5. Производство цементных вяжущих веществ

Большое внимание следует уделять на предприятиях обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальных видов пыли не должна превышать 0,04 мг/м³. Содержание в воздухе окиси углерода не допускается более 0,03, сероводорода - более 0,02 мг/м³. В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли не должна превышать 0,06 г/м³. При нормальной эксплуатации пылеулавливающих систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04-0,06 г/м³.

Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов надо обеспечивать системами искусственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, течек, дробильно-помольных механизмов, элеваторов и т, п. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы воздуха (м³/ч), удаляемого от:

щековых и молотковых дробилок ...................... 4000–8000

элеваторов ............................................................. 1200–2700

бункеров ................................................................ 500–1000

мест перегрузки материалов ............................... 300–3500

упаковочных машин ............................................. 5000

Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают с помощью рукавных или электрофильтров. В том и другом случаях при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать перед ними циклоны. При этом важно не допускать просасывание через 1 м² ткани фильтров более 60–70 м³ воздуха в 1 ч. Для очистки воздуха, удаляемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединенные последовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр.

Отходящие газы цементных печей подвергаются очистке для предотвращения загрязнения воздушного бассейна и территории, окружающей завод. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли - более 25-30 г/м³, то их сначала пропускают через батарею циклонов.

Количество пыли в отходящих газах зависит от свойств поступающих в печь материалов, режима обжига, скорости газов в этих установках, влажности материала, выходящего из цепной завесы и ряда других факторов. Как уже указывалось, пылеунос составляет 5-25%, а запыленность 10-80 г/м³. Для очистки газов устанавливают главным образом горизонтальные трехпольные электрофильтры с пластинчатыми или прутковыми электродами.

Улавливаемая из отходящих газов вращающихся печей пыль представляет собой тонкий полидисперсный материал. При мокром способе производства содержание в пыли тонких фракций размером до 20 мкм составляет 40-70%, а при сухом способе еще выше - до 85%. В пыли из печей с циклонными теплообменниками содержатся главным образом частицы размером менее 10 мкм.

Пыль в отходящих газах значительно отличается по составу от исходной сырьевой смеси и от обожженного материала. Больше всего пыли выделяется в зонах подсушки, кальцинирования и экзотермических реакций. Поэтому в ней содержится обожженная глина, неразложенный известняк, свободная известь, низкоосновные клинкерные минералы. В пыли больше щелочей и сульфатов, чем в сырьевом шламе. Щелочи связаны в водорастворимые соединения - сульфаты, карбонаты и бикарбонаты калия и натрия и в нерастворимые в воде соединения - щелочные силикаты типа стекол переменного состава.

Введенная в шлам пыль не оказывает вредного влияния на процесс обжига и на качество клинкера при условии, если содержание щелочей в ней невелико. Поэтому на некоторых заводах при повышенном содержании щелочей в пыли ее выщелачивают, промывая водой, после чего подают вместе со шламом в печь.

Отличаясь высокой дисперсностью и вяжущими свойствами, пыль обладает склонностью к загустеванию при смешивании со шламом, что вызывает зарастание труб и питателей, замазывание цепей и образование шламовых колец. Если вводить пыль в виде пульпы с большим количеством воды, то, эти недостатки устраняются, но влажность шлама повышается, что увеличивает расход топлива. Получение шлама с пониженным содержанием воды при введении в его состав пыли возможно при использовании разжижителей, что позволяет устранить или значительно уменьшить перерасход топлива при добавке шлама из пыли к сырьевой смеси. Добавка разжижителей возможна и при введении сухой пыли к шламу, так как при этом значительно уменьшается его склонность к загустеванию.

В ряде случаев добавляют сухую пыль к уже высушенному шламу, вводя ее в печь в порошкообразном состоянии или в виде гранул за цепную завесу специальными питателями. При этом устраняется взаимодействие пыли со шламом и связанные, с этим затруднения.

Возвращать пыль в печь путем вдувания ее в зону спекания через голову печи можно на заводах, использующих беззольное топливо (газ или мазут) при условии, что количество вдуваемой пыли не превышает 8-10%. Это объясняется тем, что при таком способе введения пыли происходит охлаждение зоны спекания и оседающая на клинкер в зоне охлаждения пыль не успевает равномерно распределиться и прореагировать со всей массой обжигаемого материала.

При сухом способе производства пыль можно возвращать непосредственно в силосы для сырьевой муки. Здесь она перемешивается с другими материалами, а затем смесь подвергается корректированию.

Из улавливаемой пыли можно получать местные вяжущие вещества путем добавления небольшого количества гипса, трепела или клинкера при условии, что в пыли содержится не более 2-4% щелочей, а также достаточное количество клинкерных минералов и свободной извести, но отсутствуют трудногасящиеся частицы ее. Улавливаемую пыль можно использовать и для получения автоклавных строительных материалов.

При содержании в пыли 10-15% и выше калийных солей ее можно использовать в качестве калийного удобрения.