Курсовой проект
по дисциплине: ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Тема: “Производство комовой негашеной извести”
Выполнил:
Проверил:
Сатка
2004 г
Аннотация
Хабибуллин М. Производство комовой негашеной извести. – 2004., 28 с.
В данном курсовом проекте разработана технология производства комовой негашеной извести из известняка.
Курсовой проект содержит 4 таблицы, 1 технологическую схему, расчеты.
Содержание
Введение 5
I. Технология производства 6
I.I Сырье и его свойства 6
I.II Материал и требования к нему 9
I.III Производство извести 12
I.IV Технологическая схема 14
II. Фонды рабочего времени 17
III. Материальный баланс 18
VI. Выбор технологического оборудования 20
V. Расчет бункеров и склада 23
VI. Расчет расхода энергоресурсов технологического оборудования 25
VII. Охрана труда на известковых заводах 26
VIII. Заключение 27
IX. Библиографический список 28
Введение
Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.
Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.
Минеральные вяжущие используются в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями, которые представляют собой минеральные (а иногда и органические) материалы, состоящие из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров.
Строительные изделия на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от набольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций.
I . Технология производства
I . I Сырье и его свойства
Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.
Кальцит или известковый шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см3; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определении вида горных пород).
Арагонит — менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—З г/см3, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.
В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит СаСОз • MgCOe. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO3 или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО2. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см3. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.
Чистые известково-магнезиальные породы — белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями — в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.
Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100—1250° С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.
Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий выход пластичного теста. При этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.
Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при температурах 1200° С и более вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».
Таблица 1. Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ
| Сырье | Содержание, % | Получаемая известь | |||
| СаСО3 | MgCO3 | Глинистые примеси | |||
| Известняк: Чистый Обычный Мергелистый Доломитизированный Доломит Доломитизированный мергелистый известняк | 95 – 100 87 – 95 75 – 90 75 – 90 55 – 75 50 - 70 | 0 – 3 0 – 3 0 – 5 5 – 20 25 – 45 5 - 25 | 0 – 2,5 3 – 8 8 – 25 0 – 8 0 – 8 8 – 30 | Маломагнезиальная жирная Маломагнезиальная тощая Гидравлическая Магнезиальная Доломитовая Магнезиальная гидравлическая | |
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
Известково-магнезиальные породы в зависимости от их химического состава являются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента. В табл. 1 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.
По ГОСТ 21-27-76 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).
Таблица 2. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих
| Компоненты | Содержание, % | ||||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | |
| СаСО3, не менее MgCO3, не более Глинистые примеси (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), не более | 92 5 3 | 86 6 8 | 77 20 3 | 72 20 8 | 52 45 3 | 47 45 8 | 72 8 20 |
Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: зернисто-кристаллический мраморовидный известняк; плотный кристаллический известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк; доломит.
Мрамор по химическому составу (СаСО3 или СаСО3 + MgCO3) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.
Плотные известняки имеют мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести.
Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при обжиге в шахтных печах он легко крошится, что нарушает процесс обжига.
Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся и шахтных печах (в зависимости от прочности).
Известняк-ракушечник состоит из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную горную породу, поэтому редко применяется для изготовления извести.
Оолитовый известняк — горная порода, состоящая из отдельных шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.
Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе в виде рыхлых скоплений.
Объемная масса плотных известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м8. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.
Широкое распространение карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти во всех экономических районах страны.
Сырьем для производства воздушной извести могут служить не только специально добываемые для этой цели карбонатные породы, но и отходы при добыче известняков для нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция или гидрата окиси кальция (карбонатные отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).
I . II Материал и требования к нему
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. д. в карбонатных породах не должно превышать 6 - 8 %. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.
Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде.
Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.
Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.
Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.
Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей (как правило карбоната кальция).
Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основым из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.
Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково - магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.), Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСО3, и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он встречается в виде двух минералов - кальцита и арагонита.
Чистые известково-магнезиальные породы - белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями - в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.
Обычно чистые и плотные известняки обжигают при 1100 - 1250 ˚С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900 - 1150 ˚С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.
Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5 - 1 % гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирит), которые уже при 1200˚С и более вызывают образование в, процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов оксида кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20 - 30 МПа). Куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размером 1 - 3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
Строительную воздушную негашеную известь делят на три сорта: 1, 2 и 3-й. негашеная комовая известь должна соответствовать требованиям указанным в Таблица 3
| Показатели | Нормы для извести | |||||
| Кальциевой, сортов | Магнезиальной и доломитовой, сортов | |||||
| 1-го | 2-го | 3-го | 1-го | 2-го | 3-го | |
| Содержание активных СаО + MgO в пересчете на сухое вещество, %, не менее а) в негашеной извести без добавок б) в негашеной извести с добавкой Содержание активной MgO, %, не более Содержание углекислоты СО2, %, не более | 90 64 5 3 | 80 52 5 5 | 70 –– 5 8 | 85 64 20(40*) 5 | 75 52 20(40*) 8 | 65 –– 20(40*) 11 |
*В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.
II. Фонды рабочего времени
где N - количество рабочих дней в году
n - количество смен
k1 - количество часов в смену
k2 - коэффициент, учитывающий простои связанные с текущим ремонтом оборудования
k1 = 0,9…0,95 – для оборудования работающего с перерывами
k1 = 0,85…0,9 – для оборудования работающего непрерывно
k2 - коэффициент, учитывающий простои связанные с плановыми остановками на ремонт
k2 = 0,9
1. Приемное отделение:
N = 262, n = 1, t = 8, k1 = 0.95, k2 = 0.9
Т = 
= 1792 ч.
2. Дробильное – сортировочное отделение:
N = 262, n = 1, t = 8, k1 = 0.95, k2 = 0.9
Т = 
= 1792 ч.
3. Обжиговое отделение:
N = 365, n = 3, t = 8, k1 = 0,9, k2 = 0.9
Т = 
= 7096 ч.
4. Склад:
N = 365, n = 3, t = 8, k1 = 0.9, k2 = 0.9
Т = 
= 7096 ч.
III . Материальный баланс
| Наименование операции | Ед. изм. | Плотность т/м3 | Потери % | Производительность | |||
| В час | В смену | В сутки | В год | ||||
| Склад | т | 1,7 | 0,5 | 4,93 | 39,44 | 118,32 | 35000 |
| м3 | 2,9 | 23,2 | 69,6 | 20588 | |||
| Транспортировка на склад ленточным транспортером | т | 1,7 | 0,5 | 4,96 | 39,68 | 119,04 | 35176 |
| м3 | 2,92 | 23,36 | 70,08 | 20692 | |||
| Промежуточный бункер | т | 1,7 | 0,5 | 4,98 | 39,84 | 119,52 | 35353 |
| м3 | 2,93 | 23,44 | 70,32 | 20796 | |||
| Подача в бункер пластинчатым питателем | т | 1,7 | 0,2 | 4,99 | 39,92 | 119,76 | 35424 |
| м3 | 2,94 | 23,52 | 70,56 | 20838 | |||
| Обжиг в шахтной печи | т | 1,7 | 0,2 | 9,02 | 72,16 | 216,48 | 62061 |
| м3 | 5,31 | 42,48 | 127,44 | 37668 | |||
| Подача в печь элеватором | т | 1,8 | 0,2 | 9,04 | 72,32 | 216,96 | 62185 |
| м3 | 5,02 | 40,16 | 120,48 | 35647 | |||
| Подача к элеватору ленточным траспортером | т | 1,8 | 0,2 | 9,06 | 72,48 | 217,44 | 62309 |
| м3 | 5,03 | 40,24 | 120,72 | 35719 | |||
| Промежуточный бункер | т | 1,8 | 0,2 | 36,14 | 289,12 | 289,12 | 62434 |
| м3 | 20,08 | 160,64 | 160,64 | 35719 | |||
| Подача в бункер ленточным питателем | т | 1,8 | 0,2 | 36,22 | 289,76 | 289,76 | 62560 |
| м3 | 20,12 | 160,96 | 160,96 | 35791 | |||
| Отсев мелкой фракции на грохоте | т | 1,8 | 15 | 42,61 | 340,88 | 340,88 | 73600 |
| м3 | 23,67 | 189,36 | 189,36 | 42107 | |||
| Подача на грохот ленточным конвейером | т | 1,8 | 0,2 | 42,69 | 341,52 | 341,52 | 73748 |
| м3 | 23,72 | 189,76 | 189,76 | 42191 | |||
| Молотковая дробилка | т | 1,8 | 0,2 | 42,69 | 341,52 | 341,52 | 73896 |
| м3 | 23,72 | 189,76 | 189,76 | 42191 | |||
| Подача в дробилку пластинчатым транспортером | т | 1,8 | 0,1 | 42,72 | 341,76 | 341,76 | 73970 |
| м3 | 23,73 | 189,84 | 189,84 | 42221 | |||
| Приемный бункер | т | 1,8 | 01 | 42,72 | 341,76 | 341,76 | 74000 |
| м3 | 23,73 | 189,84 | 189,84 | 42222 | |||
Обжиг в шахтной печи:
Дано:
W = 3 %
MgCO3 = 2 %
примеси инертные = 11,5 %
mкон. сух. = 35424
Найти: mнач. вл.
Решение:
mпримесей = 
m = 35424 – 4074 = 31350
m (MgO) = 
m (CaO) = 31350 – 627 = 30723
x 29312
CaCO3 → CaO + CO2
100 56
x = 
=54863
y 2038
MgCO3 → MgO + CO2
84 40
y = 
= 1317
mсух.= m (CaCO3) + m (MgCO3) + mпримесей = 54863 + 1317 +4074 = 60254
т/год
VIII . Заключение
В данном курсовом проекте рассчитывается известковый завод с производительностью 35000 т/год.
Для обеспечения данной производительности завод ежегодно потребляет 76000 т/год исходного сырья, 935221,2 кВт 
ч электроэнергии и 10908 т условного топлива.
На заводе используется следующее технологическое оборудование: молотковая дробилка, инерционный грохот, шахтная печь, ленточный элеватор, ленточные и пластинчатые транспортеры.
Курсовой проект
по дисциплине: ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Тема: “Производство комовой негашеной извести”
Выполнил:
Проверил:
Сатка
2004 г
Аннотация
Хабибуллин М. Производство комовой негашеной извести. – 2004., 28 с.
В данном курсовом проекте разработана технология производства комовой негашеной извести из известняка.
Курсовой проект содержит 4 таблицы, 1 технологическую схему, расчеты.
Содержание
Введение 5
I. Технология производства 6
I.I Сырье и его свойства 6
I.II Материал и требования к нему 9
I.III Производство извести 12
I.IV Технологическая схема 14
II. Фонды рабочего времени 17
III. Материальный баланс 18
VI. Выбор технологического оборудования 20
V. Расчет бункеров и склада 23
VI. Расчет расхода энергоресурсов технологического оборудования 25
VII. Охрана труда на известковых заводах 26
VIII. Заключение 27
IX. Библиографический список 28
Введение
Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.
Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.
Минеральные вяжущие используются в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями, которые представляют собой минеральные (а иногда и органические) материалы, состоящие из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров.
Строительные изделия на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от набольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций.
I . Технология производства
I . I Сырье и его свойства
Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.
Кальцит или известковый шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см3; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определении вида горных пород).
Арагонит — менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—З г/см3, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.
В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит СаСОз • MgCOe. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO3 или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО2. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см3. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.
Чистые известково-магнезиальные породы — белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями — в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.
Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100—1250° С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.
Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий выход пластичного теста. При этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.
Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при температурах 1200° С и более вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».
Таблица 1. Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ
| Сырье | Содержание, % | Получаемая известь | |||
| СаСО3 | MgCO3 | Глинистые примеси | |||
| Известняк: Чистый Обычный Мергелистый Доломитизированный Доломит Доломитизированный мергелистый известняк | 95 – 100 87 – 95 75 – 90 75 – 90 55 – 75 50 - 70 | 0 – 3 0 – 3 0 – 5 5 – 20 25 – 45 5 - 25 | 0 – 2,5 3 – 8 8 – 25 0 – 8 0 – 8 8 – 30 | Маломагнезиальная жирная Маломагнезиальная тощая Гидравлическая Магнезиальная Доломитовая Магнезиальная гидравлическая | |
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
Известково-магнезиальные породы в зависимости от их химического состава являются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента. В табл. 1 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.
По ГОСТ 21-27-76 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).
Таблица 2. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих
| Компоненты | Содержание, % | ||||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | |
| СаСО3, не менее MgCO3, не более Глинистые примеси (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), не более | 92 5 3 | 86 6 8 | 77 20 3 | 72 20 8 | 52 45 3 | 47 45 8 | 72 8 20 |
Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: зернисто-кристаллический мраморовидный известняк; плотный кристаллический известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк; доломит.
Мрамор по химическому составу (СаСО3 или СаСО3 + MgCO3) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.
Плотные известняки имеют мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести.
Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при обжиге в шахтных печах он легко крошится, что нарушает процесс обжига.
Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся и шахтных печах (в зависимости от прочности).
Известняк-ракушечник состоит из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную горную породу, поэтому редко применяется для изготовления извести.
Оолитовый известняк — горная порода, состоящая из отдельных шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.
Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе в виде рыхлых скоплений.
Объемная масса плотных известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м8. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.
Широкое распространение карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти во всех экономических районах страны.
Сырьем для производства воздушной извести могут служить не только специально добываемые для этой цели карбонатные породы, но и отходы при добыче известняков для нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция или гидрата окиси кальция (карбонатные отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).
I . II Материал и требования к нему
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. д. в карбонатных породах не должно превышать 6 - 8 %. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.
Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде.
Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.
Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.
Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.
Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей (как правило карбоната кальция).
Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основым из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.
Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково - магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.), Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСО3, и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он встречается в виде двух минералов - кальцита и арагонита.
Чистые известково-магнезиальные породы - белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями - в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.
Обычно чистые и плотные известняки обжигают при 1100 - 1250 ˚С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900 - 1150 ˚С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.
Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5 - 1 % гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирит), которые уже при 1200˚С и более вызывают образование в, процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов оксида кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20 - 30 МПа). Куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размером 1 - 3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
Строительную воздушную негашеную известь делят на три сорта: 1, 2 и 3-й. негашеная комовая известь должна соответствовать требованиям указанным в Таблица 3
| Показатели | Нормы для извести | |||||
| Кальциевой, сортов | Магнезиальной и доломитовой, сортов | |||||
| 1-го | 2-го | 3-го | 1-го | 2-го | 3-го | |
| Содержание активных СаО + MgO в пересчете на сухое вещество, %, не менее а) в негашеной извести без добавок б) в негашеной извести с добавкой Содержание активной MgO, %, не более Содержание углекислоты СО2, %, не более | 90 64 5 3 | 80 52 5 5 | 70 –– 5 8 | 85 64 20(40*) 5 | 75 52 20(40*) 8 | 65 –– 20(40*) 11 |
*В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.
I . III Производство извести
Производство комовой негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига известняка.
Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах. Плотные известково-магнезиальные породы взрывают. Для этого вначале с помощью станков ударно-вращательного (при твердых породах) или вращательного бурения (при породах средней прочности) бурят скважины диаметром 105 - 150 мм глубиной 5 - 8 м и более на расстоянии 3,5 - 4,5 м одна от другой. В них закладывают надлежащее количество взрывчатого вещества (игданита, аммонита) в зависимости от прочности породы, мощности пласта и требуемых габаритов камня.
Наблюдающаяся иногда неоднородность залегания известняков в месторождениях (по химическому составу, прочности, плотности и т. п.) обусловливает необходимость выборочной разработки полезной породы. Выборочная добыча известняка повышает стоимость продукта, поэтому при определении технической и экономической целесообразности разработки тех или иных месторождений необходимы тщательные геологоразведочные изыскания.
Полученную массу известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В зависимости от расстояния между карьером и заводом известняк доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами, железнодорожным и водным транспортом.
Высококачественную известь можно получить только при обжиге карбонатной породы в виде кусков, мало различающихся по размерам. При обжиге материала в кусках разного размера получается неравномерно обожженная известь (мелочь оказывается частично или полностью пережженной, сердцевина крупных кусков - необожженной). Кроме того, при загрузке шахтных печей кусками разного размера значительно увеличивается степень заполнения печи, а следовательно, уменьшается газопроницаемость материала, что затрудняет обжиг.
Поэтому перед обжигом известняк соответствующим образом подготавливают: сортируют по размеру кусков и, если необходимо, более крупные негабаритные куски дробят.
В шахтных печах наиболее целесообразно обжигать известняк раздельно по фракциям 40 - 80, 80 - 120 мм в поперечнике,
а во вращающихся печах - 5 - 20 и 20 - 40 мм.
Так как размеры глыб добытой горной породы нередко достигают
500 - 800 мм и более, то возникает необходимость дробления их и сортировки всей полученной после дробления массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, конусных и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции.
Обжиг - основная. технологическая операция в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Цель обжига –
1) возможно полное разложение СаСО3 и MgCO3 . CaCO3 на СаО, MgO и СО2;
2) получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек м их пор.
Если в сырье есть глинистые и песчаные примеси, то во время обжига между ними и карбонатами происходят реакции с образованием силикатов, алюминатов и, ферритов кальция и магния.
Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка - углекислого кальция идет по схеме: СаСО3↔СаО+СО2. Теоретически на декарбонизацию 1 моля СаСО3 (100 г) расходуется 179 кДж или 1790 кДж на
1 кг СаСО3. В пересчете на 1 кг получаемого при этом СаО затраты равны 3190 кДж.
Продолжительность обжига определяется также размером кусков обжигаемого продукта. Для увеличения производительности известеобжигающих печей и снижения пережога поверхностных слоёв кусков желательно в допустимых пределах уменьшения их размеров. При обжиге кусков различной крупности режим процесса определяют исходя из времени, необходимого для обжига кусков средних размеров.
Основное различие в технологиях производства комой негашеной извести – в способе обжига.
Обжигают известняк в различных печах: шахтных, вращающихся и кипящего слоя; используют также установки для обжига известняка во взвешенном состоянии и т. д.
Наибольшее распространение получили шахтные известеобжигательные печи. В зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания различают шахтные печи, работающие:
1) на короткопламенном твердом топливе, вводимом обычно в шахту перемежающимися с известняком слоями, такой способ обжига называют пересыпным, а сами печи – пересыпными;
2) на любом твердом топливе, газифицируемом или сжигаемом в выносных топках;
3) на жидком топливе;
4) на газообразном топливе.
По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, по её высоте различают три зоны. В верхней части печи - зона подогрева – материал подсушивается и подогревается раскаленными дымовыми газами, и из него выгорают органические примеси. В средней части печи располагается зона обжига, где температура обжигаемого материала изменяется в пределах 850 - 1200 - 900о С; здесь известняк разлагается и из него удаляется углекислый газ. В зоне охлаждения – нижней части печи – известь охлаждается с 900 до 50 – 100о С поступающим с низу воздухом, который в свою очередь нагревается и попадает в зону обжига для поддержания горения.
Противоточное движение обжигаемого материала и горячих газов в шахтной печи позволяет хорошо использовать тепло отходящих газов на подогрев сырья, а тепло обожженного материала – на подогрев воздуха, переходящего в зону обжига. Поэтому пересыпные шахтные печи экономичны по расходу топлива, однако известь в них загрязняется золой топлива. Обжиг на природном газе или жидком топливе позволяет значительно улучшить качество извести, однако конструкции шахтных печей, использующих эти виды топлива, требуют усовершенствования, особенно в отношении подачи топлива в печь.
Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород ( мела, туфа, ракушечника ) в виде мелких кусков. В них можно механизировать и автоматизировать процессы обжига, применять все виды топлива – пылевидное, твердое, жидкое и газообразное, но они отличаются большим расходом топлива, повышенными капиталовложениями и расходом электроэнергии.
Весма эффективным является обжиг в «кипящем» слое, обеспечивающий быструю передачу большого количества тепла от газа к обжигаемому материалу. Обжигают известь в кипящем слое в реакторе, представляющим собой металлическую шахту, разделенную по высоте на 3 – 5 зон. По периферии реактора расположены горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топлива. Применение в известковой промышленности установок для обжига карбонатных пород в кипящем слое позволяет рационально использовать большое количество мелких фракций сырья, образующихся обычно на карьерах и заводах, шахтными и даже вращающимися печами.
Обжиг измельченного известняка во взвешенном состоянии осуществляют в обжиговых трубах или циклонных топках, в которых тонкоизмельченные частички карбонатного сырья увлекаются потоком раскаленных газов и обжигаются. Осаждается обожженная известь из газового потока в пылеосадительных устройствах.
После обжига полученную комовую известь транспортируют ленточным конвейером со стальной лентой на помол в мельницу. После него молотую известь отправляют на склад.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 269.
