ЗАВОД ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЦЕМЕНТА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к оборудованию для производства цемента.
Известен комплекс для производства цемента, содержащий установленные на несущих колоннах силосы с боковыми отводами для выдачи готовой продукции. Под несущими колоннами имеются бетонированные колодцы, в которых смонтированы бункеры с установленными под ними измельчителями. Над бункерами имеются пути для подъезда подвижного состава. Измельчители трубопроводами связаны со входами силосов.
В процессе работы комплекса в его приемное отделение подвижным составом подводится сырье (известняк, клинкер), которое разгружается в бункеры, расположенные в бетонированных колодцах.
Из бункеров сырье подается в измельчители, где сырье измельчается до требуемых размеров зерен и по трубопроводам подается в силосы, откуда, через боковые отводы отгружается потребителю.
(См. патент РФ №2059054, кл. Е04Н 5/00, 1996 г.).
В результате анализа выполнения данного комплекса необходимо отметить, что он не позволяет получить высококачественный цемент с заданными размерами зерен.
Известен технологический комплекс по производству цемента на основе криопомола, включающий установку для получения жидкого азота из атмосферного воздуха, выход которого связан с сосудом Дьюара. В сосуде Дьюара размещен насос высокого давления, линией связанный с криогенной мельницей, состоящей из криостата, расположенного между двух продольных роликов, один из которых является приводным от электродвигателя. Помольный криостат имеет патрубок для периодического соединения с линией жидкого азота и патрубок для периодического соединения с
электродвигателем. Комплекс также содержит теплообменник, для вымораживания влаги и углекислоты, криогенную машину Стирлинга и ректификационную колонну.
Технологический комплекс по производству цемента функционирует следующим образом.
Атмосферный воздух через заборное устройство засасывается в установку по получению жидкого азота, предварительно очищаясь от твердых примесей. В установке воздух первоначально пропускают через теплообменник, где вымораживаются влага и углекислота и подают в криогенную машину Стирлинга, где он охлаждается до низкой температуры и подается в ректификационную колонну, в которой разделяется на жидкий азот и кислород. Азот сливается в сосуд Дьюара, откуда насосом закачивается в криостат, куда также загружается сырье. После заправки криостата, линия подачи жидкого азота отключается и подсоединяется линия с электродвигателем. Электродвигатель через приводной ролик вращает криостат для получения высококачественного цемента, при этом жидкий азот частично испаряется.
(См. патент РФ №2184614, кл. В02С 21/00, 2002 г.).
В результате анализа выполнения данного технологического комплекса необходимо отметить, что он позволяет получить цемент высокого качества, однако данный комплекс характеризуется весьма сложным технологическим циклом, энергоемок, а кроме того, обладает низкой производительностью, что связано с необходимостью постоянного получения жидкого азота.
Известен завод по производству цемента, содержащий питатели для компонентов сырьевой смеси, транспортерами связанные с сырьевой мельницей, которая элеватором связана с вращающейся печью, к входу печи подведен дозатор добавок.
Вращающаяся печь имеет нижний барабанный холодильник.
Завод также содержит электрофильтр, соединенный входом с выходами циклонов, газовый выход электрофильтра соединен с дымовой трубой, а выход твердого компонента - с транспортером (винтовым конвейером),
переправляющим измельченные фракции сырья к элеватору и на вход вращающейся печи. Выход барабанного холодильника связан с питателями, выходы питателей связаны с цементной мельницей, выход которой связан с емкостью для хранения полученного цемента.
В процессе работы завода исходные компоненты (глина, зола, известняк и пр.) подвозят на самосвалах и загружают в приемные бункеры питателей и посредством ленточного конвейера подают на перемешивание в сырьевую мельницу. Полученная сырьевая смесь транспортером подается во вращающуюся печь, куда также при необходимости подаются добавки. Из печи гранулированная часть продукта (клинкер) поступает в барабанный холодильник, а пылевидная часть вместе с дымом уносится в циклоны, проходит электрофильтры, в которых дым очищается от примесей и насосом откачивается в дымовую трубу.
Осажденная в циклонах и электрофильтрах пылевидная фракция конвейером подается на вход вращающейся печи, где смешивается с сырьевой массой.
Клинкер из холодильника конвейером транспортируется на вход элеватора, с которого загружается в питатели. Из питателей клинкер поступает в приемный бункер цементной мельницы, перерабатывающей клинкер в цемент. Полученный в мельнице цемент подают в емкости двумя потоками, один из которых транспортирует зернистую фракцию цемента, а другой - пылевидную.
Все оборудование завода и транспортирующие системы размещены в изолирующих кожухах и помещены в одном промышленном здании.
(См. патент РФ №2099300, кл. С04В 7/36, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного завода по производству цемента необходимо отметить, что он обеспечивает получение цемента двух фракций (зернистую и пылевидную). В процессе получения цемента возможно регулирование его состава за счет введения соответствующих добавок в заданных количествах. Однако данный завод весьма сложен конструктивно,
содержит большое количество единиц оборудования, потребляющих при работе большое количество электроэнергии. Частицы цемента, полученные при измельчении сырья, имеют окатанную форму, что снижает его механохимическую активность (уменьшение площади поверхности частиц).
Задачей настоящей полезной модели является разработка завода по производству цемента, энергоемкого при функционировании, позволяющего получать высококачественный цемент с повышенной механохимической активностью, и, в то же время, содержащего минимальное количество единиц оборудования.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в заводе по производству цемента, содержащем измельчитель для приема и первичного измельчения сырья, печь для получения клинкера из измельченного сырья, связанную выходом с бункером для хранения клинкера, связанным с измельчителем клинкера, новым является то, что измельчитель сырья выполнен в виде молотковой дробилки, причем завод снабжен последовательно соединенными друг с другом сепаратором и измельчителем, вход которого связан с выходом измельчителя сырья, а выходы сепаратора связаны с печью и входом соединенного с ним измельчителя, с выходом бункера соединено несколько измельчителей клинкера, выход каждого из которых соединен со своим сепаратором, имеющим выход для выдачи готового продукта и выход, соединенный со входом своего измельчителя, причем в качестве второго измельчителя сырья может быть использована использована виброимпульсная параболическая дробилка, а в качестве измельчителей клинкера - виброимпульсные измельчители, при этом второй измельчитель сырья, печь и измельчитель клинкера могут быть оснащены аппаратами электромагнитного воздействия на находящееся в них сырье.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию охраноспособности «новизна».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема завода по производству цемента.
Завод по производству цемента содержит два последовательно установленных и связанных друг с другом измельчителя 1 и 2. Вход измельчителя 1 (первичного измельчения сырья) связан с бункером (не показан) для загрузки сырья. Выход измельчителя 2 связан с сепаратором 3. Выходы («а» и «б») сепаратора связаны с входом печи 4 для получения клинкера.
Выход («в») сепаратора связан с входом измельчителя 2. Выход печи 4 связан с бункером 5 хранения произведенного клинкера. Бункер 5 имеет, как минимум, один питатель 6, связанный с измельчителем 7. Выход измельчителя 7 связан с сепаратором 8, один выход которого предназначен для выдачи готового продукта, а другой связан с входом измельчителя 7.
На измельчителях и на печи размещен аппарат 9 электромагнитного воздействия.
Конструкция агрегатов, которыми укомплектован завод, является известной, она не составляет предмета патентной охраны для данной заявки, и поэтому нет необходимости в ее подробном описании.
Так, в качестве измельчителя 1 целесообразно использовать молотковую дробилку, которая обладает высокой производительностью при измельчении известняка, используемого в качестве сырья при производстве цемента.
В качестве измельчителей 2 и 7 наиболее целесообразно использовать виброимпульсные параболические дробилки. Это связано с тем, что при обработке (измельчении) на данных дробилках известняка разрушение его фрагментов осуществляется с импульсным сжатием материала и его сдвигом, то есть разрушение сырья осуществляется по его наиболее слабым (межзерновым) связям, на которых сосредоточены концентраторы напряжений (дефекты структуры), что позволяет обеспечить получение частиц оскольчатой формы. Данная форма увеличивает их поверхность, а следовательно, и механохимическую активность, примерно на 30%.
Используемые в комплектации завода печь, бункера являются стандартными. В качестве сепараторов наиболее целесообразно использовать пневмосепараторы. Конструкция аппаратов электромагнитного воздействия также известна.
Под связями в настоящей заявке следует понимать транспортирующие системы (транспортеры, элеваторы, трубопроводы), выполнение которых также известно специалистам.
Завод по производству цемента функционирует следующим образом.
Подлежащее обработке сырье (например, известняк) с размерами кусков не более 800 мм загружается, например, автотранспортом в дозирующий бункер, откуда поступает в молотковую дробилку 1, где куски измельчаются в крошку, размеры которой не превышают 100 мм. Измельченное в дробилке 1 сырье транспортером подается на виброимпульсную параболическую дробилку 2, в которой осуществляется дальнейшее измельчение сырья до размера крошки не более 5 мм. Измельченное сырье с выхода измельчителя 2 подается на вход пневмосепаратора 3. В пневмосепараторе осуществляется разделение полученной крошки по размерам зерен. По выходам «а» и «б» крошка заданных размеров и пыль с воздухом подаются в печь 4, а частицы с размерами больше установленных, через выход «в» возвращаются в измельчитель 2 на доизмельчение.
В случае необходимости на вход печи могут быть поданы дополнительные сырьевые компоненты. Ввод добавок осуществляют в случае, когда необходимо получить цемент со специфическими свойствами.
Полученный в печи клинкер подается в бункер 5. Из бункера 5 по питателю 6 клинкер подается на окончательное измельчение в вибрационный измельчитель 7. Измельченный в измельчителе клинкер подается на пневмосепаратор 8, где разделяется по размерам частиц. Частицы заданных размеров (готовый продукт) выдаются из пневмосепаратора потребителю или выгружаются в емкость на хранение. Частицы клинкера, размеры которых больше установленных, возвращаются в измельчитель 7 на доизмельчение.
Учитывая, что производительность измельчителей 1 и 2 значительно превышает производительность измельчителя 7, то при комплектации завода наиболее целесообразна установка нескольких автономных измельчителей 7, каждый из которых своим питателем 6 связан со своим пневмосепаратором 8.
Количество измельчителей 7 может быть различным. Так, на графических материалах показано четыре параллельно работающих модуля окончательного измельчения (измельчитель и пневмосепаратор). Несоответствие производительности измельчителей 1 и 2 и модулей окончательного измельчения устраняется за счет использования бункера 5, куда в случае необходимости может быть загружен полученный ранее клинкер или наоборот - клинкер может из бункера периодически отгружаться и выдаваться потребителям.
При функционировании завода, установленные на измельчителях 2, 7 и печи 4 аппараты электромагнитного воздействия сообщают частицам сырья дополнительные перемещения относительно измельчающих элементов, что повышает эффективность измельчения.
Разработанный завод обеспечивает практически безотходную переработку сырья, из которого получают цемент.
Некондиционное по размерам сырье имеет возможность многократного возвращения на доизмельчение. Завод при функционировании потребляет сравнительно небольшое количество электроэнергии, может работать в автоматическом режиме. Используемые в агрегатах завода принципы измельчения и примененная последовательность установки измельчителей разной конструкции (молотковая дробилка, виброимпульсная параболическая дробилка, виброимпульсный измельчитель) обеспечивают высокую производительность работы завода и получение частиц цемента оскольчатой формы, что увеличивает поверхность частиц до 30% по сравнению с частицами скатанной (округлой) формы.