Методическое пособие для студентов специальности 1  70 01 01 «Производство строительных изделий и конструкций»


Расчет расхода карбонатной породы для получения строительной извести



Скачать 486,77 Kb.
страница3/4
Дата17.10.2016
Размер486,77 Kb.
ТипМетодическое пособие
1   2   3   4

3.3. Расчет расхода карбонатной породы для получения строительной извести
Исходными данными для расчета являются химический или минералогический состав применяемой породы, ее карьерная влажность и степень диссоциации карбонатной породы, достигаемая при конкретных условиях ее обжига, Согласно ОНТП-10-85 в качестве сырья для производства извести должны применяться карбонатные породы классов А и Б с содержанием карбонатов кальция и магния в сумме не менее 92 %.

Порядок расчета проследим на следующем примере.

Пусть необходимо рассчитать расход известняка для получения 1 т негашеной комовой извести. Карьерная влажность известняка W= 4 %, содержание СаСО3 = 87 %, MgCO3 = 5 %, глинистых примесей 4 %, песчаных примесей 4 %, степень диссоциации сырья при обжиге η =0,97.

Вначале решим обратную задачу. Рассчитаем выход извести из единицы массы известняка, например, из 1 т. Порядок расчета следующий.

Поскольку химический и минералогический состав пород всегда приводится в расчете на сухое вещество, необходимо начать с определения массы известняка после подсушивания (удаления механически связанной влаги).

В процессе обжига известняка его составные части либо претерпевают химические превращения, либо остаются неизменными. Последнее относится к песчаным примесям, которые в неизменном виде перейдут из известняка в известь.

Массу песчаных примесей в извести определим как

= 0,04·960 = 38,4 кг.

Состав глинистых примесей в процессе обжига изменяется, происходит их дегидратация - удаление химически связанной воды. Условно будем считать, что минералогический состав глины представлен каолинитом А12О3·2SiO2·2H2О. Чтобы определить, какая доля массы глинистых примесей потеряется за счет дегидратации, надо подсчитать молярную массу каолинита и молярную массу химически связанной воды в нем, что составит



.

Тогда массу глинистых примесей mг в извести рассчитаем как



mг = ,

где - масса глинистых примесей в сухом известняке.

Подставляя исходные значения = 0,04 · 960, получим

mг = 0,04· 960 · (1 – 0,14 ) = 33 кг.

В процессе обжига вначале произойдет декарбонизация магнезита по уравнению



MgCO3 MgO + CО2,

а поскольку температура получения воздушной извести значительно превышает температуру разложении магнезита, декарбонизация его пройдет полностью, и количество оксида магния, перешедшего в известь, можно рассчитать из уравнения реакции его декарбонизации. Предварительно надо определить массу карбоната магния в исходной сухой породе, которая составит для нашего примера



= 0,05 · 960 =48 кг.

Молярная масса магнезита составит 24 + 12 + 48 = 84, а оксида магния 24 + 16 = 40, тогда количество активного оксида магния в извести определится из пропорции





84 − 40

48 − тм




кг.

При повышенных температурах (900 – 1000 ºС) протекает декарбонизация карбоната кальция – основного компонента карбонатного сырья. Исходное его количество в породе составит в нашем случае



= 0,87 · 960 = 835,2 кг.

В процессе обжига произойдет его декарбонизация по уравнению



CaCO3СаО + СО2↑ .

Молярная масса карбоната кальция составляет 40 + 12 + 48 = 100, а оксида магния 40 + 16 = 56, тогда количество оксида кальция mк, выделившегося при разложении определится из пропорции




100 – 56

835,2 – тк



.

Поскольку степень диссоциации карбоната кальция для нашего примера составляет 0,97, масса активного СаО в извести составит

mк = 467,7· 0,97 =453,7 кг.

Неразложившаяся часть карбоната кальция перейдет в известь в виде недожога, масса которого тн может быть рассчитана как



тн = · (1 – η) =835,2 · 0,03 =25,1 кг.

Теперь можно рассчитать валовой выход И извести из 1 т карбонатной породы:

И = mк + тм + т + mг + мн = 453,7+ 22,8+ 38,4+ 33+ 25,1 =573 кг.

Активность полученной извести рассчитывается как процентное содержание в ней оксидов кальция и магния



,

т.е. полученная известь по активности может быть отнесена ко второму сорту.

Зная выход извести из тонны сырья, определим расход известняка Ри для получения 1 т извести как

т/т извести.

Полученную в расчете величину Ри следует увеличить с учетом пылеуноса, который составляет в % от общего количества загружаемого в печь известняка

для шахтных печей : 0,5–1 %;

для вращающихся печей со слоевыми подогревателями сырья: 4-6%;

для длинных вращающихся печей : 8–10 %.

Удельный расход карбонатного сырья с учетом пылеуноса должен находиться в пределах, соответствующих требованиям ОНТП-10-85, приведенным в табл. 9.

Таблица 9

Допустимые нормы расхода карбонатного сырья



№ п/п

Вид сырья

Норма расхода, т/т

1

Известняк дробленый сортированный:

при обжиге в шахтных печах

при обжиге во вращающихся печах

1,6 – 1,8

1,8 – 2,0


2

Рыхлый известняк и мел с влажностью до 15 %

2,0 – 2,3

3

Мел с влажностью от 16 до 30 %

2,4 – 2,6

Удельный расход условного топлива q0 на получение извести с активностью Аи = 80 % принимается по ОНТП-10-85 и составляет в зависимости от вида печей значения, приведенные в табл. 10.

Таблица 10

Нормы расхода условного топлива на получение извести с Аи = 80



Тип печей

Расход условного

топлива, кг/кг



1. Шахтные пересыпные печи

0,148

2. Шахтные печи, работающие на природном газе

0,158

3. Короткие вращающиеся печи со слоевыми теплообменниками

0,210

4. Длинные вращающиеся печи, работающие по сухому способу

0,245

5. Длинные вращающиеся печи работающие по мокрому способу

0,280

Рассчитать удельный фактический расход топлива qф на производство извести фактической активности можно по формуле



кг/кг.

Для расчета потребности предприятия в сырье в час, смену, сутки, год по ОНТП принимается режим его работы как непрерывный круглогодовой с числом рабочих дней в году 365.

Режим работы сырьевых отделений, отделений дробления и помола извести допускается устанавливать 260 или 305 дней в году при наличии промежуточных емкостей, обеспечивающих необходимый запас материалов (не менее 10-часового).

Годовой фонд чистого рабочего времени рассчитывается по формуле

То = 8760 · Kи·Kг,

где Kи – коэффициент использования, равный 0,92 независимо от типа печей (учитывает время простоев в ремонте);

K г – коэффициент готовности, учитывающий устранение случайных отказов работы оборудования, принимается равным 0,98.

4. СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА

ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
4.1. Постановка задачи

При составлении материального баланса студент рассчитывает поставки сырьевых материалов в единицу времени для обеспечения выполнения производственной программы предприятия, рассчитанный выше по заданной производительности. В качестве примера рассматривается составление материального баланса цементного завода, работающего по мокрому способу, поскольку при сухом способе расчеты упрощаются из-за отсутствия расчетов шлама. Пусть заданы следующие исходные данные для расчета.

Годовая производительность 1350000 т цемента. Состав портландцемента: клинкер 87 %, гипс 3 %, АМД – 10 %.

Состав 3-х компонентной сырьевой смеси: известняк 82,79 %, глина 10,48 %, опоки 6,73 %.

Естественная влажность сырьевых материалов: известняк 5 %, глина 15 %, АМД (трепел) 20 %, гипс 6 %, опоки 20 % .

Потери при прокаливании сырьевой смеси 35,54 % .

Производственные потери: сырьевых материалов 2,5 %, клинкера 0,5 %, добавок (каждой) 1 %, цемента 1 %. Коэффициент использования вращающихся печей 0,92. Режим работы основных подразделений в течение года: карьер и дробильное отделение 307 дней по 6 ч (4912 ч); отделение помола сырья 307 дней по 24 ч (7368 ч); цех обжига клинкера 337 дней по 24 ч (8088 ч); отделение помола цемента 307 дней по 24 ч (7368 ч); силосно-упаковочное отделение 365 дней по 24 ч (8760 ч).

Годовая производительность завода по клинкеру составит

1350000 т/год,

где 87 – содержание клинкера в цементе, % .

При коэффициенте использования вращающихся печей 0,92, печи работают в течение года 365· 0,92 = 337 сут или 8088 ч. Отсюда часовая производительность всех печей составит т/ч.

В табл. 11 приведена производительность вращающихся печей при мокром способе производства в зависимости от диаметра и длины.

Таблица 11

Характеристики вращающихся печей



Диаметр Ø, м

Длина l, м

Производительность П, т/ч

4,5

170

50

5,0

185

75

7,0

230

125

При сухом способе производства принимают короткие печи длиной не более 75 м с установками для использования тепла отходящих газов или шахтные печи. В последних обжигают мергельные породы или искусственно приготовленную сырьевую смесь в виде брикетов.

В данном расчете принимаем решение об установке двух вращающихся печей Ø 5 м, l = 185 м, П = 75 т/ч, суммарная производительность которых составит

75·2 = 150 т/ч, 150·24 = 3600 т/сут, 150·8088= 1213200 т/год.



4.2. Расчет расхода сырьевых материалов
Если в качестве топлива используется природный газ, расход сырьевых материалов рассчитывается на расчетную производительность 150 т/ч. Если же печи работают на угольной пыли, после ее сгорания происходит присадка золы к сырьевой массе, что уменьшает расход сырьевых материалов. Пусть величина такой присадки составляет 4 %. Тогда расходсырьевых материалов надо считать не для производства 150 т/ч, а

т/ч.

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяют с учетом потерь при прокаливании сырьевой смеси:



т/т клинкера.

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливаются электрофильтры, что позволяет считать потери с отходящими газами не более 1 %. Тогда расход сухого сырья при расчетной производительности составит

1,55· 100·(100-1)=1,566 т/т клинкера,

а потребность в сырье в единицу времени окажется равной

1,566· 144 =225,5 т/ч; 225,5· 24 =5412 т/сут.; 225,5·8088 = 1823844 т/год.

Далее, как показано в табл. 12, на основе общей потребности в сырье рассчитывается расход отдельных компонентов сухой сырьевой смеси.

Таблица 12

Результаты расчета расхода отдельных компонентов



Расход ком-

понента





Компонент




Известняк

Глина

Опоки

На тонну

клинкера, т/т









За час, т/ч

1,296· 144 =183,92

0,164· 144 =23,62

0,106· 144 =15,26

За сутки, т/сут

183,92· 24 =4414,08

23,62· 24 = 566,88

18,32· 24 = 439,60

За год, т/год

183,92·8088 = 1487544,96

23,62·8088 = 191038,56

18,32·8088 = 148172

Аналогичным образом выполняется расчет расхода сырьевых материалов с учетом карьерной влажности W, результаты которого представлены в табл. 13.


4.3. Расчет расхода шлама
Часовой расход шлама Аш рассчитывают по формуле

,

Таблица 13

Расход отдельных компонентов с учетом карьерной влажности

Расход ком-

понента, т






Компонент




Известняк

Глина

Опоки

На тонну

клинкера, т/т



=







За час, т/ч

1,361· 144 =195,95

0,188· 144 =27,15

0,1272· 144 =18,32

За сутки, т/сут

195,95· 24 = 4702,92

27,15 ·24 = 651,6

18,32· 24 = 439,60

За год, т/год

195,95·8088 = 1584843,6

27,15·8088 = 219589,2

18,32·8088 = 148172

где Аш – расход шлама, м3/ч;



Ас – расход сухого сырья, т/ч;

Wш – влажность шлама, %;

ρ ш – плотность шлама, т/м3.

Плотность шлама определяют интерполяцией по данным, приведенным в табл. 14 [13].

Таблица 14

Зависимость плотности шлама от его влажности



Влажность шлама, %

35

40

45

Плотность шлама, т/м3

1,650

1,600

1,550

Для рассматриваемого примера влажность шлама принята равной 36%, что при интерполяции дает ρ ш = 1,64 т/м3.

Тогда на обе печи необходимо подавать шлам в объеме

м3/ч или

214,84·24 = 5156,16 м3/сут. или 214,84·8088 = 1737625,9 м3/год.

Если принят сухой способ производства, то потребность в увлажненном сырье рассчитывается по формуле

где Wм – карьерная влажность сырьевого материала.




4.3.Материальный баланс отделения помола сырья
Из рассчитанной выше потребности в сухих сырьевых материалах 1823844 т/год при принятом режиме работы отделения 307 суток в год по 3 смены следует, что сухого сырья должно быть размолото

1823844 : 307 = 5940,86 т/сут или 5940,86 : 24 = 247,54 т/ч.

При этом помол отдельных компонентов составит следующие объемы (табл. 15).
Таблица 15

Объемы помола отдельных компонентов



Объем помола




Компонент




Известняк

Глина

Опоки

За час, т/ч



247,54 = 25,9

247 = 16,66

За сутки, т/сут

5940,86· =

= 4918,44



5940,86 =

= 622,6


5940 = =399,82

За год, т/т

1823844 =

= 1509960,45



1823844 =

= 191138,85



1823844 =

= 122744

При мокром помоле сырья одновременно с сырьевыми материалами в мельницы подается вода. Ее количество Вш рассчитывается по формуле

Вш = Аш· ρ ш – (Ас + Wи + Wr+ W0),

где Вш – количество воды, необходимое для приготовления шлама, м3/г;

ρ ш – плотность шлама, т/м3;

Аш – потребность в готовом шламе, м3/г;

Ас – потребность в сухом сырье, т/ч;



Wи , Wг, W0 – количество воды, поступающее соответственно с известняком, глиной и опокой естественной влажности, т/ч.

Из приведенных выше расчетов имеем

Аш = 214,84 м3/ч; ρ ш = 1,64 т/м3; Ас = 225,50 т/ч;

Wи = 195,95 – 183,92 = 12,03 т/ч; Wг = 27,15-23,62 = 3,53 т/ч;

W0 = 18,32 – 15,26=3,06 т/ч.

Подставляя эти данные в в исходную формулу для Вш, находим расход воды на приготовление шлама:

Вш = 214,84 · 1,64 – (225,50+12,03+3,53+3,06) = 108,22 т/ч;

108,22· 24 = 2597,28 т/сут;

2597,28· 307 = 797364,96 т/год.



4.4 Материальный баланс карьера и дробильного отделения
Согласно исходным данным потери сырья составляют 2,5 %. Из них 1,5 % – потери в карьере при транспортировке и дроблении в дробильном отделении, 1 % – потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.

Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями – 307 суток в году по две смены в сутки или 307· 16 = 4912 ч в год.

Для производства 1213200 т/год клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как рассчитано выше, составляет объемы:

Известняка – 1588645 т/год;

Глины – 224766 т/год.

Опока является привозным сырьем и в расчетах не учитывается, необходимые поставки известняка и глины определим с учетом потерь 1,5 %.

Для известняка получаем объемы:

1588645· т/год;

1612475 : 307 = 5252, 36 т/сут;

5252, 36: 16 = 328,27 т/ч;

Объемы для глины :

224766· т/год;

228137 : 307 = 743,12 т/сут;

743,12: 16 = 46,45 т/ч.

Таким образом, производительность карьера должна обеспечить добычу, а дробильное отделение подачу следующего количества дробленых материалов:

В год – 1612475 т известняка, 228137 т глины;

В сутки – 5252, 36 т известняка, 743,12 т глины;

В час – 328,27 т известняка, 46,45 т глины;




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал