Курсовая работа: Процессы и аппараты приготовления бетонной смеси при производстве керамзитобетонных стеновых панелей, производительностью 45000 м в год

-- цементы специального назначения - цемент глиноземистый, цемент гипсоглиноземистый расширяющийся, цемент щелочной алюмосиликатный, цемент шлакосиликатный, цемент фосфатный, кислотостойкий, цемент на основе серы;

-- известь и цементы на ее основе - известь воздушная, известь гидравлическая, известково-шлаковый цемент, известково-пуццолановый и известково-зольный цементы, известково-нефелиновый цемент;

-- магнезиальные вяжущие - магнезит каустический, доломит каустический;

-- гипсовые вяжущие - гипс строительный, гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, гипс высокообжиговый, фосфогипс.

Исходным сырьем для производства вяжущих являются мел, известняк, магнезит, доломит, гипс, мергели, бокситы, шлаки, глины, нефелиновый шлак, золы, пески и др.

Портландцементы - самые распространенные цементы. Их получают помолом клинкера, представляющий собой обожженный до спекания состав, при температуре около 1450 градусов. Он состоит из тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислый кальций, кремнезем и оксид железа, например мергеля или смесей известняка и глин. При помоле к клинкеру добавляют до 15% гидравлических добавок или 10% кварцевого песка, а для замедления схватывания - до 3% двуводного гипса.

По внешнему виду портландцемент представляет собой тонкомолотый порошок различных оттенков. Основной цвет портландцемента - серовато-зеленый.

Для получения портландцемента в основном используют мергелистые породы, называемые цементными, или натуральными. Так как месторождения натуральных мергелей встречаются редко, то большей частью цементные заводы работают на искусственных смесях, составленных из известняка и глины или известняка и шлаков, золы, сланцев и др.

Кроме основного сырья, при производстве вяжущих используют различные добавки, придающие вяжущим необходимые свойства,- активные минеральные добавки: природные (осадочного и вулканического происхождения) и искусственные.

К природным добавкам осадочного происхождения относят диатомиты и трепелы - породы, содержащие главным образом кремнезем в аморфном состоянии; опоки - уплотненные диатомиты и трепелы; глиежи - породы, образующиеся в результате самообжига при подземных пожарах в угольных пластах. К природным добавкам вулканического происхождения относят пеплы - породы, содержащие алюмосиликаты и находящиеся в природе в виде рыхлых, частично уплотненных отложений; туфы - уплотненные и сцементированные вулканические пеплы.

Среди активных добавок (искусственных) особая роль принадлежит доменным основным и кислым шлакам, на основе которых получают шлакопортландцементы, известково-шлаковые и водостойкие гипсовые вяжущие; золе бурых углей, сланцев, на основе которых изготовляют местные цементы в смеси с известью, а также нефелиновому шламу (отход глиноземистого производства), так как они являются либо природными материалами, либо производственными отходами, не требующими для своего изготовления затрат топлива на обжиг; большинство добавок является местными материалами. Многие из них находятся в рыхлом или порошкообразном состоянии и не требуют размола.

Иногда для разбавления цементов или их пластификации применяют добавки-наполнители (тонкомолотые известняки, молотый песок, глину и др.). В качестве специальных добавок к цементам при помоле клинкера применяют пластификаторы (сульфитно-дрожжевая бражка), гидрофобизаторы (мылонафт, асидол, кремнийорганические соединения - ГКЖ-94 и др.).

2.2 Вода

Для приготовления легких бетонов применяется вода, удовлетворяющая техническим условиям для затворения обычного бетона. Она не должна содержать вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению вяжущих. Сточные воды, а также воды, загрязненные вредными для цемента примесями, имеющие рН менее 4 и содержание сульфатов в расчете на SO4 более 1 % от веса воды, для затворения бетона не допускаются. Обычно все воды, пригодные для питья, пригодны для затворения бетона.

Совершенно необоснованно в некоторых инструктивных положениях предъявляются к воде для изготовления легких бетонов требования в соответствии ее ГОСТ на питьевую воду. Применять морскую воду для наружных стеновых элементов не рекомендуется, так как на поверхности изделий могут появиться солевые выцветы.

2.3 Заполнители

ГОСТ 9757-61 «Заполнители пористые неорганические для легких бетонов» установлено, что по форме и характеру поверхности пористые заполнители подразделяются на следующие виды:

1) гравий, имеющий округлую форму и относительно гладкую поверхность;

2) щебень, получаемый: в результате дробления и имеющий угловатую (неправильную) форму и сильно шероховатую поверхность;

3) песок округлой формы;

4) песок угловатой (неправильной) формы, получаемый в результате дробления и рассева природных или искусственных заполнителей.

Керамзит. Керамзит представляет собой легкий искусственный пористый материал, получаемый вспучиванием легкоплавких глинистых пород путем их обжига. Это один из наиболее эффективных заполнителей для легких бетонов, имеющий пористую структуру и оплавленную плотную поверхность. Равномерная мелкопористая структура внутренней части зерна керамзита (пористость до 70% и величина пор около 1 мм) обеспечивает хорошие теплозащитные и звукоизоляционные свойства керамзита и бетона на его основе.

По форме и характеру поверхности зерна керамзит можно разделить на гравий, имеющий округлую (или редко угловатую) форму и оплавленную поверхность, и щебень, имеющий угловатую неправильную форму и сильно шероховатую, с открытыми порами, ноздреватую поверхность.

По объемному насыпному весу керамзит подразделяется на 12 марок; по прочности-- на два класса А и Б.

Керамзитовый гравий должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в воде с потерей в весе при этом не более 8%. При кипячении в воде потеря в весе зерен керамзитового гравия из-за включений извести, высокого содержания окиси магния, недожога и других причин не должна превышать 5%. Так называемый коэффициент формы -- отношение наибольшего размера зерна к наименьшему -- не должен быть более 1,5, так как при Кф = 2 прочность керамзитобетона на этом заполнителе снижается на 27 %, а при Кф = 2,5-- на 34%. Поэтому количество отдельных гранул с коэффициентом формы зерен 2,5 не должно превышать 20%

Водопоглощение керамзитового гравия (по весу) в течение 1 ч должно быть не более 25% для гравия марок до 400 включительно, не более 20% для гравия марок от 450 до 600 включительно и не более 15% для гравия марок 700 и 800.

Фракции керамзита менее 5 мм независимо от способа получения относятся к песку и по крупности зерен разделяются на:

- рядовой с размерами зерен до 5 мм;

- мелкий с размерами зерен менее 1,2 мм;

- крупный с размерами зерен от 1,2 до 5 мм.

При производстве керамзитового гравия получается незначительное количество зерен менее 5 мм. Для получения керамзитового песка обычно производят дробление керамзитового гравия фракций крупнее 40 мм на молотковых или валковых дробилках с рифлеными валками.

Необходимо иметь в виду, что керамзитовый песок, получаемый дроблением, обладает большой адсорбцией по отношению к воде и вяжущему. С другой стороны, получение керамзитового песка обжигом сырья в двух барабанных печах, а также в кипящем слое технологически сложно при сравнительно большой стоимости продукции.

3. Технологическая схема процесса

Агрегатно-поточный способ изготовления конструкций характеризуется расчленением технологического процесса на отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий). Агрегатно-поточный способ отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая. Агрегатно-поточный способ организации производства характеризуется возможностью закрепления за одной поточной линией изделий, различных не только по типоразмерам, но и по конструкции. Эта возможность создается наличием на поточной линии универсального оборудования.

Межоперационная передача изделий на таких линиях осуществляется подъемно-транспортными и транспортными средствами. Для ускоренного твердения бетона при агрегатно-поточном способе обычно применяются камеры периодического или непрерывного действия. Небольшой объем каждой секции камеры позволяет затрачивать минимум времени на загрузку и выгрузку изделий, а большое число таких секций создает условия для непрерывной подачи отформованного изделия в камеру твердения. Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.

Рис. 2 Технологическая схема агрегатно-поточного производства панелей покрытий 3 х 6 м с двумя формовочными постами: 1 -- мостовой кран; 2 -- бетоноукладчик; 3 -- виброплощадка; 4 -- формоукладчик; 5 -- самоходная тележка для вывоза готовых изделий; 6 -- тележка-прицеп; 8 -- камеры пропаривания; 9 -- стенд для контроля и ремонта изделий; 11 -- раздаточный бункер; 12 -- формы; 14 -- площадка складирования готовой продукции

4. Контроль и автоматизация процесса

4.1 Режим работы предприятия

В соответствии с нормами технологического проектирования заводов режим работы отделений и обслуживание их переделов применяются в одну смены в сутки при непрерывной рабочей неделе.

Tr=N*n*t, час (15)

где:

N - количество рабочих дней в году;

n - количество рабочих смен в сутки;

t - продолжительность рабочей смены, ч.

Годовой фонд времени склада готовой продукции.

Tr=365*3*8=8192

Годовой фонд времени запаривания.

Tr=262*1*8=2096

Годовой фонд времени формования.

Tr=262*1*8=2096

Годовой фонд времени приготовление бетонной смеси.

Tr=262*1*8=2096

Годовой фонд времени склада сырья.

Tr=365*3*8=8192

Таблица. 2.1

4.2 Расчет производительности предприятия определяется по формулам.

Псут.=Пгод./Ср. (16)

Псмен.=(Пгод./Ср.)/n (17)

Пчас.=Пгод./Гф. (18)

Пгод.- заданная годовая производительность цеха;

Ср. - расчетное количество рабочих суток в году;

n - число смен;

Гф. - расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

Склад готовой продукции.

Псут.=41000/365=123

Псмен.=(45000/365)/3=41

Пчас=45000/8192=5,5

Обжиг.

Псут.=42300/262=171,7

Псмен.=(45000/262)/3=57,2

Пчас=45000/6288=7,1

Сушка.

Псут.=44580/262=170,1

Псмен.=(44580/262)/3=56,7

Пчас=44580/6288=7,08

Формование.

Псут.=45267/262=173

Псмен.=(42567/262)/3=57,4

Пчас=42567/6288=7,2

Приготовление бетонной смеси.

Псут.=45239/262=172,6

Псмен.=(45239/262)/3=57,5

Пчас=45239/6288=7,3

Дробление.

Псут.=45604/262=174

Псмен.=(45604/262)/3=58

Пчас=45604/6288=7,4

Склад сырья.

Псут.=45604/365=124,9

Псмен.=(45604/365)/3=41,7

Пчас=45604/8192=5,56

Таблица. 2.2

4.3 Расчет в потребности в сырье и полуфабрикатах

Расчет потребного количества глинистого сырья при шихте без добавок производится по формуле:

В=А*С*(100-П)*100((100-к1)*(100-к2)) м3, (19)

где:

А - производственная мощность в год, тыс.шт. условного кирпича;

С - расход сырья, м3 на 1000 шт. условного полнотелого кирпича;

П - пустотность изделий, %;

к1 - отходы, получаемые при сушке и обжиге, %;

к2 - потери сырья при транспортировке, %.

В=110000*100*100*4((100-2)*(100-1))= 49604 м3

Расход воды. Вычисляем расход воды на увлажнение массы - примем ориентировочный расход 161 л на 1000 шт. усл. кирпича.

161*10000= 1610000 л

Расход пара. Расход пара для прогрева и частичного увлажнения глинистой массы на 1000 шт. усл. полнотелого кирпича при температуре 25 0С равен 115 кг.

115*10000=1150000 кг,

Расчет электроэнергии на 100 шт. усл. полнотелого кирпича примем 190 кВт.ч.

190*10000=1900000 кВт.ч,

Расход топлива на обжиг. Удельный расход условного топлива на обжиг 1 т готовой продукции в туннельной печи, работающей на природном газе, с учетом утилизации тепла на сушку, принимается ориентировочно 70 кг.