Технологическая линия по производству гидравлической комовой и молотой извести

Министерство образования Российской федерации

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине  “Вяжущие вещества”

НА ТЕМУ: Технологическая линия по производству гидравлической комовой и молотой извести

Выполнил студент группы: ПСК-08-2

Авдеев Павел Павлович

Проверила: доцент, кандидат технических наук

Катаева Людмила Ивановна

Дата выдачи задания на курсовой проект ______

Дата защиты курсового проекта______________

Оценка за курсовой проект__________________

ПЕРМЬ 2010

Содержание

Введение

1.          Теоретический раздел

1.1.   Сырьевые материалы для производства продукта

1.1.1.       Разработка месторождений___________________________________________5

1.1.2.       Вещественный, химический и минералогический состав сырья ______6

1.1.3.       Показатели качества сырьевых материалов _________________________10

1.1.4.       Контроль качества сырьевых материалов____________________________11

1.1.5.       Правила приемки, транспортирования и хранения сырьевых материалов__________________________________________________________14

1.1.6.       Складирование сырья и топлива ____________________________________16

1.2.         Процессы, происходящие при обжиге гидравлической извести _________18

1.3.   Физико-химические процессы, происходящие при твердении гидравлической извести.   Условия твердения _____________________________24

1.4.   Показатели качества гидравлической извести

1.4.1.       Основные показатели качества______________________________________26

1.4.2.       Вспомогательные показатели качества ______________________________27

1.4.3.       Методы их испытаний  ______________________________________________29

1.5.   Условия разрушения (коррозии) композита_____________________________37

1.6.   Область применения гидравлической извести  _________________________40

1.7.   Анализ существующих схем производства продукта  __________________41..дства продукта.…………………………………….343333

1.8.   Технологические факторы, влияющие на качество извести   ___________43

1.9.   Контроль качества продукции на складе _______________________________44

2.     Правила приёмки, маркировки, транспортирования и хранения продукта Гарантия производителя ____________________________________________________ 45

2.        Расчетно-проектный раздел

2.1. Расчетная функциональная технологическая схема производства продукта_____________________________________________________________________49

2.2.     Расчет материального баланса сырьевого материала   ________________51

2.3.     Расчет производственной программы технологической линии   _______52

2.4.     Подбор основного механического оборудования   _____________________54

2.5.     Расчет  удельных энергетических нагрузок  и оценка эффективности подобранного механического по энергозатратам  ____________________________56

Список используемой литературы  ___________________________________________57

Ведение

В России первый завод, изготавливающий известковое вяжущее с гидравлическими добавками в виде толченого кирпича (цемянки), был построен в Москве в конце XVII века[4].

В начале XVIII века было получено новое ценное вяжущее – гидравлическая известь. Было замечено, что известняки, содержащие глинистые примеси, после обжига и тонкого измельчения медленно гасятся и приобретают способность затвердевать в воде. Гидравлическую известь стали применять для кладки фундаментов зданий, подъемных и гидротехнических сооружений. Также гидравлическая известь применяется для изготовления строительных растворов, бетонов, имеющих небольшую прочность. В отличие от растворов, приготовленных с использованием воздушной извести, такие растворы можно применять для частей построек, в период эксплуатации находящихся во влажных условиях. Это привело к еще более значительному расширению производства извести.

Гидравлические извести - продукты, получаемые умеренным (не доводимым до спекания) обжигом природных мергелей и мергельных известняков, содержащих не менее 75% углекислой извести, при смачивании водою гасящиеся в порошок, а при затворении - в тесто, дающие растворы, способные отвердевать не только на воздухе, но и в воде. Это последнее свойство, общее всем гидравлическим вяжущим, отличает гидравлическую известь от воздушной.

В процессе обжига образуются силикаты, алюминаты и ферриты кальция, придающие извести гидравлические свойства. Поскольку в продукте содержится значительная часть СаО и MgO, способных только к воздушному твердению, гидравлическая известь сочетает в себе свойства как воздушного, так и гидравлического вяжущего. Следовательно, гидравлическая известь состоит из различных соединений, часть которых (CaO и MgO) обусловливает свойства извести как воздушного вяжущего, а часть (силикаты(CaO·SiO2), алюминаты(CaO·Al2O3), ферриты кальция(CaO·Fe2O3))  гидравлического. Чем больше в составе гидравлической извести последних соединений, тем быстрее она твердеет и выше ее прочность. Поэтому изделия из гидравлической извести должны некоторое время (1...2 недели) твердеть на воздухе. Лишь после этого возможно их дальнейшее твердение в воде. Прочность гидравлической извести после комбинированного твердения (7 сут на воздухе и 21 сут. в воде) составляет 2...5 МПа. Это выше, чем у воздушной извести, но все же гидравлическая известь значительно уступает по прочности современным цементам.

В настоящее время гидравлическую известь не производят из-за переменного состава (природного содержания глинистых примесей) сырьевых материалов – мергелей и не постоянства качества продукта на технологическом.

1.1.1. Разработка месторождений

Запасы сырья и их исчисление. Наша страна обладает боль­шими запасами карбонатного сырья. Месторождение карбонат­ного сырья имеет промышленное значение в том случае, если его запасы достаточны для длительной эксплуатации (свыше 25 лет). Запасы сырья в месторождении определяют бурением скважин на всю глубину месторождения. Скважины распреде­ляют в шахматном порядке на всем участке, где предполагается наличие сырья, на расстоянии 100 м одна от другой. Одновремен­но с бурением отбирают пробы породы для определения ее хи­мического состава[4].

После промера толщины пустой породы и полезного слоя в каждой скважине определяют их среднюю величину по место­рождению. Запасы сырья подсчитывают умножением площади разведанной части месторождения в квадратных метрах на тол­щину полезного слоя (мощность пласта) в метрах.

Эксплуатация карьера. Большинство разрабатываемых месторождений карбонатного сырья относятся к залежам, выхо­дящим на поверхность земли или находящимся под небольшим слоем пустых пород. Разработка таких месторождений ведется открытым способом, т. е. полезную породу разрабатывают в карьере после сноса вышележащих пустых пород (вскрыши).

Системой разработки называется определенный порядок раз­работки полезного ископаемого из месторождения. Открытые ра­боты обычно ведутся горизонтальными слоями, уступами. После подготовительных работ по устройству карьера, называемых вскрытием карьера, проводятся вскрышные работы, обнажаю­щие залежи сырья на расчетный период работы. Вскрышные ра­боты ведутся в один уступ. Выемка полезного ископаемого ве­дется экскаватором в один или несколько уступов в зависимости от мощности пласта.

1. 1. 2. Вещественный, химический и минералогический состав сырья

Исходные продукты для гидравлической извести — мергели и мергельные известняки, которые представляют собою природные смеси мелкораздробленной углекислой извести с глиной.    Мергель - осадочная горная порода, состоящая из кальцита или доломита и глинистых минералов. Соотношения карбонатной и глинистой составляющих могут быть различными. Обычно к мергелям относят породу, содержащую от 30 до 90% CaCO3 или MgCO3 и, соответственно, от 70 до 10% глинистых частиц. Известняки с содержанием глинистых примесей от 2 до 8% называются слабомергелистыми известняками, а получаемая из них известь - слабогидравлической. При содержании глинистых примесей в пределах 8-20% известняки называются мергелистыми, а получаемая из них известь - сильногидравлической. Слабогидравлическая известь в обычном виде гасится частично, а сильногидравлическая вообще не гасится. Для придания высокого качества и вяжущих свойств, гидравлическую известь подвергают тонкому помолу[12].    

По минеральному составу мергели также бывают известковые, мелоподобные и доломитовые, а в зависимости от примесей - кремнезёмистые, глауконитовые, песчанистые, слюдистые, битуминозные, углистые. Окраска разнообразна, чаще светлая. Мергели используют также как сырьё в производстве некоторых видов цемента. Составные части мергеля обыкновенно разделяют на эти две группы по растворимости их в соляной кислоте, и все, что в ней не растворяется, относят к глине. Кроме глины в тесном смысле слова (состоящей из SiO2 и Аl2О3), в мергелях обычно присутствуют углекислые соли магния и железа, окислы железа, иногда марганца, а также примесь ангидрида[11].

При содержании в мергеле менее 70 - 75% углекислой извести (СаО), продукт после обжига уже не имеет способности гаситься водою. В природных мергелях составные части настолько измельчены и так тесно и равномерно перемешаны между собой, что это не удается сделать искусственным путем. Этим объясняется, что попытки приготовления гидравлических известей (т. е. продуктов обожженных ниже точки спекания) из искусственных смесей до настоящего времени не удавались. Сравнительно грубые частицы в искусственных смесях могут вступать в необходимые химические реакции, дающие равномерный, годный продукт только при спекании, т. е. при начале плавления, делающего их более легкоподвижными. Отношение количества кремнезема к количеству глинозема (и окиси железа) в мергеле должно быть не менее 2,5. При этом следует принимать во внимание только активный кремнезем, так как кремнезем в виде песка при температуре обжига гидравлической извести еще остается инертным и не реагирует с известью, делая ее тощею[10].

Гидравлическая известь - продукт умеренного обжига (не до спекания) при температуре 900 - 1100°С мергелистых известняков, содержащих 5-20% глинистых примесей. Гидравлическая известь - это медленносхватывающееся вяжущее вещество. В зависимости от содержания в ней свободного оксида кальция (СаО) сроки схватывания колеблются от начала схватывания в пределах 0,5-2 ч. и до конца - 8-16 ч.

Для характеристики химического состава мергеля, содержащего известняк и глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются основным модулем (ОМ), представляющим собой отношение процентного содержания по массе активности извести (CaO+MgO) к процентному содержанию кислотных оксидов:

М0 = % (CaO + MgO)/(% Si02 + % А1203 + % Fe203). [12]

Для гидравлической извести численное значение  основного модуля колеблется в пределах 1,7-9. В зависимости от значения основного модуля различают также сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой     основной модуль равен 1,7 - 4,5, у второй - 4,5 - 9 соответственно. При гидравлическом модуле меньше 1,7 получают романцемент, а если основной модуль больше 9, то воздушную известь (см. рис. 1.) Основной модуль не является достаточной характеристикой сырья и готового продукта, так как по его значению нельзя судить о том, в состав каких минералов входят кислотные оксиды и насколько равномерно они рас­пределены в сырье. Так, SiO2 может входить в состав глинистых мине­ралов, находиться в виде высокодисперсного равномерно распределен­ного кварца, а также в виде крупных зерен кварцевого песка. В первом случае SiO2 будет интенсивно реагировать с СаО при обжиге, во втором - останется в виде инертного балласта[12].

Рис.1. Зависимость предела прочности гидравлической извести от основного модуля.

Наряду с глинистыми и кварцевыми примесями мергелистые из­вестняки обычно содержат минералы: доломит, слюду, пирит и другие, которые в той или иной степени влияют на режим обжига и свойства готового продукта. Химический состав некоторых мергелей, применяющихся для производства гидравлической извести, приведен в таблице 1.                                                                                                                                    

Таблица 1. [12].