Технология производства цемента сухим способом

 

С учетом технологических потерь при  дозировке известняка, глины, железной руды, которые составляют 0,1% от первоначальной массы компонентов, расходные коэффициенты по сырью равны:

 

К=

 

Известняк: кг

Глина: кг

Железная руда: кг

 

 

 

4. Использование воды и энергии

 

Использование электроэнергии. Производство цемента включает в себя нагрев, кальцинацию и спекание тщательно подобранной смеси карбонатных и глинистых материалов. Для этого процесса обычно требуется приблизительно 2,9-6,7 ГДж энергии в зависимости от используемой технологии обработки в печи.

Для перемешивания применяют обычно воздух, очищенный от масла и паров  воды, под давлением до 0,15— 0,2 МПа. Через 1 м² пористых плиток подается в 1 мин около 2 м³ воздуха. Затраты электроэнергии на гомогенизацию составляют 0,4—0,6 кВт/ч на 1 т муки; общий расход энергии на всю установку (подача материала в силосы, его выгрузка и перемешивание) 2,2—2,5 кВт/ч на 1 т муки.

Наиболее энергоемким процессом производства цемента  является декарбонизация сырья. В целях экономии энергии процесс декарбонизации может быть вынесен из вращающейся печи в специальное устройство — декарбонизатор, в котором он протекает быстрее и с использованием теплоты отходящих газов. По этой технологии сырьевая мука сначала поступает не в печь, а в систему циклонных теплообменников, где нагревается отходящими газами и уже горячей подается в декарбонизатор. В декарбонизаторе сжигают примерно  50 % топлива, что позволяет почти полностью завершить разложение СаСО₃. Подготовленная таким образом сырьевая мука подается в печь, где сжигается остальная часть топлива и происходит образование клинкера. Это позволяет повысить производительность технологических линий, снизить топливно-энергетические ресурсы, примерно вдвое сократить длину вращающейся печи, соответственно улучшить компоновку завода и занимаемой им земельной территории.

В целях надежного обеспечения  электроэнергией,  предприятие заключает  договор с ГПО «Белэнерго». Согласно договору «Объемы отпуска электроэнергии и мощности», ежегодно утверждается лимит отпуска электроэнергии и  разрешенная потребляемая мощность, участвующая в максимуме нагрузок с разбивкой по месяцам.

Использование воды. При производстве цемента сухим способом все работы (измельчение, смешивание, усреднение и корректирование смеси) производятся с сухими материалами, без применения воды.

На предприятии вода используется на хозяйственно-бытовые нужды, для  получения пара в котельной, на технологические  нужды (мойка оборудования, автотранспорта и т.д.).

Использование топлива. Производство цемента требует значительного количества энергии и затраты на энергоносители составляют в условиях Республики Беларусь 40-50%, причем доля топлива составляет 70% этой величины. В настоящее время в республике топливом для производства цемента является в основном природный газ. Поэтому на цементных заводах много внимания уделяется его экономии.

Для надежного снабжения предприятия топливом, заключается договор с ГПО «Белтопгаз» с указанием объемов отпуска природного газа поквартально.

С ростом цен на газ необходимость  решения проблемы топливозамещения на цементных заводах республики становится все более актуальной. Проведенные УП “НИИСМ” расчеты  показали, что при цене на природный  газ более 130–140 USD/1 тыс. м³ перевод цементных заводов на твердое топливо может быть эффективным. Что касается использования угля и альтернативного топлива в производстве цемента, здесь имеются как преимущества, так и недостатки:

– зола, образующаяся при сжигании угля, соединяется с обжигаемым клинкером, поскольку близка к нему по своему химическому составу, что уменьшает  расход сырья на 2–3 %. Теоретическая  температура горения при сжигании угольного топлива выше по сравнению  с газообразным, поэтому его использование  приведет к снижению расхода отходящих  газов;

– строительство углеподготовительного  отделения включает приемку, транспортировку, помол с сушкой, накопление и дозирование, что усложняет технологию производства цемента и увеличивает капитальные  затраты по сравнению с применением  газообразного топлива;

– взрывоопасность углей и пылеугольного  топлива потребует принятия защитных мер (СО₂, вода, датчики);

– с увеличением выбросов по NO_х и SO_х, поскольку с термическими оксидами азота образуются топливные оксиды азота и серы, понадобится дополнительная система очистки. Как показала практика на печах сухого способа производства цемента (линия Лафарж, завод Роберта, США), выбросы по NO_х и SO_х находятся в пределах допустимых: NO_х – 415 мг/нм³; SO_х – 25 мг/нм³.

С 2012 года в качестве топлива используется уголь на новых технологических линиях по производству цемента сухим способом на ОАО «Красносельскстройматериалы» и ОАО «Белорусский цементный завод».

Использование в качестве источника  энергии утилизации старых автомобильных покрышек производится  на ОАО «Белорусский цементный завод» и ОАО «Красносельскстройматериалы». В результате сжигания резины в воздух выбрасываются токсичные газы: диоксид серы, оксиды углерода и азота./11,14, 15,16/

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

1

КР 05. 00. ПЗ

 

  Разраб.

Степуро

 

 Провер.

Самстыко

 

 Конс.

 

кая

 Н.Контр.

Самстыко

 Утв.

Самстыко

Жизненный цикл продукции и основные виды воздействия  производства цемента сухим способом на окружающую среду

Лит.

Листов

3

БГТУ 72213028, 13

 

У

Жизненный цикл продукции  и основные виды воздействия производства цемента сухим способом на окружающую среду

 

Жизненный цикл цемента включает следующие  этапы:

- добыча и переработка сырьевых компонентов;

- производство цемента;

- потребление (использование) цемента.

Производство цемента связано  с последствиями добычи ресурсов (ископаемых видов топлива, глины, мела и других полезных ископаемых) на качество окружающей среды, биологическое разнообразие, эстетику ландшафта и истощение невозобновляемых или медленно возобновляемых ресурсов, таких как ископаемые виды топлива или подземные воды.

Практически все полезные ископаемые добываются открытым способом, что приводит к значительному нарушению земель. На месте исчерпанного месторождения остаются карьеры и отвалы пустой породы, создающие своеобразный «лунный» ландшафт. Некоторые карьеры постепенно заполняются водой, в других устраивают свалки. Нарушенные земли по правилам землепользования требуют рекультивации, т.е. восстановления почвенно-растительного покрова. Простейшим способом рекультивации является выравнивание поверхности: засыпка карьеров и разравнивание отвалов. Растительность на такой поверхности может постепенно восстановиться сама. Быстрее всего зарастают песчаные отвалы и карьеры. Глинистые отвалы и карьеры зарастают медленнее и, в основном, сорной травой. Еще хуже восстанавливается растительность на сухих известковых карьерах. Человек может ускорить этот процесс. Для этого перед началом разработки карьера с поверхности земли снимают плодородный слой и складируют его. После отработки карьера его поверхность засыпается, выравнивается, а сверху наносится сохраненный плодородный почвенный слой. Такие восстановленные, рекультивированные земли могут использоваться для лесопосадок, лугов, реже - под пашню. В заполненных водой карьерах можно разводить рыбу либо создавать вокруг них рекреационные зоны.

Обжиг клинкера является наиболее важным этапом производственного процесса с точки зрения воздействия на окружающую среду, связанного с производством цемента.  В зависимости от конкретного производственного процесса цементные заводы производят выбросы в атмосферу и размещение отходов.  К ним относится цементная пыль (ЦП), в отношении которой рециркуляция обратно в производственный процесс может быть ограничена.

Главными  загрязнителями, выбрасываемыми в  атмосферу, являются

 

твердые частицы, оксиды азота (NO_x) и диоксид серы (SO₂).  Другие выбросы включают:  оксиды углерода (CO, CO₂), летучие органические соединения (ЛОС), металлы и их соединения, хлорид водорода (HCl) и фторид водорода (HF).  Считается, что на мощности по производству цемента во всем мире приходится приблизительно 6 процентов от общего объема выбросов углекислого газа (CO₂) из стационарных источников. Тип и количество выбросов в атмосферу зависит от переменных параметров, например, используемого вида сырья и топлива и типа процесса.

Все цементные заводы образуют мелкую пыль из печной линии, которая в совокупности называется цементной пылью (ЦП).  Состав ЦП может варьироваться даже на одной печной линии по прошествии времени, однако пыль включает в себя частицы, представляющие сырьевую смесь на разных стадиях обжига, частицы клинкера и даже частицы, отколовшиеся от огнеупорной кирпичной кладки и/или монолитной футеровки печной трубы и связанных с ней аппаратов.

Во избежание удаления большая  часть ЦП рециркулируется непосредственно в цементную печь или мельницу цементного клинкера.  В производстве клинкера ЦП частично компенсирует необходимость в сырье, таком как известняк или природные горные породы, таким образом, предупреждая использование энергии и выбросы, связанные с их добычей и переработкой.  Периодически возникает необходимость удалить пыль из системы в связи с повышенными концентрациями щелочей, хлоридов и соединений серы, которые могут повлиять на качество клинкера.

Пыль, которая не может быть рециркулирована в процесс, удаляется из системы и часто собирается на площадке в кипы или кучи.

По мере целесообразности ЦП, не возвращающаяся в производственный процесс, может  быть рекуперирирована в различных коммерческих видах применения, включая повышение эффективности сельскохозяйственных почв, стабилизацию основы для тротуаров, обработку сточных вод, регенерацию отходов, легкая засыпка и засыпка бытовых свалок. Эти виды применения зависят, в первую очередь, от химических и физических характеристик ЦП.

Для обеспечения защиты здоровья населения  и окружающей среды, а также для  предотвращения загрязнения грунтовых  ЦП, выброшенная с объектов, где  опасные отходы используются как  дополнительные виды топлива или  сырья,  должна быть проанализирована на содержание металлов и выщелачивание  органических веществ, если ЦП выбрасывается  на землю.  Анализ должен проводиться  в ходе контролируемых испытаний  в дополнение к идущим испытаниям, проведения которых могут потребовать  местные регулирующие органы.  Выбросы  пыли в воздух также должны контролироваться.

Современная промышленность выпускает тысячи наименований разнообразной  продукции. Причем в сферу материального  производства вовлекается во много  раз больше исходного сырья, чем  выпускается готовых продуктов. Например, на выпуск 1 т цемента - 1,4-1,7 т сырья. При этом на разных стадиях  технологического процесса возникают  отходы. Часть отходов теряется со сточными водами, с отходящими газами, при пылении твердых продуктов, в результате чего загрязняются атмосфера, гидросфера, почва. Для складирования  твердых отходов сооружаются специальные отвалы и полигоны, занимающие ценные земельные площади.

На удаление отходов производства затрачиваются, в среднем, 8-10% стоимости  производимой продукции. Транспортирование, складирование, концентрирование, обезвреживание, захоронение, улавливание отходов  ежегодно поглощают миллиарды рублей. С другой стороны, отходы производства могут стать мощным источником сырья  для промышленности. Поэтому следует  всегда учитывать возможность повторного использования строительных материалов, в частности, возможность их переработки  в новые материалы.

Цемент является основным вяжущим  материалом в строительной индустрии  и используется:

- для производства сборного и монолитного бетона и железобетона для строительства зданий и сооружений всех типов;

- изготовления сухих строительных смесей и строительных материалов: ячеистого бетона (автоклавного и неавтоклавного газобетона, пенобетона), асбестоцементных изделий;

- при обустройстве бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов;

- при производстве тротуарной плитки и бордюрного камня, декоративных отделочных материалов;

- при приготовлении тампонажных и буровых растворов при строительстве нефтяных и газовых скважин.

На последнем этапе  жизни материала встает вопрос об оценке возможности его использования  повторно без значительной дополнительной переработки. Поэтому критерием  для экологической оценки материала  становится возможность его реставрации, ремонтопригодность. Посредством реставрации  или бережного ухода за конструкциями  и материалами можно удлинить срок их пригодности. В этом случае количество строительных отходов может  быть сокращено. В связи с возможностью повторного использования очень  важно, чтобы материалы хорошо сортировались  и очищались. Если отходы после сноса  здания попадут в окружающую среду (свалки и т.п.), экологическая нагрузка определяется сочетанием их вредности  и разлагаемости в природной  среде. При хорошей биоразлагаемости отходы недолго занимают место и практически не оказывают вредного воздействия и на окружающую среду, и на человека. /11, 14/