6.4.1. Технология приготовления сырьевой смеси заданного состава

Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, требуемого по проекту качества, должна иметь соответствующий химический состав и быть однородной по физическим свойствам и минералогии для того, чтобы процесс спекания происходил без технологических нарушений и с минимальными затратами тепла. Способ подготовки сырьевой смеси с нормированными отклонениями от заданных значений химического состава тща­тельно разрабатывается, начиная с процесса добычи сырья и кончая ее хранением, в соответствии с количеством сырьевых компонентов, их химическим составом, минералогией и физиче­скими свойствами.

Сырьевые материалы, предназначенные для приготовления сырьевой шихты, предварительно опробываются в лабораторных и полупромышленных условиях для оценки их реакционной спо­собности и определения рациональных характеристик химическо­го состава сырьевой шихты. Компонентами сырьевых смесей слу­жат природные карбонатные (известняки, мергели, мела) и алюмосиликатные (глины, глинистые мергели, глинистые сланцы, аргиллиты и др.) породы, а также техногенные отходы промыш­ленности (огарки, шлаки и др.). Количественное соотношение компонентов определяется на основании расчетов состава сырь­евой шихты в зависимости от химического состава исходных сырьевых материалов и требуемого качества клинкера.

В состав сырьевой шихты могут вводиться разжижители и минерализаторы, необходимость введения которых и их концен­трация устанавливается в процессе лабораторных и полупромыш­ленных испытаний.

Состав сырьевой смеси и клинкера задается значениями ко­эффициента насыщения, силикатного и глиноземного модулей, а также среднеквадратичными отклонениями. Например, КН = 0,92 ± 0,02; п = 2,2 ± 0,1; р = 1,5 ± 0,1.

Подготовка шихты к обжигу может производиться по мокрому или по сухому способу. В зависимости от способа подготовки шихты подбирается основное оборудование, определяющее тех­нологию производства клинкера, системы управления гомогени­зацией компонентов и их смесей и компоновочные решения на­мечаемого к строительству завода.

Выбор способа подготовки сырьевой смеси устанавливается на основании технико-экономической оценки всех факторов, влия­ющих на капитальные вложения и себестоимость 1 т клинкера при сухом или мокром способе его производства.

В настоящее время наиболее перспективным является сухой способ подготовки сырьевой шихты, так как при этом на обжиг затрачивается гораздо меньше тепловой энергии, чем на обжиг сырьевого шлама, содержащего от 30 до 50% воды. При сухом способе средний расход тепла на обжиг составляет от 3100 до 3500 кДж на 1 кг клинкера в зависимости от особенностей химического и минералогического состава сырьевой смеси, наличия в ней примесей, а также теплотехнических характеристик печного агрегата. При мокром способе расход тепла колеблется от 5800 до 6500 кДж на 1 кг клинкера в зависимости от влажности сырьевого шлама и типоразмеров вращающихся печей.

Приготовление однородной сырьевой смеси заданного хими­ческого состава по сухому способу гораздо сложнее, чем по мок­рому. Измельчение, перемешивание, транспортирование, усред­нение и корректирование порошкообразных компонентов шихты требует значительных капитальных затрат и повышенного рас­хода электроэнергии по сравнению с подготовкой сырьевой смеси по мокрому способу. С целью снижения себестоимости сырьевой смеси при подготовке ее по сухому способу разработаны специ­альные технологические приемы, к которым относятся усредне­ние неоднородных по химическому составу дробленых сырьевых материалов и гомогенизация сырьевой муки при помощи сжатого воздуха в псевдоожиженном состоянии.

При сухом способе производства возрастает значение прогно­зирования изменений состава сырьевой смеси в процессе ее под­готовки, поэтому для успешной эксплуатации цементных пред­приятий необходимо проектирование и внедрение систем автоматизации процесса усреднения химического состава сырье­вой шихты.

Как при мокром, так и при сухом способе производства клин­кера процесс подготовки сырьевой шихты включает добычу и транспортировку сырьевых материалов, их предварительное из­мельчение, создание запаса и усреднение этих материалов в бу­ферных емкостях различного типа, окончательное измельчение материалов (помол), дозирование сырьевых компонентов и их смесей, смешение размолотых сырьевых материалов или их смесей и корректирование состава сырьевых смесей (т. е. доведение химических характеристик до заданных значений), го­могенизацию откорректированных сырьевых смесей и их хра­нение.

Наблюдение за соответствием технологических процессов при­готовления сырьевой смеси нормативным параметрам осуществ­ляется с помощью системы контроля на каждом из перечислен­ных переделов производства.

Приготовление сырьевой шихты заданного химического соста­ва начинается на карьере, где добываются сырьевые материалы, а завершающими его стадиями являются корректирование, ус­реднение и хранение, которые осуществляются в резервуарах различной емкости в зависимости от способа производства и ме­тода корректирования.

При корректировании в качестве контрольных параметров со­става сырьевой шихты служат либо титр и содержание РегОз, либо коэффициент насыщения (КН) и один из модулей: силикат­ный (п) или глиноземный (р); либо КН и оба модуля пир.

Вид и количество контрольных параметров выбирается в за­висимости от числа компонентов сырьевой смеси, степени нео­днородности их состава и способа корректирования.

П ри сухом способе усреднение и корректирование сырьевой смеси выполняется в смесительных силосах различной конструк­ции. В отечественной практике наиболее распространены смеси­тельные силосы, конструктивно объединенные с запасными. На рис. 6.34 представлен разрез силоса со смесительной камерой с аэрируемым днищем, разделенным на квадранты. Поочередная подача сжатого воздуха в квадранты создает условия для эффек­тивного перемешивания. В этих силосах производится порционная гомогенизация. Для ее осу­ществления требуется два сме­сительных силоса. Один из них заполняется сырьевой мукой, поступающей из помольного отделения, в то время как го­могенизированное содержимое второго подается в запасной силос.

Непрерывная гомогенизация может осуществляться с по­мощью одного силоса. Этот способ основан на «перетекании» части гомогенизированной сырьевой муки через выпуск­ное отверстие в днище или стенке смесительного силоса. Через это отверстие вытесняет­ся столько гомогенизированной сырьевой муки, сколько может вытеснить мука, поступающая в силос.

На рис. 6.35 изображен си­лос непрерывного действия конструкции Гипроцемента.

При мокром способе коррек­тирование производится в вер­тикальных бассейнах емкостью до 800 м³ или в горизонтальных круглых бассейнах.

Горизонтальный бассейн для корректирования и хранения сырьевого шлама представляет собой цилиндрический железобе­тонный резервуар емкостью от 800 до 20000 м³. Бассейны обо­рудуются крановыми мешалками с пневматическим перемешива­нием, обеспечивающим эффективную гомогенизацию переменного по химическому составу шлама, поступающего в бассейн. В за­висимости от необходимой интенсивности перемешивания шлама крановые мешалки выполняются двуплечевыми или одноплечевыми. Шлам может поступать в горизонтальный бассейн как сбоку, так и по всей его поверхности через распределительное устройство.

Д ля обеспечения непрерывной круглосуточной работы печных агрегатов в случае прекращения подачи шихты из сырьевого цеха создается запас готового шлама или сухой муки постоянного состава. Потребный запас шихты устанавливается в зависимости от расстояния до источника сырья, его физических свойств, а также принятого объема и типа складского хозяйства для хранения запасов сырья на заводе. Минимально необходимый запас смеси должен составлять не менее 2—3 суточной потребности цеха обжига. В большинстве случаев в проектах предусматрива­ется емкость резервуаров для хранения сырьевого шлама на 3— 4 суток, сырьевой муки не менее, чем на 2 суток. Необходимо отметить, что чем большей принята емкость резервуаров, тем больший резерв оборудования должен быть предусмотрен в сырь­евом цехе для возможности быстрого заполнения освободившейся емкости. При недостаточном резерве оборудования восполнение резервной емкости будет происходить очень медленно и практи­чески она может оказаться неиспользованной. Запас производи­тельности помольного оборудования должен превышать произво­дительность печных агрегатов на 10—15 %.

Примечания: I. Часовая производитель­ность печных агрегатов уточняется при привязке к реальному заводу в зависимости от свойств сырье­вых материалов и применяемого топлива.

Z Производительность печей указана при работе на шламе влажностью 38%, а для печи 05,6x185— «%.