Химический состав доменных шлаков и трепела. Технология производства шлакощелочного вяжущего. Характеристики роторной дробилки. Расчет процесса горения топлива, расходов сушильного агента, интенсивности процесса сушки и объема сушильного барабана.
Аннотация к работе
Выбор и расчет технологического и транспортного оборудования 6.1 Выбор и расчет оборудования по линии подготовки трепела 6.2 Выбор и расчет оборудования по линии подготовки шлака 6.3 Выбор и расчет оборудования по линии Na2C03 6.
План
Содержание
Введение
1. Характеристика выпускаемой продукции
2. Характеристика района строительства
Список литературы
Введение
В настоящее время существует огромное количество разнообразных вяжущих, но в строительстве применяются только часть из них. Их называют строительными вяжущими веществами и делят на две основные группы: органические и неорганические.
Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковые материалы, которые после смешивания с водой образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное тело.
Целью данного проекта является разработка завода по производству шлакощелочного вяжущего, которое может применяться для изготовления неавтоклавных ячеистых бетонов, широко применяемых в современном строительстве. Основное сырье для производства этого вяжущего - шлак. Шлакощелочное вяжущее - одно из эффективных веществ по простоте технологии, затратам топлива, электроэнергии и труда, а также по показателям капиталовложений.
1. Характеристика выпускаемой продукции
Шлакощелочное вяжущее - бесклинкерное вяжущее вещество, основой для производства которых являются отходы металлургической и химической промышленности (шлаки металлургических производств и соединения щелочных металлов) и добавки. Свойства шлакощелочных вяжущих можно регулировать, изменяя вид щелочного компонента и его расход, а также вводя добавку.
Истинная плотность шлакощелочного цемента 2,5-2,7 г/см? и зависит в основном от вида шлака.
Водопотребность этого вяжущего на 25-30% ниже, чем у вяжущего на основе портландцемента при равной подвижности. Также характеризуется пониженным тепловыделением при твердении и высокой интенсивностью набора прочности, что дает получить необходимую для распалубки прочность в течение 12-14 часов.
Прочность шлакощелочного вяжущего выше, чем у вяжущих на основе портландцемента и может достигать 120МПА. Так же они отличаются большей морозо- и коррозийной стойкостью. Все остальные характеристики соответствуют ГОСТАМ на цементы.
Прочность и скорость твердения шлакощелочного вяжущего возрастает при увеличении тонкости помола шлака и введения в качестве добавки трепла. При тепло-влажностной обработке (ТВО) бетоны на этом цементе через 5-6 часов приобретают прочность, достигаемую при твердении в нормальных условиях в течение 1 месяца.
Прочность щлакощелочного вяжущего при твердении в воздушно-сухой среде обычно ниже чем при твердении при ТВО. На прочность ШЩВ оказывает влияние, как тонкость помола шлака, так и растворошлаковое отношение и вид активизатора.
Основными продуктами гидратации шлакощелочных вяжущих, обуславливающими их высокие эксплуатационные характеристики (прочность, морозостойкость и т.д.) являются низкоосновные гидросиликаты кальция, щелочно- и щелочноземельные гидроалюмосиликаты типа цеолитов и слюд и т.д. При твердении на воздухе бетоны на этих цементах следует оберегать от преждевременного высыхания.
Сохранность стальной арматуры в бетоне на шлакощелочном цементе такая же, что и в бетонах на шлаковом портландцементе со значительным содержанием шлака (до 60-70%).
Морозостойкость шлакощелочного вяжущего вследствие его пониженной водопотребности выше, чем у портландцемента: она достигает обычно 500-700 циклов замораживания и оттаивания, поэтому шлакощелочное вяжущее можно применять для изготовления наружных стеновых и других ограждающих конструкций, а также тех частей гидротехнических сооружений, которые подвергаются частым периодическим воздействиям замораживания и оттаивания.
Шлакощелочной цемент используют в различных строительных бетонах (тяжелых, ячеистых). Особенно целесообразно изготовлять из него разнообразные изделия (блоки) ячеистого бетона для жилищно-гражданского строительства на заводах с использованием ТВО, что повышает прочность изделия при небольшой средней плотности (500-700 кг/м?). Такой ячеистый бетон можно использовать и как конструкционный, и как теплоизоляционный материал. Важным преимуществом изделия из пенобетона - однослойность и монолитность, что делает их в процессе эксплуатации более стойкими к воздействию механических усилий, влаги, перепада температур, усадочных и расширяющих деформаций.
Внедрение технологии производства шлакощелочного вяжущего позволит рационально использовать минеральные, топливные и энергетические ресурсы; улучшить физико-механические и эксплуатационные свойства изделий.
2. Характеристики района строительства
В данном проекте исследуется завод по производству шлакощелочного вяжущего. Это завод должен находиться вблизи железной дороги или к нему должна проводиться отдельная линия для подвоза сырьевых материалов. Завод должен располагаться вблизи места добычи (производства) основного сырьевого материала шлака, поэтому его следует строить в липецкой области. Шлак доставляется с Новолипецкого металлургического завода, который находится в г. Липецке, что делает доставку шлака экономичней.
3. Характеристика сырьевых материалов
Основными материалами для шлакощелочного вяжущего вяжущего является шлак, щелочной активизатор Na2CO3 и в качестве кремнеземистого компонента кремнезем аморфный (трепел).
Химический и минеральный состав шлаков в зависимости от состава пустой породы руды, топлива, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса, условий сжигания топлива и, наконец, условий охлаждения колеблется в широких пределах. Многие разновидности металлургических, особенно доменных, шлаков по химическому составу приближаются к портландцементу и глиноземистому цементу.
Железные руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемые в совокупности постой породой. Некоторые из них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.
В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400-1500°С эти соединения плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в среднем получается 0,5-0,7 т шлака.
Химический состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна (табл. 1).
Таблица 1. Средний химический состав доменных шлаков
Как правило в состав доменных шлаков входят оксиды CAO, Si02, А1203, MGO, FEO и сернистые соединения CAS, MNS, FES, а иногда ТІО2 и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных шлаках являются CAO, Si02, А1203 и отчасти MGO, суммарное содержание которых достигает 90-95 %.
По химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция. Быстроохлажденные стекловидные доменные шлаки в зависимости от их химического состава способны в тонкоизмельченном состоянии взаимодействовать с водой и твердеть подобно портландцементу (при введении активизаторов).
В зависимости от коэффициента качества и химического состава шлаки разделяют на три сорта (табл.2).
Таблица 2. Характеристика шлаков.
Показатель Нормы для сортов
1-го 2-го 3-го
Коэффициент качества не менее 1,65 1,45 1,2
Содержание, %: А12Оз не менее 8 7,5 Не нормируется
MGO не более 15 15 15
ТІО2 4 4 4
MNO 2 3 4
Доменный гранулированный шлак Новолипецкого мк, согласно ГОСТ 3476-74 он относится к третьему сорту (Клип р 1,41), по основности - к основным (MQ 1,03), по количественному содержанию отдельных оксидов является известковым. Доменный гранулированный шлак в результате своего специфического строения обладает скрытыми возможностями по увеличению гидравлической активности, которые проявляются при определенной температуре сушки.
Причина увеличения гидравлической активности, заключается в процессах, происходящих со шлаковым стеклом в результате его термообработки. В доменных гранулированных шлаках не допускается наличие плотных кусков и посторонних примесей. Химический анализ шлаков проводят по ГОСТ 5382-73.
Влажность доменного гранулированного шлака 5-7%, тонкость помола должна соответствовать удельной поверхности не менее 3000 см2/г. [1]
Трепел - это природная активная минеральная добавка осадочного происхождения.
Таблица 3. Средний химический состав трепела, Содержание, в %
Трепел представляет собой легкие пористые малопрочные породы светло-серого или желтовато-серого цвета, окрашенные иногда в темные тона органическими примесями. Эта порода часто перемешана с песком, глиной и карбонатными породами и т.п.
Средняя плотность трепла в кусках в зависимости от степени уплотнения и содержания указанных примесей обычно колеблется в пределах от 400 до 1000 кг/м?.
Истинная плотность трепла колеблется в пределах от 1,8 до 2,4 г/см?.
Природная влажность этих пород значительно колеблется в зависимости от времени года, погоды и глубины залегания. У чистых трепелов зимой и осенью влажность может достигать 30-40 и даже 50%, снижаясь потом до 15-25% (по массе сухого материала). Более плотные разновидности характеризуются меньшей влажностью. Искусственно высушенный трепел в силу своей гигроскопичности при хранении в воздушной среде
Постепенно увлажняется до 5-10% и более в зависимости от относительной влажности воздуха. Трепел при размешивании с водой распускается, давая трепельное молоко или тесто.
Трепелы состоят в основном из скоплений водного кремнезема размером 2-5 мкм.[1]
Активность трепла обусловлена высоким содержанием в нем водного кремнезема, частицы которого характеризуются большой дисперсностью. Активность возрастает с повышением тонкости помола трепла.
Предел прочности при сжатии трепла - 10-30 МПА; насыпная плотность - 1000 кг/м?.
В нашем проекте мы используем нижнедевицкий трепел (Воронежская область) следующего химического состава: 83,1% кремнезема, 10,9% глинозема, 2,5% оксидов кальция и магния, п.п.п. 2,2%. Активность нижнедевицкого трепела (по качеству САО, поглощенного 1 т из водного раствора извести в течение 30 суток) составляет 371 мг (ГОСТ6289).
Na2CO3 - сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85, один из главных продуктов основной химической промышленности. Представляет собой порошок белого цвета. При хранении на воздухе гидратируется, поэтому соду упаковывают в мягкие специализированные контейнеры разового использования или в четырех-, пятислойные бумажные мешки.
4. Обоснование общей технологии производства продукции, видов основного оборудования
Производство шлакощелочного вяжущего состоит из следующих основных операций: доставки шлака, трепела и активизатора на склад сырья, дробления и сушки трепела, сушки шлака, складирования подготовленных материалов, дозирование материалов перед помолом, помол шлака и трепела с добавлением щелочного активизатора (Na2C03), складирование и отправку потребителю готового вяжущего. Трепел, щелочной компонент и шлак хранят в закрытых складах.
Шлак крупностью до 1 мм и влажностью 5% доставляют с Новолипецкого металлургического завода в полубункерный шатровый склад. Трепел и Na2C03 закупаются в качестве добавки в необходимых количествах. Для складирования трепела крупностью до 300 мм и влажностью 20% применяется склад под навесом с разгрузкой мостовым краном с грейферным захватом. Na2C03 в виде порошка доставляется в бумажных мешках и складируется на крытом складе.
С учетом экономической эффективности доставка трепала и Na2C03 осуществляется железнодорожным транспортом.
Сушка шлака. При изготовлении шлакощелочного вяжущего шлаки сушат в сушильных барабанах. Питание сушильного барабана влажным шлаком производится равномерно, не допуская недогруза и перегруза барабана.
Дробление трепела. Так как трепел является сравнительно мягким и влажным материалом, то его дробление производят в самоочищающихся молотковых дробилках с подсушкой.
Совместный помол. Для тонкого помола отдозированных шлака и трепела применяется трубная мельница.
Хранение и отгрузка вяжущего. Вяжущее, выходящее из помольной установки, с помощью пневмотранспорта перемещается на хранение на склад готовой продукции. Хранят его в железобетонных силосах. Шлакощелочное вяжущее отправляется потребителям в насыпном виде в саморазгружающихся вагонах, в контейнерах и в автоцементовозах. Сравнительная простота технологии определяет высокую технико-экономическую эффективность данного вяжущего.
5. Определение режима работы предприятия, укрупненный расчет производственной программы
Под режимом работы понимается количество рабочих дней в году, продолжительность и число рабочих смен для подразделения предприятия. В данном курсовом проекте завод по производству шлакощелочного вяжущего имеет в своем составе периодически действующие агрегаты, следовательно, здесь предусматривается двухсменная работа с остановкой оборудования, проведения капитального ремонта, на выходные и праздники.
При двухсменном прерывном режиме работы годовой фонд времени предприятия рассчитывается по формуле: Тф.пр= (365 - m)•2•8, [ч/год], где m - число выходных и праздников в году, m= 113 дней в году.
Тф.пр. = (365 - 113)• 2•8 = 4032 ч/год.
Зная режим работы предприятия, выполняется расчет производственной программы по выпуску вяжущего (таблица 4).
Для определения годового фонда времени работы технологического оборудования Тф.об. необходимо учесть время на текущий ремонт и плановые остановки оборудования.
Тф.об.=0,945•Тф.пр=0,945•4032=3810,24
Таблица 4. Производственная программа предприятия по выпуску вяжущего вещества.
Наименование выпускаемой продукции Выпуск продукции, т в год в сутки в смену в час
Расчет производственной программы по сырью (табл. 5) производится с использованием показателей, характеризующих потери массы исходного сырья по ходу технологического процесса.
Различают следующие виды потерь: • Механические - связаны с транспортированием материалов (просыпи, безвозвратный пылеунос и др.). В проекте величину механических потерь ориентировочно принимаем равной 2%.
• Массообменные - связаны с удалением свободной влаги из исходного сырья.
• Химические - связаны с термическим разложением исходного сырья и удалением летучих газов или химически связанной воды.
Технологические - учитывают возможное отделение включений в сырье. Потери по шлаку: Массообменные - 5%, механические - 2%.
? n= 5 2= 7% где ? n - сумма потерь, % Потери по трепелу: Массообменные - 20%, механические - 2% ? n =20 2-22%
По нормам технологического проектирования изделий для получения 1 тонны шлака требуется 1,07 т сырья, для получения 1т трепела - 1,22т сырья.
Таблица 5. Производственная программа предприятия по выпуску сырья
Вид сырьевого компонента Расходы, т в год в сутки в смену в час
Шлак 526440 2089,05 1044,52 130,57
Трепел 73200 304,76 152,34 19,05
Na2C03 48000 190,48 95,24 11,9
Рисунок 1. Функциональная схема производства шлакощелочного вяжущего.
Трепел Na2C03
Рисунок 2. Технологическая схема производства шлакощелочного вяжущего.
6. Выбор и расчет технологического и транспортного оборудования
6.1 Выбор и расчет оборудования по линии подготовки трепела
Дробление является первым этапом измельчения, под которым понимается разделение твердого тела на части меньших размеров. Процесс дробления может осуществляться в одну, две и так далее стадий в зависимости от степени измельчения материала, для определения которой необходимо знать максимальную крупность куска исходного материала и конечного продукта.
Для дробления на первой стадии применяются дробилки: щековые, конусные, ударного действия, валковые, на последующих стадиях конусные среднего и мелкого дробления, ударного действия, валковые. Поскольку трепел является влажным материалом (w=20%), то для его дробления применяют роторную самоочищающуюся дробилку с подсушкой. По коэффициенту измельчения можно определить во сколько стадий будет протекать дробление трепела: i
Для исходного материала (трепла) коэффициент измельчения рекомендованный практикой для одностадийного дробления с использованием молотковой дробилки составляет 8-10.
Таким образом, дробление будет происходить в одну стадию.
В состав узла дробления входят: бункер приема исходного материала-1, пластинчатый питатель-2, дробилка-3, ленточный конвеер-4.
Выбор дробилки производится по двум основным параметрам - производительности (Q = 19,05 м3/ч) и наибольшего куска материала (Дмах = 300 мм), поступающего на дробление.
Для дробления трепела была выбрана роторная дробилка марки СМЦ-209.
Таблица 6. Технические характеристики роторной дробилки СМЦ-209.
Наименование Показатели
Размеры ротора, мм : диаметр 1600 длина 1650
Наибольший размер загружаемого материала, мм 300
Размер материала после измельчения, мм 0-40
Влажность материала, %: начальная 20 конечная 5
Частота вращения эксцентрикового вала, мин-1 500
Производительность, т/ч 100
Электродвигатель: мощность, КВТ 150
Масса без электродвигателя, т 55
Емкость и тип приемного бункера зависит от вида загрузочного устройства, крупности кусков материала и типа питателя. Он выполняется с наклонными боковыми и задней стенками. Угол наклона стенок 50?600. Выходное окно из бункера должно иметь высоту в 2,5-3 раза больше размеров кусков материала: Н=2,5 •300=750мм.
Нормальная работа дробилок обеспечивается комплексом вспомогательного оборудования, которое должно подбираться в соответствии с типом и видом дробилки.
Пластинчатый питатель подбирается в зависимости от загрузочного отверстия дробилки и от производительности (Q = 19,05 м3/ч). Ширина нижнего отверстия должна быть не менее двух максимальных размеров кусков материала и составляет примерно 0,8 ширины ленты питателя, подобранного в зависимости от дробилки. Ширина нижнего отверстия бункера: В =0,8• Вленты = 0,8 • 800 = 640 мм.
Производительность, м3/ч при горизонтальном положении (в зависимости от скорости) 28; 35; 44; 6; 54
Ширина ленты, мм 800
Длина ленты, мм 6000-7000
Угол наклона ленты, град 0-25
Мощность электродвигателя, КВТ 4,5
Частота вращения, мин-1 1440
Масса питателя, т 8,4
Габаритные размеры, мм
- длина 7120
- ширина 2700
- высота 1300
Необходимую вместимость приемного бункера можно определить по формуле: V6=k•Q, м3 где V6- вместимость приемного бункера, м3 k - коэффициент запаса (ч) k =3
Q - заданная производительность трепела
V6 = 3•19,05=57,15 м3
После дробления материал крупностью 0-40 мм попадает на ленточный конвейер. Ширина ленты: В=1000 • ?1- угол насыпки материала, зависящий от угла естественного откоса материала ?1 =0,35• ?0 ?0=20
F - площадь поперечного сечения материала на ленте, м2, определяется по зависимости:
где Q - расчетная производительность, м3/ч
V - скорость движения ленты, м/с, зависящая от вида транспортируемого материала и ширины ленты - 1,5 м/с.
С - коэффициент принимаемый в зависимости от угла наклона конвейера, величина которого зависит от вида транспортируемого материала Q=19,05 м3/ч; V=1,5м/с (по таблице 38/4/); С=1 (по таблице 39/4/).
В=1000 • =139,83мм
Должно соблюдаться соотношение: B?3,3•dmax 200 мм, где dmax - максимальный размер кусков транспортируемого материала, 40мм
В?3,3•40 200= 332 мм Стандартная ширина ленты равна 400мм.
Рисунок 6. Ленточный конвейер.
Диаметр головного хвостового барабана конвейера определяется в зависимости от количества прокладок в ленте: приводной барабан: Дпр=(125-150)•i, мм хвостовой барабан: Дхв=(75-100)•i,мм i - количество прокладок принимается по таблице 41/4/, i=3-5.
Dnp=150•5=750 мм; Dxв = 100•5=500 мм;
По расчетным значениям принимается стандартное значение диаметров барабана: Dnp=1000 мм; Dxв=500 мм;
Длина барабанов: Lв=B (100?150), мм где В - стандартная ширина ленты - 500 мм.
Lв=500 125=625 мм ?=0.25 - коэффициент сопротивления принимается по таблице 43/4/, в зависимости от длины ленты (подбирается по приложению «компоновочного решения дробильно-сортировочного узла» исходя из масштаба L=11м).
Gm=F • L • ?
F=3,5•10-3 м2; L=11м; ?=1000кг/м3
Gm =3,5•10-3 • 11•1000=38,5кг, Принимаем электродвигатель серии 4А: 4А 90 L293 и редуктор Ц2С.
Для транспортировки материала из дробильного узла применяются ковшовые элеваторы. Существуют быстроходные и тихоходные элеваторы, классификация которых обусловлена способом загрузки и разгрузки материалов. Выбор типа элеватора, а также наполнения и разгрузки зависит от механических свойств материалов. Для транспортирования абразивных и крупнокусковых материалов целесообразно применять элеваторы быстроходного типа с центробежной самотечной разгрузкой, следовательно, для транспортировки трепела применяются элеватор с глубоким типом ковша.
Ориентируясь на расчетное значение производительности (Q= 19,05м3 /ч) выбираем типоразмер элеватора для трепла ЭЛГ-200.
Таблица 8 - Типоразмеры и основные параметры элеватора.
ЭЛГ-200
Способ разгрузки Центробежные самоточные
Расположение ковшей С расставленными ковшами
Тип ковшей Глубокие с цилиндрическим днищем
Ширина ковша, мм 200
Емкость ковшей, л 2,0
Шаг ковшей, мм 300
Скорость движения м/с 1,0-1,6
Производительность, м3/ч 14-23
Ширина ленты, мм 200
Длина приводного барабана, мм 250
Мощность электродвигателя определяется по формуле:
где Q - производительность элеватора, т/ч
Н- высота подъема материала
R - коэффициент вредных сопротивлений ?- кпд привода ?- объемная плотность материала, т/м3
Принимаем электродвигатель закрытый обдуваемый: 0,55КВТ 4А7166УЗ. Из элеватора материал подается в приемный бункер перед помолом.
Применяется пирамидальный бункер.
Рис. 7
Угол наклона стенок бункера и течек к горизонту должен быть не менее 50°.
Емкость бункера определяется по формуле:
Вч - количество материала выходящего из бункера; ? - время, на которое задается запас (2-Зч); к1=0.9 - коэффициент заполнения.
V=h2•b2 h1/3•(b2 a•b a2), i3 где h1 - высота пирамидальной части, h2 - высота призматической части, а,а1 - размеры выпускных отверстий, b,b1 - размеры призматической части бункера. a = k•(dmax 80)-tg? где k =2,4 ?=45, угол естественного откоса материала в покое (таблица 60/4/) а = 2,4•(40 80)• tg45°=0,Зм
Углы наклона стенок и ребер бункера к горизонту: для стенок: ?=? (5…10) ?=45 8=53° для ребер: ?1=? (5…10) ? - угол трения материала, определяемый из соотношения:f = tgp, где f- коэффициент трения f =0,84 (таблица 60 /4/) ?1 =40,03 8 = 48,03° Высота пирамидальной части бункера:
Высота призматической части бункера:
, м
Для непрерывной подачи трепела в мельницу под бункером устанавливается тарельчатый питатель марки Д-160
6.2 Выбор и расчет оборудования по линии подготовки шлака
На современных заводах строительных материалов для сушки сырья применяются сушильные барабаны, вихревые сушилки, сушилки с кипящим слоем, дробилки-сушилки. В данном курсовом проекте высушиваемым материалом является шлак. Для этого материала наиболее широко применяются прямоточные сушильные барабаны.
Рис. 8
Расчет сушильного аппарата для сушки шлака приведен в пункте 6.4., где были установлены основные характеристики сушильного барабана. По этим значениям можно подобрать сушильный барабан заводской марки. В таблице 10 приведены технические характеристики сушильного барабана, выбранного для сушки шлака.
Таблица 10. Технические характеристики сушильного барабана.
Элементы характеристик Размеры барабана, м 2,8 х 14
Высушиваемый материал Шлак
Влажность, %: начальная - конечная 8 -2
Максимальная крупность кусков материала, мм 50
Частота вращения барабана, мин-1 2...6
Рабочий объем, i3 88
Номинальная нагрузка на опору, КН 630
Для транспортировки шлака из сушильного барабана применяется ковшовый элеватор. Ориентируясь на расчетное значение производительности (Q=145,178м /ч) выбираем типоразмер элеватора для шлака Э2ЦО-900
Таблица 11 - Типоразмеры и основные параметры элеватора
Э2ЦО-900
Способ разгрузки самоточные
Расположение ковшей С сомкнутыми ковшами
Тип ковшей Остроугольные с боковыми направляющими
Ширина ковша, мм 900
Емкость ковшей, л 130,0
Шаг ковшей, мм 630
Скорость движения м/с 0,32-0,5
Производительность, м? /ч 100-160
Шаг цепи, мм 500-630
Мощность электродвигателя определяется по формуле:
где Q - производительность элеватора, т/ч
Н- высота подъема материала
R - коэффициент вредных сопротивлений
- кпд привода
- объемная плотность материала, т/м3
Из элеватора материал подается в приемный бункер перед помолом. Применяется пирамидальный бункер. Угол наклона стенок бункера и течек к горизонту должен быть не менее 50°. Емкость бункера определяется по формуле:
Вч - количество материала выходящего из бункера;
? - время, на которое задается запас (2-Зч);
к1=0.9 - коэффициент заполнения.
V=h2•b2 h1/3•(b2 a•b a2), i3 где h1 - высота пирамидальной части, h2 - высота призматической части, a - размеры выпускных отверстий, b - размеры призматической части бункера. a=k • (dmax 80) •tg? где k=2,4 ?=45, угол естественного откоса материала в покое (таблица 60/4/) а = 2,4 • (l 80) • tg45° =0,2M
Углы наклона стенок и ребер бункера к горизонту: для стенок: ? = ? (5…10) ? = 45 8 = 53° для ребер: ?1 = ? (5…10) ? - угол трения материала, определяемый из соотношения: f = tg?, где f- коэффициент трения f =0,84 (таблица 60 /4/) ?1=40,03 8 = 48,03°
Высота пирамидальной части бункера:
Высота призматической части бункера:
6.3 Выбор и расчет оборудования по линии Na2C03.
Емкость бункера для Na2C03 определяется по формуле:
Вч - количество материала выходящего из бункера;
? - время, на которое задается запас (2-3ч);
к1 =0.9 - коэффициент заполнения.
V = h2 •b2 h1 /3•(b2 a•b a),i3 где h1 - высота пирамидальной части, h2 - высота призматической части, a - размеры выпускных отверстий, b - размеры призматической части бункера. а = k • (dmax 80) • tg? где к=2,4 ?=45, угол естественного откоса материала в покое (таблица 60/4/) a = 2,4 • 80 • tg45° =0,2м
Углы наклона стенок и ребер бункера к горизонту: для стенок: ? = ? (5…10) ? = 45 8 = 53° для ребер: ?1 = ? (5…10) ? - угол трения материала, определяемый из соотношения: f = tg?, где f -коэффициент трения f =0,84 (таблица 60 /4/) ?1=40,03 8 = 48,03°
Высота пирамидальной части бункера:
Высота призматической части бункера:
Для непрерывной подачи Na2C03 в мельницу под бункером устанавливается тарельчатый питатель марки ДЛ-12А.
Должно соблюдаться соотношение: B?3,3•dmax 200 мм, где dmax - максимальный размер кусков транспортируемого материала, 40мм
В?3,3•40 200= 332 мм
В1=1000 •
Принимаем В=500 мм - стандартная ширина ленты.
Диаметр головного хвостового барабана конвейера определяется в зависимости от количества прокладок в ленте: приводной барабан: Дпр=(125-150)•i, мм хвостовой барабан: Дхв=(75-100)•i,мм i - количество прокладок принимается по таблице 41/4/, i=3-5.
Dnp=150•5=750 мм; Dxв = 100•5=500 мм;
По расчетным значениям принимается стандартное значение диаметров барабана: Dnp=1000 мм; Dxв=500 мм;
Длина барабанов: Lв=B (100?150), мм где В - стандартная ширина ленты - 500 мм.
Lв=500 125=625 мм
Мощность привода ленточного конвейера определяется по формуле:
где Gm - масса материала на ленте, кг
V= 1,5м/с - скорость движения ленты ? - угол наклона конвейера (?=20?)
К = 0,23 - коэффициент пропорциональности по таблице 42/4/ ?=0.25 - коэффициент сопротивления принимается по таблице 43/4/, в зависимости от длины ленты (подбирается по приложению «компоновочного решения дробильно-сортировочного узла» исходя из масштаба L=12м).
Gm=F • L • ?
F=0,031 м2; L=12м; ?=1450кг/м3
Gm =0,031 • 12•1450=55,82кг, Принимаем электродвигатель серии 4А: 4А 90 L293 и редуктор Ц2С.
6.4 Выбор и расчет оборудования помольного отделения
В промышленности строительных материалов тонкому измельчению (помолу) подвергаются различные сырьевые материалы. В зависимости от свойств материала и требований к конечному продукту применяются мельницы разнообразных конструкций: барабанные, кольцевые, валковые, вибрационные, ударного действия (шахтные и корзинчатые), самоизмельчения и струйные.
Рис. 9
Наибольшее применение для помола строительных материалов имеют барабанные мельницы. В зависимости от соотношения длины и диаметра барабана они называются шаровыми (L/D 3). Эти мельницы могут быть периодического и непрерывного действия, работающие по открытому и замкнутому циклу.
Барабанные мельницы обычно работают в сочетании с дозирующим, транспортным, классифицирующим оборудованием, образуя единый технологический процесс.
Для выбора конкретного оборудования, входящего в состав измельчительной установки, необходимо составить технологическую схему цепи аппаратов, расположив все оборудование в технологической последовательности. Выбор конкретной барабанной мельницы производится по данным таблицы, ориентируясь на расчетную производительность и с учетом необходимой тонкости помола. С учетом необходимой тонкости помола (остаток на сите 008 до 10%), мельница работает по отрытому циклу (на проход). В таблице 13 приведены технические характеристики для выбранная трубной многокамерной мельницы.
Таблица 13. Технические характеристики трубной многокамерной мельницы для тонкого помола вяжущего.
Элементы характеристики 2.6 х 13 (сухое измельчение)
Диаметр барабана, мм 2600
Длина барабана, мм 13000
Частота вращения барабана, мин?1 16
Количество камер 4
Ориентировочная производительность, т/ч (по шлаку) 26-120
Масса мелющих тел, т 70
Мощность электродвигателя, КВТ 820
Масса мельницы (без двигателя и шаров), т 137
Производительность мельницы определяется по эмпирической формуле: Q= 6,45 • V • (G/V)0.8 • q • K • 1,15, т/ч где V-рабочий объем мельницы, V = ? • D • h/4 = 3,14 • 2,62 • 13/4 = 69м3; D - диаметр барабана в свету, D = 2600мм = 2.6м; G - масса мелющих тел, т;
L - длина барабана, м ?=0.3 - коэффициент загрузки мелющих тел, ?=4.5т/м? - объемная плотность мелющих тел, q - удельная производительность мельницы в зависимости от вида размалываемого материала и вида помола, т/КВТ-ч, принимается по таблице, q = 0.04;
К - поправочный коэффициент на тонкость помола, К= 0,86.
Мощность привода шаровых мельниц определяется по формуле:
мин-1 ?- к.п.д. привода(?=0.9)
К мельнице подбираем электродвигатель серии 4А: 4А 90L293 и цилиндрический редуктор общего назначения Ц2С.
Из порошкообразное вяжещее транспортируется на склад готовой продукции пневмотранспортом. Пневматический транспорт применяется для транспортирования сыпучих материалов. Приведенная длинна трубопровода рассчитывается по зависимости: Lпр = ? Lr ? LB ? Lэк ? Lэп , м, где ? Lr - сумма длин горизонтальных участков, м
? LB - сумма длин вертикальных участков, м
? Lэк - сумма длин эквивалентных количеству колен под углом 90?, м
? Lэп - сумма длин эквивалентных количеству переключателей.
Для одного двухходового переключателя ? Lэп = 8м.
Lпр = 87 28 4•8 8•8 = 211м.
Определение расходов воздуха Gв производится по расчетной производительности установки и весовой концентрации аэросмеси.
Gв = Q / (3,6 • ?в • ?) , м?/с.
Q - расчетная производительность установки, т/ч (Q = 78,74 т/ч) ?в - плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении, ?в = 1,2 кг/м?. ? - массовая концентрация смеси (? = 40).
Gв = 78,74 / (3,6 • 1,2 • 40) = 0,456 м?/с.
Рабочая скорость потока: Vp = 20 м/с (табличное значение)
По таблице принимаем стальную бесшовную трубу с наружным диаметром 194 мм и толщиной 5 мм. По таблице подбираем пневмовинтовой насос, ориентируясь на производительность и дальность транспортировки материала.
Приведенная дальность подачи, м по вертикали, м 230 30
Рабочее давление в смесительной камере, КПА 2
Диаметр транспортируемого цементопровода, мм 250
Расход сжатого воздуха, м3/мин 38
Установленная мощность привода, КВТ 110
Масса, кг 2900
Для хранения готовой продукции предусматриваются силосы-цилиндры с днищем, оборудованным разрыхляющими устройствами, выбор которых осуществляется в зависимости от суточной производительности завода. Вместимость силосного склада: V =
А - суточная производительность завода (А=2380,95т)
Сн - число суток нормативного запаса (Сн=3 суток) ? = 1,2 - плотность вяжущего вещества.
V =
Исходя из полученной вместимости склада, подбираются 2 прирельсовых склада 409-29-66, техническая характеристика приведена в таблице 15.
Таблица 15. Техническая характеристика 409-29-66.
Параметры 409-29-66
Число силосов 6
Вместимость склада, т 4000
Годовой грузооборот, тыс.т. 300
Установленная мощность, КВТ 482
Наибольший расход сжатого воздуха, м3/ч 3400
Число обслуживающих 6
Принимаем диаметр силоса 8м.
Высота:
Количество силосов - 12 штук. шлак вяжущее топливо сушильный
7. Параметрический расчет аппарата
Параметрический расчет предусматривает определение физических и геометрических параметров, обеспечивающих заданные производительность аппарата и качество получаемого продукта при минимальных затратах сырья и энергии. К физическим параметрам можно отнести температуру, влажность и давление в аппарате, скорости перемещения рабочих органов, скорости газовых и жидкостных потоков, концентрации веществ и т.д. К геометрическим параметрам относят геометрические размеры аппарата в целом и отдельных его частей. Итогом параметрического расчета аппарата являются также количество исходных материалов, поступающих в аппарат, и мощность привода.
7.1 Выбор типа сушильного аппарата
В данном курсовом проекте подбираемся сушильный аппарат для сушки шлака. Для этого материала технически и экономически целесообразным является конвективный способ сушки. Для этой цели применяются барабанные сушилки, работающие на дымовых газах по принципу прямотока.
7.2 Формирование исходных данных для расчета
Исходные данные для расчета аппарата представлены в таблице 16.
Таблица 16. Исходные данные для расчета аппарата. Высушиваемый материал - шлак.
Наименование Обозн., ед. изм. Численное значение Источники информации
1. Производительность по высушенному материалу П, кг/ч 122000 В соответствии с технологическим регламентом
2. Плотность в зерне ?, кг/м? 900 Приложение 1 /2/
3. Размеры кусков dk, мм 0,1 Приложение 1 /2/
4. Влажность начальная ?н, % 5 Приложение 1 /2/
5. Влажность конечная ?к, % 1 Приложение 1 /2/
6. Температура теплоносителя: Приложение 1 /2/ на входе t1, °С 800 на выходе t2, °С 90
7. Топливо - природный газ; месторождение Западная Украина Угерское
8. Состав газа (в процентах по объему) СО2 1,42 Приложение 2 /2/
7.3 Расчет процесса горения топлива и параметров продуктов горения на входе в сушилку
В большинстве сушильных аппаратов в качестве сушильного агента используется смесь атмосферного воздуха и дымовых газов, получаемая сжиганием топлива в собственном топочном устройстве. Такую смесь в технической и справочной литературе называют продуктами сгорания топлива.
Сначала, исходя из состава природного газа и стехиометрических соотношений реакций горения каждой горючей составляющей газа, рассчитывается количество продуктов горения (СО2 и Н2О) и количество кислорода (О2), требуемого для горения. Этот расчет представл