Завод по производству гипсового вяжущего

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций Пояснительная записка к курсовому проекту По дисциплине «Вяжущие вещества»

Тема: «Завод по производству гипсового вяжущего»

Выполнила Новикова Д. В Принял доц. Шаповалова О.В.

Днепропетровск 2010 г.

Введение

В настоящее время в СНГ и за рубежом концентрированные простые и сложные удобрения, содержащие Р₂О₅ в водно-растворимой форме, производятся и будут производиться в основном на базе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), получаемой сернокислотным разложением фосфатного сырья. Образующийся при этом сульфат кальция в зависимости от температуры процесса и концентрации Р₂О₅ в жидкой фазе кристаллизуется в виде дигидрата, полугидрата или ангидрита.

Образующиеся в качестве побочного продукта дигидрат или полугидрат сульфата кальция в связи с содержанием в них примесей Р₂О₅ (неразложенного фосфата, недоотмытой фосфорной кислоты, сокристал-лизованного Р₂О₅) называют соответственно фосфогипс и фосфополугидрат. Но при рассмотрении проблемы транспортирования, хранения и использования оба продукта обычно называют фосфогипсом и их количества приводят в пересчете на сухой дигидрат.

Фосфогипс является многотоннажным и весьма обременительным отходом производства концентрированных простых и сложных удобрений. На отдельных предприятиях количество получаемого фосфогипса достигло огромных величин. Например, в Череповецком ПО «Аммофос» при полном использовании мощностей производств ЭФК за год будет получено более 3,8 млн. т фосфогипса.

По мере развития промышленности фосфорсодержащих удобрений вопросы использования фосфогипса становятся все более актуальными по многим причинам:

— транспортирование фосфогипса в отвалы и его хранение в них связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами;

— для создания отвалов фосфогипса приходится отчуждать большие площади, иногда даже обрабатываемых земель; хранение фосфогипса в отвалах даже при нейтрализации растворимых примесей фосфогипса и правильной эксплуатации отвала, наносит вред окружающей среде.

Негативное влияние отвалов фосфогипса на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод почвенно-растительного покрова вредными веществами просачивающимися через экран, а также в результате вымывания их атмосферными осадками и пиления. Так, при сухом складировании (без предварительной нейтрализации) в газовую фазу выделяется в среднем 0,1% фтора, содержащегося в фосфогипсе в пыли, выделяющейся на отвале, содержится в среднем 10 г фтора на 1 т фосфогипса (радиус распространения пыли до 1,5 км); примерно 10% фтора (по обследованным предприятиям) вымывается осадками.

Поэтому решение вопросов, связанных с использованием фосфогипса, в ряде случаев становится условием осуществления строительства новых предприятий фосфорсодержащих удобрений и расширения или даже дальнейшей эксплуатации существующих предприятий.

Доказана возможность использования фосфогипса как вторичного сырья взамен природного сырья, в том числе природного гипса, потребность в котором в промышленности строительных материалов и сельском хозяйстве СНГ достигает 20 млн. т/год.

1. Характеристика выпускаемой продукции Гипсосодержащие отходы представляют собой влажные порошки или шламы влажностью 20…70% со специфическим запахом и цветом. В высушенном виде — это тонкодисперсные порошки, состоящие из кристаллов двугидрата, полугидрата или ангидрита или их смеси. Характерной особенностью химических отходов является содержание в них неотмытых кислот и специфических примесей, влияющих на промышленное использование отходов, реакционную способность получаемых из них гипсовых вяжущих и их качество. К числу гипсосодержащих отходов относятся фосфогипс, фосфо-полугидрат, титаногипс, борогипс, фторогипс, гипс витаминного производства и т. п. В настоящее время нашел применение только фосфогипс.

Фосфогипс — это отход производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемой сернокислотной обработкой минералов — апатита или фосфорита Са₅(РО₄)₃F +5Н₂5О₄ + 10Н₂О = 5СаSО₄ * 2Н₂0 + 0,5Н₂F₂ +3Н₃РО₄

На 1 т Р₂О₅ образуется 4,3. .5,7 т фосфогипса в расчете на сухой двугидрат. Фосфогипс представляет собой шлам влажностью 20… 40%. Высушенный порошок имеет белый цвет с голубоватым оттенком. Средняя плотность порошка 400…500, шлама 600… 900 кг/м³. В зависимости от условий образования кристаллы могут иметь форму игл длиной 20… 80 мкм, призм размерами 100 мкм в ширину и несколько сотен в длину. Обычно они образуют зернистые агрегаты.

Удельная поверхность фосфогипса 300… 350 м²/кг.

Основным химическим соединением фосфогипса является двугидрат сульфата кальция, содержание которого доходит до 98%, что соответствует гипсовому камню I сорта. Основная примесь фосфогипса — фосфорный ангидрит Р₂O₅. Часть фосфорного ангидрита находится в свободном состоянии, другая часть связана в труднорастворимые фосфаты. В малых количествах в фосфогипсе содержатся оксиды алюминия, железа, кальция и натрия, а также неразложившийся апатит, СаF₂ и Н₂ SiF₆. Примеси оказывают решающее влияние на свойства гипсовых вяжущих, так как даже при большом содержании двугидрата в фосфогипсе не всегда удается получить вяжущее высокой прочности с нормативными сроками схватывания.

В настоящее время объемы всех видов гипсосодержащих отходов, в том числе и фосфогипса, принимают большие размеры, транспортирование и хранение их требуют огромных затрат средств. Кроме того, при сбросах отходов засоряется окружающая среда, охрана которой является одной из важнейших проблем народного хозяйства страны. Решение этой проблемы заставляет изыскивать рациональные пути применения гипсосодержащих отходов. Гипсовая промышленность должна стать основным потребителем фосфогипса и других отходов, так как их количество в два раза и более покрывает добычу природного гипса, на разработку которого затрачиваются большие средства.

Основным препятствием для широкого использования фосфогипса в качестве сырья для производства гипсовых вяжущих является наличие в нем примесей, высокая влажность и дисперсность.

Применяют несколько методов очистки фосфогипса от водорастворимых примесей Р₂О₅ и соединений фтора. Например, фосфогипс обрабатывают известковым молоком или водными растворами портландцемента. При этом фосфаты переходят в Са₃(РО₄)₂, а комплексные фториды — в СаF и нерастворимые силикаты и алюминаты. Иногда фосфогипс отмывают слабым раствором серной кислоты, которая способствует удалению фосфатных соединений, адсорбированных на поверхности частиц, фосфогипса.

Извлечение примесей, входящих в кристаллическую решетку фосфогипса, происходит также во время дегидратации фосфогипса в водных растворах добавок при гидротермальной обработке.

Фосфогипс очищают и посредством репульпации.

В связи с тем, что фосфогипс содержит много влаги, в зимнее время он смерзается, а в летнее — высыхает и пылит. Это затрудняет его погрузку в транспортные средства, транспортирование и разгрузку на месте использования. Поэтому с целью эффективного применения фосфогипса в промышленности осуществляют его грануляцию.

Грануляция выполняется двумя способами: использованием вяжущих свойств частично дегидратируемого фосфогипса и использованием связующих добавок.

Гипсовые вяжущие используют для изготовления крупноразмерных перегородочных панелей, мелкоразмерных гипсовых плит и гипсобетонных камней, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, декоративных и звукопоглощающих плит. Вяжущие, получаемые из гипсосодержащих отходов (фосфогипса), применяют для дорожного строительства, крепления горных выработок, изготовления ГЦП вяжущих и т. п.

Для изготовления строительных изделий применяют нормально-, быстрои медленнотвердеющие вяжущие марок от Г-2 до Г-7 грубого, среднего и тонкого помола; для изготовления тонкостенных или декоративных изделий — быстрои нормальнотвердеющие вяжущие тех же марок, но среднего или тонкого помола.

Объемное расширение вяжущих должно быть не более 0,2%, а содержание металлопримесей в 1 кг вяжущего — не более 8 мг. Примесей, не растворимых в соляной кислоте, должно содержаться не более 1%. К вяжущему высшей категории относят те из них, которые имеют марку не ниже Г-5, совершенно не содержат примесей, не растворимых в соляной кислоте, а также характеризуются максимальным остатком на сите № 02 не более 12%.

Гипсовые штукатурные растворы приготавливают из вяжущих марок Г-2 … Г-25 нормального и медленного твердения, среднего и тонкого помола. Вяжущие должны обеспечивать штукатурному раствору высокую пластичность на протяжении нескольких часов, замедленные сроки схватывания, достаточную прочность и хорошую сцепляемость с обрабатываемой поверхностью, а также пониженную теплопроводность.

Вяжущие, применяемые для изготовления форм и моделей в керамической, фарфорофаянсовой и других отраслях промышленности. Качество этих вяжущих выше, чем предыдущих. Они отличаются меньшей тониной помола, повышенной прочностью и не содержат примесей. Изделия из фарфорофаянсовой и керамической массы отливают в гипсовых формах. Гипсовая форма должна быть достаточно прочной и вместе с тем пористой, чтобы отсасывать воду из шликера и при этом не разрушаться. Для изготовления форм используют вяжущие марок Г-5… Г-25 водопоглощением не менее 30%.

Высокая оборачиваемость формы, гладкость и устойчивость к изнашиванию ее поверхности зависят от степени помола вяжущего, чистоты гипсового сырья; рекомендуется вяжущее тонкого помола с максимальным остатком на сите № 02 не более 1%. Тонкомолотое вяжущее, не имеющее остатка на сите, снижает износ форм.

Содержание примесей, не растворимых в соляной кислоте, должно быть не более 1%, а в вяжущем высшей категории качества— не более 0,5%, металлопримесей — не более 8 мг в 1 кг.

Сроки схватывания должны соответствовать нормальнотвердеющему гипсовому вяжущему, объемное расширение их не должно превышать 0,15%. Для получения вяжущего высокого качества необходимо применять высококачественное сырье, добиваться при тепловой обработке максимального перевода двугидрата в полугидрат и подвергнуть продукт тонкому помолу.

2. Технологическая часть Особенность этой технологии состоит в том, что здесь исключается промывка фосфогипса от водорастворимых фосфатных, фтористых и других примесей. Обычно на промывку 1 т фосфогипса расходуется 2… 5 м³ воды, которую требуется затем очищать, что обходится очень дорого.

Следует учитывать, что режимы тепловой обработки непромытого фосфогипса приводят к образованию большого количества нерастворимого ангидрита и такое вяжущее становится непригодным к употреблению. Форсированные режимы устраняют образование ангидрита из фосфогипса, полученное вяжущее отвечает требованиям стандарта, но оно имеет кислую среду и вызывает коррозию оборудования, при производстве выделяет фтористые соединения, которые необходимо улавливать и тем самым усложнять технологию. Кроме того, это вяжущее непригодно для изготовления ГЦП вяжущих.

Все эти недостатки устраняют путем нейтрализации фосфогипса известью, обеспечивающей быстрый перевод кислых фосфатных примесей в инертные соединения, исключающей образование промывных сточных вод и предотвращающей выделение фтора при тепловой обработке нейтрализованного фосфогипса.

Фосфогипс влажностью 20… 25% загружается в расходный бункер 4 ленточного конвейера 5. Отдозированный фосфогипс подается в бак 33 с мешалкой. В нем производится нейтрализация фосфогипса известью, которая из бункера 8 питателем 7 дозируется в бак 33. Перемешивание пульпы производится мешалкой. Нейтрализованная пульпа погружным насосом 32 подается в барабанный вакуум-фильтр 13. Он представляет собой барабан, на который натянута фильтровальная ткань. Необходимо применять прочные хорошо фильтруемые ткани, способные легко освобождаться от осадка.

Вакуум создается вакуум-насосом 6. Влага, попадающая в трубопровод, улавливается ловушкой 9 и самотеком поступает в резервуар 31. Весь фильтрат из барабанного вакуум-фильтра 13 через ресивер 10 насосом закачивается в сборники фильтрата 12, а из них насосом 30 — в баки нейтрализации 33. Нейтрализованный фосфогипс влажностью 15… 20% дозируется питателем 14 в сушильный барабан 15 с цепной навеской. В этом случае наиболее целесообразно использовать прямоточный барабан, так как материал имеет большую влажность и может быть подсушен с интенсивной скоростью благодаря высокой температуре дымовых газов.

Лучшими показателями сушки отличается труба-сушилка, которую можно использовать в данной схеме. Из барабана 15 фосфогипс выходит с влажностью 1 … 5% и температурой 80 … 90° С. Затем винтовыми питателями 19 и 20 сухой материал загружается в гипсоварочный котел 21. Продолжительность варки 60… 160 мин в зависимости от влажности и температуры высушенного фосфогипса.

Благодаря нейтрализации продукт варки содержит минимальное количество нерастворимого ангидрита. Томление вяжущего осуществляется в бункере 29. Вяжущее с выровненным кодификационным составом направляется винтовым питателем 28 и элеватором 27 в бункер 22. Из него оно дозируется питателем 23 в трубную мельницу 24. Помол производится в течение 20 … 30 мин. Помол необходим для того, чтобы активировать вяжущие свойства фосфогипсового вяжущего за счет разрушения агрегатов частиц, обладающих высокой водопотребностью и снижающих прочность вяжущих.

Из мельницы готовый продукт элеватором 26 подается в бункер 25, а из него пневмотранспортной установкой в силосы.

По данной технологии получают вяжущее со стабильными свойствами, соответствующими маркам Г-5А и Г-5Б. Эти гипсовые вяжущие получают из фосфогипса с содержанием водорастворимой Р₂О₅ не более 2,8% от массы сухого двугидрата сульфата кальция. Расход условного топлива 110 кг на 1 т вяжущего.

На основе полученных вяжущих готовят составы ГЦП вяжущих, отличающихся высокими физико-механическими свойствами, водостойкостью и долговечностью.

фосфогипс варка гипс вяжущий

3. Расчетная часть

3.1 Режим работы предприятия Режим работы цеха является исходными данными для расчета технологического оборудования, потребности в сырье, состава рабочих и т. п. Режим работы цеха характеризуется количеством рабочих дней в году, смен и их продолжительностью в часах (см. табл.3.1).

Таблица 3.1 Режим работы предприятия

3.2 Определение производительности завода При расчете производительности каждого передела необходимо учитывать возможность брака и производственные потери.

Производительность для каждого передела рассчитываеться по формуле

= ₁/(1 — в/100)

где ₁ — производительность передела, следующего за расчитываемым;

в — потери, %.

Расчет производительности завода:

1. Расчет производительности склада готовой продукции с учетом потерь на складе 1%:

₁ = 300 000/(1 — 1/100) = 372 727 т/год.

Суточная производительность

₁^сут = 372 727/365 = 1021,2т/сут.

Сменная производительность

₁^см =1021,2/3 = 340,2т/см.

Часовая производительность:

₁^ч = 372 727/8760 = 42,5т/час

2. Расчет производительности цеха помола с учетом потерь при помоле 1%

₂ =372 727,3/(1 — 1/100) =376 491,9 т/год.

Суточная производительность:

₂^сут =376 491,9/320 = 1176,5т/сут.

Сменная производительность:

₂^см = = 1176,5/2 = 588,3т/см.

Часовая производительность:

₂^ч = 376 491,9 /7680= 73,5 т/час.

3. Расчет производительности гипсоварочного котла с учетом потерь при обжиге 16%:

₃ = 376 491,9 /(1 — 16/100) = 453 604,7 т/год.

Суточная производительность:

₃^сут =453 604,7 /320 = 1417,5 т/сут.

Сменная производительность:

₃^см = 1417,5/2 = 472,5т/см.

Часовая производительность:

₃^ч = 453 604,7/7680 = 59,1т/час.

4. Производительность передела сушки с учетом потерь при сушке 14%+11%

₄ =453 604,7/(1 — (14+11)/100) = 527 447,3 т/год.

Суточная производительность:

₄^сут = 527 447,3 /320 = 1648,3т/сут.

Сменная производительность:

₄^см =1648,3 /2 = 824,1 т/см.

Часовая производительность:

₄^ч = 527 447,3 /7680 = 103 т/час.

5. Производительность передела нейтрализации с учетом потерь 1%:

₅ = 527 447,3 /(1 — 1/100) = 532 775 т/год.

Суточная производительность передела:

₅^сут = 532 775/320 = 1665 т/сут.

Сменная производительность передела:

₅^см =1665 /2 = 832,5т/см.

Часовая производительность передела:

₅^ч = 532 775 /7680 = 69,4т/час.

6. Производительность склада сырья с учетом потерь на складе 1%+25%:

₆ = 532 775 /(1 — (1+25)/100) = 719 966 т/год

Суточная производительность склада сырья:

₆^сут = 719 966 /365 = 1972,5 т/сут.

Сменная производительность склада сырья:

₆^см =1972,5 /3 = 986,3 т/см.

Часовая производительность склада сырья:

₆^ч =719 966 /8760= 82,2 т/час.

По готовой производительности каждого передела, зная число суток, смен и часов, определяют сменную и часовую производительность (табл.3.2).

Таблица 3.2 Расчет производительности завода

3.3 Обоснование принятого способа производства Имеется такой опыт производства гипсовых вяжущих из фосфогипса: предварительно фосфогипс нейтрализуют от примесей путем смещения с 2% молотого мела, а затем подают прямо в шахтную мельницу, так как это сырье дробления не требует. Режим варки должен быть несколько откорректирован в отличие от варки природного гипса. Время томления должно быть не менее 1 ч.

Если завод работает на низкосортном природном сырье, то для его обогащения добавляют до 30% фосфогипса и получают качественное вяжущее.

В своей курсовой работе я выбрала схему производства гипсовых вяжущих с использованием в качестве сырья только фосфогипс. Особенность этой технологии в отличии от других, где используется фосфогипс, состоит в том, что здесь исключается промывка фосфогипса от водорастворимых фосфатных, фтористых и других примесей. Обычно на промывку 1 т фосфогипса расходуется 2…5 м³ воды, которую требуется затем очищать, что обходится очень дорого.

Следует учитывать, что режимы тепловой обработки непромытого фосфогипса приводят к образованию большого количества нерастворимого ангидрита и такое вяжущее становится непригодным к употреблению. Форсированные режимы устраняют образование ангидрита из фосфогипса, полученное вяжущее отвечает требованиям стандарта, но оно имеет кислую среду и вызывает коррозию оборудования, при производстве выделяет фтористые соединения, которые необходимо улавливать и тем самым усложнять технологию. Кроме того, это вяжущее непригодно для изготовления ГЦП вяжущих.

Все эти недостатки устраняют путем нейтрализации фосфогипса известью, обеспечивающей быстрый перевод кислых фосфатных примесей в инертные соединения, исключающей образование промывных сточных вод и предотвращающей выделение фтора при тепловой обработке нейтрализованного фосфогипса.

3.4 Расчет основного технологического и транспортного оборудования В ходе разработки технологической схемы устанавливается только тип основного технологического и транспортного оборудования. Конкретная характеристика оборудования, его производительность и другие показатели устанавливаются после выполнения расчетов. Задача расчета сводится к выбору машин, обеспечивающих выпуск продукции в данном объеме и ассортименте. Технологический расчет оборудования заключается в том, чтобы по данным о потребности в перерабатываемых материалах установить тип и количество оборудования. За основу берется паспортная производительность машин.

Технологический расчет оборудования выполняется по формуле:

М = G/g*К_в,

где М — количество единиц оборудования, потребное для выполнения заданной программы; G — заданная производительность предприятия, цеха или передела за 1 ч, принимается с учетом производственных потерь сырья или полуфабрикатов в процессе всех технологических операций; g — паспортная производительность машины выбранного типоразмера за 1 ч; К_в = 0,9…0,96 — коэффициент использования рабочего времени машины.

3.4.1 Расчет и выбор оборудования для сушки сырьевых материалов Сушильные барабаны. Применяют для сушки сырьевых материалов добавок и топлива независимо от их первоначальной влажности и вязкости, что является их преимуществом, так как в аппаратах других конструкций сушить вязкие материалы при высокой влажности трудно, а иногда невозможно. Недостаток сушильных барабанов — большая затрата теплоты на испарение влаги из материала, когда влажность последнего оказывается меньше 10−12%. Поэтому на новых заводах сушильные, барабаны применяют для подсушки материалов до влажности 10−12%, а затем досушивают материал более эффективным способом, например совмещая с помолом в мельнице. Тепловая работа сушильных барабанов характеризуется следующими основными параметрами: W₁, W₂ — влажность материала соответственно начальная и конечная; t — температура сушильного агента на входе в барабан; g_v — удельное паронапряжение объема барабана по испаренной влаге (количество влаги, удаляемой за I ч с I м³ объема барабана).

W=(W₁ — W₂/100 — W₂) * G₁ =(15 — 5/100 — 5)* 103 000 = 10 842

V_{бар.общ.} = W/g*K_в= 10 842/21,25 = 510,21

П _бар=V_{бар.общ.}/ V_бар = 510,21/75,5=7шт

Выбираем 7 сушильных барабана

d=2,2 м; l=20м Мощность — 40кВт.

Мощность электродвигателя — 36, кВт.

Удельный расход топлива — 27,7 кг/т.

Производительность — 22 т/ч.

3.4.2. Расчет и выбор помольного оборудования Расчетная производительность мельницы определяется по формуле

Q = 6,45*V_n*vD_c*(m/V_n)^0,8*k*b*g=99,96 т/ч,

Где: V_n — полезный объем мельницы, м³;

D_c — диаметр мельницы в свету, м;

m — масса мелющих тел, т;

k — коэффициент, k = 1,2 — для замкнутого цикла, k = 1 — для открытого цикла;

b — удельная производительность мельницы, т/кВт*ч потребляемой мощности;

g — поправочный коэффициент на тонкость помола, g = 1.

Масса мелющих тел, т, определяется по формуле:

m = 3,77*?* D_c*l=3,77*0,25*2,9*7,8=21,3 т, где? = 0,25…0,3 — коэффициент заполнения мельницы;

D_c — диаметр мельницы в свету, м;

l — полезная длина мельницы, м.

Диаметр мельницы в свету определяется как заданный диаметр за вычетом толщины бронефутеровки (обычно 0,05м) по формуле :

D_c = D — 2*0,05 м Выбираю 6 трубных мельниц

D=3 м; l=7 м.

Производительность — 24,5 т/ч.

Дозаторы сырья тарельчатые.

Мощность электродвигателя — 160 кВт.

Рис. 2. Трубная мельница.

1 — барабан; 2 — днища; 3 — полые цапфы; 4 — самоустанавливающиеся подшипники; 5 — перегородка

3.4.3 Расчет и выбор гипсоварочного котла Учитывая часовую производительность цеха обжига G=59,1 т/ч и производительность используемого гипсоварочного котла = 13 т/ч, следовательно

59,1/13=5шт Принимаем 5 гипсоварочных котла непрерывного действия:

d=3,1 м; h=4,36 м Мощность электродвигателя — 45 кВт Частота вращения мешалки — 16 об/мин Рис. 3. Гипсоварочный котел

3.4.4 Транспортное и вспомагательное оборудование. Транспортное оборудование К транспортному оборудованию предприятий по производству вяжущих относятся ленточные и, пластинчатые транспортеры /конвейеры/, элеваторы, винтовые конвейеры, пневмокамерные и пневмовинтовые насосы, пневмоподъемники, аэрожелоба и др.

К вспомогательному относится оборудование для питания, сепарации разделения, дозирования, усреднения и аэрации, а также аспирационное, обеспечивающее и тягодутьевое.

Ленточные конвейеры с плоской и желобчатой лентой применяются для транспортирования сырьевых материалов, добавок как в горизонтальной, так и наклонной плоскостях. Промышленность выпускает ленточные конвейеры с шириной ленты 400…2000 мм. Ширина ленты определяется из условия обеспечения необходимой производительности при заданной скорости движения ленты и в зависимости от наибольшего размера кусков транспортируемого материала В курсовом проекте для транспортировки сырьевых материалов выбраны ленточные конвейеры и шламовые насосы.

Производительность ленточного конвейера, т/ч, определяется по формуле:

Q = 576*B²*V*?*tg?*K_ф*К_с,

Где В² — ширина ленты, м;

V — скорость движения ленты, м/с. V = 0,56 м/с

Tg? = 35⁰;

К_ф — коэффициент, учитывающий форму ленты. К_ф = 1;

К_с — коэффициент снижения производительности от угла наклона. К_с = 0,93.

? — насыпная масса материала, т/м³

Производительность ленточного конвейера должна подходить производительности передела, перед которым он установлен.

Для подачи фосфогипса в бак нейтрализации нужен ленточный конвейер шириной 0,4 м. РТ — 60 с шириной ленты 0,4 м и мощностью 64кВт.

Производительность транспортера расчитывают по формуле:

Q = 576*0,4²*0,56*1,4*tg35*1*0,93 = 50,4 т/ч.

Для подачи извести в бак нейтрализации принимаю конвейер с шириной ленты 0,45 м. Принимаю 1 ленточных конвейера типа КЛЗ — 150 для транспортирования извести. Ширина этого транспортера 0,45 м, мощность электродвигателя 61 кВт.

Производительность определяется по формуле:

Q = 576*0,45²*0,56*1,4*tg35*1*0,93 =51,02 т/ч.

Для передела помола принимаю конвеер с шириной ленты 0,4 м. РТ — 60 с шириной ленты 0,4 м и мощностью 64кВт.

Q = 576*0,4²*0,56*1,4*tg35*1*0,93 = 50,4 т/ч.

Количество ленточных конвейеров определяю из технологической схемы в соответствии с количеством установленных аппаратов, перед которыми необходимо устанавливать конвейера.

3.4.5 Оборудование для питания Питатели — устройства для равномерной и регулируемой подачи материалов к транспортному оборудованию и перерабатывающим машинам (дробилкам, мельницам, печам)

По характеру дозирования различают объемные и весовые питатели; по характеру движения рабочих органов — дисковые, пластинчатые, ячейковые, винтовые, ковшовые /с непрерывным движением рабочего органа/ и вибрационные /с колебательными движениями/.

На заводах по производству вяжущих наиболее распространены дисковые /тарельчатые/ питатели, основным рабочим органом которых является горизонтально расположенный диск. Материал из бункера поступает на диск, а затем при вращении диска ножом сбрасывается в разгрузочный лоток. Производительность дискового питателя регулируют изменениями положения сбрасывающего ножа или частоты вращения диска.

Для своей технологии производства я выбираю Ш 3 пластинчатых питателя Марка ПОТ — 15−90

Длинна — 12,76 м Ширина — 5,7 м Высота — 2,01 м Мощность — 17 кВт Ш 1 тарельчатый питатель Марка — ДЛ — 16 А Длинна — 2,245 м Ширина — 1,6 м Высота — 0,7 м Мощность — 2,8 кВт Ш 1 винтовой питатель. Принимаю 1 трехшнековый питатель.

Диаметр — 300 м Рабочая длина траспортирования — 2500 м Мощность — 3,2 кВт Завод-изготовитель — по чертежам завода Волгоцеммаш.

3.4.6 Бункера Бункера устанавливают перед непрерывно действующими технологическими агрегатами для обеспечения равномерного питания и бесперебойной работы оборудования.

Емкость промежуточного бункера зависит от производительности непосредственно связанного с ним оборудования и обычно принимается из расчета обеспечения трех — четырехчасовой работы технологической машины. При разных режимах работы цехов емкость бункеров работающего цеха должна обеспечивать создание запаса на нерабочий период смежного цеха. Ее рассчитываю по формуле:

V = G*T/?₀*K₃,

Где G — производительность, т/ч;

T — время запаса, Т = 2 ч;

?₀ — объемная масса материала, т/м³;

К₃ — коэффициент заполнения бункера. К₃ = 0,9.

1. Расходный бункер цеха нейтрализации:

V = 69,4*4/1,4*0,9 = 220,3 м³.

2. Расходный бункер перед сушильным барабаном:

V = 103*4/1,4*0,9 = 327 м³.

3. Расходный бункер перед гипсоварочным котлом:

V = 59,1*4/1,4*0,9 = 187,6 м³.

4. Расходный бункер перед трубной мельницей:

V = 73,5*4/1,4*0,9 = 233 м³.

5. Расходный бункер перед транспортной установкой:

V = 42,5*4/1,4*0,9 = 135 м³.

6. Расходный бункер томления перед трубной мельницей:

V = 73,5*4/1,4*0,9 = 233 м³.

3.4.7 Расчет и выбор силоса Геометрический объем силосного склада ведется по формуле:

V_c = A*C_H/?*K₃,

Где, А — суточная производительность по данному материалу, т;

С_н — число суток нормированного запаса;

? — средняя насыпная масса материала, т/м³;

К₃ = 0,9 — коэффициент заполнения силоса

V_с = 1021,2*3/1,5*0,9 = 2269 м³

Т.к. рассчитанная емкость силоса для хранения слишком большая, значит принимаю 3 силоса для хранения с полезной емкостью 750 м³.

3.4.8Склад сырьевых материалов Для складов сырьевых материалов необходимо рассчитать запас материалов по формуле:

P = ?*t*К_н,

где? — среднесуточный расход материала, т (м³);

t — нормативное число дней запаса материала.

Р = 1972,5*3*1,3= 7692,75 т.

L = V_с * tg?/h²; V_с = P/?; S = 2*L*h/tg?; B = S/L,

где? — насыпная масса материала, т/м³

? — угол природного откоса 35…45⁰

h — высота штабеля 4…6м

V_с = 7692,75/1,4 = 5494,8 м³; L = 5494,8*tg45/6² = 152,6 м;

S = 2*152, 6*6/tg45 = 1831,6 м²; B = 1831,6/152,6 = 12 м

3.4.9 Пневмотранспортная установка Устанавливается для транспоттировки матереала на склад готовой продукции.

Принимаю 1 насос НПВ — 36−2.

Производительность — 36 т/ч.

Можность привода — 30 кВт.

Расход сжатоговоздуха — 18 м³/мин.

Масса — 98 кг.

Полученные характеристики технологического оборудования заносим в сводную ведомость оборудования (табл.3.4).

Таблица 3.4 Ведомость оборудования

4. Потребность в энергетических ресурсах К энергетическим ресурсам относятся топливо, пар, электроэнергия, воздух и вода для выполнения технологических операций.

Потребность в электроэнергии рассчитывается по форме табл.4.1

Коэффициент загрузки мощности двигателя определяется по формуле:

К_м = G_ф/G_т,

Где G_ф, G_т — производительность оборудования соответственно фактическая и паспортная.

Коэффициент использования смены во времени К_в отражает отношение времени фактической работы оборудования в смену к продолжительности смены.

Рассчитываю коэффициент загрузки мощности двигателя Ш для трубной мельницы:

К_м =73,5/27,5*1 = 2,67

Ш для сушильного барабана К_м = 103/22*3 =1,56

Ш для гипсоварочного котла К_м = 59,1/13*3 = 1,52;

Таблица 4.1 Расчет потребности в энергетических ресурсах

5. Контроль производства и качества продукции Контроль производства гипсовых вяжущих разделяется на оперативный и технологический.

Оперативный контроль обеспечивает установленные технологические нормативы, заданный уровень качества полуфабриката или готовой продукции на отдельных участках производства и установленные режимы работы оборудования. Этот контроль осуществляется в основном обслуживающим персоналом производственных цехов периодически в соответствии с картой оперативного и технологического контроля, утверждаемой главным инженером завода.

При обжиге гипса контролируют параметры режима и работу оборудования. За параметрами работы котлов и печей наблюдает варщик (обжигальщик) гипса по показаниям контрольно-измерительных приборов. При обжиге кускового гипса качество обжига (дегидратации) проверяют визуально по излому обожженного щебня. Окончательное заключение о качестве обжига дает лаборатория.

Варщик (обжигальщик) гипса контролирует температуру в топке, на входе и выходе обжиговых аппаратов, в газоходах. На каждом предприятии разрабатывается карта точек замера параметров режима работы оборудования.

Технологический контроль имеет целью управление производством в целом, обеспечение заданного уровня качества продукции, а также совершенствование технологии производства и выполняется заводской лабораторией. Она же контролирует свойства гипсовых вяжущих: сроки схватывания, марки, степень помола, нормальную густоту, объемное расширение, содержание примесей и гидратной воды.

6. Техника безопасности и промышленная санитария При производстве гипса и изделий из него неблагоприятные условия труда чаще всего обусловливаются:

· повышенной концентрацией пыли и влаги в воздухе помещений;

· недостаточной тепловой изоляцией печей, варочных котлов, сушильных барабанов, а также выбиванием дымовых газов в помещение, что может привести к ожогам и отравлению;

· ненадежным ограждением вращающихся частей отдельных аппаратов и механизмов, а также лестниц, приямков и т. п.

Для борьбы с пылью необходимо все технологическое и транспортное оборудование, в котором образуется пыль, заключать в герметические сплошные металлические и другие кожухи с плотно закрываемыми смотровыми и ремонтными люками, дверцами и другими отверстиями. В местах образования пыли и газов следует устраивать помимо общей вентиляции местную аспирацию для удаления пыли и газов непосредственно из точек их образования. Паропроводящие трубы из варочных котлов, сушильных барабанов и др. надо присоединять к пылеосадительной системе для улавливания пыли. Очищать дымовые газы, воздух следует в наиболее эффективных пылеосадительных устройствах, в частности в электрофильтрах, гарантирующих очистку газов от пыли не менее чем на 98%.

Общая и местная вентиляционные системы должны обеспечивать надлежащее санитарно-гигиеническое состояние производственных помещений. При этом допустимая концентрация пыли и токсических газов в воздухе не должна превышать (мг/м³):

для пыли, содержащей 10 — 70% кварца … 2

до 10% кварца … 5

цемента, гипса, глин, известняков, не содержащих кварца … 6

для угольной пыли … 10

окиси углерода … 0,02

сероводорода … 0,01

Для улучшения санитарных условий работы на гипсовых и других заводах вяжущих веществ особое значение имеют замена механического транспорта пневматическим, а также применение для очистки запыленного воздуха электрофильтров и герметизация пылящего оборудования.

Все вращающиеся части приводов и других механизмов следует надежно ограждать. На заводах должна быть звуковая или световая сигнализация, предупреждающая обслуживающий персонал о пуске того или иного оборудования, а также о неполадках на отдельных технологических переделах, могущих вызвать аварии. Все токопроводящие части (внутренняя проводка, рубильники и т. д.) должны быть изолированы, а металлические части механизмов и аппаратов заземлены на случай повреждения изоляции. Создание здоровых и безопасных условий труда должно обеспечиваться также дальнейшим совершенствованием технологии, полной механизацией и автоматизацией всех производственных процессов.

Правила техники безопасности (варка гипса в гипсоварочных котлах) Перед началом работы варщик гипса осматривает котел снаружи, обращая внимание на то, чтобы крышки, загрузочные и разгрузочные течки, шиберы, приводы были исправны. Проверяет заземление металлических частей оборудования, защитные и ограждающие устройства, сигнализацию и блокировку. Записывает в приемно-сдаточном журнале данные о приемке гипсоварочного котла.

Во время работы варщик ведет наблюдение за ходом варки гипса в котле; при этом пользуется данными лаборатории о качестве сырья и готового продукта; следит за состоянием мешалки и питающих устройств, герметичностью трубопроводов, загрузочных и выгрузочных устройств и затворов; записывает в журнал замечания о недостатках и их устранении; если неполадки устранить не удается, останавливает котел.

При обслуживании оборудования запрещается: загружать котлы при открытом смотровом люке и неплотно закрытом шибере; осуществлять дозагрузку котла сыромолотым гипсом при температуре материала выше 100° С во избежание выбросов горячего гипса из котла; работать при неисправных лопастях и скребках мешалки, при снятых и неисправных крышках шнеков, а также при прогоревших жаровых трубах и днище котла; работать при неисправных пылеосадительных системах.

Работу котлов немедленно прекращают при авариях и несчастных случаях, поломке деталей и механизмов гипсоварочного котла. Об этом ставят в известность мастера. Котел разрешается ремонтировать после охлаждения до температуры не выше 40° С. В конце смены варщик сдает оборудование своему сменщику.

Сушильный барабан Приняв смену, обжигальщик должен осмотреть оборудование и расписаться в приемно-сдаточном журнале.

Запрещается пуск сушильного барабана при: неочищенных или неисправных пылеулавливающих устройствах; отсутствии более 20% пересыпных и теплообменных устройств; ослаблении крепления деталей, особенно зубчатых шестерен привода, швов корпуса и т. п.; сильных вибрациях и толчках элементов привода, опорных узлов и вентиляторов; искривлении корпуса сушильного барабана, вследствие чего создаются ненормальные условия работы опор и привода; недостаточном уплотнении газового тракта; падении давления газа у горелок и при утечке газа из газопровода. Сушильный барабан следует немедленно остановить, подав сигнал, и сообщить об этом мастеру или начальнику цеха в следующих случаях: при угрозе аварии или несчастном случае; возникновении пожара при взрыве топливно-воздушной смеси; обнаружении неисправности контрольно-измерительных приборов и невозможности контролировать процесс обжига.

Техника безопасности при эксплуатации оборудования При эксплуатации дробильно-помольного оборудования, машин для сортировки и сепарации материалов и транспортирующих машин рабочие должны соблюдать правила техники безопасности.

Дробилка должна быть сблокирована с транспортными устройствами. Перед пуском дробилки проверяют исправность всех деталей установки, состояние смазочных устройств, наличие и исправность ограждений, состояние Обеспыливающих устройств, звуковую и световую сигнализацию. Удостоверяются, что нет завалов. При пуске дробилки в ее рабочем пространстве не должно быть материала. Пускают дробилку в такой последовательности: сначала включают звуковую и световую сигнализации, затем транспортные устройства за дробилкой, маслонасос, систему водяного охлаждения, привод дробилки и осуществляют подачу в нее материала. Остановку выполняют в обратной последовательности.

При неполадках и поломках дробилку останавливают и принимают меры к их устранению.

Для соблюдения эксплуатационного режима мельницы необходимо систематически следить за показаниями приборов; проверять качество готового продукта; наблюдать за количеством поступающего на помол гипса; следить за равномерностью его подачи, а также за тем, чтобы крупка непрерывно возвращалась из сепаратора в мельницу; за исправностью и режимом работы пылеуловителей; температурой подшипников, не допуская повышения ее сверх 65° С; контролировать состояние уплотнений у входной и выходной горловины мельницы, а также загрузочно-разгрузочного устройства (для мельниц, работающих в замкнутом цикле); проверять смазочную систему.

Грохоты должны быть снабжены системами аспирации и пылеулавливания. Перед пуском в работу проверяют состояние сит и пружин, крепление вибратора к коробу, грузов на маховике, затяжку болтов корпусов подшипников сит, степень проворачивания вала грохота; удостоверяются, что между вибрирующей рамой и станиной нет посторонних предметов. После предупредительных звукового и светового сигналов грохот запускают в работу. Материал подают на грохот после его запуска.

Перед пуском центробежных сепараторов проверяют состояние герметизации мест сопряжения патрубков и трубопровода, работу вентиляторов. После этого включают вентилятор, выводят сепаратор на заданный режим, открывают входную заслонку и в сепаратор поступает молотый материал. При работе сепаратора периодически проверяют степень помола гипса. Если возникают неполадки (появляется стук, шум), прекращают подачу в сепаратор гипса, выключают вентилятор, осматривают сепаратор и устраняют неполадки. При этом должны быть отключены линия, питающая сепаратор, и сепаратор.

Перед пуском транспортирующих машин осматривают привод, смазочные устройства, проверяют наличие и состояние предохранительных устройств, исправность аспирации. Выясняют, работают ли механизмы после транспортирующих устройств, а также подготовлен ли бункер для гипса. Перед остановкой транспортирующих устройств прекращают подачу материала и очищают от него транспортирующие машины.

Перед пуском пневмокамерного питателя проверяют давление сжатого воздуха, исправность всей системы и аппаратуры, работу устройства управления механизмами включения и выключения подачи воздуха и материала. Нельзя пускать питатель при недостаточном давлении воздуха.

7. Штатная ведомость цеха В данной ведомости приводим явочный состав производственных рабочих и цехового персонала, который должен быть в цехе для выполнения планируемого производства. К производственным рабочим относятся лица, непосредственно занятые при изготовлении продукции (машинисты дробилок, мельниц и др.), а также дежурные слесари и электрики.

Состав цехового персонала: начальник цеха, сменные мастера и младший обслуживающий персонал.

Штатная ведомость цеха оформляеться по форме табл.7.1.

Таблица 7.1 Штатная ведомость цеха

8. Технико — экономические показатели проектируемого предприятия Завершающая часть проекта — определение технико — экономических показателей (составление таблицы 8.1).

Определяю основные технико — экономические показатели

1. Количество чкловеко — часов в год = общее число рабочих цеха * среднее число суток в году * количество часов в смену = 86 * 320 * 8 = 220 160 чел-час/год;

2. Трудоемкость = человеко — часов в год/мощность предприятия = 220 160/300000 = 0,7339 т/чел — час;

3. Расход электроэнергии на 1 т вяжущего = расход электроэнергии в год/мощность предприятия =13 417 151/300000=44,724 кВт*ч/год;

4. Выработка на одного рабочего = мощность предприятия/общее количество рабочих =300 000 /86 = 3488,372 т/чел.год;

5. Энерговооруженность на одного рабочего в смену = расход электроэнергии в год/наибольшее количество рабочих в смене = 1746,9351/32 =54,591 кВт/чел.

Результаты расчета вношу в таблицу 8.1.

Таблица 8.1Технико — экономические показатели

1. Волженский А. В. «Минеральные вяжущие вещества». — М.: Стройиздат, 1986;

2. Пащенко. «Вяжущие вещества». — М.: Высш.шк., 1987;

3. Лоскутов Ю. А. «Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных материалов». — М.: Машиностроение, 1990;

4. В. В. Иванецкий, П. В. Классен, А. А. Новиков и др. — М.: Химия, 1990 (IV кВ.) — 224 с.

5. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. Под общей ред. А. В. Ферронской. -М.: Изд-во АСВ. -2004.

Министерство образования и науки Украины Приднепровская академия строительства и архитектуры Реферат

«Совершенствование технологии производства гипсовых вяжущих»

Днепропетровск 2010 г.

Гипсовые вяжущие материалы Гипсовые вяжущие материалы, воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция, либо без водного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие). По условиям термической обработки, a также по скорости схватывания и твердения Г. В.М. делятся на 2 группы:

Основное сырье для производства гипсовых вяжущих — природный гипсовый камень. Также могут быть использованы природный ангидрит и отходы химического производства — фосфогипс и борогипс. Необходимо иметь в виду, что использование в качестве сырья фосфои борогипса осложнено наличием в них загрязняющих примесей (оксидов алюминия, фосфора, фторидов и др.), которые могут негативно сказаться на свойствах вяжущего. В частности, при высоком содержании в фосфогипсе Р205 после тепловой обработки получается либо вообще нетвердеющей материал, либо низкопрочное вяжущее. Поэтому такой фосфогипс перед применением необходимо отмывать от примесей.

Низкообжиговые (быстросхватывающие и быстротвердеющие) — строительный и формовочный гипс, гипсоцементнопуццолановые вяжущие; высокообжиговые (медленно схватывающиеся и медленно твердеющие) — ангидритовый цемент, высокообжиговый гипс (эстрих — гипс).

Строительный гипс получают термической обработкой в гипсоварочных котлах, вращающихся печах и др. технологических установках при температуре 140−190 градусов Цельсия. Из дробленого или предварительно измельчённого в порошок природного гипса (гипсового камня). Начало схватывания гипсового теста наступает через 4−15 минут после затворения водой. Предел прочности строительного гипса при сжатии достигает 10 Мн на метр в квадрате. Строительный гипс применяется для производства гипсовых изделий (главным образом для внутренней части зданий), а также для штукатурных и кладочных работ.

Формовочный гипс получают в основном теми же способами, что и строительный гипс, но из более чистого сырья: они отличаются повышенной прочностью, используются для изготовления различных форм и моделей в керамической и некоторых других областях промышленности, а также для производства отделочных материалов и архитектурных деталей.

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ), предложенные советским учёным А. В. Волженским получают смешиванием строительного гипса и других видов гипсовых вяжущих с портландцементом (или пуццолановым портландцементом) и кислой гидравлической добавкой (трепл, диатомит, вулканический пепел, трасс, туф, залы от сжигания бурых углей и др.). Эти смешанные вяжущие материалы отличаются от чистых Г. В.М. способностью к гидравлическому твердению и повышенной водостойкостью. Изделия из них имеют значительно меньшие пластические деформации, чем изготовленные из строительного гипса и др. гипсовых вяжущих ГЦПВ обычно содержат 50−75% гипса, 15−25% пуццолановой добавки (с активностью по поглощению окиси кальция более 200−250 мл/л). Соотношение между портландцементом и пуццолановой добавкой, от которого зависит долговечность изделий, определяется по специальной методике.

Ангидритовый цемент изготавливают обжигом природного гипса при температуре 600−700 градусов с последующим его измельчением совместно с добавками — катализаторами твердения (известь, бисульфат, или сульфат натрия с железным или медным купоросом и др.). Он используется для приготовления строительных растворов, бетонов, искусственного мрамора, декоративных изделий.

Высокообжиговый гипс (эстрихгипс) получают обжигом природного гипса при температуре 800−1000 градусов с последующим тонким измельчением; применяют в тех же случаях, что и ангидритовый цемент. Изделия из эстрих-гипса по сравнению с изделиями из строительного гипса, обладают более высокой водостойкостью и меньшей склонностью к пластическим деформациям.

Гипс является очень распространённым материалом и используется во многих областях народного хозяйства, как например, в строительстве, в химической, машиностроительной, цементной, текстильной, винодельческой, керамической и др. отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и медицине.

В настоящем время гипс рассматривается, только как материал, предназначенный для строительных целей, где область его применения должна быть весьма обширна, и где он может и должен оказать неоценимую услугу строителям.