Производство высокопрочного гипса

     В основном месторождения гипсового  камня являются осадочными и достаточно часто встречаются в отложениях различного возраста. На территории бывшего СССР наиболее крупные месторождения находятся в Донбассе, Московской, Куйбышевской, Пермской областях, на Кавказе и в Средней Азии. Первоначально добыча гипсового камня велась с применением ручного труда, а со временем была механизирована и достигла промышленных масштабов.

     Гипсовый  камень по суммарному содержанию гипса  подразделяется на сорта приведенные  в таблице (согласно Государственного стандарта  ГОСТ 4013-82 "Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия"):  

 

     Гипсовый  камень также должен удовлетворять требованиям ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия» и ГОСТ 26871-86 «Материалы вяжущие гипсовые» в части правил приемки, упаковки, маркировки, транспортирования и хранения. Эти стандарты распространяются на гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция и применяемые для изготовления строительных изделий всех видов и при производстве строительных работ. Для производства гипсовых вяжущих, применяемых в фарфоро-фаянсовой промышленности, керамической и медицинской промышленности, а также белого декоративного и гипсоглиноземистого расширяющего цемента должен поставляться только гипсовый камень I сорта. 
 
 

Гипсовый  камень – сырье для производства гипса, которое состоит из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня. Есть различные технологические схемы производства гипсового вяжущего:

1. Помол гипсового камня, затем, его обжиг.
2. Сначала обжиг, а затем помол гипсового камня.
3. Помол и обжиг гипсового камня совмещаются в одном аппарате. Этот способ получил название обжига гипса во взвешенном состоянии. Тепловую обработку гипсового камня производят в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах.

Гипсовый  и гипсоангидритовый камень, в  зависимости от размера фракции может применяться:

- 60 - 300 мм - гипсовый камень для производства  гипсовых вяжущих; 

-0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый  камень для производства цемента.

 

           2.Выбор способа производства и разработка технологической схемы

     Технологических схем производства гипсов, вообще говоря, множество.Значительная доля способов относится к производству обыкновенного гипса, но рассмотрение их не входит в нашу задачу.Речь идет о технологиях получения гипсов повышенной прочности.. Ниже мы рассматриваем только технологии гипса, проверенные в заводских или полузаводских условиях, по которым имеются соответствующие технико-экономические показатели.

     Довольно таки часто в нынешнее время используется така схема производства высокопрочного гипса:

      1) дробления гипсового камня до крупности 10—50 мм; 2) пропаривания гипсового щебня насыщенным паром при давлении 1,3 ат (124°) в течение 6 часов; 3) выгрузки из автоклава пропаренного гипсового щебня в бункер; 4) сушки пропаренного продукта при т = 120° в течение 2—2,5 час.; 5) помола высушенного продукта в порошок. Тонкость помола характеризовалась 10%-ным остатком на сите 144 отв/см2.

     Еще одна часто используемая схема, следующая:

     1) дробление гипсового камня до  крупности 15—50 мм; 2) пропаривание  гипсового щебня при избыточном давлении 1,2—1,3 ат в течение 4,5—5,5 час. и при давлении в 1,6 ат - 1 час.; 3) сброс давления до атмосферного и сушка пропуском горячих газов непосредственно через гипсовый щебень. Первые 30 мин. газ из топливника подается с температурой +200° и затем в последующие 3—3,5 час. с температурой 140—150°.

     Оба из этих способа имеют 2 огромных минуса- слишком долгое время сушки, и  так же процессы пропаривания и сушки совершаются в одном и том же агрегате в непосредственной последовательности без перерыва, все же температура гипсового щебня в агрегате снижается до 35—40°. В этом случае образовавшаяся в процессе пропаривания полуводная модификация гипса вновь гидратируется и переходит в двуводнуго, т. е. образуется дву-гидрат вторичного происхождения. 

     В данном курсовом проекте, мы будем рассматривать более оптимальную технологию получения высокопрочного  гипса:

     

     1. Природный гипсовый камень дробится в щебенку . Делается это с целью сокращения срока термической обработки гипсового сырья в автоклавах (срока пропаривания) и более равномерного прогрева камня во всех частях.Образующаяся при дроблении мелочь (фракция 0—10 мм) отсеивается через сито на выходе продуктов дробления из дробилки. Она может быть использована для удобрения сельскохозяйственных полей или в качестве добавки к Пропаренной щебенке при высушивании ее в сушильном барабане, поскольку это не снижает качества получаемого при этом высокопрочного гипса.

     Оптимальной является щебенка размером 10—50 мм. Такой толщины щебенка может быть получена из кусков гипсового камня диаметром около 20 см, пропущенных через челюстную дробилку с шириной выходной щели 50 мм.

     

     Рис 1. Щековая дробилка 

     2. Приготовленную гипсовую щебенку загружают в автоклав, который затем герметизируют и в него впускают насыщенный пар, пока давление в автоклаве не поднимется до 1,3 ати. Обычно это занимает не более 5—10 минут.Такое давление при температуре пара в автоклаве 124°С и при размере щебенки 10—50 мм поддерживается в течение б часов, что обеспечивает диссоциацию гипсового камня

     3. Пропаренную щебенку выгружают из автоклава в обычные бункеры с зонтами для сбора и удаления затем наружу пара, бурно отделяющегося от пропаренной щебенки в процессе выгрузки ее из автоклава.В этот период испаряется из гипсовой щебенки около половины количества воды, подлежащей удалению из гипса для перевода его в полугидрат, а остальная — подлежит высушиванию.Наличие же в вынутой из автоклава гипсовой щебенке кристаллов полуводного высокопрочного гипса можно установить невооруженным глазом по характерным блесткам в изломе, состоящим из тончайших волокон.

     

     4. Оптимальным режимом, обеспечивающим удаление свободной воды из пропаренной гипсовой щебенки, является нагревание ее до 120° в сушильном барабане. Всю порцию щебенки, выгруженную из «демпфера» выпаривают за 1 час 35мин.—1 час 55 мин., вместо 7 – 8 часов сушки в «демпфере».В зависимости от температуры входящих газов, скорости вращения барабана, а также размеров щебенки—время сушки м. б. другим.В процессе высушивания к пропаренной гипсовой щебенке может быть добавлена мелочь, получающаяся при дроблении гипсового камня  и в количестве до 25 процентов от веса высушиваемой щебенки.

     5. Высушенную в сушильном барабане гипсовую щебенку размалывают в порошок, 85% которого должно проходить через сито 1600 отв/см2, не допуская истирания частиц, которые в процессе помола достигли необходимого размера.

6. Складирование лотовой продукции производится в утепленных закрытых бункерах, предотвращающих испарение влага из гипса. Транспортирование готовой продукции на склад должно производиться шнеками, обеспечивающими перемешивание транспортируемой продукции 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2. Технологическая схема изготовления высокопрочного гипса

     2.3  Выбор режима работы  завода и расчет  фондов времени  работы 

        оборудования и работников 

      Режим работы завода (цеха, отделения) характеризуется  количеством рабочих дней в году, смен в сутки и длительностью  смены в часах и устанавливается  в соответствии с трудовым законодательством  по нормам технологического проектирования предприятий вяжущих веществ.

      Правильный  выбор режима работы завода позволяет  обеспечить выполнение производственной программы при оптимальных затратах рабочего времени и материальных ресурсов, энергии, что позитивно  влияет на себестоимость готового продукта.

      В зависимости от характера производства на заводе может быть принят двухсменный  или трехсменный режим работы.

      Двухсменный режим может быть принят только при  прерывистом характере производственного  процесса. При этом целесообразно  делать две равно загруженные смены, а в третью выполнять ремонтные работы и подготовку оборудования к работе.

      Трехсменный режим может использоваться как  при прерывном, так и при непрерывном  технологическом процессе. Необходимо учитывать, что третья смена наименее эффективна по производительности и наиболее опасна с точки зрения техники безопасности. Поэтому при проектировании нового завода с прерывистым технологическим циклом производства не рекомендуется использовать трехсменный режим работы.

      Для непрерывного технологического процесса (например, обжиг клинкера во вращающейся печи) должен быть установлен трехсменный режим с четырех бригадным способом обслуживания: три бригады работают посменно, а четвертая отдыхает. Рабочая смена длится 8 ч.

     Рекомендуются такие режимы работы завода:

• для подготовительных (дробления и сортирования) отделений и помольных отделений – двухсменный с 262 рабочими днями в год;
• для цеха обжига с вращающимися и шахтными печами – трехсменный с непрерывной неделей;
• для складов сырья и готовой продукции при использовании железнодорожного транспорта – трехсменный с 365 днями, а для автотранспорта – двух- или трехсменный с 262 рабочими днями в год.

 

      Завод по производству высокопрочного гипса подразделяется на такие производственные цеха (отделения):

1. склады сырья;
2. цех дробления
3. цех обжига
4. дополнительный отдел
5. склад гипса

     С учетом характера производственных процессов и соблюдения норм трудового  законодательства принимаем такие  режимы работы производственных цехов (отделений):

• склады сырья, склад цемента и цех обжига – трехсменный с непрерывной неделей (365 рабочих дней в году, 3 смены в сутки, длительность смены - 8 ч);
• подготовительное отделение, цех сырьевого помола и цех основного помола - двухсменный с прерывной неделей (262  рабочих  дня  в  году, 2 смены в сутки, длительность смены - 8 ч).

 

     Фонд  рабочего времени – это норма  рабочего времени за соответствующий  учетный период (год, месяц, неделя и  др.). Он зависит от режима работы.

     Различают рабочие фонды рабочего времени  работников и годовой фонд рабочего времени работы оборудования.

     Существуют  три вида фондов рабочего времени: календарный, номинальный и действительный.

     Календарный фонд F_К рабочего времени для единицы оборудования или одного работника определяется произведением календарных дней в году на 24 часа в сутки.

     Принимая, что календарный год обычный (365 дней), определяем календарный фонд F_К рабочего времени для единицы оборудования и одного работника, ч: