|
ДонНТУ|
Портал магістрів
|
|
ДонНТУ|
Портал магістрів
|
 |
Киншова Анна Леонидовна
Факультет екології та химичної технології
Кафедра прикладної екології та охорони навколишнього середовища
Спеціальність: «Хімічна технологія тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів»
«Здобуття цементу з відходів гірничодобувної промисловості»
Науковий керівник: д.т.н., проф. Шаповалов Валерій Васильович |
Резюме| Біографія |
РЕФЕРАТ ЗА ТЕМОЮ ВИПУСКНОЇ РОБОТИ
«Здобуття цементу з відходів гірничодобувної промисловості»ЗМІСТ1. Актуальність теми, мети, завдання 2. Основи технології виробництва
ВСТУП Цемент - терпка речовина, що має гідравлічні властивості, складається з клінкеру і, при необхідності, гіпсу або його похідних і добавок. Цементи класифікують за призначенням (загальнобудівельні, спеціальні будівельні, небудівельні), по виду клінкеру і речовому складу, по міцності при стискуванні, швидкості тверднення, термінам схоплювання, нормуванню спеціальних властивостей [1]. Серед будівельних матеріалів цементу належить провідне місце. Його застосовують для виготовлення монолітного і збірного бетону і залізобетону, азбестоцементних виробів, будівельних розчинів, скріплення окремих елементів (деталей) споруджень та ін. Великим споживачем цементу є нафтова і газова промисловості. Цемент і отримувані на його основі прогресивні будівельні матеріали успішно замінюють в будівництві дефіцитну деревину, глину, вапно і інші традиційні матеріали. На даний момент існує три основні способи підготовки сировинної суміші з початкових компонентів: «мокрий», при якому помел і змішення здійснюються в мокрому середовищі, «сухому», коли матеріали змішуються і подрібнюються в сухому виді і комбінованому. Сухий спосіб, незважаючи на його техніко-економічні переваги порівняно з мокрим, довгий час знаходив обмеження в застосуванні в наслідок зниженої якості отриманого клінкеру. Але успіхи в техніці тонкого подрібнення і гомогенізації сухих сумішей забезпечили можливість отримання високоякісних цементів і за сухим способом. Це зумовило різке зростання в останні десятиліття виробництва цементу за цим способом [2]. У цій роботі розглядається проблема отримання цементу високих марок з використанням як початкова сировина відходів гірничодобувної промисловості У самому Донецьку експлуатується 22 вугільних шахти і терикони (штучний насип з порожніх порід, витягнутих при підземній розробці родовищ вугілля і інших корисних копалини), що є їх наслідками (рис. 1.1).  Нині на території Донецької області зосереджена величезна кількість відходів вугільних шахт, з яких можна не лише отримувати цінні компоненти, але і породи, які можна використовувати як початкової сировини при виробництві цементу. Проблеми утилізації відходів є найважливішими для цього регіону. Цілями цієї роботи є: отримання якісного цементу, вибір оптимальної технології і режиму. Так само можна виділити наступні завдання::
2 ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА Процес виробництва портландцементу складається з ряду технологічних операцій, які можна розділити на два самостійні комплекси. У перший комплекс входять операції по виробництву клінкеру, другий комплекс операцій охоплює подрібнення клінкеру спільно з гіпсом і іншими добавками, тобто приготування портландцементу [4]. Отримання клінкеру - найбільш складний і енергоємний процес. Він вимагає великих капітальних і експлуатаційних витрат. Вартість клінкеру у вартості портландцементу досягає 70-80% [3]. Цим визначається вимога максимально економити клінкер, замінюючи його по можливості гідравлічними добавками і шлаками, а також знаходити шляхи повнішого використання клінкерної складової в цементі. Отримання портландцементного клінкеру складається з наступних основних технологічних операцій:
Цим операціям передує здобич сировинних матеріалів в кар'єрах. Основне завдання комплексу клінкерного виробництва - це отримання з сировинних матеріалів клінкеру заданого мінералогічного складу. Для цього необхідно, щоб оксиди сировинних матеріалів якнайповніше прореагували між собою і утворили клінкерні мінерали. Якість і швидкість реакції цього процесу залежать від міри подрібнення (дисперсності) компонентів сировинної суміші і її однорідності (гомогенності). Розробка технології використання відходів гірничодобувної промисловості як сировина при виробництві цементів дозволить заощадити як матеріальні витрати на сировину (у 2-3 рази дешевше за природну сировину), так і понизити витрату палива (на 10-40%), що дозволить понизити собівартість продукту. Грунтуючись на літературних даних, була запропонована ідея отримання цементу з використанням відходів, як початкова сировина. З одного боку - це допоможе нормалізувати екологічну обстановку в регіоні, а з іншої - понизити матеріальні витрати на виробництво готової продукції [1]. Як відхід для отримання цементу, було узято сировину з наступним складом основних компонентів : 55% SiO2, 30% Al2O3, 5% Fe2O3 (рис. 2.1).Згідно з проведеними розрахунками, на отримання цементу, на 1 тонну відходу доводиться ~ 4 тонни CaCO3.  Як вапняний компонент можуть бути використані різні гірські породи з підвищеним вмістом карбонату кальцію (рис 2.2). Такі гірські породи широко поширені на території Донецької області і іноді є відходи (поверхносні породи при розробці різних корисних копалини)[6].  У цій роботі розглянута можливість переробки відходу двома способами:
Умовна технологічна схема, вибрана для цього аналізу, приводиться на рис. 2.1.  Для отримання аліту, перший спосіб полягає в одноразовому нагріві початкової сировини : відходу з CaCO3 і виробляється нагрів до температури 1450 С, з метою отримання аліту (3CaO•SiO2). (3CaO•SiO2). Другий - реалізується за допомогою двоступінчатого нагріву. Відбувається перший нагрів відходу з CaCO3. Результатом випалення є білить (2CaO•SiO2). Отриманий спік охолоджують до 25 ?С і витягають Al2O3. У зв'язку з цим необхідно здійснювати повторний нагрів. Як необхідне тепло частково можна використовувати тепло газів, що відходять, отримане в процесі першого випалення. Цей нагрів здійснюється також з використанням CaCO3 і відбувається до температури 1450 ?С з отриманням аліта [7]. Послідовно усі стадії технологічної лінії показані на рис. 2.2.  3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА За початкові сировинні матеріали була взята крейда і аргіліт. Приготована шихта зачиняється водою і перемішується до отримання однорідної маси (рис. 3.1).  Приготовану шихту нагрівають до температури 1300 С (рис.3.2). Дані нагріву представлені в таблиці.3.1 [3].  Таблиця 3.1 - Процес спікання  Після охолодження отриманий спік прямує на стадію вилуговування Al2O3. Друга стадія випалення, до температури 1450 ?С, ще не проводилася, але планується найближчим часом [2,4]. ВИСНОВКИ Згідно з отриманими аналітичними даними, можна зробити висновок, що кількість тепла, необхідна для проведення повторного нагріву за другим способом (двоступінчатий нагрів), компенсується вартістю отриманого Al2O3. При використанні цієї технології з'явиться можливість не лише отримувати цемент високих марок, але і утилізувати відходи гірничодобувної промисловості, що у свою чергу допоможе поліпшити екологічну обстановку регіону. На даний момент магістерська робота не завершена, ведуться дослідження і обробка отриманих даних.
ДонНТУ| Портал магистров| Резюме |