Характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
µватор для подачи угля из дробилки в бункер; 12 - сушильный барабан для угля; 13 - мельница для угля; 14 - склад угля; 15 - склад гипса; 16 - элеватор для подачи гипса из дробилки в бункер; 17 - склад клинкера; 18 - шаровая мельница; 19 - силосы для цемента; 20 - упаковка цемента
Требования к химическому составу сырья для получения клинкера не допускают больших колебаний в содержании четырех главных оксидов. Содержание оксидов (%): СаО - 63 67, SiO2 -20. 24, Al2O3 - 4. 9, Fe2O3-2..4.
В качестве примесей обычно присутствуют NaO2, K2O, MgO, SO3, P2O5, Мп2О3, TiO2 и другие, содержание которых ограничивается в составе сырья.
При расчете состава сырья используется основной, или гидравлический, модуль, %:
m =
а также силикатный (или кремнеземный):
n =
и алюминатный (или глиноземный):
p =
Их числовые значения должны находиться в пределах: m=1,9 2,4; n = 1,7… 3,5; р = 1,0… 2,5.
Производство цемента состоит в приготовлении сырьевой смеси: обжига этой смеси до спекания в клинкер; складирования клинкера; помола клинкера совместно с гипсом, минеральными и другими добавками [4,124].
В зависимости от характера приготовления сырьевой смеси различают несколько способов производства цемента: мокрый, сухой и комбинированный. Каждый из этих способов имеет свои особенности, достоинства и недостатки. В АО Осколцемент преобладает мокрый способ, хотя в 1973 году вступила в действие третья технологическая линия, работающая по сухому способу производства, более экономичная по расходу топлива.
При мокром способе сырьевую смесь измельчают в шаровых мельницах в присутствии большого количества воды (до 36… 42% массы сухого вещества) и получают жидкотекучую массу, или суспензию. Ее называют шламом. Из шламбассейна масса направляется для обжига во вращающуюся печь. Мокрый способ более целесообразно использовать при применении в качестве сырьевых компонентов мела, сырой глины, что понижает расход электроэнергии на измельчение сырьевой смеси. При этом способе облегчаются транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, однако расход топлива на обжиг ее в печи в 1,5… 2 раза больше, чем при сухом способе.
При сухом способе готовится сухой порошок смеси исходных материалов (так называемая сырьевая мука), который обжигается во вращающейся печи.
Комбинированным называют способ производства, при котором сырьевая смесь для обжига подготавливается в виде гранул. Шлам обезвоживают до влажности 16…18% и полученный сухарь (корж) перерабатывают в гранулы на специальных грануляторах. Можно также увлажнять сырьевую муку до 12…15% и из нее изготовлять те же гранулы для обжига. Комбинированный способ по сравнению с мокрым дает до 20…30% экономии топлива.
При всех способах весьма важно обеспечить бесперебойное поступление сырьевой смеси на обжиг для получения из нее портландцементного клинкера.
Обжиг сырьевой смеси - центральный этап технологии цемента. Для обжига применяются два типа печей - шахтные и вращающиеся.
Шахтные печи применяются иногда при сухом способе производства, особенно целесообразно их применение при использовании природного сырья, известковых мергелей, когда вся подготовка сырья сводится практически к его дроблению.
Основным видом печей при мокром и сухом способах производства являются вращающиеся длиной от 150 до 230 м диаметром 5…7 м и короткие длиной от 60 до 95 м с различными запечными устройствами (конвейерный кальцинатор, циклонные теплообменники, холодильники и др.). Больше других применяют печи длиной 170 и 185 м.
Вращающаяся печь (рис. 1) устанавливается с небольшим уклоном (3…4) в сторону передвижения сырьевой смеси. Печь медленно (1…2 оборота в 1 мин) вращается вокруг своей оси на подшипниках, Сырьевая смесь подается в печь автоматическим питателем с верхнего ее конца, и со стороны нижнего конца вдувается топливо - мазут, природный газ или воздушно-угольная смесь. Горячие газы направляются навстречу сырьевой массе. По всей длине вращающейся печи и сложном печном устройстве условно различают шесть зон. Внутри печи, облицованной надежной огнеупорной футеровкой, находятся различные внутрипечные устройства для лучшего перемешивания и интенсивного прогрева сырья (фильтр-подогреватели шлама, цепные завесы, металлические и керамические теплообменники). Зоны различают по основным физическим и химическим процессам, проходящим при нагревании [4,128].
В зоне сушки происходит испарение свободной воды. Подсушенный материал комкуется и распадается на гранулы. В зоне подогрева при температурах от 200 до 700С сгорают органические примеси, удаляется химически связанная вода и образуется каолинитовый ангидрит А12О3-2SiO3, или, что то же Si2А12O7. Обе эти подготовительные зоны составляют при мокром способе около половины длины печи, при сухом способе - значительно меньше. В зоне кальцинирования при интервале температур от 700 до 1100С происходят диссоциация карбонатов СаСO3 и MgCO3. a также разложение глинистого компонента на оксиды SiO2, Аl2О3, Fе2О3. Они вступают в химическое взаимодействие с СаО в твердом состоянии и в конце этой зоны образуются соединения ЗСаО-А12О3 или Са3А12О6, 2CaO-Si02, или Ca2Si04 и др.
В зоне экзотермии при температурах 1100…1300С также проходят реакции в твердом состоянии с выделением большого количества теплоты (до 420 кДж на 1 кг клинкера). На коротком участке печи (5…7 м) образуются дополнительные количества Са3А12О6 и Ca2SiO5, а также алюмоферрит кальция 4СаО-А12О3-Fе2О3 или Ca4Al2Fe2O10. В зоне спекания температура достигает наив?/p>