, обои, ламинированную бумагу, фотобумагу, бумагу для выпечки, кальку и кассовые чеки.

На цементный завод также могут отправиться бумажные отходы, которые остаются после отбора пригодной для переработки макулатуры.

  • Стекло

Подходящий материал, потому что состоит из простых природных веществ: песка, соды, извести. При переработке стекло не теряет своих свойств, и вторичные изделия получаются не хуже изготовленных в первый раз.

Переработать можно банки, бутылки, флаконы, стеклобой. Для утилизации на цементном заводе оно не подходит.

  • Металл

Отходы из металла собирают, сортируют и отправляют на переплавку. Они отлично поддаются вторичной переработке, не теряют своих свойств и могут служить людям долгие годы в виде любых изделий.

Чаще всего в мусорные баки попадает алюминиевая или жестяная упаковка от напитков и продуктов. В альтернативное топливо металл не попадает.

Одна из главных задач по организации раздельного сбора мусора – не смешивать пищевые отходы с чистым и сухим вторсырьем. Для этого отсортированные гражданами ТКО забирают из разных контейнеров разные мусоровозы.

Если отходы перемешиваются и загрязняются пищевыми остатками, то выбрать вторсырье становится сложно – большая его часть без полезной утилизации попадает на полигон. Мусоровозы свозят ТКО в комплекс по переработке отходов (КПО), где происходит тщательный отбор полезных фракций. После того как отобрали все пригодное для переработки, у оставшихся «хвостов» три пути: на полигон, на мусоросжигательный или на цементный завод.

Читайте так же:
Как проверить цемент или нет

Для изготовления цемента необходимы известняк, глина и тепловая энергия. При этом затраты на последнюю составляют 30% от всех производственных расходов. Для обжига сырьевой смеси в цементной промышленности применяют различные виды ископаемого топлива, в том числе уголь и природный газ.

В качестве альтернативного топлива на цементных заводах можно использовать широкий перечень горючих отходов: остатки ТКО (после сортировки и извлечения всех полезных фракций), резину, многосоставную упаковку, отработанные шины и масла, сточные воды химической промышленности, шламы сточных вод и нефтепродуктов, растворители, краски, загрязненные почвы, биомассу, жир и все прочее, что невозможно переработать иным способом. При этом цементные предприятия не претендуют на перерабатываемое вторсырье, которому можно дать новую жизнь, – бумагу, пластик, стекло, металл.

Цементные заводы по всему миру – неотъемлемая часть системы конечной переработки отходов. Технология апробирована во многих странах и все время совершенствуется. В Евросоюзе наибольшее распространение она получила в Австрии, Чехии и Германии. Активно применяется в Болгарии, Франции, Румынии и Польше. Средний процент замещения природного топлива альтернативным в ЕС составляет более 40%. В Европе есть заводы, на 95% работающие на топливе из отходов.

Пока в России должным образом не налажено производство RDF-топлива (Refuse Derived Fuel), полностью готового к использованию и отвечающего ряду требований, в том числе высокой калорийности, низкой влажности и другим параметрам. Так, отходы, которые использует для утилизации цементный завод компании «ЛафаржХолсим» в поселке Ферзиково Калужской области, являются измельченными остатками после сортировки и извлечения всех полезных фракций, так называемыми «хвостами».

Внутри цементной печи происходит уникальный процесс «два в одном»: выделение тепловой энергии и утилизация отходов, когда минеральная фракция при высокотемпературном режиме становится частью клинкера.

Условия работы таких печей обеспечивают полное и безопасное разрушение даже стойких органических соединений. Это происходит в первую очередь благодаря окислительной атмосфере и высокой температуре – в зоне сгорания она достигает 2000 °С. Поэтому цементные заводы – приоритетный способ для утилизации некоторых видов отходов, например отработанных шин и масел.

Уникальность технологии переработки отходов в цемент заключается в полном отсутствии небезопасной золы. Зольный остаток непосредственно в печи вступает в реакцию с сырьевыми материалами и образует клинкер – промежуточный продукт при производстве цемента. В то же время при утилизации на мусоросжигательных заводах образуется около 20% зольного остатка, который в дальнейшем необходимо размещать на полигонах.

Строительство новых мусоросжигательных заводов нередко вызывает жаркие дискуссии в обществе. Цементные заводы уже есть почти во всех регионах России, и при модернизации они смогут перерабатывать существенную часть отходов. При соответствующей поддержке государства расходы на обновление оборудования, которое позволит работать на альтернативном топливе, готовы взять на себя производители цемента. Еще один плюс – переход на топливо из отходов не окажет влияния на предельные выбросы предприятий этой отрасли и поможет внести весомый вклад в достижение целей национального проекта «Экология».

Кроме того, утилизация отходов на цементных предприятиях позволяет снизить негативное влияние на окружающую среду, включая сокращение выбросов CO2. Наличие органики (отработанных шин, высушенного осадка сточных вод и т. д.) делает отходы нейтральными по содержанию углерода. Каждые 10% замещения могут снижать выбросы CO2 на 20 кг на тонну цемента.

В России на сегодняшний день только «ЛафаржХолсим» использует «хвосты» ТКО после сортировки в качестве вторичного энергетического ресурса. На заводе в Калужской области в 2020 году утилизировали 54 тыс. тонн отходов, что позволило сэкономить 14,3% природного газа. При этом цементные заводы вместе с другими крупными компаниями создают промышленный симбиоз, когда отходы одного производства становятся сырьем для другого. Крупнейшие мировые бренды, в основе стратегий которых лежат принципы устойчивого развития, утилизируют отходы своего производства на этом заводе «ЛафаржХолсим».

Входной контроль

КПО выгодно отдавать подготовленные «хвосты» на цементный завод, чтобы не платить деньги за размещение мусора на полигонах, количество которых сокращается, а стоимость захоронения на них увеличивается. На предприятии каждая машина с «хвостами» проходит входной контроль: проверку на радиацию, дополнительную металлосепарацию и измельчение. Запрещено использование несортированных, радиоактивных, медицинских, биологически опасных отходов, с повышенным содержанием хлора или с неизвестным составом.

Альтернативное топливо не влияет на выбросы из трубы цементного завода – для работы предприятий на этой технологии действуют те же самые ПДВ (предельно допустимые выбросы) пыли, двуокиси серы и оксида азота, определенные российским законодательством. При этом, например, заводы компании «ЛафаржХолсим» в России используют непрерывный мониторинг выбросов в соответствии с европейскими стандартами. На трубах стоят датчики, которые дополнительно к российским требованиям измеряют содержание загрязняющих веществ в выбросах, в том числе летучих органических соединений.

Диоксины и фураны образуются при сжигании альтернативного топлива в очень малых количествах, ниже предельно допустимых концентраций и даже пределов обнаружения приборами. Их в разы меньше, чем у мусоросжигательных заводов, благодаря очень высокой температуре в цементной печи. Диоксины и фураны – неустойчивые соединения, которые образуются в небольшом температурном диапазоне, при повышении температуры распадаются на составляющие.

Цемент, произведенный с применением альтернативного топлива, ничем не отличается от сделанного на газе или угле, что подтверждено опытом европейских стран. Качество продукции полностью соответствует отечественным стандартам. Утилизация отходов при производстве цемента признана наилучшей доступной технологией (НДТ) в России и Евросоюзе. Благодаря применению такого топлива в цементном производстве промышленники смогут внести значительный вклад в решение проблемы отходов и сократить количество полигонов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector