Курсовая работа (т): Процесс производства высокопрочного шлакопортландцемента марки М600

v  по фактическому фазово-минералогическому составу цемента: содержанию основных минералов и фаз, определённому инструментальными методами физико-химического анализа - петрографическим, рентгенофазовым и др. В этом случае состав цемента, наряду с фазами клинкера (алит, белит, алюмоферрит, алюминат), характеризуется содержанием минералов и фаз, входящих также в состав гипса и добавок. Такой способ характеристики состава цемента наиболее информативен с позиций прогнозирования его свойств, однако ограничено доступен производственным лабораториям.

Класс прочности - условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом. Как характеристика прочности цемента класс прочности, например, по ГОСТ 30744, определяется параллельно или вместо марки цемента. В дальнейшем, при изменении нормативной документации с целью её приближения к европейским нормам (EN-197), класс прочности полностью заменит марку цемента. В соответствии с ГОСТ 30515, цементы по прочности при сжатии и средним значениям нормируемой стандартной прочности подразделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. Эти классы прочности примерно соответствуют маркам 300, 400, 500 и 600 действующего стандарта ГОСТ 10178. Кроме пределов верхнего и нижнего значений 28 суточной прочности при сжатии (прочность при изгибе не определяется), для отнесения цемента к определённому классу прочности необходимо обеспечить значение ранней прочности (2-х или 7-и суточной). Цементы класса прочности 32,5 и выше могут выпускаться в виде быстро-твердеющих цементов при их соответствии требованиям к быстротвердеющим цементам в ранние сроки (2 сут.): 32,5Б> 10 МПа, 42,5Б >20 МПа и 52,5Б>30 МПа. См. также ГОСТ 31108.

Марка портландцемента - условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ310). Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см2, определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов - половинок призм размером 4?4 ? 16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 сут. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90%, а затем до 28 сут. в воде при температуре 20?2°С. Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 сут, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 сут., также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 сут. Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше). Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108} предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.

Высокопрочные портландцементы - цементы на основе портландцементного клинкера, обеспечивающие получение в нормальных условиях твердения значения предела прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток твердения, превышающие 50 МПа, что соответствует марке 500 и выше (ГОСТ 10178) или классу прочности 52,5 и выше (ГОСТ 30515). Такая оценка цементов по прочности достаточно условна: она характеризует только потенциальную способность цемента образовывать высокопрочный камень (раствор, бетон). Следует иметь в виду, что прямая зависимость прочности раствора и бетона от значения прочности (активности) цемента наблюдается только при особых условиях. Кроме активности цемента, прочность искусственного камня зависит от многих факторов: содержания, вида и свойств заполнителей, значения В/Ц и др., и, например, на основе цемента марки 500 может быть приготовлен бетон как марки 200, так и марки 700. Высокопрочные портландцементы чаще всего являются бездобавочными, или содержат небольшое количество активной гидравлической добавки (5-7%). Условия получения таких цементов: нормирование минералогического состава клинкера (применение алитово-алюминатных клинкеров), обеспечение высокой удельной поверхности цемента (450 мг/кг и более), обеспечение оптимального гранулометрического состава, получение клинкеров определённого структурного типа и др. Высокопрочные цементы, характеризующиеся активностью, превышающей нормированные показатели (например, по ГОСТ 10178), могут выпускаться производителем цемента по техническим условиям (ТУ), в соответствии с которыми может предусматриваться выпуск цементов марок 700 и выше. Свойства высокопрочных портландцементе в отличаются от свойств рядовых портландцементов; помимо более высокой прочности в 28 суток, в большинстве случаев такие цементы характеризуются более высокой прочностью в ранние сроки твердения, быстрым темпом набора прочности, а также, при правильном подборе состава растворов и бетонов, более высокой морозостойкостью, коррозионной устойчивостью, низкой водопроницаемостью. Для высокопрочных цементов (500, 550 и 600) по ГОСТ 10178 прочность в ранние сроки твердения не нормируется, однако в проектах стандартов, приближённых к европейским нормам (ГОСТ 31108-2003), для них нормируется значение прочности в ранние сроки твердения (2 или 7 сут.). Цементы, характеризующиеся более высокой ранней прочностью, чем это предусмотрено для рядовых цементов, относят к быстротвердеющим.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

.1 Описание выбранного способа производства

Различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства. Для данного производства высокопрочного портландцемента было выбрано производство мокрым способом. При мокром способе производства дробление, помол, перемешивание, усреднение и корректирование сырьевой смеси осуществляется при повышенном содержании воды. Этот способ позволяет минимизировать затраты на подготовку сырьевой смеси. Но увеличивает затраты на обжиг, за счет необходимости нагрева и испарения большого количества воды. Данный способ производства применяют когда физические свойства сырьевых компонентов не позволяют организовать экономически выгодный технологический процесс производства сырьевой смеси по сухому способу производства.

Производство:

После добычи открытым способом исходные материалы, при помощи погрузчиков либо конвейеров направляются в дробилки, где измельчаются и дополнительно увлажняются. Далее глиномеловой шлам по шламопроводу перекачивают в горизонтальные бассейны усреднители. Один бассейн заполняют шламом с пониженным титром, а другой - шламом с повышенным титром. В бассейнах шламы усредняются по всей массе. Оба шлама соединяются в общем трубопроводе и проходят классификацию в гидроциклонах. При этом тонкая фракция направляется в промежуточную емкость, а грубая - на доизмельчение в мельницу, после чего также в промежуточную емкость. Далее шлам перекачивается в бассейн вместимостью до 8000м3, где он усредняется. Затем направляется в печной агрегат. В печи шлам обжигается до спекания с получением клинкера. Из печи горячий клинкер попадает в охладитель клинкера, а затем на складирование в бункеры. Затем из бункеров клинкер, гранулированный шлак и гипс поступают в мельницы. И затем на склад готовой продукции.

Схема производства

2.2 Расчет сырьевых компонентов

Расчет состава сырьевой смеси заключается в определении такого соотношения между исходными сырьевыми материалами, которое обеспечивает получение клинкера заданного минералогического состава. Эта задача может быть решена расчетными или графическими методами. В заводской практике в основном пользуются расчетными методами.

Расчет химического вещественного состава сырьевой смеси.

При расчете сырьевых смесей исходят из минералогического состава клинкера, обеспечивающего для данного завода оптимизацию технологических параметров получения клинкера и заданные свойства цемента. Более наглядны технологические особенности сырьевой смеси, если ее состав характеризуется КИ и модулями получаемого при спекании клинкера, который затем пересчитывают на химический состав по формулам С.Д.Окорокова, а затем состав клинкера выражают в виде КИ, п и р который берут за основу расчета сырьевой шихты.

Расчет шихты ведут с точностью до 0,01% или 0,001%. Состав сырьевых компонентов приводят к 100%: если сумма меньше 100%, то добавляют «прочие»; если сумма оксидов больше 100%, то состав сырьевой смеси пересчитывают на 100% с помощью коэффициента.

Чаще всего приходится вести шихтовку по величине КИ и одному из модулей. Так как число сырьевых компонентов должно быть на единицу больше, чем число заданных характеристик, уже в этом случае должно быть три сырьевых компонента - известковый, кислый и корректирующий.

Исходные данные:

Требуется рассчитать сырьевую смесь для получения клинкера с КИ=0,90 и n=2,50. Сырьевыми компонентами являются известняк, глина и пирит. Химический состав компонентов, а также золы приведен в нижеследующей таблице.

Таблица 1. Химический состав сырьевых компонентов и золы:

Для приведения к 100% каждый оксид делим на 100%, получим:

R₁ =  = 0,979 R₂ =  = 1,021

R₃ =  = 0,985 R₄ =  = 1,002

При необходимости эти же расчеты производятся для II, III и IV компонентов. Для химических анализов, в которых итоговая сумма меньше 100, приведение к 100% производим путем включения в химический состав содержание прочих соединений.

Для упрощения в формулах расчета приняты следующие сокращения: CaO - C, SiO₂ -S, Al₂O₃ - A, Fe₂O₃ - F. Индексы к символам обозначают принадлежность его к тому или другому компоненту, например, С₁ - к первому, С₂- ко второму, С₀ - к сырьевой смеси.

Принимая, что в сырьевой смеси на 1 весовую часть третьего компонента приходится х весовых частей первого компонента и y весовых частей второго, можно написать следующие равенства:

С =  A =

=  F =  (1.1)

Подставляя вышенаписанные значения C, S, A и F в формулы:

=  и n =  (1.2)

Получаем совместно с выражением 100 = x+y+z систему двух линейных уравнений с двумя неизвестными.

Решение этой системы выражается следующими формулами:

x₁ = (С₁ - 2,8S₁KH - 1,65A₁ - 0,35F₁) + (C₂ - 2,8S₂KH - 1,65A₂ - 0,35F₂) = 2,8S₃KH + 1,65A_{3 -} C₃

x₂ (S₁ - nA₁ - Nf₁) + y(S₂ - nA₂ - nF₂) = nA₃ - nF₃ - S₃

Подставляя эти сокращенные обозначения в линейное уравнение получим:

a₁x₁ + by = c₁ a₂x + b₂y = c₂

Решая эту систему 2-х уравнений с 2-мя неизвестными, получим:

x =

Задается коэффициентом насыщения KH = 0,9 и силикатным модулем n = 2,3. Определяем соотношение между сырьевыми компонентами:

а₁ = 2,80 КНS₁ + 1,65A₁ + 0,35F₁ - C₁ = 2,80*0,9*0,9+1,65*0,21+0,35*0,16-52,99 = 2,26 + 0,34 + 0,05 - 52,99 = -50,34

a2 = n(A₁ +F₁) - S₁ = 2,30*(0,16+0,21)-0,9 = -0,04

b₁ = 2,80 KHS₂ + 1,65A₂ + 0,35F₂ - C₂ = 2,80*0,9*53,89+1,65*25,12+0,35*7,82-3,14 = 176,83

b2 = n(A₂ +F₂) - S₂ = 2,30*(25,12+7,82) - 53,89 = 21,87

c₁ = 2,80 KHS₃ + 1,65A₃ + 0,35F₃ - C₃ = 2,80*0,9*84,13+1,65*6,85+0,35*2,17-2,24 = 212 + 11,3 + 0,75 - 2,24 = 221,81

c2 = n(A₃+F₃) - S₃ = 2,30*(6,85+2,17) - 84,13 = -63,38

Таким образом:

a1 = -50,34 a2 = -0,04

b1 = 176,83 b2 = 21,87

c1 = 221,81 c2 = -63,38

Подставляя найденные значения соотношений, находим:

x =  = 14,68

y =  = 2,92

В процентном соотношении сырьевая смесь состоит :

Известняк =  =  = 78,92%

Глина =  =  = 15,69%

Пирит =  =  = 5,37%

В перерасчете всех 3-х компонентов на 100%, получим:

R_изв. =  = 0,789 R_гл. =  = 0,159 R_пир. =  = 0,537

Таблица 2.