НОВОСТИ И СОБЫТИЯ

Сухой способ производства портландцемента

Известняк и глину предварительно дробят, затем высушивают до влажности примерно 1% и измельчают в сырьевую муку. Сушат известняк и глину либо раздельно (используя для этой цели сушильные барабаны или другие тепловые аппараты), либо совместно в сырьевых сепараторных мельницах, в которых одновременно осуществляются помол и сушка материалов. Последний способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, работающих по сухому способу. Для получения сырьевой муки определенного химического состава из мельниц ее направляют в корректирующие силосы, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром. В силосах мука тщательно перемешивается сжатым воздухом.

Обжиг сырьевой муки производится в виде гранул (зерен) размером до 25 мм. Грануляция смеси осуществляется в грануляторах барабанного или тарельчатого типа. Для обжига клинкера при сухом способе применяют вращающиеся печи, а также автоматические шахтные печи или другие более эффективные обжигательные аппараты — вращающиеся печи с конвейерным кальцинатором, аппараты для обжига клинкера во взвешенном состоянии (последние находятся еще в стадии практического освоения).

При обжиге в шахтных печах топливо в виде раздробленного угля запрессовывается в гранулы; для этого в сырьевую смесь при ее измельчении в определенном количестве добавляют уголь, и он измельчается совместно с сырьевыми материалами (способ «черной муки») или сырьевая мука и уголь измельчаются раздельно, а затем смешиваются при формовании гранул (способ «белой муки»). Первый способ — «черной муки» обеспечивает более равномерное распределение топлива в смеси и этим улучшаются процессы обжига; он является основным на отечественных заводах. Шахтная печь представляет собой шахту, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Сырьевые материалы s виде гранул непрерывно загружаются в печь, а снизу шахты также непрерывно в виде клинкера выходят из шахты. В средней части печи происходит горение топлива (зона обжига); воздух для горения поступает снизу шахты. Проходя через слой обожженного раскаленного клинкера, холодный воздух охлаждает его, а сам подогревается и в подогретом виде поступает в зону обжига. Образующиеся в зоне обжига дымовые газы удаляются через верхнюю часть шахты, проходя, таким образом, через слой свежезагруженного холодного материала, подогревая и высушивая его.

Противоточное движение газов и обжигаемого материала создает наилучшие условия использования тепла от сгорания топлива и отличает шахтные печи от вращающихся печей как высокоэффективные тепловые аппараты. Однако по качеству клинкера, производительности и трудоемкости они все же уступают вращающимся печам. Шахтные печи применяют на заводах относительно небольшой мощности — до 200—400 тыс. т. цемента в год.

Несколько худшие условия обжига клинкера в шахтных печах по сравнению с обжигом во вращающихся приводят к повышенному содержанию в клинкере свободной СаО. Чтобы предупредить неравномерность изменения объема такого цемента, клинкер шахтных печей обязательно магазинируют, выдерживая на складе до четырех недель. Иногда применяют даже обрызгивание клинкера водой. Дальнейшие технологические операции при сухом способе производства портландцемента — подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемента, его хранение и отправка потребителю — остаются аналогичными рассмотренным при мокром способе.

Мокрый способ производства портландцемента

Для производства портландцемента применяют твердые и 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.

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 измелизмельчаются в болтушках;
два твердых материала — глинистый мергель и известняк измельчаются в мельницах;
один материал мягкий — глина измельчается в болтушках; другой твердый — известняк измельчается в мельнице.

Начальной технологической операцией получения клинкера является измельчение сырьевых материалов.
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 свои колебания с большой силой. 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. B зависимости от свойств исходных материалов в цементной промышленности тонкое измельчение производят в мельницах я в болтушках в присутствии большого количества воды. Мельницы применяют для измельчения твердых материалов (известняк, глинистые сланцы), а болтушки — для материалов, легко распускающихся вводе (мел, глина). Из болтушки глиняный шлам перекачивают в мельницу, где измельчается известняк. Совместное измельчение двух компонентов позволяет получать более однородный сырьевой шлам.

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.

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 сметаноо!бразную массу с содержанием воды до 40%, насосами подают в расходный бачок печи, откуда равномерно сливают в печь. 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. Барабан печи устанавливают с наклоном в 3—4°. 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 температуры — до 1500° С, что необходимо для взаимодействия окиси кальция, образовавшейся при разложении СаС03, с окислами глины и получения клинкера.

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.

Высоко организованный технологический процесс получения клинкера обеспечивает минимальное содержание свободной СаО 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. 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. Гидравлические добавки, будучи материалами сильно пористыми, имеют, как правило, высокую влажность (до 20—60% 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. 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, азрожелоба) или пневмомеханическим транспортом. 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.

Проект предусматривает мокрый способ производства цемента с использованием в качестве сырьевых материалов одного твердого (известняка) и одного мягкого (глины) компонентов сырьевой смеси. При этом получение глиняного шлама рассчитано производить в карьере, на площадке завода создается только запас шлама на случай нарушения подачи его с карьера.
В качестве топлива проект завода ориентирован на использование природного газа

Комбинированный способ производства портландцемента

Комбинированный способ производства портландцемента заключается, как отмечалось ранее, в подготовке сырьевых материалов по мокрому способу, а обжиге — по схеме сухого способа.
Приготовленный в сырьевой мельнице шлам после его корректировки поступает в вакуум-фильтры, где он обезвоживается с влажности 35—40% 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—14%. Приготовленная таким образом сырьевая смесь поступает на обжиг, который может осуществляться по схеме сухого способа. Чаще при этом способе применяют вращающуюся печь с конвейерным кальцинатором.

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. 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 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.
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 образуется 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.

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 материалов. 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) н типа дробильной машины определяется в первую очередь физико-механическими свойствами сырьевых материалов. При двухстадийном дроблении материал из приемного бункера через колосниковый питатель равномерно подается в щековую дробилку I стадии. Дробленый продукт из дробилки I стадии поступает на грохот для отсева из него мелких зерен (подситный продукт), а крупные зерна, не прошедшие через сито грохота (надситный продукт), направляются в дробилку II 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.

Эффективность работы дробилок характеризуется степенью дробления в них материалов, т. е. отношением среднего размера исходных кусков к среднему размеру зерен дробленого продукта.

Классификационные установки шаровых мельниц

Классификационные установки являются неотделимой частью мельниц, работающих в замкнутом цикле. Зти установки предназначены разделять (классифицировать) измельченный материал, поступающий из мельницы, на мелкие и крупные фракции для доиэмельчения последних.

Различают классификационные установим для мельниц мокрого помола и для мельниц сухого помола. Б качестве классификаторов для мельниц мокрого помола применяют гидроциклоны, центрициклоны, а также виброгрохоты. При сухом помоле классификацию измельченного продукта производят в сепараторах.

Сепараторы. Сепараторы по принципу действия и конструктивным особенностям подразделяются на центробежные и проходные. Разделение в них материала по крупности основано на использовании законов падения частиц в газовом потоке.

Центробежный сепаратор состоит из наружного стального кожуха с расположенным внутри его кожухом и конусом.
Измельченный материал загружается в сепаратор через трубку и попадает на распределительный диск, вращающийся от привода с редуктором. В результате вращения диска находящийся на нем материал центробежной силой разбрасывается внутри сепаратора. Крупные частицы, обладая большей центробежной силой, отбрасываются дальше, чем мел кие, ударяются о стенки внутреннего кожуха и ссыпаются во внутренний конус, а затем по течке 8 удаляются из сепаратора и отправляются на вторичное измельчение. При вращении ротора вентилятора внутри сепаратора образуется восходящий воздушный поток. Он увлекает мелкие частицы, разбросанные диском, как показано стрелками, в кольцевое устройство между внутренним и наружным кожухами. При ударе о стенки кожуха частицы теряют скорость, выпадают из воздушного потока, сползают по стенке наружного кожуха в конусную его часть и по течке в виде готового продукта транспортируются на дальнейшую переработку. Воздушный поток, освобожденный от пыли, проходит затем во внутреннюю часть сепаратора и снова увлекает вверх новые порции материала, разбросанного диском.

Производительность центробежного сепаратора и крупность выделяемого им материала зависит от скорости воздушного потока. С увеличением этой скорости возрастает крупность осажденных зерен и грубее оказывается готовый продукт. Скорость воздушного потока в сепараторе регулируется изменением угла наклона лопастей. Рассмотренная схема центробежного сепаратора является простейшей. Сепараторы мощных мельниц имеют более сложное устройство; они снабжены, например, двумя вентиляторами; разбрасывающий диск этих сепараторов имеет контрлопасти; внутренние поверхности облицованы стальным листом; у них есть дополнительная заслонка, позволяющая совместно с лопастями более точно регулировать скорость воздушного потока в сепараторе, и другие конструктивные элементы, улучшающие работу сепаратора.

При ударе о распределительный конус отделяются только наиболее крупные зерна, основная же часть крупной фракции выделяется из газового потока при прохождении через щели от удара о лопатки. Выпавшие при этом крупные частицы сползают по стенкам внутреннего конуса, попадают «а распределительный конус и скатываются с него на стенки наружного конуса, а затем — в течку и отправляются на доизмельчение.
Освобожденный от крупных зерен воздушный поток, содержащий готовый продукт, по трубе уходит из сепаратора.
Крупность отделенных в сепараторе зерен зависит от скорости воздушного потока в нем. Последний регулируется лопатками, от угла поворота которых зависит сопротивление, оказываемое воздушному потоку при прохождении его через щели. Поворачивают лопатки регулирующим кольцом. В верхней крышке наружного конуса имеются два предохранительных клапана 10 на случай взрыва в системе.

Гидроциклоны. Гидроциклояы применяют для сепарации продуктов мокрого помола. По принципу действия и конструкции гидроциклон аналогичен циклону, применяемому для очистки запыленного воздуха. Гидроциклон представляет собой стальной кожух, состоящий из двух частей: верхней цилиндрической и нижней конусной. Внутри цилиндрической части по центру ее установлена труба. Шлам нагнетается насосом в гидроциклон по патрубку. Патрубок установлен по касательной, в результате чего шлам, ударяясь о стенку цилиндрической части кожуха, начинает скользить по ее образующей и вращается таким образом вокруг трубы.

Под действием центробежной силы крупные зерна, содержащиеся в шламе, прижимаются к стенке цилиндрической части, теряют скорость движения и сползают по стенке в конусную часть. Отсюда они удаляются на повторное измельчение через разгрузочное отверстие, снабженное специальным затвором. Освобожденный от крупных зерен шлам удаляется из гидроциклона через второй патрубок, пройдя вначале трубу. Чтобы лучше отделялись крупные зерна из шлама, обладающего довольно высокой вязкостью и затрудняющего поэтому сепарацию, гидроциклон усовершенствовали — в нем установили вращающиеся лопасти, вызывающие завихрение шлама.

Такая конструкция гидроциклона получила название центрициклон. Он так же, как и гидроциклон, состоит из двух частей: верхней цилиндрической и нижней конусной. Внутри цилиндрической части помещена труба, являющаяся продолжением вала. В нижней части труба снабжена лопастями. Шлам вводится в центрициклон через патрубок и отражается плитой на вращающиеся лопасти. При вращении лопастей шлам совершает круговые движения по образующей центрициклона. Центробежными силами крупные частицы выделяются из шлама и прижимаются к стенке, затем они теряют скорость и сползают в конусную часть центрициклона, откуда отправляются на доизмельчение. Освобожденный от крупных частиц шлам поступает в трубу через отверстие, попадает затем в пространство за отражательной плитой и по патрубку удаляется из центрициклона. Производительность гидроциклонов и центрициклонов зависит от их диаметра и достигает 300 м3/ч у аппаратов с диаметром 600 мм. При работе гидроциклонов сильно изнашиваются части, особенно при использовании запесоченного сырья. Для защиты от истирания гидроциклоны футеруют листовой резиной, плитками из каменного литья (базальта), марганцовистой сталью.

Виброгрохоты. Для сепарации шлама применяют также более простое, однако и менее эффективное оборудование — виброгрохоты. Шлам подают на сито грохота, крупные зерна -задерживаются ситом и отправляются на доизмельчение, а прошедший через сито шлам поступает на дальнейшую переработку.

Виброгрохоты можно устанавливать индивидуально, но более эффективна схема сепарации шлама, когда виброгрохот используют в сочетании, с гидро- или центрициклоном. Шлам вначале проходит грохот, здесь выделяются особенно крупные зерна, а затем поступает в гидроциклон для более полной сепарации. Установка виброгрохота существенно облегчает работу гидроциклона.

Сепарационные установки повышают качество продукта и дают значительную экономию электроэнергии на помоле. Так, гидроциклоны снижают расход электроэнергии на 3—6 квт-ч на каждую 1 т измельчаемого материала.

Дозаторы (питатели) мельниц

Питание мельниц — это одна из наиболее ответственных технологических операций; от нее зависит не только устойчивая работа помольных аппаратов, но и качество сырьевой смеси.
Сырьевые материалы — известковый и глинистый компонент, а также корректирующие и другие добавки измельчаются в мельнице совместно. Сырьевая смесь — шлам или мука должны иметь определенный химический состав для получения клинкера требуемого качества. Это достигается только в том случае, когда материалы поступают в мельницу в строго определенном соотношении. Таким образом, операция питания мельниц должна сочетать в себе равномерную подачу в мельницу сырьевых материалов с точной дозировкой компонентов. По характеру дозирования различают дозаторы (питатели) объемные, которые дозируют материалы по объему, и весовые, производящие дозирование материалов по весу. Естественно, что последние более совершенны, поэтому они приняты к установке на новых и реконструируемых заводах. Однако многие еще заводы пока применяют объемную дозировку. Объемные дозаторы мельниц по принципу действия и конструктивным особенностям подразделяются на тарельчатые и ленточные. Имеются также объемные питатели качающиеся и ячейковые, но их сейчас применяют мало. Дозировка сыпучего материала тарельчатым питателем происходит следующим образом. Основной .рабочей частью питателя является диск (тарелка), располагаемый под течкой бункера.материалом. Через открытую течку материал ссыпается на тарелку питателя, вращающуюся со скоростью 4—8 об/мин, размещается на ней в виде усеченного конуса с углом наклона образующих, равным углу естественного откоса материала. Диаметр основания конуса материала на тарелке можно регулировать высотой установки обоймы, надетой на течку бункера. Чем выше будет установлена обойма, тем больше высыпается материала на тарелку и тем больше окажется диаметр конуса. На тарелке горизонтально устанавливается скребок. При вращении тарелки скребок сбрасывает с нее строго определенную часть материала и таким образом осуществляется дозировка.

Изменять величину дозирования тарельчатым питателем можно несколькими приемами: регулируя расстояние тарелки от течки бункера, скорость вращения тарелки или положение скребка. Последний способ наиболее прост и применяется чаще других. Положение скребка меняют, перемещая его вокруг оси. Тарельчатые питатели разделяются на самостоятельно установленные и подвесные. Подвесные тарельчатые питатели прикрепляют непосредственно к течке бункера при помощи цепей или фланца, соединяемого болтами с фланцем на течке бункера. Тарельчатые питатели могут иметь один или два выхода для материала. Питатель с двумя выходами имеет два скребка, разгружающие материал в две диаметрально противоположные точки. Это позволяет одним питателем осуществлять питание материалом двух агрегатов. Наиболее распространенные тарельчатые питатели имеют диаметр тарелки от 750 до 2000 мм; их производительность от 3 до 35 м3/ч.

Ленточные питатели с объемным дозированием материала состоят из рамы, на которой смонтирован короткий транспортер с резиновой лентой. Транспортер приводится в движение от электродвигателя через цепную передачу или редуктор. Лента устанавливается непосредственно под течкой бункера и материал через нее ссыпается на ленту. При движении ленты на ней образуется слой материала толщиной, равной величине щели между лентой и заслонкой. Изменением положения заслонки относительно ленты регулируют количество материала, подаваемого питателем. Положение заслонки фиксируется винтом.
Регулировать подачу материала ленточным питателем можно также, «зменяя скорость движения ленты. Этот принцип положен в основу создания ленточных питателей с автоматической дозировкой материала.
Ленточные питатели, применяемые в цементной промышленности, имеют ширину ленты от 400 до 800 мм; длина их от 1 до 3 м. Отличаясь простотой устройства и надежностью в работе, объемные дозаторы имеют существенный недостаток: низкую точность дозирования. Объясняется это тем, что объемная плотность материала зависит от степени его уплотнения. Чем сильнее уплотнен материал, тем больше его объемная плотность и тем больше материала по весу подает объемный питатель за одно и то же время. Уменьшение объемной плотности соответственно уменьшает вес дозы материала. Этот недостаток устранен в весовых дозаторах.

Весовые дозаторы обеспечивают точность дозирования материалов ±0,2—0,3% по весу. Применяют весовые дозаторы нескольких типов; лучше всего зарекомендовали себя ленточные весовые дозаторы с постоянной скоростью движения ленты (типа «Хардинг») и с переменной скоростью движения ленты (типа «Пендан»). Дозатор типа «Хардинг» состоит из короткого ленточного транспортера с резиновой лентой, взвешивающего механизма и вибрационного питателя, равномерно подающего материал из течки на ленту дозатора. Ленточный транспортер меняет свое положение при изменении на ленте веса материала, наклоняясь при увеличении последнего, и наоборот. Изменение положения ленточного транспортера воздействует на работу вибрационного питателя, заставляя его соответственно увеличивать или уменьшать подачу материала на ленту.

Ленточный весовой дозатор типа «Пендан» состоит из короткого ленточного транспортера с резиновой или стальной лентой и весового механизма. Питатель непрерывно и в одинаковом количестве подает на ленту материал из бункера. Работает дозатор по принципу двуплечевого рычага, одним плечом которого служит транспортерная лента, а вторым — привод питателя и груз, уравновешивающий первый рычаг. При постоянном весе материала на ленте, т. е. при сохранении заданной дозировки, рама транспортера находится в равновесии. Увеличение же веса материала на ленте вызывает опускание рамы и скорость движения ленты автоматически уменьшается и, наоборот, уменьшение веса материала на ленте автоматически заставляет ее двигаться с большей скоростью, увеличивая соответственно подачу материала. Производительность выпускаемых весовых ленточных дозаторов может быть от 1,5 до 100 т/ч.

Ленточные весовые дозаторы выпускают типа ЛДА и ДН. Кроме этих типов, разработаны дозаторы, работающие по принципу магнитоупругого измерения усилий. Изменение веса материала вызывает изменение магнитных свойств деталей. Это фиксируется магнитоупругим динамометром и передается регулятору, который изменяет скорость работы вибропитателя и соответственно подачу материала на ленту дозатора. При мокром способе производства портландцемента из одного твердого и одного мягкого сырьевых компонентов возникает необходимость тщательно дозировать глиняный шлам при подаче его в мельницу.

Следующим компонентом, который подается в мельницу в жидом виде, являются разжижители, применяемые для уменьшения влажности шлама при сохранении текучести. В качестве таких добавок используют водные растворы сульфитно-спиртовой барды, торфяной или буроугольной вытяжек. Эти добавки вводят в количестве 0,1—0,3% от веса шлама в расчете на сухое вещество содержащейся в водном растворе добавки. Подают их в мельницу при помощи ковшовых питателей объемного дозирования.

Для определения потребности в водном растворе добавки необходимо знать его концентрацию, т. е. сколько граммов добавки содержится в 1 л раствора. Зная концентрацию раствора, рассчитывают, какое количество его следует подать в мельницу, исходя из заданной дозировки добавки в расчете на сухое вещество и производительности мельницы.

Автоматическое управление работой помольных установок.

При автоматизации процесса помола обеспечивается ритмичность работы всей помольной установки, т. е. мельницы работают в заданном режиме и исходные материалы дозируют в строго определенном соотношении. Постоянная дозировка исходных материалов при подаче их в мельницу достигается установкой точных дозаторов, сблокированных между собой и с мельницей. Отклонение в подаче материала одним дозатором фиксируется приводным механизмом других дозаторов и соответствующим образом изменяется скорость подачи ими материала. В качестве автоматических устройств при этом используют регуляторы соотношения. В этом случае особое значение приобретает постоянство влажности материала, так как изменение содержания в материале влаги вызывает изменение соотношения в сырьевой смеси твердых компонентов, а последнее определяет химический состав клинкера.

Режим работы мельницы в основном зависит от степени ее загрузки. Вредна как недогрузка, так и перегрузка мельницы. В первом случае материал слишком сильно измельчается, что может отрицательно сказаться на качестве продукта и снизить производительность мельницы. Во втором случае материал измельчается недостаточно и в результате резко ухудшается качество клинкера. Существует много методов контроля режима работы мельницы. Наиболее простым и оправдавшим себя на практике является метод, основанный на связи степени загрузки мельницы и производимого ею шума. Чем больше заполнена мельница материалом, тем глуше звук (ниже частота звука). Более высокая частота звука свидетельствует о недогрузке мельницы. Звук, издаваемый мельницей, улавливается специальным микрофоном, после соответствующих преобразований импульс передается исполнительному механизму приводов питателей и автоматически перестраивается их работа. Ориентируясь на некоторую постоянную частоту звука, машинисты мельниц иногда регулируют вручную работу питателей.

Схемы автоматического регулирования работы мельниц сухого и мокрого помола, не отличаясь в принципе, имеют некоторые отличительные особенности. Поэтому рассмотрим их отдельно. Система автоматической дозировки подачи воды состоит из датчика-микрофона Д2, измеряющего частоту шума во второй камере и анализирующего его; регулятора влажности шлама Р2; исполнительного механизма ИМ2 и дифманометра ДЗ, измеряющего расход воды, поступающей в мельницу. Шум из второй камеры, воспринятый датчиком-микрофоном Д2, анализируется и при его отклонении от некоторого заданного значения передается импульс регулятору влажности шлама Р2, сблокированному с дифманометром ДЗ. Регулятор влажности передает затем импульс исполнительному механизму подачи воды ИМ2, который воздействует на вентиль 3 водопровода 2. Следующим участком помольной установки, требующим систематического наблюдения, является система смазки подшипников, редукторов, венцовых шестерен. Для своевременной подачи смазки к трущимся частям механизмов помольные установки оборудуются автоматическими централизованными масляными станциями.
Автоматизация смазочной системы основана на том правиле, что трущиеся части машины при недостаточной подаче масла нагреваются. Узлы машин снабжаются терморегуляторами, воздействующими на механизмы, поддерживающие постоянным напор в централизованной масляной системе, температуру масла и скорость его протекания.

Показания всех измерительных приборов, контролирующих работу механизмов помольной установки и качество помола, передаются на щит управления, установленный в операторской. Машинист следит за показаниями приборов и соответствующим образом управляет технологическим процессом помола. Вся контролирующая система снабжена также звуковой и световой сигнализацией.

Вращающиеся печи, их виды и характеристика

Различают длинные и короткие вращающиеся печи. Длинные печи имеют длину до 185 м и более, а короткие — от 40 до 85 м. Первые применяются для мокрого и сухого способов производства, а вторые — для сухого или комбинированного способов. Длинные вращающиеся печи. Длинные печи различаются не только по длине и диаметру, но и по внутреннему устройству барабана. В зависимости от конструкции длинные печи бывают с теплообменными устройствами и без них, виды теплообменных устройств и запечных установок в этих агрегатах также бывают разные. Запечные установки применяют для предварительной подготовки сырья к обжигу в целях более полного использования тепла дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, и снижения расхода последнего.

Теплообменные устройства применяют для улучшения теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами. Их устанавливают внутри барабана печи. При этом конструкция теплообменников печей для мокрого и сухого способов отличается только в зоне сушки. Так, в барабане печей для мокрого обжига применяют корабельные стальные цепи и фильтры-подогреватели. В результате улучшаются условия поглощения материалом тепла из дымовых газов и ускоряется сушка шлама. Сырьевая мука или гранулы не обладают налипающими свойствами. Для ускорения подсушки их в холодном конце печи сухого обжига применяют встроенные теплообменники — лопастные, ячейковые и др. Они улучшают пересыпание материала в печи при вращении барабана и соответственно условия теплообмена. Печи, предназначенные для мокрого и сухого обжига, отличаются между собой отношением длины барабана к его диаметру. У печей для сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у печей для мокрого способа от 34 до 42.

Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки. При этом используют как сухую сырьевую муку, так и незначительно увлажненную. Преимущество длинных печей состоит в том, что они имеют большую производительность и в них значительно снижается расход тепла на обжиг клинкера. Чем длиннее печь, тем более полно будут охлаждаться дымовые газы при своем движении по длинному барабану и тем меньше окажется непро; изводительная потеря тепла с дымовыми газами. Так, например, расход тепла на обжит .1 кг клинкера при мокром способе в печах длиной 125 м составляет 1600—1700 ккал, а в печах длиной 170—185 м — 1400 ккал, т. е. на 200—300 ккал меньше. На каждую тонну клинкера это дает экономию примерно 30—50 кг угля. Производительность длинных вращающихся печей зависит от поверхности теплопередачи между обжигаемым материалом и дымовыми газами, влажности поступающего на обжиг шлама и сырьевой муки, скорости вращения барабана, разности температуры газов и обжигаемого материала, скорости газового потока в барабане, стойкости футеровки печи, качества режима обжига и организации технологического процесса в целом, величины уноса пыли из печи и многих других факторов. Однако исходным показателем производительности печи является поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана печи, поверхность и конструкция теплообменных устройств в барабане.

Особое влияние на производительность печи оказывает влажность шлама. С достаточной степенью приближения можно принять, что каждый 1 % влажности шлама снижает производительность печи на 2%. Это следует учитывать, систематически контролируя влажность шлама, не допуская его переувлажнения. Вращающиеся печи, установленные на зарубежных заводах, имеют аналогичные характеристики как в конструктивном, так и в теплотехническом отношении (в части расхода тепла и удельной производительности). Интерес представляет проект печи длиной 260 м и диаметром 6,9X6,3x6,9 м. Предполагаемая производительность ее 3000 т клинкера в сутки. Отличаясь высокой производительностью, длинные печи, однако, являются агрегатами весьма громоздкими и сложными в конструктивном, транспортном и монтажном отношениях. Поэтому вполне понятно стремление конструкторов и технологов изыскать более компактные тепловые аппараты, но не менее эффективные по производительности и расходу тепла, чем длинные вращающиеся печи.

Так появились два новых клинкерообжигательных аппарата: вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками — короткие вращающиеся печи. Короткие вращающиеся печи. В печи с конвейерным кальцинатором (печь Леполя) подсушка, подогрев и частично кальцинирование сырьевой смеси происходят на конвейерном кальцинаторе -непрерывно движущейся бесконечной решетке. На решетку загружают слоем гранулы сырьевой смеси и подвергают действию раскаленных дымовых газов, отходящих из короткой кольцевой печи. В подготовленном виде гранулы поступают в печь для завершения процессов клинкерообразования. В печи с циклонными теплообменниками указанные подготовительные процессы происходят в нескольких последовательно установленных сверху вниз циклонах. Сырьевая смесь подается в верхний циклон в виде муки, последовательно проходит все циклоны и в высушенном, подогретом и частично кальцинированном виде поступает в барабан вращающейся печи.

Конвейерный кальцинатор и циклонные теплообменники — высокоэффективные тепловые агрегаты. Поэтому удельный расход тепла в коротких вращающихся печах, работающих совместно сними, снижается до 900—МО0 ккал. Разновидностью вращающихся печей с запечными эффективными теплообменными агрегатами является печь с концентратором шлама, предназначенным для высушивания шлама до влажности 8—12%, с последующим обжигом «сухаря» в короткой вращающейся печи. Применяют также в качестве запечных теплообменников при сухом способе производства змеевиковые или трубчатые теплообменники. Змеевижовый теплообменник представляет собой вертикальный стальной цилиндрический футерованный внутри корпус с расположенной внутри его спиральной трубой. Труба снаружи омывается горячими печными газами. Сырьевая мука подается в верхний конец спиральной трубы и совершает длинный спиралеобразный путь, в продолжении которого в сырьевой смеси заканчиваются все подготовительные процессы для последующего обжига. Подготовленная смесь поступает из трубы непосредственно в короткую вращающуюся печь.

Производительность коротких вращающихся печей зависит в основном от тех же факторов, что и длинных печей. Однако короткие печи отличаются более высокой удельной производительностью, достигающей 50—60 кг/м2 - ч, вследствие большей разности температур между газом и обжигаемым материалом.
Короткие вращающиеся печи могут работать как самостоятельные агрегаты без кальцинаторов, циклонных теплообменников или концентраторов шлама, однако при этом они имеют производительность на 40—60% ниже, а удельный расход тепла на 25—30% выше.

Эксплуатация вращающихся печей

Печи для обжига клинкера должны удовлетворять следующим общим требованиям. Печь должна быть сблокирована с вспомогательными механизмами. Управление механизмами должно быть сосредоточено у рабочего места машиниста (головки печи). При отсутствии централизованной блокировки в цехе должна быть двухсторонняя сигнализация и телефон, связывающие площадку головки печи с другими технологическими участками: сырьевыми питателями, угольным отделением.

Печь должна быть оснащена контрольно-измерительными приборами, предназначенными для следующих целей:

• измерения и учета расхода топлива, сырьевых материалов и выхода клинкера;
• определения температуры;
• контроля С02, 02 и СО + Н2 в отходящих газах;
• определения разрежения газов за обрезом печи и давления углевоздушной смеси, подаваемой в печь дутьевым вентилятором;
• контроля поступления шлама. Кроме того, печь должна быть оборудована сигнализацией наполнения и опорожнения бункеров угольной пыли и сырьевой муки; сигнализацией о прекращении водяного охлаждения печи и подшипников или централизованной смазки механизмов, а также приборами для контроля за нагревом подшипников печи и сигнализацией о перегреве подшипников, приспособлениями для измерения скорости вращения печи и сырьевого питателя.

 

Пуск печи. Пускать печь нужно с соблюдением следующих правил.
Перед розжигом и пуском печи после длительной остановки или ремонта следует:

• тщательно осмотреть и проверить состояние футеровки, холодильника, пыльных камер и корпуса печи, состояние подшипников и привода;
• осмотреть встроенные и запечные теплообменные устройства системы питания печи сырьевыми материалами и топливом; пылеулавливающие устройства и системы тяговых устройств (удаления дымовых газов); транспортирующие механизмы; контрольно-измерительные и сигнальные приборы, регулирующие приспособления, взрывные клапаны; выяснить, есть ли смазка и исправны ли системы централизованной смазки;
• установить, готовы ли к пуску сырьевое и топливоподго-товительное отделения; в порядке ли освещение, ограждения, противопожарный инвентарь.

Разжигать печь можно только с разрешения главного инженера завода и в присутствии начальника и механика цеха, при этом нужно действовать в соответствии с инструкцией, разработанной применительно к данному заводу.

Розжигу должны предшествовать предварительный пробный пуск и обкатка в холостую печи и вспомогательных механизмов. За час до розжига во вращающуюся печь подают шлам и обмазывают им цепные завесы, чтобы они не сгорели. При розжиге печи с фильтром-подогревателем шлам разбавляют до 70%-ной влажности и этим уменьшают его вязкость. Печь, работающую на твердом и жидком топливе, разжигают дровами и досками, уложенными в печь и облитыми мазутом. Доски поджигают факелом из ветоши, смоченной в мазуте или масле и надетой на длинную палку. При этом шибер должен быть открыт. После того как доски разгорятся и образуется слой раскаленного топлива, включают угольные питатели или мазутные форсунки. Включают их постепенно, по мере того как сгорает топливо. При выключении угольных питателей нужно немедленно остановить дутьевой вентилятор.

Газовые печи разжигают так же, как газовые топки. Вначале продувают газопровод и в течение 5 мин вентилируют печь. После этого на конец горелки навешивают тряпки, смоченные в мазуте, и поджигают факелом на длинной палке, а затем постепенно включают подачу газа.
После смены футеровки и розжига печь следует загружать материалом постепенно, начиная с половинной загрузки. Полное питание печи сырьевой смесью можно устанавливать не ранее чем через три смены с момента розжига печи. Запрещается разжигать печь, если запаса откорректированной сырьевой смеси меньше чем на сутки, а запаса топлива меньше чем на пятеро суток; не разрешается разжигать печь, когда неисправны или неочищены пылеосадительные устройства; неисправны футеровка, теплообменники или отсутствует более 20% цепей.

Нельзя разжигать печь при следующих неисправностях:

• искривленном корпусе печи, вмятинах на нем или осевых перемещениях, связанных с ненормальным давлением на упорные ролики;
• ослабленных креплениях, вибрации и толчках привода и опорных узлов, изношенных деталях (при вводе печи в эксплуатацию после ремонта);
• недостаточной герметичности газового тракта (газоходов), уплотнений в холодном и горячем концах печи;
• отсутствии или неисправности термопары, показывающей температуру отходящих газов, или тягомера, показывающего разрежение у холостого конца печи.

Остановка печи. При угрозе несчастного случая или аварии печь следует немедленно остановить. Останавливают печь также при прогаре или выпадении футеровки, при отсутствии сырьевой смеси или топлива.
При плановых остановках для футеровки или ремонта печь должна в течение 2—4 ч в зависимости от ее размеров работать с уменьшенным питанием сырьевой смесью. При всех остановках печь необходимо периодически поворачивать на четверть оборота через каждые 10—15 мин в течение первых двух часов и через каждые 30 мин в течение последующих четырех часов для равномерного охлаждения футеровки.

При наличии дополнительного привода, предназначенного для медленного вращения барабана, печь нужно непрерывно вращать до полного ее охлаждения. При водяном охлаждении подачу воды сначала нужно уменьшить на 75—80%, а спустя 20—30 мин совсем прекратить, чтобы предупредить резкое охлаждение футеровки. Во всех случаях охлаждать печь следует медленно, чтобы избежать искривления корпуса и порчи футеровки.
Последовательность остановки механизмов печи должна быть следующей: сначала прекращают подавать питание сырьевой смесью, выключают подачу топлива; затем останавливают главный привод и включают дополнительный привод, медленно вращающий печь до полного ее охлаждения, потом выключают вентилятор холодильника, механизмы, транспортирующие клинкер, холодильник и дымосос.
Во время длительных остановок осматривают все внутренние устройства печи и очищают от шламовых наростов питательную течку, теплообменники, цепную завесу и фильтр-подогреватель.

Работа печи. В процессе работы машинист вращающейся печи и его помощник обязаны наблюдать через смотровое окно в головке печи за состоянием клинкерной обмазки и футеровки, следить за факелом горения, чтобы он не ударялся о футеровку, регулируя положение форсунки или горелки. Необходимо систематически следить за показаниями контрольно-измерительных приборов и регулировать процесс обжига, руководствуясь данными лаборатории о качестве сырьевой смеси и топлива. Машинист и его помощник наблюдают за состоянием корпуса печи и других механизмов; следят за качеством клинкера;
обеспечивают герметичность трубопроводов, следя, чтобы в цех не проникла угольная пыль, газы, мазут. В процессе работы нельзя также допускать замедления хода печи и ее остановок; образования колец и сваров в печи. Следует регулировать охлаждение водой зоны спекания на отдельных ее участках в зависимости от состояния клинкерной обмазки футеровки.
Рабочие, обслуживающие печь, должны постоянно следить за смазкой механизмов, не допуская нагрева подшипников сверх установленного предела.

Смазка. В процессе эксплуатации смазке подлежат все трущиеся части механизмов; при этом надлежит пользоваться «Картами смазки» или инструкцией по эксплуатации данного механизма. Узлы смазки вращающейся печи (применительно к печи 3,6x3,3x3,6x150), режим смазки и применяемые при этом смазочные материалы, следующие:

• подшипники осей опорных роликов — смазка ковшовая (картерная) автотракторным трансмиссионным маслом, летнее и зимнее (нигрол);
• втулки осей контрольных (упорных) роликов — смазка циркуляционная принудительная индустриальным маслом;
• рабочий редуктор — смазка картерная для шестерен; для подшипников принудительная циркуляционная автотракторным трансмиссионным маслом, летнее и зимнее (нигрол);
• подшипники вала подвенцовой шестерни — смазка картерная (ковшовая) маслом нигрол;
• пусковой редуктор — смазка картерная с разбрызгиванием индустриальным маслом;
• венцовое зубчатое колесо и подвенцовая шестерня — смазка погружением в ванну автотракторным трансмиссионным маслом (нигрол);
• уплотнение холодного конца печи — смазка ручная, набивка с помощью колпачковой масленки: смазкой УСс-2 и УС-2 (солидол); для смазки колпачок завинчивается один раз в сутки.

Дымосос печи смазывают так: подшипники вала ротора — смазка кольцевая индустриальным маслом.

В шламовом питателе смазывают следующие узлы:

• подшипники вала привода — смазка ручная, набивка с помощью колпачковой масленки УСс-2, УС-2; для смазки колпачок масленки повертывается на один оборот два раза в смену;
• шестерни привода — смазка ручная, намазка графитной смазкой УСА;
• редуктор — смазка картерная с разбрызгиванием индустриальным маслом.

Правила техники безопасности. При обслуживании печной установки прежде всего необходимо выполнять правила эксплуатации печи. В дополнение к ним следует руководствоваться следующими правилами, обеспечивающими безопасность работы.

Во время розжига печи запрещается посторонним лицам находиться у головки, привода и опорных устройств.
Шламовщик печи обязан оставить свое рабочее место во избежание отравления газом и вернуться к нему только с разрешения начальника смены и после того, как площадка шламового питателя (или сырьевой муки) будет провентилирована. Запрещается смотреть в печь при пуске ее после остановки на подогрев до тех пор, пока она не сделала одного оборота; нельзя стоять против смотровых окон и растопочньих люков.
Смотровые окна в головке печи и дверцы должны быть закрыты. Открывать их может машинист только для наблюдения за ходом обжига; при этом необходимо пользоваться защитным щитком с синим стеклом.
Снимать кольца (привары) на футеровке водяной струей запрещается.

Рабочим разрешается входить в печь только после ее охлаждения до температуры не выше 40° С, остановки вентилятора, снятия предохранителей у электродвигателей печи, углепитательных шнеков и вентилятора. При этом рабочие должны обязательно пользоваться спецодеждой. Горячий ремонт внутри печи разрешается вести только мужчинам, прошедшим медицинский осмотр, при этом температура воздуха в печи не должна превышать 50° С.

Чистить шламовый питатель разрешается только во время остановки печи. Запрещается пользоваться факелом для освещения внутри печи. Для этой цели необходимо применять низковольтное освещение напряжением не выше 12 в. Очищать пылеосадительные устройства вручную во время работы печи запрещается. Наросты пыли разрешается очищать только сверху со специальных подмостей и только в присутствии второго лица. Особые требования техники безопасности при использовании газового топлива те же, что и при обслуживании газовых топок.

Правила эксплуатации другого вспомогательного оборудования печного цеха и необходимые при этом правила техники безопасности приведены в соответствующих главах.

Холодильники вращающихся печей

Клинкер выходит из печи с температурой около 1000° С. Транспортировать и перерабатывать такой клинкер практически невозможно, с другой стороны возвращение в печь такого количества тепла существенно может пополнить тепловой баланс печи и снизить расход топлива. Это достигается охлаждением клинкера в холодильнике воздухом, поступающим затем в печь для горения топлива. По конструкции и принципу действия холодильники вращающихся печей разделяются на барабанные, рекуператорные и колосниковые.

Барабанные холодильники в настоящее время еще действуют при старых маломощных печах. Печи старой конструкции длиной до ISO м оборудованы более эффективными рекуператорными холодильниками. Новые печи снабжаются колосниковыми холодильниками.

Барабанный холодильник представляет собой вращающийся стальной барабан длиной 15—30 м и диаметром 2,5—5 м, установленный с наклоном на роликовые опоры. Со стороны поднятого конца в барабан непосредственно из печи ссыпается клинкер и в результате вращения барабана перемещается к его опущенному концу. Навстречу клинкеру движется холодный воздух и охлаждает его. Для лучшего теплообмена между клинкером и воздухом улучшают условия пересыпания клинкера, устанавливая в барабане пересыпающие лопасти. Внутренняя часть барабана на половину длины футеруется шамотным кирпичом.
Недостатки барабанного холодильника — относительно большие размеры и недостаточная степень охлаждения клинкера (до 130—300° С). Барабаны крепят к корпусу печи. С внутренней частью ее они сообщаются люками, через которые клинкер ссыпается из печи в барабаны.

Внутренняя поверхность рекуператора в горячей части отфутерована броневыми плитами из жароупорного чугуна с направляющими ребрами для лучшего пересыпания клинкера при вращении печи. Со стороны холодного конца барабана в середине рекуператора установлены пересыпающие лопасти. В конце барабана находится разгрузочное отверстие с колосниками, а в торце барабана — борт, препятствующий ссыпанию клинкера помимо разгрузочного отверстия.

Воздух для охлаждения клинкера засасывается в рекуператор, проходит через него, охлаждая клинкер, и подогретым поступает в печь.
Рекуператорные холодильники позволяют охлаждать клинкер до температуры 80—160° С. Колосниковые холодильники наиболее эффективны. В них происходит быстрое охлаждение клинкера до 30—50° С. Основной рабочей частью колосникового холодильника является решетка, по которой непрерывно перемещается горячий клинкер, поступающий из печи. С низу решетки под напором подается холодный воздух, просасывается через слой горячего клинкера и охлаждает его. Охлажденный клинкер направляется на измельчение (или склад), а подогретый воздух поступает в печь. По конструкции колосниковые холодильники подразделяются на:

• холодильники с неподвижной наклонной решеткой и с подвижными колосниками, переталкивающими клинкер по решетке;
• холодильники с неподвижной горизонтальной решеткой и подвижными, переталкивающими клинкер колосниками;
• холодильники с подвижными решетками в виде бесконечной ленты.

На мощных отечественных печах установлены колосниковые холодильники с горизонтальной неподвижной решеткой типа «Волга».

Раскаленный клинкер из печи через приемное отверстие ссыпается на решетку холодильника. Решетка состоит из двух частей — верхней и нижней, имеющих самостоятельный привод подвижных колосников.
Подвижные колосники решетки смонтированы на раме, a между ними установлены неподвижные колосники. Рама совершает возвратно-поступательные движения: вперед — проталкивая порцию клинкера и назад — возвращаясь за новой порцией клинкера. Таким образом постепенно перемещается клинкер по решетке, направляясь к разгрузочному концу. При выходе с решетки клинкер попадает на колосниковый грохот. Мелкие куски клинкера проваливаются между колосниками грохота и ссыпаются в бункер, откуда транспортером подаются в помольное отделение или на клинкерный склад. Крупные куски клинкера по колосникам сползают в молотковую дробилку и в раздробленном виде поступают в бункер. Зерна клинкера, провалившиеся через решетку холодильника (просыпь), попадают на цепной или скребковый транспортер, направляющий их затем в бункер. Холодный воздух вентилятором нагнетается под колосниковую решетку по воздуховоду через патрубки. Подколосниковое пространство между верхней и нижней частями решетки разделено глухой перегородкой. В результате этого воздух, просасываемый через более раскаленный клинкер на верхней решетке, нагревается сильнее, чем просасываемый через нижнюю решетку, и направляется в печь по пути, обратному движению клинкера.

Менее нагретый воздух из второй части холодильника поступает в трубу, из которой выбрасывается в атмосферу без очистки, или при необходимости очищается в циклоне, а затем вентилятором удаляется в атмосферу. Холодильник заключен в металлический корпус, отфутерованный в верхней части шамотом. При постоянном количестве охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором, степень охлаждения клинкера зависит от скорости его перемещения и толщины слоя на решетке. Регулируя эти два параметра и сочетая их с работой печи, добиваются оптимальных условий работы холодильника, наилучшего охлаждения клинкера.

Помол клинкера

Помол клинкера — завершающая стадия производства портландцемента. Клинкер является только полуфабрикатом. Для того чтобы получить из него портландцемент, клинкер следует измельчить совместно с добавкой гипса, а также и с гидравлической добавкой, применяемой в большинстве случаев.

Одно из важнейших требований к портландцементу — это определенная степень измельчения — тонкость помола. От нее зависит прочность портландцемента и скорость твердения его. При этом применяют как открытый цикл помола «на проход», так и замкнутый с промежуточной сепарацией измельченного продукта.

Отличительной особенностью измельчения клинкера по сравнению с помолом сырьевых материалов при сухом способе производства портландцемента является более высокая твердость клинкера. Кроме того, для получения цемента размалываемые зерна должны иметь заданный гранулометрический состав. Последними исследованиями установлено, что цемент, содержащий в определенном сочетании мелкие и относительно крупные зерна, обладает наиболее высокими физико-механическими показателями.

Твердость клинкера и его размолоепоеобность зависят от режима и способа обжига (в шахтных или вращающихся печах), а также от минералогического состава сырья. В качестве характеристики способности клинкера к измельчанию пользуются коэффициентом размолоспособности. Его принимают равным 1,0 для клинкеров вращающихся печей средней размолоспособности, 0,8—0,9 с повышенным и 1,1 с пониженным сопротивлением размолу.

Клинкер шахтных печей более пористый, так как из гранул выгорает уголь, поэтому сопротивление размолу такого клинкера оказывается меньше и коэффициент размолоспособности его принимают равным 1,15—1,35. Чем выше коэффициент размолоспособности, тем быстрее измельчается клинкер и тем больше будет производительность мельницы. При очень быстром охлаждении клинкера размолоспособность его понижается в результате значительного содержания в клинкере клинкерного стекла — не успевшего закристаллизоваться расплава. Примерно также на свойства клинкера влияет содержание двухкальциевого силиката по сравнению с трехкальциевым силикатом. Последний, обладая более хрупкими кристаллами, размалывается быстрее.

Тонкость помола цемента, характеризуемая остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм), составляет 8—12% для большинства отечественных цементов (согласно стандарту этот остаток не должен превышать 15%); удельная поверхность такого цемента составляет примерно 2500—3000 см2/г. Расход электроэнергии на получение одного килограмма цемента при измельчении клинкера с коэффициентом размолоспособности 1,0 составляет соответственно 32—36 квт-ч. С повышением тонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большей степени, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1 % (уменьшения остатка на сите № 008) повышает расход электроэнергии на 4—6% и соответственно снижает производительность мельницы. Применение замкнутого цикла помола существенно повышает производительность мельницы, на 10—20% и более. Причина этого заключается в систематическом отделении от общей массы размалываемого в мельнице материала мельчайших зерен, которые налипают на мелющие тела и снижают размалывающую способность последних.

Для сепарации цемента применяют в основном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Производительность сепаратора зависит от тонкости помола, выделяемого при сепарации цемента. Так, увеличение удельной поверхности с 2500 см2/г до 3500 см2/г уменьшает производительность сепаратора в 1,5 раза, а до 6000 см2/г —в 2 раза. Сепараторы принимают диаметром от 2800 до 5500 мм, их производительность при отделении цемента с удельной поверхностью 2500 см2/г составляет соответственно от 18 до 85 т/ч. При замкнутой схеме помола получают цемент более устойчивого качества и более высоких физико-механических свойств как в отношении марочной прочности, так и в отношении скорости твердения в начальный период. Например, по этой схеме получают быстротвердеющий цемент. Повышение физико-механических свойств цемента при замкнутом цикле помола обусловливается однородным зерновым составом и уменьшением среднего размера цементного зерна. Из сепаратора выходит цемент постоянного зернового состава и с заданной удельной поверхностью, что достигается соответствующей регулировкой работы сепаратора.

Обогащение цемента мельчайшей фракцией, задерживаемой в фильтрах для очистки аспирационного воздуха мельницы, также позволяет получать быстротвердеющий цемент. Этот способ применяют при открытом цикле помола, добавляя к части цемента пыль из фильтров. Чтобы на мелющие тела и футеровку мельницы не налипала пыль, применяют интенсификаторы помола: уголь, сажу. Сейчас для этой цели стали вспрыскивать распыленную воду в последнюю камеру мельницы в количестве 0,5—1,0% от веса цемента. Это позволяет значительно снизить температуру цемента до 70—80 вместо 100—150°С. Воду подают автоматически при достижении цементом на выходе из мельниц температуры выше 100-4110°С.

Снижение температуры цемента достигается также водяным охлаждением корпуса мельницы и интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляют наиболее тонкие фракции цемента, снижающие, как отмечалось, размалывающую энергию мелющих тел. Большие объемы холодного воздуха (до 300 мг на 1 т цемента), просасываемые через мельницу, охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и цемент.

Охлаждение цемента необходимо, во-первых, для того, чтобы сократить сроки его выдерживания на окладе. Отпускать горячий цемент запрещено, так как он очень быстро схватывается и его невозможно применять в бетоне до полного охлаждения. Установлено также, что с увеличением температуры цемента в мельнице производительность ее снижается. Поэтому охлаждение мельницы полезно сказывается и на ее производительности. По этим причинам запрещено подавать в мельницу клинкер или добавки с температурой выше 80°С

Для охлаждения цемента применяют специальные холодильники, представляющие собой вертикальные или горизонтальные шнеки с герметические корпусом, орошаемые водой. При перемещении цемента в шнеке он интенсивно перемешивается лопастями и охлаждается, соприкасаясь с холодным корпусом шнека.

Особое влияние на качество помола и производительность цементной мельницы оказывает выбор ассортимента мелющих тел. Рекомендуется следующее соотношение мелющих тел по их виду и размерам в трубной мельнице с самосортирующей футеровкой.

Трубные мельницы для помола клинкера применяют те же, что и для измельчения сырьевых материалов. Однако в первом случае их производительность оказывается несколько меньше

все новости