Технологическая линия по производству ангидритового вяжущего

Автор работы: a*************@yandex.ru, 27 Ноября 2011 в 10:04, курсовая работа

Краткое описание

Ангидритовым вяжущим называется воздушное вяжущее вещество, со-стоящее преимущественно из безводного сернокислого кальция, получаемого обжигом природного двуводного гипса при 600—700 °С с последующим тонким помолом продукта обжига или из природного камня - ангидрита совместно с различными добавками—катализаторами. В качестве добавок применяют известь, различные сульфаты, обожженный доломит, основной гранулированный доменный шлак, золу и ряд других материалов.

Содержание работы

1. Теоретический реферативный раздел
1.1 Введение. Постановка задачи курсового проекта (Альтернатива гипсу – ангидритовый цемент) 3
1.2. Характеристики ангидритового вяжущего 5
1.2.1. Твердение ангидритового вяжущего. Его разновидности. 5
1.2.2 Состав ангидритового вяжущего 8
1.2.3 Коррозия ангидритового камня 9
1.2.4. Применение ангидритового вяжущего 10
1.2.5 Сырье для производства 11
1.2.6. Показатели качества 13
1.2.7. Анализ существующих технологических схем производства 21
1.2.8. Заключение 23
2. Расчетно-графический раздел
2.1 Расчетная функциональная технологическая схема произ-
ва продукта
2.2. Расчет производственных шихт 25
2.3 Расчет производственной программы технологической линии 26
2.4 Подбор основного механического оборудования 27
2.5 Расчет удельных энергетических нагрузок и оценка эффективности подобранного механического и теплотехнического оборудования по энергозатратам 28
3. Список литературы 29

Содержимое работы - 1 файл

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО.doc

— 846.00 Кб (Скачать файл)
 

1   2 3 4
Прочн ные

свойства

  Определение предела прочности на растяжение при изгибе

  Для проведения испытаний образец устанавливают  на опоры прибора для испытания  на изгиб по ГОСТ 310.4 таким образом, чтобы те грани его, которые были горизонтальными при изготовлении, находились в вертикальном положении. Схема расположения образца на опорных валиках приведена на рис. 5.

Предел  прочности при изгибе вычисляют  как среднее арифметическое результатов трех испытаний.

       Определение предела прочности  на сжатии

  Для проведения испытания  применяют:

  1. чашку, изготовленную из коррозионностойкого материала;
  2. линейку длиной 250 мм;
  3. ручную мешалку (рис. 1);
  4. мерный цилиндр вместимостью 1 л по ГОСТ 1770;
  5. весы по ГОСТ 24104 с погрешностью взвешивания не более 1 г;
  6. форму из коррозионностойкого материала для изготовления образцов-балочек размерами 40x40x160 мм по ГОСТ 23789 или по ГОСТ 310.4;
  7. две металлические нажимные пластины (рис. 6);
  8. пресс для определения предела прочности образцов при сжатии с предельной нагрузкой до 10...20 тс.

 Определение прочности образцов, изготовленных из ангидритового теста стандартной консистенции, производят через 28 суток после контакта ангидритового вяжущего с водой. Для изготовления образцов берут пробу ангидритового вяжущего массой от 1,0 до 1,6 кг. Ангидритовое вяжущее в течение 5...20 с засыпают в чашку, с водой, взятой в количестве, необходимом для получения теста стандартной консистенции. После засыпания вяжущего смесь интенсивно перемешивают ручной мешалкой в течение 60 с до получения однородного теста, которым заливают форму. Предварительно внутреннюю поверхность металлических форм слегка смазывают минеральным маслом средней вязкости. Отсеки формы наполняют одновременно, для чего чашку с ангидритовым тестом равномерно продвигают над формой. Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму встряхивают 5 раз, для чего ее поднимают за торцевую сторону на высоту от 8 до  
10 мм и опускают. После наступления начала схватывания излишки ангидритового теста снимают линейкой, передвигая ее по верхним граням формы перпендикулярно к поверхности образцов. Через (15+5) мин после конца схватывания образцы извлекают из формы, маркируют и хранят в помещении для испытаний. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Образцы помещают между двумя пластинами таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам форм, находились на плоскостях пластин, а упоры пластин плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца. Образец вместе с пластинами подвергают сжатию на прессе. Время от начала равномерного нагружения образца до его разрушения должно составлять от 5 до 30 с, средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (10 + 5) кгс/с.Предел прочности на сжатие одного образца определяют как частное от деления величины разрушающей нагрузки на рабочую площадь пластины, равную 25 см2. Предел прочности на сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов шести испытаний без наибольшего и наименьшего результатов.

   
1 2 3 4
Вспомогательные показатели качества
Средняя насыпная плотность гипсового камня (ρн) Ангидритовый камень насыпают в мерный сосуд вместимостью 1, 3, 5 или 10 л в зависимости от крупности гипсового щебня с высоты 5... 10 см над верхним краем. Излишки материала срезают по кромке сосуда. Заполненный сосуд взвешивают. ρн =m/V

кг/м3

т - масса материала в мерном сосуде, кг;

V - объем (вместимость) мерного сосуда, м3

Плотность (истинная) гипсового камня и гипсовых вяжущих (ρ) Навеску измельченного до порошкообразного состояния материала массой 70...80 г осторожно всыпают в колбу  
Ле-Шателье (объемометр), заполненную до нижней метки шаровидной части колбы жидкостью. Засыпку материала прекращают, когда вытесненная им жидкость достигнет нижним своим мениском верхней метки. Остаток материала взвешивают на аналитических весах и вычисляют массу засыпанного материала.
ρ= m/V

г/см3

т - масса фактически всыпанного в колбу материала, г;

V - объем части колбы между двумя метками, см3 (обычно 20 или 40 см3).

Средняя плотность (насыпная) порошко-образных гипсовых материалов (ρнас) Порошкообразный ангидритовый материал свободно засыпают в предварительно взвешенный мерный сосуд вместимостью 1 л. Засыпка производится либо постепенно через наклонный лоток (угол наклона 45°), либо материал предварительно помещается в воронку с задвижкой у спускового отверстия (воронка Гарри). Излишек материала удаляется ножом или линейкой. Сосуд с материалом взвешивают. По разнице между массой сосуда с материалом и пустого сосуда определяют массу материала (т). Тот же опыт, но выполненный при встряхивании сосуда, дает показатель насыпной плотности в уплотненном состоянии. ρнас = m/1000,

г/см3

m - масса засыпанного в сосуд материала, г.
Содержание гидратной воды Массу навески  ангидрита около 1г помещают в прокаленный взвешенный фарфоровый тигель и нагревают в муфельной печи до 673 К (400°С) в течение 2 ч. Прокаливание повторяют до получения постоянной массы. Тигель с навеской охлаждают в герметически закрытом эксикаторе и взвешивают.
- разность в массе тигля  с навеской до и после прокаливания, 
в г;

- масса навески гипса, г.

Водопогло-щение   Для проведения испытания  применяют:

  1.Сушильный  шкаф.

  2.Весы  по ГОСТ 24104-80 с погрешностью взвешивания  не более 0, 01 г.

  Водопоглощение  ангидрита определяют на трех образцах (половинках-балочках), предварительно высушенных до постоянной массы при температуре 318-328 К (45-55°С). Образцы взвешивают, помещают в горизонтальном положении в ванну и заливают до половины водой. Через 2 ч их заливают водой полностью и выдерживают еще 2 ч. После этого образцы извлекают из воды, обтирают влажной тканью и взвешивают.

  Величину  водопоглощения определяют как среднее  арифметическое результатов трех определений.

-первоначальная масса образца;

- масса образца после насыщения водой.

Удельная  поверхность   Сущность метода основана на измерении сопротивления воздуха через слой вяжущего установленной толщины и площади поперечного сечения в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору АДП-1 (ПСХ-2).

  Для проведения расчетов берут величину плотности:

  Для гипсового сырья – 2,3 г/см3;

  для строительного, формовочного – 2,65 г/см3;

  для технического гипса - 2,75 г/см3.

   
1 2 3 4
Объемное  расширение Для проведения испытания  применяют:
  1. Прибор ГОИ (Государственного оптического института)  
    (рис. 7) состоит из штатива, на котором, укреплен индикатор, и  разъемного металлического цилиндра, скрепляемого при сборке кольцами. Внутренний диаметр цилиндра - 50 мм, наружный -  
    56 мм, высота - 100 мм.
  2. Дюралюминиевая крышка диаметром 56 мм, толщиной  
    1 мм.
  3. Стеклянная пластина.

  Прибор ГОИ

  

1-индикатор; 2- стойка; 3-кронштейн; 4-рейка; 5-зубчатое  колесо;  
6-ось; 7-винт; 8-крышка;

9- кольцо; 10-цилиндр; 11-стекло; 12-основание.

Рис. 7. 

  Прибор  устанавливают на жестком основании, исключающем возможность вибрации. Цилиндр прибора ставят на стеклянную пластину, заполняют ангидритовым тестом нормальной густоты, закрывают крышкой и устанавливают на опорной плите.

  Время затворения ангидритового вяжущего водой и заполнения им цилиндра не должно превышать 2 мин.

  Стержень  индикатора поворотом винта приводят в соприкосновение с углублением в крышке цилиндра. Дополнительно производят   еще один оборот винта для установки индикатора на нулевое значение и приступают к фиксации движения стрелки, вызываемого расширением ангидритового раствора при его твердении.

  Началом отсчета расширения следует считать  момент появления положительных деформаций, концом определения - момент прекращения движения стрелки, наступающий примерно через 1 ч после заполнения цилиндра раствором.

  Величина  объемного расширения в процентах численно равна величине деформации в мм.

   
Содержание нераствор. остатка   Для проведения испытания  применяют:

  1.Кислота  соляная по ГОСТ 3118-77 плотностью 1, 9 г/см3 (200 мл разбавляют водой до 1 л).

  2.Серебро  азотнокислое по ГОСТ 1277-75 1%-ный раствор.

  3.Муфельная  печь.

  Навеску 1 г вяжущего, взвешенную с погрешностью не более 0, 0002 г, помещают в стакан вместимостью 200 мл и обрабатывают 100 мл соляной  кислоты. Содержимое стакана доводят  до кипения при постоянном помешивании. После  
5-минутного кипения жидкость фильтруют через неплотный беззольный фильтр. Осадок промывают горячей водой до исчезновения реакции на ион хлора (проба раствором азотнокислого серебра, подкисленного азотной кислотой).

  Остаток вместе с фильтром переносят во взвешенный фарфоровый тигель, взвешивают, затем помещают в муфельную печь, озоляют и прокаливают до постоянной массы при температуре 1173-1273 К (900-1000°С).

- разность в массе тигля с осадком и пустого тигля, г;

-навеска вяжущего, г.

1 2 3 4
Содержание металлопри- месей в вяжущем   Для проведения испытания  применяют:

  1. Подковообразный постоянный магнит  из сплава марки ЮН 13 ДК24 по  ГОСТ 17809-72 с магнитной индукцией  не менее 

120 мТ (рис.8).

  2. Насадка из плексигласа (рис.9) для одевания на концы магнита.

      Рис. 8                           Рис.9

  3. Доска с бортиками размером 1000х500 мм с покрытием из плексигласа или стекла.

  4. Весы по ГОСТ 23676-79 и ГОСТ 24104-80.

  5. Шпатель для смешивания и разравнивания  продукта.

  6. Стекло часовое.

  От  общей пробы берут навеску массой 1 кг, которую высыпают на доску и разравнивают шпателем слоем толщиной не более 0,5 см.

  Магнитом  с одетой на него насадкой медленно в самой толще вяжущего проводят вдоль и поперек доски с  гипсом.

  Частицы металлопримесей с налипшим вяжущим периодически отбирают от магнита снятием насадки и высыпают на лист белой бумаги.

  Выделение металлопримесей повторяют шесть  раз. Перед каждым выделением испытуемое вяжущее смешивают и разравнивают тонким слоем.

  От  налипшего вяжущего металлопримеси отделяют движением магнита по обратной стороне бумаги, на которой находится выделенный материал. После сосредоточения металлопримесей в одном месте их переносят на часовое стекло.

  Собранную на часовом стекле металлопримесь взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0, 0002 г.

Содержание  примесей выражают в миллиграммах на 1 кг вяжущего.

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Анализ  существующих технологических  схем производства  [11]

   В отечественной и зарубежной практике для производства ангидритовых вяжущих используют различные гипсосодержащие отходы. Установлено, что для этих целей возможно использование гипсосодержащих отходов, которые практически непригодны для изготовления строительного и высокопрочного гипсов и состоят преимущественно из нерастворимого ангидрита (фторангидрита).

   При этом, как и при производстве ангидритовых вяжущих из природного сырья, при  производстве этих вяжущих из гипсосодержащих  отходов, имеют место два способа: обжиговый и безобжиговый.

       Определенный  опыт получения ангидритовых вяжущих из гипсосодержащих отходов накоплен в отечественной (МХТИ им. Д.И. Менделеева, ВНИИСТРОМ им. П.П. Будникова, НИУИФ, Минский НИИ строительных материалов и др.) и зарубежной (фирмы «Клаудиус Петере», «Бабкок-БШХ», «Кнауф», «Ламбер индустри» и другие) практике.

       Свойства  вяжущего из природного ангидрита несколько хуже, чем у приготовленного из искусственного обожженного ангидрита. При производстве ангидритового вяжущего гипсовый камень обжигается в шахтных или во вращающихся печах. Помол осуществляется после обжига.

       Гипсовый  камень обжигают обычно в шахтных  печах с выносными топками  или во вращающихся печах. При  обжиге в шахтных печах его  предварительно измельчают в щековых дробилках до кусков размеров 50—100 мм, а во вращающихся — до 30—40 мм. При производстве ангидритового цемента из природного ангидрита последний лишь сушат при 170—180 °С для улучшения размалываемости.

       Отделочный  цемент получают также обжигом природного гипсового камня при 600...750°С с  последующим затворенией измельченного  ангидрита растворами квасцов, буры и других солей при концентрации их из расчета 2...3% массы ангидрита. Отделочный цемент, получаемый при двустадийном обжиге, характеризуется улучшенными свойствами.

   На  заводах фирмы «Лафарж» для дегидратации гипсового сырья используют установку фирмы «Келсайдин». По этой технологии порошкообразный материал подается сверху в реактор. Дегидратация гипсового порошка происходит во взвешенном состоянии при его передвижении вниз, благодаря газовоздушному теплоносителю, поступающему в реактор из генератора тепла. Готовый продукт выгружается в нижней части реактора.

   Фирмы «Бабкок-БШХ» и «Кнауф» используют для производства ангидритового  или многофазового гипсового  вяжущего колосниковую печь. В этом случае куски гипсового сырья  различных фракций размером 5...50 мм укладывают на колосниковую решетку слоями. Решетка движется со скоростью 20...35 м/ч. Температура верхнего слоя материала в камере обжига не превышает 700°С, а нижнего - 300°С. Производительность колосниковых печей достигает 1200 т/сут.

   На  колосниковой решетке гипсовое сырье  не подвергается истиранию. Это позволяет получать материал требуемого зернового состава. Производство практически не пылит, а поэтому не требует установки обеспыливающих устройств.

       В этой схеме предусмотрено вторичное использование теплоносителя с температурой 230...270°С путем подачи из зоны охлаждения и обжига в камеру сгорания. Термическая эффективность агрегата при этом превышает 70%. 

       Технологическая схема производства ангидритового цемента  с применением в качестве катализатора обожженного доломита:

         

       

         

       

       

       

         

       

         

       

         

       

         

       

       

       

       

       

       

         

       

         
 
 
 

   Производство  безобжигового ангидритового  вяжущего включает следующие основные технологические операции:

• дробление  природного ангидрита до кусков размером не более 20...30 мм в щековой или другой дробилке;

• сушка  его при температуре 170... 180°С до влажности 0,5... 1%;

• помол  высушенного ангидрита совместно  с активизаторами твердения в  шаровых или других мельницах;

• складирование  ангидритового вяжущего в силосах (бункерах) или упакованным в мешки не более 1...2 месяцев. 
 
 

       Заключение 

       У ангидритового цемента из техногенного гипса имеется множество преимуществ перед обычными гипсовыми вяжущими:

       • этот материал белого цвета, что немаловажно  для создания отделочных стройматериалов;

       • прочность материалов на ангидритовом цементе в несколько раз превышает прочность гипсовых материалов;

       • для производства вяжущего из техногенного гипса не требуется такая энергоемкая технологическая операция как обжиг;

       • на основе техногенного гипса можно  получать вяжущее стабильного качества и низкой себестоимости, пригодное для производства широкой номенклатуры изделий.

        • ангидритовому цементу для схватывания требуется значительно больше времени, чем гипсу. Это обеспечивает высокую прочность материала и возможность управления его деформациями.

       Еще одно преимущество ангидритовых материалов в положительном влиянии на экологию регионов их накопления. Организация производства ангидритового цемента позволит освободить площади, занятые под хранение материала, снизить концентрацию пыли в воздухе, которая образуется при естественном разрушении отвалов.

       Как показывает практика, все новое –  это хорошо забытое старое, и в  скором времени ангидритовый цемент техногенного происхождения займет свое законное место в списке современных строительных материалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-графический  раздел

Расчетная функциональная технологическая  схема  производства продукта

      фр<20мм             фр< 80 мм

      W=0%         W=20%

 

 

            фр < 20мм

        W=20% 

              фр < 10мм

            W=20%

             

             

              фр < 10мм

            W=0,94%

                фр <0.2мм

             W=0,94 %

 

Расчет  производственных шихт 

       Исходя  из выбранной технологической схемы, производим расчет производственной программы, то есть, определяем потери материалов при производстве, рассчитываем годовой фонд времени, находим производительность оборудования.

Таблица 7

   Материальный  баланс на сушку.

Компоненты Вход Выход
% % % т/ч % т/ч
Фторангидрит

W=20%

 
CaSO4 95 91.88 90.08 12,26 90.08 12,14
CaF2 2 1.93 1.89 1.89
HF 2 1.93 1.89 1.89
H2SO4 1 0.97 0.95 0.95
              Σ=100%      
CaO 3.4 3.29 3.23 3.23
    Σ=100%    
Na2SO4 - 2 1.96 1.96
      Σ=100%   Σ=100%  
Физическая  влага 20                

Информация о работе Технологическая линия по производству ангидритового вяжущего