Главная »
Книжные издания1 2 3 4 5 6 ...
16 Дробление известняка
Дробление глины I Вода
Измельчение в болтушке
Измельчение в мелыище (получение шлама)
Корректировка шлама
Обезвоживание шлама (получение сухаря) I
Смешивание сухаря с печной пылью 1
Грануляция обезвоженного шлама
Обжиг гранул (получение клинкера)
Приготовленный в сырьевой мельнице шлам после его корректировки поступает в вакуум-фильтры, где он обезвоживается с влажности 35-407о до .влажности 16-18%. Образующийся при этом сухарь (или кекс ) смешивается затем с печной пылью, уловленной фильтрами из дымовых газов; добавка пыли предотвращает слипание сухаря , разрыхляет его и снижает остаточную влажность в нем до 12-il4%.
Приготовленная таким образом сырьевая смесь поступает на обжиг, который может осуществляться по схеме сухого способа. Чаще при этом способе применяют вращающуюся печь с конвейерным кальцинаторо.м.
ГЛАВА П|.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Сырьевые материалы, применяемые при производстве портландцемента, можно разделить на две группы. К первой группе относятся .материалы, предназначенные для получения клинкера, ко второй - материалы, добавляемые к клинкеру при помоле.
§ 10. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛИНКЕРА
Сырьевые смеси для изготовления клинкера подразделяются на следующие, в зависимости от числа входящих в их состав материалов (компонентов): двухкомпонентные, трехкомпонентные, четырехкомпонентные.
Двухкомпонентная смесь составляется из двух исходных материалов: известняка, карбонатной горной породы и глины.
Трехкомпонентная сырьевая смесь включает три вида сырьевых материалов: известняк, глину и корректирующуК) добавку. В качестве последней применяют вещества с высоким содержанием одного из окислов, которого оказывается недостаточным при использовании только двух основных компонентов (известняка и глины). Если недостает кре.мнезема, то применяю^ трепел, песок и другие вещества с высоким содержанием ЗЮг; при недостатке гл.инозема (AI2O3) применяют бокситы или глину с высоким содержанием АЬОз и другие высокоглиноземистые вещества, например алюминиевые шлаки; недостаток окиси железа компенсируется добавкой железной руды, колчеданных огарков, колошниковой пыли.
Четырехко.мпонентная смесь состоит из двух основных сырьевых материалов и двух видов корректирующих добавок. Такую смесь применяют при недостаточном количестве й сырье одновременно двух окислов, например кремнезема и окисла железа. В этом случае шихта составляется из четырех компонентов: например известняка, глины, трепела и руды.
Таким образом, независимо от компонентности омеси основными составляющими ее являются карбонатные горные породы и глинистые породы с высоким содержанием кремнезема, а также содержащие глинозем, окислы железа и др.
в отдельных случаях, когда имеется возможность, два основных компонента - известковый и глинистый, заменяют одним - мергелем, представляющим природную смесь глинистых веществ и углекислого кальция.
Наряду с сырьевыми .материалалш природного происхождения цементная промышленность,все более начинает использовать для своих целей вторичное сьврье - отходы промышленности. К этим искусственны.м сырьевым материалам в первую очередь следует отнести металлургические шлаки, топливные золы, нефелиновый шла.м.
В зарубежной практике в качестве известкового ко.мпонента используют отходы производства щелочей, сернокислого аммония.
Имеется также опыт использования отходов при получении серной кислоты из сернокислого кальция.
Пригодность сырьевых материалов устанавливается на основании их всестороннего технологического изучения и технико-эко-номического анализа вопросов, вытекающих из организации цементного производства в данном районе (способ производства, вид топлива, качество цемента).
Карбонатные породы в природе встречаются в виде известняков, мела, известкового туфа, известняка-ракушечника и мрамора. Все приведенные разновидности карбонатных пород находят применение в портландцементном производстве, за исключением мрамора.
Наиболее применимы из1вестняки и мел, представляющие собой осадочные горные породы *. Осадочное происхождение известняков и мела обусловливает разнообразие их химического состава и физических свойств.
Химически чистый углекислый кальций содержит 56% СаО и 44% СОг- Но таких известняков в природе нет. Наряду с СаСОз природные известняки содержат кремнезем, глинозем, окиси железа, окись магния и др.
Плотность и прочность карбонатных пород колеблются в значительных пределах, от весьма .плотных известняков с кристаллической структурой, прочностью 1500-2000 кгс1см, до мягких, рыхлых пород - мела, способного размокать в воде.
Физические свойства карбонатных пород, предназначенных для портландцемеитного производства, учитываются при выборе схемы приготовления сырьевой смеси (по мокрому или сухому способу).
Технические условия на карбонатные породы для производства портландцемента стандартом не установлены. На основании
* Карбонатные породы образовались в основном из остатков животного или растительного мира, осевших на дне водоемов, а также из химических осадков углекислого кальция.
практического опыта карбонатные породы признаются удовлетворительного качества при следующем химическом составе:
СаО - в них должно содержаться не менее 40-43,5%;
MgO -не более 3,2-3,7% при содержании окиси магния в глинистом компоненте не более 1% или из расчета получения клинкера для портландцемента с содержанием MgO не более 5%). Количество SiOj; AI2O3; РегОз в сочетании с содержанием их в глинистом компоненте должно обеспечивать получение необходимых значений коэффициента асышения. кремнеземного и глиноземного модулей в сырьевой смеси и клинкере. Желательно, чтобы сумма NasO и К2О не превышала одного процента, а содержание SO3 было не больше 1,5-1,7%.
Глинистые породы для цементного производства используют в виде легкоплавких глин, глинистого .мергеля, глинистого сланца, лёсса.
Глины представляют собой тонкораз.мельченные горные породы, легко размокающие при затворёнии их водой. Легкоплавкие глины имеют разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Нередко глины содержат значительное количество грубых включений обломков горных пород в виде песка, щебня и гальки, что вызывает необходимость их тщательного предварительного обогащения.
Минералогический состав глин представлен водными алюмосиликатами, например каолинитом (AlOs 28Юг 2Н2О), и кварцевыми соединениями, преимущественно в виде кварцевого песка. Химический состав легкоплавких глин характеризуется в основном тремя окислами: кремния (55-80%), алюминия (5- 20%)) и железа (3-j16%)). В небольшом количестве могут содержаться в глинах СаО и MgO, хотя в отдельных разновидностях глин содержание окиси кальция может достигать 25%, а окиси магния - 5%.
Присутствуют в глинах и растворимые соли, содержащие SO3, ЫэгО и К2О. Эти примеси, а также MgO являются нежелательными, и .их содержание в глинах, используемых для производства портландцемента, должно быть по возможности минимальным.
-Мергели являются переходной горной породой от известняков к глинам и представляют собой природную смесь глинисто-песчаных веществ (20-50%) и мельчайших частиц углекислого кальция (50-80%). В зависимости от содержания Са.СОз и глинисто-песчаного вещества мергели разделяются на песчаные, глинистые и известковистые.
Наиболее ценным сырье.м является известковистый мергель, содержащий примерно 75-80% СаСОз и 20-257о глины. По химическому составу твердых компонентов он близок клинкеру, что значительно упрощает производство из него портландцемента. Мергели, в которых содержание СаСОз соответствует искусствен-
но составленной портландцементной сырьевой смеси, называются натуральными .
По физическим свойствам мергели, подобно карбонатным породам, могут резко отличаться один от другого. Одни имеют плотную структуру и прочны, другие, подобны мелу, мягкие, рыхлые.
Лёсс представляет собой пористую осадочную горную породу серо-желтого цвета, близкую по своему химическому составу глинистым мергелям, но отличающуюся более грубодисперсны-ми частицами. Лёсс состоит в основном из частиц пыли размером 0,05-0,01 мм; глинистые частицы (меньше 0,01 мм) содержатся в незначительном количестве, но в то же время в лёссе почти отсутствуют частицы песка с зернами крупнее 0,25 мм.
Глинистые сланцы относятся к породам метаморфическим (видоизмененным). Образовались они в результате видоизменения глин под действием большого давления, которое возникает при перемещении верхних слоев земной коры в более глубокие. По химическому составу глинистые сланцы подобны глинам, но отличаются от них физическими свойствами - они обладают высокой плотностью, прочностью и не размокают в воде, подобно глинам.
На глинистое сырье для производства портландцемента нет установленных стандартом технических требований. Однако на основании практического опыта установлены следующие ориентировочные требования к химическому составу глинистых пород, определяющие целесообразность их использования.
Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание MgO зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера для портландцемента с содержанием MgO не более 5%, а для магнезиального портландцемента-не более 10%. Количество ЗЮг; AI2O3; FegOs в сочетании с известковым компонентом должно обеспечивать получение необходи.мых значений коэффициента насыщения, кремнеземного и глиноземного модулей в сырьевой смеси и клинкере (с учетом возможности введения корректирующих добавок).
Желательно, чтобы NaO и К2О в сумме не превышали 3- 4%, а SO3 было не более 1%.
Увеличение содержания ЗЮг достигается добавкой высококремнеземистых веществ - трепела, опоки, диатомита. Недостаточное количество в сырьевой смеси окиси железа компенсируется добавкой колчеданистых огарков, железной руды; добавка высокоглиноземных глин (бокситов) позволяет повысить содержание в клинкере глинозема.
§ 11. ДОБАВКИ К КЛИНКЕРУ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
При изготовлении портландцемента стандарт допускает добавку к клинкеру активных минеральных (гидравлических) доба-
вок в количестве, определяемом видом портландцемента и качеством добавки. Неотъемлемой частью портландцемента является добавка гипса; получение пластифицированного и гидрофобного портландцемента достигается добавкой поверхностно-активных веществ.
Активные минеральные добавки подразделяются на природные и искусственные. В качестве последних применяются в основном доменные гранулированные шлаки, хотя не исключается возможность использования металлургических и топливных шлаков при соответствующем их химико-минералогическам составе.
Природные активные минеральные добавки бывают:
осадочного происхождения, образованные в результате осаждения из водоемов остатков некоторых растений или в результате природного обжига глинистых пород;
вулканического происхождения, образовавшиеся в результате извержения магмы.
В качестве добавок осадочного происхождения в цементном производстве применяются:
диатомиты-состоящие преимущественно из скопления микроскопических панцирей диатомовых водорослей и содержащие главным образом кремнезем в аморфном состоянии;
трепелы - состоящие из микроскопических округлых зерен и содержащие главны.м образом аморфный кремнезем. Трепелы и диатомиты по свои.м физическим свойствам сходны с глинами: они пластичны, вязки и легко размокают в ©оде;
опоки - уплотненные диатомиты и трепелы;
глиежи - горные породы, образовавшиеся в результате природного обжига глины при подземных пожарах в угольных пластах.
Добавками вулканического происхождения являются: пески вулканические - представляющие собой рыхлые продукты извержения вулканов и содержащие в основном алюмосиликаты;
туфы вулканические -уплотненные и сцементированные (склеенные) застывшей магмой вулканические пеплы;
трассы - видоизмененные разновидности вулканических туфов;
пемза - кремневидные породы, характеризующиеся пористым губчатым строением, называемые поэтому еще вспученным вулканическим стеклом.
Назначение гидравлических добавок в портландцементе состоит в том, чтобы связать в нерастворимые соединения свободный гидрат окиси кальция, выделяющийся при твердении цемента (см. стр. 16). В соответствии с этим основным показателем качества гидравлической добавки является способность ее свя-
зывать Са (ОН)2. Эта способность добавки характеризуется ее активностью.
За показатель активности гидравлической добавки принимается количество извести в миллиграммах, поглощаемой из известкового раствора одним граммом добавки в течение 30 суток. Различные добавки, применяемые для портландцемента, должны иметь активность не ниже следующей в :
Диатомиты, трепелы, опоки.............. 150
Глиежи........................ 30
Вулканические пеплы и туфы, пемза......... 50
Трассы......................... 60
Добавки с .меньшей активностью относятся к инертным.
Методика определения активности добавок и технические требования к ним приведены в ГОСТ 6269-63, утвержденном в 1963 г. в качестве искусственных активных минеральных добавок цементная промышленность использует:
доменные гранулированные шлаки (кислые и основные), представляющие собой силикатные расплавы, получаемые при выплавке чугуна и превращаемые в мелкозернистое состояйие путем быстрого охлаждения;
кремнеземистые отходы - вещества, богатые активным крем-неземо.м, получаемые при извлечении глинозема из глины при производстве алюминия (сиштоф);
топливные золы и шлаки - остаточный продукт, образующийся при определенном температурном режиме сжигания некоторых видов топлива; по химическому составу он состоит из кислотных окислов (кремнезема, глинозема);
обожженные глины - продукт искусственного обжига глинистых пород и самовозгорающихся в отвалах пустых шахтных пород (глинистые и углистые сланцы).
Оценка качества искусственных активных минеральных добавок, за исключением доменных шлаков, производится так же, как и природных - по величине активности, которая должна быть не ниже следующей (по ГОСТ 6269-63) в :
кремнеземные отходы.................200
обожженные глины, топливные золы и шлаки .... 50
Кроме того, в соответствии с требованием стандарта содержание в добавках ангидрида серной кислоты (SO3) должно быть не более 3% и содержание несгоревших частиц топлива в топливных шлаках и золах не более 15%.
Среди разнообразия искусственных добавок в цементном производстве больше всего применяют доменные гранулированные шлаки.
Показателями качества доменных гранулированных шлаков, принятыми стандартом для их разделения на сорта, является модуль основности Мо и .модуль активности М^.
Модуль основности равен отношению сум,мы основных окислов (CaO-bMgO) к сумме кислотных (ЗЮг-ЬАОз)
%СаО + %MgO %Si02-b %А120з Шлаки относятся к основным, если Мо больше или равен I; при Мо меньшем, чем 1, шлаки относятся к кислым.
Модуль основности характеризует гидравлическую активность шлаков, т. е. способность их порошков к самостоятельному твердению при смешивании с водой. Эта способность проявляется только у основных шлаков и тем больше, чем выше их модуль основности.
Объясняется это минералогическим составом шлака. В процессе чугунной плавки для понижения температуры плавления пустой породы, содержащейся в руде, в доменную печь вводится известняк. При обжиге он разлагается на СаО и СО2. Образующаяся окись кальция начинает взаимодействовать с кислотны.ми окислами пустой породы - кремнеземом и глиноземом, образуя силикаты и алюминаты кальция - соединения, сходные с минералами клинкера. Чем больше образуется этих соединений, тем выше будет гидравлическая активность шлаков. Таким образом, активность шлаков определяется содержанием окиси кальция и с возрастанием ее количества по отношению к кислотным окислам, т. е. модуля основности, увеличивается.
Улучшается качество шлаков и с повышением модуля активности, т. е. отношения % AI2O3 к % Si02. В этом случае в шлаках возрастает относительное содержание алюминатов кальция, отличающихся от силикатов кальция быстрым твердением.
Требования к химическому составу шлаков регламентируются ГОСТ 3476-60.
Наряду с требованиями ГОСТ в отношении химического состава доменные гранулированные шлаки не должны содержать более 5% кусков шлака, не подвергшегося грануляции. Размер таких кусков не должен превышать 100 мм по наибольшему измерению.
Гипс как добавка к клинкеру при получении портландцемента применяется в виде гипсового камня. По химическому составу он представлен в основном двуводным сернокислым кальцием CaS04-2H20. Химически чистый двуводный сернокислый кальций - минерал гипс- содержит в своем составе: СаО - 32,56%; SO3 - 46,51 % и Н2О - 20,93%. Гипс должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013-61 Камень гипсовый для производства вяжущих веществ . В зависимости от содержания CaS04-2H20 в гипсовом камне последний подразделяется на три сорта. К 1
сорту относится гиП'Совый камень с содержанием CaS04 2Н2О не менее 90%, ко II сорту - не менее 75% и к III сорту - не менее 65 7о.
Поверхностно-активные добавки подразделяются на пластифицирующие и гидрофобизирующие. Их используют, как отмечалось, для изготовления соответственно пластифицированного и гидрофобного портландцементов. Однако эти добавки вводят также и во все другие разновидности портландцементов. При этом каждый цемент приобретает дополнительное название соответственно пластифицированный или гидрофобный. Например, пластифицированный дорожный портландцемент или гидрофобный сульфатостойкий портландцемент.
Пластифицирующие поверхностно-активные добавки применяют в виде концентратов сульфитно-спиртовой барды (ССБ). Они образуются как отход при получении целлюлозы по сульфитному способу. В зависимости от состояния и соответственно содержания сухого вещества различают концентраты ССБ. жидкие (>КБЖ), содержание сухих веществ в которых не менее 50%, твердые (КБТ) - не менее 76% и порошкообразные (КБП) - не менее 87%.
Оптимальное количество вводимой добавки в цемент находится в пределах 0,15-0,25%) от веса цемента, считая на сухое вещество ДОбЗВКИ.
Гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки применяют в виде асидола, асидол-мылонафта и мылонафта, являющихся нафтеновыми (нефтяными) кислотами, образующимися при переработке нефти.
Кроме указанных веществ, применяют также олеиновую кислоту. Она содержится в животных жирах.
Количество вводимой гидрофобизирующей добавки зависит от ее вида и состава цемента и устанавливается опытом. Обычно величина этой добавки находится в пределах от 0,06 до 0,307о от веса цемента, считая на сухое вещество добавки.
Для лучшего распределения добавок в цементе их вводят в цементную мельницу в жидком виде. Для этой цели применяют специальные дозировочные механизмы. Если же добавки поступают иа завод в виде пасты, например мылонафт, или в твердом состоянии, их растворяют в горячей воде. Следует помнить, что величина добавки рассчитывается на сухое вещество от веса цемента. Для этого необходимо знать концентрацию раствора, т. е. количество гра.м.мов твердого вещества, содержащегося в 1 л раствора.
§ 13. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК
Стандарты на активные минеральные добавки (ГОСТ 6269- 63) и на доменные гранулированные шлаки (ГОСТ 3476-60) устанавливают несколько отличающиеся правила их приемки. 52
Правила приемки доменных гранулированных шлаков. Вся
поставка шлака делится на партии по 500 г каждая. Поставка шлака в количестве менее 500 г считается целой партией.
Количество поставляемого шлака определяют по весу (в пересчете на сухой шлак). Взвешивают шлак, отгружаемый в вагонах или автомобилях, на железнодорожных или автомобильных весах. Вес шлака, отгружаемого в судах, определяют по осадке судна при выравненной поверхности шлака.
Цементный завод-потребитель имеет право производить контрольную проверку соответствия шлака требованиям настоящего стандарта, применяя при этом указанный ниже порядок отбора проб.
Для контрольной проверки качества шлака от каждой партии отбирают среднюю пробу общим весом 20 кг. Пробы тщательно смешивают и делят на две части. Одну из этих частей подвергают химическому анализу и определению влажности, из другой части отбирают среднюю пробу в количестве 1 кг, которую маркируют и хранят в герметически закрытой опечатанной таре в течение месяца на случай необходимости повторного испытания.
Порядок отбора контрольных проб следующий. При отгрузке железнодорожным транспортом пробу отбирают щупом не менее, чем из пяти мест вагона (по углам и в центре) из среднего слоя шлака, примерно по 1 кг из каждого места. Если шлак доставлен водным транспортом, отбирают от каждой части партии размером не более 100 т шлака одну пробу, затем все пробы тщательно смешивают и отбирают среднюю пробу весом около 20 кг. соответствующую партии шлака в 500 т. Отбор проб производится при погрузке или выгрузке шлака с транспортерных лент или из другого вида погрузочно-разгрузочных средств. При доставке шлака автомобильным транспортом от каждой части партии размером не более 100 т шлака отбирают одну пробу. Каждую пробу отбирают не менее, чем из пяти автомобилен.
Если шлак не будет отвечать одному из требований технических условий стандарта, то вся партия шлака приемке не подлежит.
Правила приемки активных минеральных добавок. Каждая поставка добавок считается партией.
Для проверки искусственных активных минеральных добавок от партии из 25-30 мест отбирают пробу весом по 2 кг каждая. Отобранная таким образом проба в 50-60 кг считается средней пробой.
Среднюю пробу добавки измельчают, затем тщательно смешивают и делят на две равные части. Одну из этих частей подвергают испытаниям для определения показателей, указанных в стандарте, а другую часть хранят в сухом помещении в сухой закрытой таре в течение двух месяцев на случай необходимости повторного испытания.
Данные о результатах испытания природных добавок принимаются по испытаниям, произведенным при разведке месторождения и утвержденным в установленном порядке.
§ 13. РАЗГРУЗКА И ХРАНЕНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Бесперебойная работа основных технологических цехов цементного завода обеспечивается созданием на территории завода запасов сырьевых материалов и твердого или жидкого топлива.
Установлены следующие нормы запасов материалов, исходя нз суточной потребности производства:
известняка............... на 5 суток
корректирующих добавок........15
гипсового камня ............ ,15
гидравлических добавок в зависимости
от расстояния.............. 7-15 суток
твердого топлива............ 10-15 ,
жидкого топлива............ , 20-30
Разгружают сырьевые .материалы с помощью различных средств механизации: кранов, оборудованных грейферными ковшами, специальных разгрузочных механизмов, скреперов, бульдозеров, разгрузочных эстакад. Выбор вида механизмов и схемы организации разгрузочно-погрузочных работ и складских операций определяется величиной грузопотока и видами транспортных средств доставки грузов.
На цементных заводах большой мощности для разгрузки сыпучих материалов с открытых транспортных средств применяют специальные разгрузчики. Принцип работы их основан на сгребании или захвате материала с последующей передачей его на систему ленточных транспортеров, укладывающих материал в штабель. Широко применяется также разгрузка материалов с открытых платформ при помощи скребкового разгрузчика. Платформа медленно продвигается над приемным бункером и одновременно с нее в бункер сгребается материал при помощи скребка, совершающего возвратно-поступательное движение. Из приемного бункера материалы посредством ленточного транспортера передаются на склад.
При особо больших грузопотоках применяют стационарные опрокидыватели вагонов. При опрокидывании вагона материал ссыпается в приемный бункер, откуда затем подается на склад.
Склады организуются общими, но обеспечивающими раздельное хранение всех материалов не только по их видам, но и по качеству.
Клинкер из лечей обжига хранится на аналогичных складах. Емкость клинкерного склада должна обеспечивать хранение 5-суточного запаса клинкера при выходе его из печей с темпе-
ратурой более 50 С и 3-суточного запаса при температуре поступающего на склад клинкера не выше 50° С. Эти нормы емкости клинкерных складов рассчитаны на современные заводы с высоко организованным технологическим процессом, исключающим необходимость магазинирования клинкера перед помолом. На других же заводах потребная емкость клинкерного склада определяется продолжительностью магазинирования.
Склады сырьевых материалов на крупных цементных заводах устраивают грейферные и силосные.
Грейферный склад представляет собой железобетонную эс-такаду шириной до 30 Л4 и длиной, определяемой потребной емкостью склада. По эстакаде перемещается мостовой кран, оборудованный грейферным ковшом. Грейфер захватывает материал и перемещает его в соответствующий отсек склада. Подача материала на последующую его переработку осуществляется также грейфером. Для защиты от атмосферных осадков склады делаются закрытыми.
Хранение дробленых и сухих материалов (клинкера, добавок, гипса) может осуществляться в силосных складах. Силос представляет собой вертикальную железобетонную емкость круглого сечения. Запроектированы, например, склады с сило-сами диаметром 12 ж и высотой 33 м; емкость такого силоса 2800 м^. Разгрузка силосов осуществляется специальными весовыми дозаторами, материал из них подается непосредственно в мельницу. Для силосных складов требуются небольшие производственные площади; они отличаются высокой степенью механизации и позволяют автоматизировать все транспортные операции, однако для их устройства требуются большие капитальные затраты.
ГЛАВА IV.
ДРОБЛЕНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
§ 14. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ ДРОБИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Дробление, т. е. первичное грубое измельчение сырьевых материалов, осуществляется на специальных дробильных установках, комплекс оборудования которых объединяется в соответствующие цехи или Отделения цементного завода. При этом схема организации процесса дробления твердых материалов (известняка, глинистых сланцев и др.) принципиально отличается от схемы дробления мягких пластичных материалов (глины, трепела).
Схема дробления твердых материалов включает, как правило, промежуточное разделение дробленого продукта на фракции с последующим доизмельчением крупных кусков, а также отделение мелких зерен материала от сырья валового состава, поступающего с карьера. Среди крупных кусков всегда содержится мелочь, дробить которую совместно с крупными нет необходимости, поэтому перед подачей в дробилку эти мелкие куски отделяют на грохотах. Для этой цели применяют обычно колосниковые грохоты, выполняющие также роль питателен дробилки.
Кроме предварительного отделения мелких зерен, при дроблении твердых материалов применяют промежуточную сортировку-разделение дробленого продукта на фракции, для последующего доизмельчения крупной (некондиционной) продукции.
Измельчение мягких пластичных материалов производится за один прием без предварительного и промежуточного разделения.
Основным оборудованием дробильных установок, непосредственно осуществляющих измельчение, служит дробилка. Для обеспечения бесперебойной работы ее перед дробилкой устраивается расходный бункер. В нем создается некоторый запас материалов на случай нарушения подачи их с карьера или склада. Устойчивость работы дробилки и ее производительность зависят от равномерности загрузки материалов в дробилку. Как недостаточная подача материалов, так и избыток их снижают производительность дробилки. В последнем случае образует-
ся завал и возникает необходимость остановки дробилки для ее очистки. А это весьма трудоемкая операция, выполняемая вручную.
Равномерная и в строго определенном количестве подача материалов в дробилку осуществляется питателями, являющимися промежуточным технологическим звеном между приемным бункером и дробилкой.
Разделение (сортировка) исходного или дробленого продукта на фракции производится на грохотах, называемых также сортировками.
В качестве транспортирующих механизмов, осуществляющих передачу материалов от одного механизма к другому в процессе их передела, а также подающих готовый продукт в цех помола или на склад, в дробильных установках применяют ленточные транспортеры, а также элеваторы.
Таким образом, комплекс основного технологического и транспортного оборудования дробильных установок оказывается представленным дробилками, приемным бункером, питателями, транспортерами и элеваторами. Кроме этого, для дистанционного управления и контроля процесса дробления, а в отдельных звеньях технологического потока и его автоматизации дробильная установка снабжается специальной аппаратурой.
Дробление сухих твердых материалов сопровождается большим пылением. Для создания нормальных санитарно-гигиенических условий обслуживающему персоналу в дробильной установке предусматривается интенсивная вентиляция помещения и аспирация - местный отсос запыленного воздуха на отдельных участках технологического потока: от дробилок, узлов передачи материала с одного механизма на другой. Перед удалением в атмосферу аспирационный воздух очищают от пыли в фильтрах.
Интенсивная вентиляция помещения, если она осуществляется только отсосом воздуха, вызывает образование сквозняков, наиболее опасных для здоровья рабочих в холодное время года. Чтобы избежать этого, устраивается приточно-вытяжная вентиляция. Приточный (принудительно нагнетаемый) воздух подается в количестве, равном удаленному из помещения. В холодное время в помещение нагнетается теплый воздух, подогретый в калориферах.
§ 15. СХЕМЫ ДРОБЛЕНИЯ
Технологические схемы организации процесса дробления сырьевых материалов отличаются числом стадий дробления. Одностадийное дробление отличается тем, что материал только один раз проходит дробилку и из нее направляется непосредственно на дальнейший передел. Одностадийное дробление применяют в основном для измельчения мягких пластичных материа-
лов. Дробление твердых материалов производят в несколько стадий, обычно в две или три стадии. При дроблении в несколько стадий различают: крупное дробление, при котором получают куски дробленого продукта с наибольшим размером 150- 200 мм; среднее дробление - до кусков размером 40-70 мм и мелкое дробление - до зерен размером 5-20 мм.
Выбор схемы дробления (в одну или несколько стадий) и типа дробильной машины определяется в первую очередь физико-механическими свойствами сырьевых материалов.
При двух- или трехстадийном дроблении организация процесса дробления может быть представлена в виде следующих последовательно выполняемых операций:
Двухстадийиое дробление
Приемный бункер
Колосниковый питатель Щековая дробилка (1 стадия) Транспортер Грохот (сито)
Подситный продукт
Транспортер
Надситпый продукт
Конусная или молотковая дробилка (И стадия) i
Транспортер
Трехстаднйное дробление
Приемный бункер
Колосниковый питатель i
Щековая дробилка (I стадия) i
Транспортер
Молотковая или конусная, или щековая дробилка (11 стадия)
Грохот (сито)
Подситный продукт
Транспортер
Бункера мельниц или склад
Надситный продукт
Конусная или молотковая дробилка (III стадия) \
Транспортер
Бункера мельниц или склад
При двухстадийном дроблении материал из приемного бункера через колосниковый питатель равномерно подается в ще-ковую дробилку I стадии. Дробленый продукт из дробилки I стадии поступает на грохот для отсева из него мелких зерен (подситный продукт), а крупные зерна, е прошедшие через сито грохота (надситный продукт), направляются в дробилку И стадии. Подситный продукт, а также материал, прошедший II стадию дробления, являются кондиционной продукцией, т. е. удовлетворяющей требованиям производства, и направляются в бункера мельниц для помола или на сырьевой склад для создания запаса.
Применяют также замкнутый цикл дробления на II стадии. В этом случае материал из дробилки II стадии поступает на
грохот, на нем отсеивается кондиционная фракция, а более крупная снова поступает в дробилку. Такая схема способствует повышению производительности дробильной установки.
При трехстадийном дроблении материал, последовательно прошедший I и II стадии, после дробилки II стадии подвергается рассеву на грохоте; III стадии дробления подвергается только надситный продукт, полученный после рассева продукта, вышедшего из дробилки II стадии дробления.
Применяемое для дробления оборудование по способу измельчения материалов подразделяется на:
раздавливающее с прерывным нажатием дробящих поверхностей; к ним относятся дробилки щековые и конусные;
раздавливающее с непрерывным нажатием дробящих поверхностей - дробилки валковые;
ударного действия - дробилки молотковые и ударные.
Типы дробилок и рекомендации по их применению приведены в табл. 2.
Таблица 2 Типы дробилок для дробления сырьевых материалов
Материалы
предел прочности при сжатии.
Стадии дробления
Известняк особо твердый . , .....
Известняк твердый и мергели средней плотности ......
Известняк-ракушечник и твердые трепел, опока .........
Трепел, опока, туф твердые .......
Мягкие трепел, опока, туф, пемза . . . -
1000-2000
500-1000 200-600
Глинистые мергель
и сланец .......
Глина, мел.....
300-500 150-300
600-800 20-60
Щековая, конусная или ударная
Щечно-валковая или самоочищающаяся молотковая
Валковая или самоочищающаяся молотковая
Молотковая, конусная или щековая
Конусная
или молотковая
Эффективность работы дробилок характеризуется степенью дробления в них материалов, т. е. отношением среднего размера исходных кусков к среднему размеру зерен дробленого продукта. Наибольшая степень дробления в дробилках ударного действия 10-20, а у щековых и валковых она равна в среднем 4-6.
§ 16. ЩЕКОВЫЕ ДРОБИЛКИ
Рис. 2. Схемы щековых дробилок:
а -с простым качанием щеки, б - со спожиым качанием щеки, в - с нижней осью качания щеки; / - неподвижная щека, 2 - подвижная щека, 3 - эксцентриковый вал, 4 - шатун, 5 - распорная плита
Щековые дробилки применяют для дробления пород особо твердых и средней плотности на первой, а также на второй стадиях дробления.
Рабочим раздавливающим органом щековой дробилки (рис. 2) служат две дробящие поверхности - щеки, неподвижная / и подвижная 2. Материал, поступая сверху через загрузочное отверстие, заклинивается между щеками и при надавливании на него подвижной щеки раздавливается. Образовавшиеся при этом мелкие куски ссыпаются в нижнюю часть дробящей полости и снова раздавливаются нажа-тие.м подвижной щеки. Так происходит до тех пор, пока размер зерен материала не окажется меньше размера нижней разгрузочной щели дробилки. Изменяя размер этой щели, можно регулировать наибольшую крупность дробленого продукта.
По принципу передачи движения подвижной щеке и характеру ее колебаний дробилки бывают: с простым качанием щеки, со сложным качанием щеки и с нижней осью качания щеки.
В дробилках с простым качанием щеки (рис. 2, а) на эксцентриковом валу 3 находится шатун 4, совершающий при вращении вала движения вверх и вниз. При движении вверх шатун увлекает шарнирно соединенные с ним распорные плиты 5 и плита (левая), также шарнирно связанная с подвижной щекой, нажимает на щеку и раздавливает материал, заклиненный между неподвижной и подвижной щеками дробилки. При последующем вращении эксцентрикового вала шатун переходит в нижнее положение, а подвижная щека отклоняется при дроблении. Зазор между щеками увеличивается, и раздробленный материал высыпается из дробилки через разгрузочное отверстие.
В дробилках со сложным качанием щеки (рис. 2, б) подвижная щека перемещается в результате вращения эксцентрикового вала. При этом щека совершает замкнутые движения по эллипсу, сближаясь с неподвижной щекой и удаляясь от нее, соответственно перемещаясь вниз и вверх. Сближение щек вызывает раздавливание материала, а перемещение подвижной щеки вверх и вниз истирает материал.
В дробилках с нижней осью качания щеки (рис. 2, в) движение подвижной щеки передается через шатун 4, эксцентрично насаженный на вал 3. При вращении эксцентрикового вала перемещение шатуна вызывает перемещение подвижной щеки в левое или правое крайнее положение.
В цементной промышленности для дробления сырьевых материалов применяются в основном два первых типа щековых дробилок - с простым и сложным качанием щеки. При этом для первой стадии дробления применяют в основном дробилки с простым качанием щеки как более надежные в работе.
Производительность щековой дробилки может быть подсчитана по формуле
Q=\50nLSdkb
где Q - производительность дробилки, т/ч;
п - число оборотов вала дробилки в минуту; L - длина зева дробилки, м;
S - размах щеки при ее качании - расстояние между левым и правым крайними положениями, м;
d -средний размер кусков, выходящих из дробилки, м;
k - коэффициент разрыхления породы при дроблении (принимается равным от 0,2б до 0,6);
Y -объемный вес дробленого материала, т/м^.
Для ориентировочных расчетов производительности дробилки (в т/ч) можно пользоваться также эмпирической формулой (полученной на основании опытных данных):
Q0,09SLd,
где L - длина разгрузочной щели, см;
d - ширина разгрузочной щели в положении наибольшего удаления щек, см.
Для каждой дробилки в зависимости от свойств материала существует наиболее выгодное (оптимальное) число оборотов эксцентрика (п), размах щеки в сантиметрах (S) и угол захвата материала в градусах (а).
Оптимальное число оборотов в минуту эксцентрикового вала щековой дробилки может быть подсчитано по формуле
/г==665
Величина размаха щеки выбирается в зависимости от способности материала раскалываться при сжатии. Если материал твердый и хрупкий, величину хода делают меньше, а при дроблении пород, обладающих способностью частично размалываться (сминаться) при раздавливании или деформироваться, следует принимать максимальный размах щеки.
Угол захвата, т. е. угол, образованный направлением щек в щековых дробилках, обычно не превышает 20-24°. Увеличение угла захвата резко снижает производительность дробилки. Предельный угол захвата для обычных пород 32°; при большем угле будет недостаточна сила заклинивания материала между щеками и возможен выброс его из зева дробилки.
От величины угла захвата зависит отношение ширины загрузочного отверстия к ширине разгрузочной щели, т. е. отношение максимального размера загружаемых в дробилку кусков материала к максимальному размеру раздробленных зерен. Отношение размеров входящих в дробилку и выходящих из нее кусков называется коэффициентом дробления. Для щековых дробилок он не превышает 4-6. Так, например, при загрузке в щековую дробилку кусков в поперечнике 600 мм будет получен продукт с максимальным размером кусков 600:4=150 мм.
Производительность щековой дробилки зависит также от влажности дробимого сырья, равномерности подачи материалов в дробилку и величины загружаемых кусков.
При среднем и мелком дроблении повышение влажности материала существенно отражается на производительности дробилки. Происходит это потому, что в области, близкой к разгрузочной щели дробилки, материал превращается в комки из-за присутствия влажной пыли, образующейся при дроблении.
Большое значение для ритмичной работы дробилки имеет равномерность подачи материала. Такая подача осуществляется питателями.
Величина загружаемых в дробилку кусков материала не должна превышать 85% наименьшего размера загрузочного отверстия, иначе дробилка может забиться. Поэтому при выборе марки дробилки необходимо исходить из наибольшей крупности поступающих с карьера кусков или, наоборот, степень измельчения материала в карьере при его добыче, а также емкость ковша погрузочного экскаватора должны находиться в соответствии с размером зева установленной дробилки.
Наиболее распространенные в цементной промышленности щековые дробилки и их технические характеристики приведены в табл. 3.
Рассмотрим конструкции двух наиболее применяемых в цементной промышленности типов дробилок: с простым и сложным качанием подвижной щеки.
Щековая дробилка ЩКД-7 (900X1200) с простым качанием подвижной щеки (рис. 3) имеет раму, или
Рис. 3. Щековая дробилка с простым качанием щеки ЩКД-7 (900X11200):
/ - рама, 2 - ось подвижной щеки, 3 - подвижная щека, 4 ~ маховик, 5 - эксцентриковый вал, 6 - шатун, 7 - распорная плита, 8 - упор плиты, 9 - прокладка, 10 - пружина, 1г - прилив тяги, 12 - тяга. 13 - сухари, 14 - броневые плиты
корпус /, на которой размещены все остальные узлы дробилки. Рама собирается из двух продольных и двух поперечных толстых стальных листов, усиленных ребрами для повышения жесткости. В верхней части рамы установлены две пары подшипников; первая пара предназначена для оси 2 с подвешенной к ней подвижной щекой 3, а вторая пара -для эксцентрикового вала 5 со свободно насаженным на нем шатуном 6.
На концах эксцентрикового вала по одному с каждой стороны находятся маховики 4. Они обеспечивают валу равномерную скорость вращения при дроблении. Иначе в тот момент, когда щеки сближаются и раздавливают материал, создавая максимальную нагрузку, вращение вала затормаживалось бы.
В нижнюю часть шатуна в специальные выемки входят распорные плиты 7; одна распорная плита соединяет шатун с подвижной щекой и передает ей движение от шатуна, вторая плита одним концом соединена с шатуном, а вторым упирается в
1 2 3 4 5 6 ...
16
