ВВЕДЕНИЕ

Цемент - один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.
Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и наращивать свою прочность в воде.
Современная строительная техника предъявляет все новые и новые требования к вяжущим материалам. С целыо удовлетворения разнообразных потребностей строительства в нашей стране разработаны составы и технология получения специальных видов цементов: быстротвердеющего и особо быстротвердеющего портландцементов, используемых для изготовления железобетонных строительных деталей и конструкций, портландцемента для массивных монолитных бетонных сооружений, дорожный и тампонажный портландцементы, белый и цветные цементы для декоративных целей и другие виды вяжущих специального назначения.
Наряду с расширением ассортимента развивается и культура производства портландцемента, совершенствуется оборудование цементных заводов, увеличивается объем производства.
Цементная промышленность в настоящее время -высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Увеличение мощности единичных агрегатов, усложнение их конструкции, внедрение системы автоматического контроля и управления их работой требует от персонала, обслуживающего эти агрегаты, знаний многих вопросов из области технологии, механики, электроники, техники безопасности.
Такой скачок развития цементной промышленности реализуется за счет строительства новых и реконструкции действующих предприятий, оснащения их высокопроизводительными агрегатами с широким применением автоматического управления технологическим процессом. Эти мероприятия способствуют не только «увеличению выпуска цемента, но и существенно повышают его качество, снижают стоимость и затраты труда на его изготовление.
Весьма важная роль в выполнении поставленных задач по развитию цементной промышленности принадлежит производственным кадрам. Чтобы успешно управлять сложными технологическими агрегатами, вести технологический процесс по заданному режиму и получать дешевую продукцию высокого качества, рабочие должны постоянно повышать свою квалификацию.

1. КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

Амвросиевский цементный завод - один из старейших цементных предприятий. Он имеет 6 технологических линий по обжигу клинкера, 8 мельниц помола цемента.
В 1896 году отечественный предприниматель А.Н.Ковалев построил при станции Амвросиевка первый цемзавод и назвал его «Донецким». Через год вступил в строй завод «Союз», принадлежащий французскому предпринимателю Р. Мишо. Оба завода были оборудованы печами Дитча, имели бондарный цех и карьер по добыче сырья. Общая производительность двух заводов на рубеже XIX-XX столетий составляла 60 тысяч бочек цемента в год.
В 1910 году Южно-Глухоозерское акционерное общество (его правление находилось в Санкт-Петербурге) заложило еще один завод в Амвросиевке (ныне «Стромацемент»), первая очередь которого пущена в 1914 году. Предприятие было оснащено современным оборудованием: двумя вращающимися печами и шаровыми цементными мельницами. Для подачи мергеля из карьера на завод построили подвесную канатную дорогу.
Завод располагает собственной сырьевой базой. Мергель и мел добываются в принадлежащих предприятию карьерах. Их запасы - значительны, а качество мергеля - одно из лучших в Европе.
Накануне первой мировой войны на трех амвросиевских заводах выпускалось более 100 тысяч тонн цемента (58% всего цемента, выпускаемого в Украине). Высоким было и качество портландцемента. Он быстро приобрел не только всероссийскую, но и мировую славу.
В 1900 году завод «Союз» вошел в состав акционерного общества «Донцемент». Тогда же была пущена первая, а в 1993 году - вторая шиферная линии.
год - введено в эксплуатацию головное производство Амвросиевского цементного комбината - Новоамвросиевский цементный завод. Все последующие десятилетия идет его непрерывная технологическая реконструкция. Продолжается увеличение мощностей, в том числе за счет внедрения передовых технологических процессов приготовления шлама, обжига клинкера и помола цемента.
год - на предприятии впервые в Советском Союзе разработана технология производства сульфатостойкого портландцемента марки «400», а в 1967 году - марки «500», используемого в шахтном гидротехническом и транспортном строительстве.
-1967 г.г. - построены 7-я и 8-я технологические линии с вращающимися печами.
В 1994 году на базе цементного ордена Ленина комбината создается открытое акционерное общество «Донцемент», в состав которого вошли объединенные карьеры, головное предприятие по производству цемента, завод асбоцемизделий.
В 1994 году пущен в эксплуатацию новый Карповский меломергельный карьер. На территории предприятия в 1995 году введено в эксплуатацию упаковочное отделение, позволяющего тарировать цемент в евроупаковку. Открыты представительства предприятия в г. г. Донецк и Луганск.
год - введено в эксплуатацию упаковочное отделение, позволяющее тарировать цемент в евроупаковку. Фасовка осуществляется на оборудовании германской фирмы «MOllers».
год - предприятие награждено Золотым Международным призом Европы «За качество».
год - за высокое качество и конкурентоспособность производимой продукции завод получает общенациональную награду «Вища проба». Продукция предприятия введена в национальный каталог «Реестр лучших товаров Украины».
Сегодня предприятие производит около 2 млн. тонн клинкера в год и более 2,1 тонн цемента. На предприятии работают 6 технологических линий по производству клинкера и 8 технологических линий по помолу цемента.
С 2006 года завод входит в состав Группы HeidelbergCement.
год - вошел в строй новый комплекс автотерминала c контрольно-пропускным пунктом.
На заводе начато движение «Мы хотим стать зеленым заводом!»
Реализация целого ряда инвестиционных проектов, модернизация технологических процессов, научная организация труда с учетом мирового опыта компании HeidelbergCement позволила значительно увеличить объемы производства, решать вопросы экологической защиты окружающей среды. Опыт специалистов и профессиональный менеджмент способствуют росту стабильности предприятия.
Цемент, произведенный заводом, использовался на строительстве великих строек бывшего Союза: ДнепроГЭСа, Магнитки, космодрома Байконур, Московского метрополитена, телебашни Останкино. Ныне он также востребован при строительстве объектов повышенной важности: атомных станций, гидросооружений.
Завод производит: портландцемент, шлакопортландцемент, сульфатостойкий портландцемент. Завод располагает собственной сырьевой базой.
цемент дробилка сырьевой клинкер

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И народнохозяйственное ЗНАЧЕНИЕ ПРОДУКЦИИ

2.1 Портландцемент

Портландцемент и его разновидности наиболее распространённый в современном строительстве вид цемента. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцемнтного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.
Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3-7%); допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10-15%). Порталандцементный клинкер - продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых материалов (мергеля, доменного шлака и прочие). Обжиг сырья ведут преимущественно во вращающихся печах при 1450-1500 °С. При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Свойства портландцемента зависят главным образом от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство портландцемента - способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях.
Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 1,5 - 3,5% (по массе цемента в пересчете на SO3).
По составу различают: портландцемент без добавок; портландцемент с минеральными добавками; шлакопортландцемент и другие.
Кроме обычного портландцемента, выпускаются его разновидности, отличающиеся составом, свойствами и областями применения: быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, белый портландцемент - для производства асбестоцементных изделий и др.

2.2 Шлакопортландцемент

Шлакопортландцементом называется гидравлическое вяжущее, получаемое путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21 % и не более 80 % по массе (ГОСТ 10178 - 76, с изм.). Гипс вводят в Шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака [2].
По своим физико-механическим свойствам Шлакопортландцемент близок к обычному портландцементу, но выгодно отличается от него более низкой стоимостью. При прочих равных условиях стоимость его на 15 - 20% ниже стоимости портландцемента. В значительных количествах издавна выпускается он во Франции, ГДР, ФРГ, США, Англии и других странах.
Клинкер на заводах шлакопортландцемента целесообразно изготовлять с применением в качестве глинистого компонента гранулированного шлака. Близость химических составов доменных шлаков и портландцемента позволяет получать сырьевую смесь надлежащего качества при небольших добавках известняка. Это уменьшает расход топлива на диссоциацию карбоната кальция и, следовательно, на обжиг цемента. Сырьевую смесь готовят тонким измельчением шлака и известняка, взятых в установленном соотношении [2].
Для получения клинкера можно применять медленно охлажденные доменные шлаки, однако их дробление и помол требуют повышенньк затрат электроэнергии, и поэтому обычно предпочитают использовать гранулированные шлаки [3].
Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах или, что эффективнее, в специальных установках в условиях кипящего слоя до влажности, не превышающей 1-2%. В этих установках паросъем достигает 230-250 кг/м2 при расходе теплоты 4190-4600 кДж/кг испаренной воды. Шлак не следует нагревать выше 600 - 700 градусов, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности [1].
Высушенный шлак, портландцементный клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в шаровые мельницы. Для облегчения помола можно вводить специальные добавки в количестве до 1% по массе цемента (ПАВ, уголь и др.), не ухудшающие его качество [1].
Он особенно эффективен в крупных гидротехнических сооружениях, а также в сборных железобетонных конструкциях и изделиях, подвергающихся тепловлажностной обработке. Крупнейшие гидроэлектростанции на Днепре (Днепрогес, Каховская ГЭС и др.), на Енисее и др. возведены с применением шлакопортландцемента. Он был широко использован для строительства предприятий черной металлургии и других отраслей тяжелой индустрии в Донбассе, на Урале, в Сибири, в Закавказье и др. Его успешно применяют в ряде районов для производства сборных железобетонных конструкций и изделий с применением пропаривания [4].

2.3 Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойкий портландцемент - разновидность портландцемента. По сравнению с обычным портландцементом обладает повышенной стойкостью к действию минерализованных вод, содержащих сульфаты, меньшим тепловыделением, замедленной интенсивностью твердения и высокой морозостойкостью. Сульфатостойкий портландцемент получают тонким измельчением клинкера нормированного минералогического состава. Предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических и др. сооружений, испытывающих воздействие агрессивной сульфатной среды (например, морской воды), особенно в условиях переменного увлажнения, чередующихся замерзания и оттаивания. В качестве исходного сырья должна применяться глина с низким содержанием глинозема. Исходное сырье должно содержать железо в ограниченных количествах. Этот цемент не должен содержать ни активных, ни инертных минеральных добавок. Сырье, удовлетворяющее указанным требованиям, не является распространенным, что препятствует распространению производства сульфатостойкого портландцемента. Сульфатостойкий цемент обычно выпускают двух марок: 300 и 400 [4].

3. ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

На Амвросиевском цементном заводе цемент производят по мокрому способу. По мокрому способу меньше затраты на измельчение исходных компонентов (мелких материалов: мергель, глинистые материалы, мел). Проще производится усреднение смеси. Но больше затраты на удаление влаги .
Для производства портландцемента применяют твердые и мягкие горные породы; при этом как к первым, так и ко вторым могут относиться глинистые и известковые компоненты сырьевой смеси. К мягким глинистым компонентам относится глина, лёсс, а к твердым - глинистый мергель, глинистый сланец. Среди мягких известковых компонентов применяют мел, а среди твердых - известняк [5].
Мягкие компоненты успешно измельчают в болтушках, твердые же компоненты могут быть измельчены только в мельницах. Поэтому технологическую схему измельчения сырьевых материалов при мокром способе выбирают в зависимости от их физико-механических свойств. Существует три варианта технологических схем:
два мягких материала глина и мел измельчаются в болтушках;
два твердых материала глинистый мергель и известняк измельчаются в мельницах;
Схема производства портландцемента по мокрому способу представлена на рис. 3.1.
Начальной технологической операцией получения клинкера является измельчение сырьевых материалов [4].
Необходимость измельчения сырьевых материалов до весьма тонкого состояния определяется условиями образования однородного по составу клинкера из двух или нескольких сырьевых материалов. Химическое взаимодействие материалов при обжиге происходит вначале в твердом состоянии (в твердых фазах). Это такой вид химической реакции, когда новое вещество образуется в результате обмена атомами и молекулами двух соприкасающихся между собой веществ. Возможность такого обмена появляется при высокой температуре, когда атомы и молекулы начинают совершать колебания с большей силой [4].

Рис. 3.1 - Схема производства портландцемента по мокрому способу

Образование при этом новых веществ происходит на поверхности «соприкасающихся между собой зерен исходных материалов. Следовательно, чем больше будет поверхность этих зерен и чем меньше сечение зерна, тем полнее произойдет реакция образования новых веществ.
Куски исходных сырьевых материалов нередко имеют размеры в несколько десятков сантиметров. При существующей помольной технике получить из таких кусков материал в виде мельчайших зерен можно только за несколько приемов. Вначале куски подвергают грубому измельчению - дроблению, а затем тонкому помолу [4].
В зависимости от свойств исходных материалов в цементной промышленности тонкое измельчение производят в мельницах и в болтушках в присутствии большого количества воды. Мельницы применяют для измельчения твердых материалов (известняк, глинистые сланцы), а болтушки для материалов, легко распускающихся в воде (мел, глина).
Из болтушки глиняный шлам перекачивают в мельницу, где измельчается известняк. Совместное измельчение двух компонентов позволяет получать более однородный сырьевой шлам [4].
В сырьевую мельницу известняк и глиняный шлам подают в строго определенном соотношении, соответствующем химическому составу клинкера. Однако даже при самой тщательной дозировке не удается получить из мельницы шлам необходимого химического состава. Причиной этого в основном служат колебания характеристики сырья в пределах месторождения [1].
Чтобы получить шлам строго заданного химического состава, его корректируют в специальных бассейнах. Для этого в одной или нескольких мельницах приготовляют шлам с заведомо низким или заведомо высоким титром (содержанием углекислого кальция СаСО3), и этот шлам в определенной пропорции добавляют в корректирующий шламовый бассейн.
Приготовленный таким образом шлам, представляющий собой сметанообразную массу с содержанием воды до 40%, насосами подают в расходный бачок печи, откуда равномерно сливают в печь [1].
Для обжига клинкера при мокром способе производства применяют только вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150 - 185 м и диаметром 3,6 - 5 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печей достигает 1000 - 2000 т клинкера в сутки [2].
Барабан печи устанавливают с наклоном в 3 - 4 градуса. Шлам загружают со стороны поднятого конца печи, а топливо в виде угольной пыли, газа или мазута вдувают в печь с противоположной стороны. В результате вращения наклонного барабана находящиеся в нем материалы непрерывно продвигаются к опущенному концу.
В области горения топлива развивается наиболее высокая температура до 1500 °С, что необходимо для взаимодействия окиси кальция, образовавшейся при разложении СаСО3, с окислами глины и получения клинкера [2].
Дымовые газы движутся вдоль всего барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая на пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура вдоль печи снижается с 1500 до 150 - 200 °С.
Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад для магазинирования. Магазинирование это вылеживание (до 2 - 3 недель) с целью гашения свободной извести в клинкере влагой из воздуха и предупреждения этим неравномерности изменения объема цемента при его твердении [3].
Высоко организованный технологический процесс получения клинкера обеспечивает минимальное содержание свободной CaO в клинкере (менее 1%) и исключает этим необходимость его магазинирования. В этом случае клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол.
Перед помолом клинкер дробят до зерен размером 8 - 10 мм, чтобы облегчить работу мельниц [3].
Измельчение клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками, если последние применяются. Совместный помол обеспечивает тщательное перемешивание между собой всех материалов, а высокая однородность цемента является важным фактором его качества [3].
Гидравлические добавки, будучи материалами сильно пористыми, имеют, как правило, высокую влажность (до 20 - 30% и более). Поэтому перед помолом их высушивают до влажности примерно 1%, предварительно раздробив до зерен крупностью 8 - 10 мм. Гипс только дробят, так как его вводят в незначительных количествах, и содержащаяся в нем влага легко испаряется теплом, образующимся при помоле цемента в результате ударов и истирания в мельнице мелющих тел [4].
Из мельницы цемент выходит с температурой до 100 °С и более. Для охлаждения, а также создания запаса его отправляют на склад. Для этой цели применяют силосные склады, оборудованные механическим (элеваторы, шнеки), пневматическим (пневматические насосы, аэрожелоба) или пневмомеханическим транспортом [4].
Отгружают цемент потребителю в таре в многослойных бумажных мешках весом 50 кг или навалом в контейнерах, автомобильных или железнодорожных цементовозах, в специально оборудованных судах. Каждая партия цемента снабжается паспортом [4].
В качестве топлива завод использует уголь.

3.1 Сырьевые материалы для производства клинкера

Основными составляющими смеси являются карбонатные горные породы и глинистые породы с высоким содержанием кремнезема, а также содержащие кремнезем окислы железа [5].
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 [5].
Наиболее применимы известняки 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% СО2. Но таких известняков в природе нет. Наряду с СаСО3 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 кгс/см2, до мягких, рыхлых пород - мела, способного размокать в воде [1].
Технические условия на карбонатные породы для производства портландцемента стандартом не установлены. На основании 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 SiО2; А12О3; Fе2O3 в сочетании с содержанием их в глинистом компоненте должно обеспечивать получение необходимых значений коэффициента насыщения, кремнеземного и глиноземного модулей в сырьевой смеси и клинкере. Желательно, чтобы сумма Na2O и К2O 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 тонкоразмельченные горные породы, легко размокающие при затворенни 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 [2].
Минералогический состав глин представлен водными алюмосиликатами, например каолинитом (А12О3∙SiO2∙2Н2O), и кварцевыми соединениями, преимущественно в виде кварцевого леска. Химический состав легкоплавких глин характеризуется в основном тремя окислами: кремния (55 - 80%), алюминия (5 - 20%) и железа (3 - 16%). 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% [3].
Присутствуют в глинах и растворимые соли, содержащие SО3, Na2О и К2О. Эти примеси, а также MgO являются нежелательными, и их содержание в глинах, используемых для производства портландцемента, должно быть по возможности минимальным.

3.2 Дробление сырьевых материалов

Дробление, т. е. первичное грубое измельчение сырьевых материалов, осуществляется на специальных дробильных установках, комплекс оборудования которых объединяется в соответствующие цехи или отделения цементного завода.
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 питателей дробилки.
Кроме предварительного отделения мелких зерен, при дроблении твердых материалов применяют промежуточную сортировку - разделение дробленого продукта на фракции, для последующего доизмельчения крупной (некондиционной) продукции [4].
Измельчение мягких пластичных материалов производится за один прием без предварительного и промежуточного разделения.
Основным оборудованием дробильных установок, непосредственно осуществляющих измельчение, служит щековая дробилка (рис.3.2).

- рама, 2 - подшипники, 3 - эксцентриковый вал, 4 - маховик, 5 - подвижная щека, 6 - пружина, 7 - тяга, 8 - направляющие ползуна, 9 - ползун, 10 - сухарь, 11 - распорная плита, 12 - броневые плиты
Рис. 3.2 - Щековая 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 образуется завал и возникает необходимость остановки дробилки для ее очистки. А это весьма трудоемкая операция, выполняемая вручную [5].
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 [5].
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.

3.3 Помол сырьевых материалов

Тонкое измельчение сырьевых материалов называется помолом. Комплекс оборудования, участвующего в этой операции, объединяется в помольный цех завода. Этим оборудованием являются в первую очередь мельницы и механизмы, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу мельниц:
расходные бункера для создания некоторого запаса материала перед мельницей на случай нарушения подачи материалов в помольный цех;
питатели, обеспечивающие равномерное питание мельницы исходными материалами;
аспирационная установка с пылеочистительными аппаратами, способствующая повышению производительности мельницы;
сепараторы (классификаторы), устанавливаемые при мельницах, работающих в закрытом цикле, и служащие для отделения недоизмельченных зерен, подвергаемых затем вторичному размолу;
транспортирующие механизмы, подающие материал в расходные бункера, измельченный продукт от мельниц в сепараторы или на склад;
приборы автоматического регулирования процессом помола; вентиляционные устройства санитарно-технического назначения, аналогичные применяемым в дробильных установках.
Основным же технологическим агрегатом помольного цеха является мельница [5].
На заводе используют шаровые мельницы.
Измельчение материалов в шаровой мельнице происходит в результате ударного и истирающего действия мелющих тел - металлических шаров.
Шаровая мельница представляет собой строго горизонтальный стальной барабан 1 (рис. 3.3.), футерованный внутри плитами из твердой стали. Внутри барабана находятся мелющие тела - шары 5.

1 - барабан, 2 - подшипники, 3, 4 - цапфы, 5 - шары
Рис. 3.3 - Шаровая мельница

Барабан вращается в подшипниках 2. При вращении барабана шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Достигнув определенной точки, в которой вес шаров оказывается больше центробежной силы, они отрываются и падают, раздрабливая при ударе куски загруженного в мельницу материала. Вращение барабана вызывает также перекатывание мелющих тел относительно друг друга и тонкое истирание материала, попадающего между шарами [3].
Загружают материал в мельницу через полую цапфу 4, а разгружают - с противоположной стороны также через полую цапфу 3 или специальную решетку. Таким образом, шаровая мельница является непрерывно действующей машиной. Скорость загрузки материала в нее равна скорости разгрузки готового продукта [3].
В процессе перемещения вдоль барабана материал измельчается, и чем длиннее будет этот путь, тем тоньше окажется измельченным материал.

3.4 Обжиг клинкера

Обжиг - завершающая технологическая операция производства клинкера. В процессе обжига из сырьевой смеси определенного химического состава получают клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов.
В обычных условиях компоненты сырьевой смеси - известняк, глина и др. - инертны, т. е. они не вступают в реакцию один с другим. При нагревании они становятся активными и начинают взаимно проявлять реакционную способность. Объясняется это тем, что с повышением температуры энергия движущихся молекул твердых веществ становится столь значительной, что между ними возможен взаимный обмен молекулами и атомами с образованием нового соединения. Образование нового вещества в результате реакции двух или нескольких твердых веществ называют реакцией в твердых фазах [1].
Однако скорость химической реакции еще более возрастает, если часть материалов расплавляется, образуя жидкую фазу. Такое частичное плавление получило название спекания, а материал - спекшимся. Портландцементный клинкер обжигают до спекания.
Спекание, т. е. образование жидкой фазы, необходимо для более полного химического усвоения окиси кальция СаО кремнеземом SiО2 и получения при этом трехкальциевого силиката ЗСаО ∙SiО2.
Частичное плавление клинкерных сырьевых материалов начинается с температуры 1300 °С. Для ускорения реакции образования трехкальциевого силиката температуру обжига клинкера увеличивают до 1450 °С [1].
В качестве установок для получения клинкера могут быть использованы различные по своей конструкции и принципу действия тепловые агрегаты.
Однако в основном для этой цели применяют вращающиеся печи, в них получают примерно 95% клинкера от общего выпуска, 3,5% клинкера получают в шахтных печах и оставшиеся 1,5% - в тепловых агрегатах других систем - спекательных решетках, реакторах для обжига клинкера во взвешенном состоянии или в кипящем слое. Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера [2].
Обжигательным аппаратом вращающейся печи (рис. 3.4.) является барабан, футерованный внутри огнеупорными материалами. Барабан установлен с наклоном на роликовые опоры.
С поднятого конца в барабан поступает жидкий шлам или гранулы. В результате вращения барабана шлам перемещается к опущенному концу. Топливо подается в барабан и сгорает со стороны опущенного конца. Образующиеся при этом раскаленные дымовые газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу и нагревают его. Обожженный материал в виде клинкера выходит из барабана [2].
В качестве топлива для вращающейся печи применяют угольную пыль, мазут или природный газ. Твердое и жидкое топливо подают в печь в распыленном состоянии. Воздух, необходимый для сгорания топлива, вводят в печь вместе с топливом, а также дополнительно подают из холодильника печи. В холодильнике он подогревается теплом раскаленного клинкера, охлаждая последний при этом. Воздух, который вводится в печь вместе с топливом, называется первичным, а получаемый из холодильника печи - и вторичным.
Образовавшиеся при сгорании топлива раскаленные газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу, нагревают его, а сами охлаждаются. В результате температура материалов в барабане по мере их движения все время возрастает, а температура газов - снижается [2].

- течка для подачи шлама, 2 - цепная завеса, 3 - бандажи, 4 - привод, 5 - венцовая шестерня, 6 - опорный ролик, 7 - орошающая установка, 8 - холодильник, 9 - головка печи.
Рис. 3.4 - Вращающаяся печь

4. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Контроль качества необходимая составная часть любого технологического процесса. Основное внимание при организации контроля качества уделяют предупреждению брака продукции и обязательному использованию контрольных данных для быстрого управления производственными процессами [4].

4.1 Контроль процесса обжига клинкера

Назначением контроля процесса обжига клинкера является обеспечение стабильной работы печей с высокими технико-экономическими показателями, получение хорошо обожженного клинкера, а в случае необходимости - разбраковка и складирования клинкера согласно его состава и качества. В соответствии с этим контроль процесса обжига клинкера заключается в определении влажности, тонкости помола и химического состава сырьевой смеси, поступающей в печь, степени обжига и качества клинкера, а также основных показателей, характеризующих режим работы печи [4].
Пробы шлама или сырьевой муки, поступающей на обжиг, отбирают с помощью автоматических пробоотборников, а в случае их отсутствия - вручную 1-2 раза в смену в зависимости от стабильности состава сырьевой смеси и вместимости бассейнов, из которых осуществляется питание печей. Точки отбора проб выбирают таким образом, чтобы они наиболее точно характеризовали которое в печь поступает сырье (слив шлама, точка гранулятора, питатель сырьевой муки и т. п.). В отобранных пробах шлама, муки или гранулированного сырья обслуживающий персонал определяет влажность и тонкость помола. В среднеизменяемой пробе лаборатория определяет влажность, титр, а для гранулированного сырья - гран-состав и прочность гранул.
Химический анализ обжигаемой смеси производят ускоренным методом в среднесуточной или среднеизменяемой пробе в зависимости от стабильности шлама или сырьевой муки.
Оперативный контроль качества обжига клинкера осуществляют машинисты печей путем определения содержания свободной окиси кальция в клинкере петрографическим методом. В отдельных случаях для этой цели используют косвенные методы [5].
За режимными параметрами работы печей, холодильников, кальцинаторов, циклонных теплообменников и т. д. Наблюдает персонал цеха обжига по показаниям контрольно-измерительных приборов. Эти данные используются для оперативного управления работой печей. Лаборатория участвует в их определении и анализе только при проведении наладочных или опытных работ [5].
Пробы клинкера отбирают от каждой печи автоматическими пробоотборниками или вручную 2-4 раза в смену в зависимости от стабильности работы печей.
Содержание несвязанного оксида кальция в клинкере лаборатория определяет химическим методом только в средне переменной пробе, которая составляется для всех печей или для каждой группы печей, работающих в одном режиме, а при необходимости - для каждой печи. Внеочередное определение содержания СаО в клинкере лаборатория производит химическим или петрографическим методом в тех случаях, когда при визуальном осмотре клинкер выглядит плохо обожженным, а также требуют работники цеха обжига [5].
В среднесуточной пробе лаборатория определяет содержание СаО, SiO2, Al2O3, Fe2О3 в клинкере и на основании этих данных рассчитывается минералогический состав. Рекомендуется также определять минералогический состав и микроструктуру клинкера петрографическим методом. Данные о химико-минералогическом составе клинкера используют для уточнения состава приготовленной сырьевой смеси. В технологический контроль также входят физико-механические испытания клинкера, для которых используют среднесуточную пробу, а при стабильной технологии разрешается объединять несколько среднесуточных проб [1].
Для определения выработки клинкера лаборатория осуществляет контроль расхода шлама на печи. Расходы шлама определяют по разности уровней в бассейнах, из которых осуществляется питание печей, на начало и конец смены с учетом поступления вновь наработанного шлама. При работе по сухому способу выработки клинкера определяют по расходу муки, а при полусухом - гранулята [1].

4.2 Контроль качества добавок

Качество добавок, которые вводятся при помоле клинкера, контролируется в каждой партии, поступающей на завод .
Контроль качества гипса проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 4013-74. Пробы отбирает или работник лаборатории из вагонов, или машинист дробилки после дробление. В каждой пробе определяют содержание SO3 и влажность, так как именно эти два параметра определяют необходимое количество гипса, добавляемого при помоле клинкера. Оперативный контроль дробления и сушки шлака, добавок и гипса осуществляет обслуживающий персонал цеха помола или сушильного отделения. Лаборатория контроль по указанным переделам не производит.

4.3 Контроль помола цемента

Контроль помола цемента заключается в определении тонкости помола и содержания в цементе гипса и добавок. Лишь в случае особой необходимости контролируют сроки схватывания, равномерность изменения объема, температуру цемента и другие показатели [3].
Оперативный контроль тонкости помола цемента осуществляет обслуживающий персонал по мере необходимости отдельно для каждой мельницы путем определения остатка на сите № 008 [3].
При отсутствии автоматических пробоотборников отбор проб цемента для технологического контроля помола цемента производится персоналом лаборатории от каждого мельницы 1 раз в час с последующим объединением проб из мельниц, работающих в один силос. Из объединенных проб готовят среднюю пробу 2 - 4 раза в смену. В этой пробе определяют содержание гипса и добавок, тонкость помола по остатку на сите № 008 или удельную поверхность, а в случае необходимости и сроки схватывания (начало схватывания). Из отобранных проб составляют среднюю пробу по силосу. В этой пробе определяют содержание гипса и добавок, тонкость помола по остатку на сите № 008 и производят полные физико-механические испытания цемента, определяя нормальную густоту, сроки схватывания, равномерность изменения объема и активность цемента [5].

5. ОХРАНА ТРУДА

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся, Охрану труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».
Поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, приямки, люки, площадки и т.п. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура [1].
Установки по приготовлению угольной пыли должны работать под разрежением. Температура аэроугольной смеси при выходе из мельницы не должна превышать для тощих углей 100, подмосковных - 80, длиннопламенных и бурых - 70 °С. Нельзя подсушивать пыль до влажности ниже гигроскопической.
Обслуживание дробилок, мельниц, печей, силосов, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасной работы у каждой установки [3].
Большое внимание следует уделять обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок для создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальных видов пыли не должна превышать 0,04 мг/м3 [3].
Содержание в воздухе СО не допускается более 0,03, сероводорода - более 0,02 мг/м3. В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли не должна быть более 0,06 г/м3. При нормальной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04 - 0,06 г/м3 [3].
Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов надо обеспечивать системами искусственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, течек, дробильно-помольных механизмов, элеваторов и т. д [3].
Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают с помощью рукавных или электрофильтров. Перед ними при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать циклоны. Важно не допускать просасываиие через 1 м2 ткани фильтров более 60 - 70 м3 воздуха в 1 ч. Для очистки воздуха, отсасываемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединенные последовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр [3].
Отходящие газы цементных печей необходимо очищать для предотвращения загрязнения окружающей среды. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли (более 25 - 30 г/м3), то их сначала пропускают через батарею циклонов.
Шум, возникающий при работе многих механизмов на цементных заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 дБ). Особенно неблагоприятны в этом отношении условия работы персонала в помещениях молотковых дробилок, сырьевых и цементных мельниц, компрессоров, где уровень звукового давления достигает 95 - 105 дБ, а иногда и более. К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мельничных барабанов и бронефутеровочными плитами, замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5 - 12 дБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект (снижение на 10 - 12 дБ).

ВЫВОДЫ

На ознакомительной практике было посещено предприятие Ново - Амвросиевский - ОАО «Донцемент» где было наглядно продемонстрирована технология производства портландцемента. Завод находится по адресу: Донецкая область, Амвросиевский район, посёлок Новоамвросиевское, ул. 12 Декабря, д.14.
В период пребывания на заводе были осмотрены 6 технологических линий по производству клинкера и 8 технологических линий по помолу цемента.
Проведена экскурсия по лабораториям, в которых анализу подвергаются исходное сырье и готовый продукт.
На практике закреплены знания о технологии производства цемента, подробное описание которой представлено в отчете по практике.
Также в отчете представлена история развития предприятия, народнохозяйственное значение производимой продукции, контроль производства, который включает: контроль качества помола цемента, обжига клинкера и контроль качества добавок.
В пункте «Охрана труда» описаны правила техники безопасности на производстве во избежание несчастных случаев.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.	Алексеев, Б.В. Технология производства цемента Б.В. Алексеев. -М.: Высшая школа, 1980. -263с.
2.	Мешик, Т.Г. Краткий справочник технолога цементного завода/ Т.Г. Мешик. -М.: Стройиздат, 1974. -304с.
3.	Бутт, Ю.М. Портландцемент/ Ю.М. Бутт. -М.: Стройиздат, 1974. -321с.
.	Колокольников, В.С.Производство цемента/В.С. Колокольников.-М.:Высшая школа, 1967.-302с.
.	Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества/ А.В. Волженский. -М.: Стройиздат, 1979. -358с.