Описание технологической линии и характеристики основного оборудования

Добыча известняка и глины производится из месторождений, находящихся поблизости от проектируемого завода. Вскрышные породы удаляют прямой экскавацией с перемещением в отвал. В качестве оборудования для добычи сырья используются роторные экскаваторы (рис.). Их преимуществом является снижение стоимости вскрышных работ по сравнению с другими способами добычи. К плюсам также можно отнести достаточно большую вместимость ковша (до 12,5 тыс. л) и высокую производительность (более 10 тыс. м³/час).

Рис. Роторный экскаватор

После отделения породы от пласта происходит процесс погрузки добытого сырья, которое транспортируется на завод автотранспортом. Выбор автотранспорт обоснован, так как месторождение сырья расположено в достаточной близости к точке строительства завода. Также этот вид транспортировки выгоден с точки зрения начальных затрат.

Привозное сырье, гипс, огарки и минеральные добавки, поставляются железнодорожным транспортом. Также этот вид транспорта используется для отправки готовой продукции с завода потребителям.

С целью создания производственного запаса сырьевых материалов непосредственно на заводе, после карьера сырьё поступает на склад сырья. Норма запаса составляет 7 суток для известняка и глины (в связи с близостью карьера), 15 суток для огарков и гипса. Из-за климатических условий (холодная зима) в регионе используется закрытый склад.

После добычи материал подвергается измельчению.

Первой стадией измельчения служит дробление. Так как энергетические затраты на дробление значительно меньше, чем затраты на помол, желательно дробить материал до возможно мелких фракций. Дробление сырьевых материалов производят для того, чтобы уменьшить расход электроэнергии при помоле и увеличить производительность сырьевых мельниц. Технологическая схема дробильной установки определяется размером камня, выдаваемого карьером, и необходимой крупностью сырья после дробления. Чем крупнее выдают карьер камень, тем меньше стоимость добычи. Допустимый размер камня определяется возможностями дробилки.

Выбор типа дробилки связан со свойствами сырья и особенностями гранулометрии раздробленного материала. Конусные и щековые дробилки для первой стадии имеют степень измельчения 3-4, молотковые же и ударно отражательные дробилки – 20-40.

Молотковые дробилки (рис.) оборудованы выходными колосниковыми решетками и выдают материал крупностью меньше ширины выходной щели.

Молотковые дробилки приспосабливаются для переработки влажных и вязких материалов (подвижная плита, обогрев дробящих поверхностей). Для увеличения производительности подобных видов дробилок их выпускают с двумя роторами и двумя питателями (сдвоенные дробилки). Для обеспечения высокой степени дробления дробилки оборудованы колосниковыми решетками, которые для облегчения обслуживания и ремонта устанавливают на передвижную раму. С этой же целью дробилки оборудуют гидравлическими подъемниками. Для увеличения срока службы ударных элементов и молотков на них устанавливают съемные ребра из твердых сплавов. Используют также реверсивное движение ротора. Скорость вращения ротора в молотковых дробилках иногда регулируется, что позволяет менять степень дробления. Молотковые дробилки используют как для одностадийного, так и для вторичного дробления. Их применяют для первичного дробления хрупких неабразивных пород и известняков средней пластичности с влажностью не более 15%. Для дробления сырьевых материалов повышенной влажности (мела, глины, трепела, опоки и других материалов, имеющих влажность до 35%) применяют специальные молотковые дробилки с подвижной плитой. Для дробления пород высокой прочности на первой стадии применяют молотковые дробилки ударно-отражательного действия.

Молотковые дробилки выбраны для измельчения кусков известняка, глины, гипса и минеральной добавки. По причинам вышеуказанным использование такого оборудование обосновано. Для глины будет использоваться дробилка с подвижной плитой, так как влажность глинистого компонента достаточно высокая. Характеристики подобранно дробильного оборудования приведены ниже (табл.).

Рис. Молотковая дробилка

Таблица

Технические характеристики молотковых дробилок

Грубоизмельченные сырьевые материалы после стадии дробления подаются на усреднение в усреднительные склады. Усреднение сырья – это комплекс технологических и организационных мер, обеспечивающих в течение длительного времени колебание химического состава сырьевой смеси в узких заданных пределах.

На складах производится усреднение кусковых материалов. Они позволяют повысить качество приготовления стабильной по составу сырьевой смеси. Применение усреднительных складов снижает также капитальные и эксплуатационные затраты. В зависимости от климата усреднительные склады могут быть открытыми или закрытыми.

Для автоматического управления приготовлением шихты создают несколько штабелей: два для известняка с высоким и низким титрами, и если второй компонент – твердый материал, то еще и штабель глинистого сырья. После дробления в молотковой дробилке отбирают пробы и делают анализ на CaCO₃. По данным анализа, известняк подают в один из двух усреднительных штабелей известняка - с низким или высоким содержанием CaCO₃. Наибольшая степень усреднения обеспечивают вытянутые в длину штабеля. Кладку материала в штабель ведут узкими полосами, тонкими слоями, покрывающими всю площадь штабелирования, длинными наклонными слоями, конусами, сливающимися в штабель [Бутт].

Разгрузку ведут по всей площади торца, что обеспечивает высокую степень усреднения. Для разгрузки с торца созданы специальные машины (рис). Такая машина передвигается вдоль штабеля. Бороны колеблются, разрыхляя материал под углом, равным углу естественного откоса. Материал собирается лопастным питателем и далее подается на ленточный транспортер.

Другой тип колесной разгрузочной машины представляет сочетание разрыхлительных борон, роторного экскаватора и реверсного ленточного транспортера. Применение колесных машин позволяет не только улучшить усреднение, но и увеличить емкость и размер усреднительных складов.

Для завода производительностью 1 млн тонн/год усреднительный склад сырья включает два штабеля емкостью по 20 тыс. тонн каждый. Один из штабелей обеспечивает недельную работу завода, формирование же штабеля производится за меньшее время. Установка по формированию штабеля работает периодически. Выдача – непрерывная.

Основной принцип усреднения основан на перемешивании разнородных пород при их последовательной слоевой отсыпке и последующей выемки в направлении, перпендикулярном отсыпанным слоям. Эффективность усреднения повышается по мере увеличения количества пересыпных слоев при отгрузке разнородных пород.

Пройдя дозировочный узел, сырьевые материалы поступают на помол в валковую мельницу (рис.), которая предназначена для одновременного помола и сушки сырьевой шихты. Помольно-сушильная установка имеет более рациональный принцип помола, чем шаровая, требует меньшего удельного расхода электроэнергии, дает возможность более оперативно управлять процессом приготовления сырьевой смеси заданного состава. Для сушки и транспортирования сырьевой смеси используются отходящие газы печного агрегата. В установку входит также индивидуальная топка, предназначенная для подачи сушильного агента при отсутствии отходящих печных газов, а также для повышения температуры отходящих газов при размоле сырья повышенной влажности (более 6 %).

Рис. Усреднительный склад и разгрузочная машина

В помольно – сушильной установке с мельницей MPS можно измельчать материал с влажностью до 18% и высушивать его до 0,7%. При этом температура горячих газов на входе в мельницу составляет 450°, а на выходе из аппарата – около 110°С.

В цементной промышленности мельницы MPS применяются для помола сырья и угля. При помоле сырьевой смеси с одновременной сушкой удельные энергозатраты составляют около 9 кВтч/т, из которых 5,8 приходятся помол до тонкости 18% остатка на сите 009. Остальные 3,2 кВтч/т расходуются на преодоление гидравлического сопротивления мельницы, составляющего 360 мм вод. ст. [Зозуля] Производительность выбранной мельницы MPS для помола сырья в зависимости от тонкости помола представлена в табл.

Усреднение сырьевой муки происходит в двух двухъярусных силосах со встроенными под ними узлами питания печи. Из каждого силоса мука поступает в свою ветвь запечных циклонных теплообменников.

Рис. Вертикальная мельница MPS фирмы PFEIFFER

Таблица

Производительность мельницы MPS в зависимости от тонкости помола

Печи с циклонными теплообменниками и декарбонизатором

Наряду с совершенствованием конструкции обычной системы цик­лонных теплообменников разрабатываются новые их системы, обес­печивающие полную декарбонизацию в них сырьевой смеси. Повы­шение степени декарбонизации сырьевой смеси в запечных тепло­обменниках достигается путем сжигания в них необходимого количества топлива. Это осуществляется в специальных камерах - кальцинаторах, встраиваемых в действующую четырехциклонную систему теплообменников. Известно несколько конструкций печей с циклонным теплообменником кальцинатором. В одной из конструкций сырьевая смесь подается, как обычно, в газоход между ступенями III и IV тепло­обменника и затем перемещается вниз. После ступени III материал направляется в кальцинатор, где он декарбонизируется, а из него с потоком газов поступает в циклон IV. Осажденный в циклоне материал направляется в печь, а горячие газы поднимаются в верх­ние циклоны. Кальцинатор представляет собой кониче­скую камеру, в которую через отверстие в крышке из ступени III подается нагретая сырьевая мука, а через несколько вихревых форсунок — топливо. Нагретый до 1073—1123 К воздух из холодильника и дымовые газы из печи с температурой 1373— 1423 К поступают по газоходу в камеру смешения кальцинатора. Смесь воздуха с газом вводится в кальцинатор тангенциально, подхватывает снизу опускающийся поток материала и топлива, поднимает материал вдоль стенок вверх, вынося в газоход 5. Рас­пыленный мазут сгорает в пространстве кальцинатора беспламенно, так как выделяющееся тепло сразу же расходуется на разложе­ние СаСО₃ шихты. Беспламенное горение топлива по всему объему кальцинатора предотвращает локальные перегревы массы, что по­зволяет избежать налипания материала на стенки. Температура материала на выходе из кальцинатора составляет 1153—-1175 К.

Ввиду того, что цемент получают по сухому способу, в качестве печного агрегата используется короткая вращающаяся печь (рис.). Технические характеристики печного агрегата представлены в таблице.

Таблица

Технические характеристики печного агрегата

После обжига полученный клинкер поступает в холодильник, где происходит его охлаждение до температуры ниже 100°С. Этот этап производства цемента очень важен, так как режим охлаждения напрямую влияет на качество получаемого продукта. Поэтому важно, чтобы данный процесс происходил быстро, а температура клинкера на выходе была максимально низкой.

Рис. Вращающаяся цементная печь

Колосниковые холодильники (рис.) различных конструкций работают по одному и тому же принципу — охлаждение клинкера осущест­вляется просасыванием воздуха сквозь его слой. Колосниковые хо­лодильники имеют колосниковую решетку, состоящую из отдельных колосников — палет, на которой слоем толщиной 150—300 мм рас­пределяется горячий клинкер. Холодный воздух подается под ре­шетку и проходит слой клинкера, охлаждая последний до 333— 353 К.

Рис. Колосниковый холодильник

В холодильниках горизонтальные колос­никовые решетки изготовлены из одинакового количества чередую­щихся подвижных и неподвижных колосников. Решетка заключена в металлический кожух, верхняя часть которого от- футерована шамотным огнеупором. Неподвижные колосники ре­шетки прочно закреплены в кожухе, а подвижные смонтированы на общей раме и совершают возвратно-поступательное движение с помощью кривошипно-шатунного механизма, благодаря чему осу­ществляется продвижение клинкера, лежащего на решетке слоем толщиной 150—300 мм. Рамы совершают 8—16 движений в мину­ту при величине хода до 100 мм. Зазор между плитами достигает 5—8 мм, а живое сечение всей решетки—10%, подрешеточное пространство разделено на две, три зоны и более в зависимости от габаритов холодильника. В секции камеры подается холодный воздух, наиболее горячая часть которого (из 1-й секции) используется в качестве вторичного воз­духа, а остальная часть (из двух секций) отводится наружу. Для резкого охлаждения клинкера и равномерного распределения его на решетке применяют острое дутье воздуха высокого давле­ния или ступенчатую наклонную решетку. Технические характеристики колосникового холодильника представлены в табл.

Таблица

Технические характеристики колосникового холодильника

Помол цемента осуществляется в четырёх помольных агрегатах, работающих по открытому циклу. Агрегат предназначен для совместного помола клинкера с добавками в замкнутом цикле получения цемента с удельной поверхностью около 400-450 м²/кг. При помоле вводится интенсификатор – триэтаноламин. После помола готовый продукт поступает при помощи пневмотранспорта в цементные силоса.

Для помола цемента применяются установки с шаровыми трубными мельницами, работающими как по открытому, так и по замкнутому циклами с классификацией измельчаемого материала в центробежных сепараторах. Используемая цементная мельница работает по замкнутому циклу. Это позволяет получать материал хорошего качества с меньшими затратами. Шаровая мельница (рис.) имеет преимущество перед другими в качестве измельченного материала. Измельченный материал имеет высокую дисперсность, что позволяет получить цемент высокой активности. Технические характеристики цементной мельницы представлены в табл.

Рис. Шаровая мельница

Таблица

Технические характеристики шаровой мельницы

После цементной мельницы измельченный материал поступает на фасовку, где упаковочные машины засыпают готовый продукт в тару (мешки весом 50 кг или биг-бэги) или засыпаются навалом в автотранспорт или другие виды транспорта.

Поиск по сайту: