Производство гипса

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕСТА СТРОИТЕЛЬСТВА

Брест — город на юго-западе Белоруссии, административный центр Брестской области и Брестского района. Население — 315 тыс. человек. Расположен в юго-западной части области, у государственной границы с Польшей. Крупный железнодорожный узел, речной порт на Мухавце, важный узел автодорог.

Рельеф территории, на которой лежит Брест, ровный (абсолютные высоты от 123 м, высоты уреза Западного  Буга, до 130 м), слабо понижающийся к  пойме Мухавца. На западной окраине города Мухавец впадает в Западный Буг, раздваиваясь на два рукава. Климат — умеренно континентальный (характерна мягкая зима и умеренно тёплое лето). Средняя температура января −4,5 °C, июля 18,5 °C. Годовое количество осадков — около 550 мм. Вегетационный период длится 214 суток. Площадь города — 7372 га, из них 1/6 занята зелеными насаждениями (1155,9 га, в том числе общего пользования — 526,3 га

Брест — крупный центр  обрабатывающей промышленности юго-запада Белоруссии. Производство стройматериалов представлено комбинатом строительных материалов (выпускает кирпич, облицовочную плитку) и заводом железобетонных конструкций и деталей. По данным на 2006 год, наибольший вес в промышленном производстве города играли предприятия пищевой промышленности (45,92 %), на втором месте — предприятия отрасли машиностроения и металлообработки (37,34 %), третье место занимает вклад лёгкой промышленности (8,71 %).

В 2007 году темп роста промышленного  производства предприятий города составил 119,8 %, розничного товарооборота — 128 %. За этот год введено в эксплуатацию почти 200 тыс. м² жилья.

Город Брест является важнейшим транспортным узлом на юго-западе Белоруссии, а также значительным транзитным пунктом на государственной  границе с Польшей. В городе функционируют три таможенных терминала. Брест — важный железнодорожный узел на магистрали Москва — Берлин, имеются также линии на Ковель, Высоколитовск, Влодаву. Действуют крупные грузовые терминалы, локомотивное депо. Через Брест проходит международный автомобильный транспортный коридор E30 (Корк — Берлин — Варшава — Брест — Минск — Москва — Челябинск — Омск).

 Таким образом,  проанализировав технико-экономическую  характеристику города можем  придти к заключению, что Брест  по всем показателям пригоден  для строительства завода по производству гипса, поскольку он является перспективным промышленным центром с развитыми путями сообщения. Так как Брест является развитым транспортным узлом возможен выбор любого месторождения гипсового камня в качестве источника сырья, но принимая во внимание экономические аспекты приходим к выводу, что наиболее оптимальным вариантом является Бриневское месторождение гипса (расположенное в гомельском районе).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

2.1 Выбор выпускаемой продукции

      Строительный гипс (жжeный гипс) — 2CaSO₄*H₂O. Представляет собой порошок белого или серого цвета в зависимости от количества примесей в гипсовом камне и чистоты обжига.                    . 
Строительный гипс получают путем термической обработки природного двухводного гипса CaSO₄*2H₂O при температуре 150—180 градусов в аппаратах сообщающихся с атмосферой до превращения его в полуводный гипс 2CaSO₄*H₂O. Разновидность продукта обжига называется гипсом β-модификации. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок до или после обработки называется строительным гипсом, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс. Используется в строительстве как воздушное вяжущее для оштукатуривания стен и потолков в зданиях с относительной влажностью не более 60 %, в производстве гипсовых перегородочных панелей, листов сухой штукатурки, гипсокартона, вентиляционных коробов, арболита, гипсоволокнистых и гипсостружечных плит. Гипсовые изделия в конструктивном аспекте выполняют функции облицовочных и перегородочных элементов, а в строительном и техническом – тепло и звукоизоляционных материалов.

2.2 Номенклатура выпускаемой продукции

Таблица 1 – Номенклатура выпускаемой продукции

Марка строительного гипса	Предел прочности образцов - балочек  в возрасте 2-х часов,МПа не менее		Водопотребность,%	Сроки схватывания		Остаток на сите (сито 0.2мм)%	Истинная плотность,г/см3	Насыпная плотность г/см3
	на изгиб	на  сжатие		начало	конец
Г4	4	2	54-65	2	15	14	2.6	1250
Г5	5	2,5	56-60	8-11	16-21	14	2.63	1370
Г6	6	3	60-69	4	8	2	2.75	1400

 

2.3Исходные  сырьевые материалы

Сырьем для производства гипсовых вяжущих β-модификации (строительный гипс) служит природный гипсовый камень, а также  гипсосодержащие отходы, кроме сульфатов кальция . Возможно применение гипсосодержащего природного сырья в виде сажи и глиногипса.  При тепловой обработке природный гипс постепенно теряет часть химически связанной воды, а при температуре от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество. При тепловой обработке природного гипса в герметически закрытых аппаратах и, следовательно, при повышенном давлении пара химически связанная вода выделяется в капельно-жидком состоянии с образованием при температуре примерно 95 ... 100°С а-модификации полуводного гипса. Обе модификации полуводного гипса отличаются между собой: модификация полугидрата отличается крупнокристаллическим строением.

Гипсовый  камень, используемый для производства вяжущих материалов в данном проекте, должен соответствовать требованиям настоящего стандарта - ГОСТ 4013-82 от 1983-07-01.

Содержание гипса в  гипсовом камне определяют по кристаллизационной воде. Основные характеристики исходных сырьевых материалов представлены в таблице 2.

Сорт	Содержание в гипсовом камне
	Гипса (CaSO4×2H2O)	кристаллизационной воды
1	95	19,88
2	90	18,83
3	80	16,74
4	70	14,64

Таблица 2-Основные сырьевые материалы

 

Гипсовый камень применяют  в зависимости от размера

фракции: 60 - 300 мм - гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих.

  Перед непосредственной  поставкой на производство сырьевые  материалы проходят исследования.

2.4 Определение фракционного состава.

Фракционный состав пробы  определяют контрольными ситами посредством калибра (для камня размером, большим или равным 300 мм).

Из общей пробы, подготовленной к испытаниям, берут 5 кг камня максимальным размером 300 мм. Пробу фракции размером 60 - 300 мм просеивают через сито с размером ячеек

60 мм, а более 300 мм определяют при помощи калибра диаметром 300 мм.

Камень, прошедший через  сито размером 60 мм, а также выделенный на калибре размером более 300 мм взвешивают.

2.5 Определение содержания гипса (CaSО₄×2H₂О).

Камень после определения  фракционного состава дробят до размеров около 10 мм и отбирают среднюю пробу массой около 1 кг. Затем последовательным квартованием отбирают пробу массой около 100 г.м Пробу камня измельчают в фарфоровой ступке до полного прохождения через сито с сеткой № 02. Допускается пробу камня массой около 100 г отбирать после помольного оборудования. Навеску массой около 2 г, высушенную до постоянной массы при температуре (50±5) °С, помещают в предварительно прокаленный взвешенный фарфоровый тигель и нагревают в муфельной печи при температуре (400±15) °С в течение 1 ч. После прокаливания тигель с навеской охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют при той же температуре до получения постоянной массы. Взвешивание проводят с погрешностью до 0,0002 г.

Затем по формулам вычисляют содержание кристаллизационной воды и гипса.

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

Мощность предприятий  по производству гипсовых вяжущих определяется на основе расчета потребности в  гипсовой продукции с учетом запаса сырья, наличия топливно-энергетических ресурсов, а также фоновых выбросов и сбросов веществ загрязняющих атмосферный воздух, водоемы и почвы в соответствии с Общесоюзными нормативами технологического проектирования предприятий по производству гипсовых вяжущих изделий (ОНТП 15-86).

Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах (В_р) определяем по формуле:

В_р = С_р*С_ч*К_и

С_ч = С_с*n

С_р – расчетное количество дней в году;

С_ч- расчетное количество часов в сутки, ч;

К_и  - среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования:

К_и=0,9-0,92- при трехсменной работе и К_и=0,94 –при двухсменной работе

С_с- длительность рабочей смены в часах; n-количество смен в сутки, шт.

Принятый в проекте  режим работы предприятия представлен  в таблице 3.

 

Таблица 3-Режим работы завода

 

Наименование отделения	Количество рабочих дней в году, Ср	Количество смен в сутки, n	Длительность смены Сс, час	Коэффициент использования, Ки	Расчетный фонд времени, Вр
подача и складирование сырьевых материалов	260	1	8	0,94	1955,2
гипсоварочный цех	365	3	8	0,92	8059,2
силосный склад гипсового вяжущего	260	2	8	0,94	3910,4
дробильное отделение	365	2	8	0,92	8059,2
склад  готовой продукции	260	2	8	0,94	3910,4

5. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ      ПРОИЗВОДСТВА И ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Технологический процесс  производства неводостойких гипсовых вяжущих из природного сырья состоит  из следующих основных переделов:

1. предварительная подготовка сырья (дробление, сушка и тонкое                                     измельчение)
2. тепловая обработка подготовленного сырья (дегидратация)
3. дополнительный помол при необходимости основной помол, предусмотренный на этой стадии технологической схемой производства.

В зависимости от порядка  выполнения этих операций имеются три  технологические схемы производства строительного гипса:

1. предварительная сушка и измельчение гипсового камня в порошок необходимой дисперсности с последующей дегидратацией гипса в различных обжиговых аппаратах;
2. обжиг гипса в виде кусков различных размеров  в разных печах с измельчением полугидрата в порошок после обжига;
3. совмещение операций сушки, помола и обезвоживания двугидрата в мельницах.

Последний способ получил  название обжига гипса во взвешенном состоянии. Тепловую обработку гипсового  камня производят в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах.

Наиболее распространена схема производства гипсового вяжущего с применением варочных котлов. Гипсовый камень, поступающий на завод в  крупных кусках, сначала дробят, затем измельчают в мельнице, одновременно подсушивая его. В порошкообразном виде камень направляют в варочный котел периодического или в установку непрерывного действия. Последняя имеет в 2...3 раза выше производительность, но еще находится в стадии практического освоения. Варочный котел периодического действия представляет собой обмурованный кирпичом стальной котел  со сферическим днищем, обращенным выпуклой стороной внутрь цилиндра. Разборное днище лучше выдерживает напряжения, возникающие при местном перегреве, а при износе отдельные его части легко заменяются новыми элементами. Для перемешивания гипса в процессе варки котел снабжен мешалкой, состоящей из вертикального вала , лопастей  и привода. Котел закрывают крышкой с патрубком и пароотводной трубой, через которую удаляются пары воды, образующиеся при варке гипса. Устанавливают котел вертикально и обмуровывают кирпичной кладкой. Чтобы обеспечить равномерный прогрев гипса и увеличить поверхность нагрева, в варочных котлах большой емкости устанавливают жаровые трубы. В этом случае топочные газы обогревают сначала днище, затем боковые поверхности котла в кольцевых каналах, далее проходят через котел по жаровым трубам и, наконец, уходят в  дымовую трубу . Часто газы из топок варочных котлов направляют в установки для совместной сушки и помола двуводного гипса, что способствует значительной экономии топлива. Загружают котел порошком двуводного гипса при помощи винтового конвейера, привод которого установлен на каркасе котла. Пары воды удаляются через трубу. Обжигают гипс в котле следующим образом. После прогрева котла включают мешалку и начинают постепенно загружать его гипсовым порошком. Продолжительность процесса варки зависит от размеров котла, температуры и степени влажности и частичной дегидратации поступающего в него гипса. Обычно продолжительность варки колеблется от 1 до 3 ч, при этом а первые 20—30 мин гипс нагревается от температуры 60-70° С, которую он имел при загрузке в варочный котел, до начала интенсивной его дегидратации, т. е. до 130—150° С. Далее температура материала почти не меняется вследствие интенсивного выделения и испарения кристаллизационной (гидратной) воды. В это время наблюдается как бы «кипение» гипсового порошка. После окончания дегидратации гипса начинаетсяступающего в установку гипсового порошка до температуры дегидратации (115—125° С); в следующих секциях температура греющей поверхности 220° С, материала — около 150° С, что почти исключает образование обезвоженных модификаций сернокислого кальция. Пар, образующийся при дегидратации гипса, отводят из установки через трубки с вентилями, что позволяет регулировать количество отводимого пара на каждом участке и создавать условия для преимущественного образования а-модификации полугидрата и сушки готового продукта. Применение установок непрерывного действия, как и котлов больших размеров периодического действия, позволяет значительно сократить количество обслуживающего персонала, уменьшить объем здания на единицу продукции. И повысить качество гипса. Поэтому при строительстве новых заводов предусматривается установка только этих котлов. Для улучшения качества готовой продукции на отдельных заводах после обжига в варочных котлах гипс подвергают вторичному помолу в шаровых мельницах. При этом обнажающиеся при помоле необезвоженные ядра частиц гипса под влиянием тепла, выделяющегося от трения и ударов шаров, дегидратируются, а обезвоженный полугидрат и растворимый ангидрит гидратируются выделяющимися водяными парами и переходят в полуводный гипс. Кроме того, полагают, что частицы при вторичном помоле приобретают таблитчатую форму, обеспечивающую повышение пластичности теста и раствора из такого материала. Гипс в варочных котлах непосредственно не соприкасается с топочными газами. Кроме того, в процессе варки он интенсивно перемешивается и равномерно нагревается, что обеспечивает получение однородного продукта высокого качества. Расход условного топлива при изготовлении строительного гипса в варочных котлах составляет 40—45 кг, электроэнергии — 20 — 25 кВт-ч на 1 т. Данный способ получил наибольшее распространение в промышленности. Капиталовложения в этом случае составляют 20—25 руб. на 1 т вяжущего.