Расчет расхода карбонатной породы для получения строительной извести

Исходными даннымидля расчета являются химический или минералогический состав применяемой породы, ее карьерная влажность и степень диссоциации карбонатной породы, достигаемая при конкретных условиях ее обжига, Согласно ОНТП-10-85 в качестве сырья для производства извести должны применяться карбонатные породы классов А и Б с содержанием карбонатов кальция и магния в сумме не менее 92 %.

Порядок расчета проследим на следующем примере.

Пусть необходимо рассчитать расход известняка для получения 1 т негашеной комовой извести. Карьерная влажность известняка W = 4 %, содержание СаСО ₃ = 87 %, MgCO ₃ = 5 %, глинистых примесей 4 %, песчаных примесей 4 %, степень диссоциации сырья при обжиге η =0,97.

Вначале решим обратную задачу. Рассчитаем выход извести из единицы массы известняка, например, из 1 т. Порядок расчета следующий.

Поскольку химический и минералогический состав пород всегда приводится в расчете на сухое вещество, необходимо начать с определения массы известняка после подсушивания (удаления механически связанной влаги).

В процессе обжига известняка его составные части либо претерпевают химические превращения, либо остаются неизменными. Последнее относится к песчаным примесям, которые в неизменном виде перейдут из известняка в известь.

Массу песчаных примесей в извести определим как

= 0,04·960 = 38,4 кг.

Состав глинистых примесей в процессе обжига изменяется, происходит их дегидратация - удаление химически связанной воды. Условно будем считать, что минералогический состав глины представлен каолинитом А1 ₂ О ₃·2 SiO ₂·2 H ₂ О. Чтобы определить, какая доля массы глинистых примесей потеряется за счет дегидратации, надо подсчитать молярную массу каолинита и молярную массу химически связанной воды в нем, что составит

.

Тогда массу глинистых примесей m _г в извести рассчитаем как

m _г = ,

где - масса глинистых примесей в сухом известняке.

Подставляя исходные значения = 0,04 · 960, получим

m _г = 0,04· 960 · (1 – 0,14) = 33 кг.

В процессе обжига вначале произойдет декарбонизация магнезита по уравнению

MgCO ₃ → MgO + CО ₂,

а поскольку температура получения воздушной извести значительно превышает температуру разложении магнезита, декарбонизация его пройдет полностью, и количество оксида магния, перешедшего в известь, можно рассчитать из уравнения реакции его декарбонизации. Предварительно надо определить массу карбоната магния в исходной сухой породе, которая составит для нашего примера

= 0,05 · 960 =48 кг.

Молярная масса магнезита составит 24 + 12 + 48 = 84, а оксида магния 24 + 16 = 40, тогда количество активного оксида магния в извести определится из пропорции

84 − 40 48 − т м

кг.

При повышенных температурах (900 – 1000 º С) протекает декарбонизация карбоната кальция – основного компонента карбонатного сырья. Исходное его количество в породе составит в нашем случае

= 0,87 · 960 = 835,2 кг.

В процессе обжига произойдет его декарбонизация по уравнению

CaCO ₃ → СаО + СО ₂↑.

Молярная масса карбоната кальция составляет 40 + 12 + 48 = 100, а оксида магния 40 + 16 = 56, тогда количество оксида кальция m _к, выделившегося при разложении определится из пропорции

100 – 56 835,2 – т к

.

Поскольку степень диссоциации карбоната кальция для нашего примера составляет 0,97, масса активного СаО в извести составит

m _к = 467,7· 0,97 =453,7 кг.

Неразложившаяся часть карбоната кальция перейдет в известь в виде недожога, масса которого т _н может быть рассчитана как

т _н= · (1 – η) =835,2 · 0,03 =25,1 кг.

Теперь можно рассчитать валовой выход И извести из 1 т карбонатной породы:

И = m _к + т_м+ т + m _г + м_н= 453,7+ 22,8+ 38,4+ 33+ 25,1 =573 кг.

Активность полученной извести рассчитывается как процентное содержание в ней оксидов кальция и магния

,

т.е. полученная известь по активности может быть отнесена ко второму сорту.

Зная выход извести изтонны сырья, определим расход известнякаР_и для получения 1 т извести как

т/т извести.

Полученную в расчете величину Р_и следует увеличить с учетом пылеуноса, который составляет в % от общего количества загружаемого в печь известняка

для шахтных печей: 0,5–1 %;

для вращающихся печей со слоевыми подогревателями сырья: 4-6%;

для длинных вращающихся печей: 8–10 %.

Удельный расход карбонатного сырья с учетом пылеуноса должен находиться в пределах, соответствующих требованиям ОНТП-10-85, приведенным в табл. 9.

Таблица 9

Допустимые нормы расхода карбонатного сырья

№ п/п	Вид сырья	Норма расхода, т/т
	Известняк дробленый сортированный: при обжиге в шахтных печах при обжиге во вращающихся печах	1,6 – 1,8 1,8 – 2,0
	Рыхлый известняк и мел с влажностью до 15 %	2,0 – 2,3
	Мел с влажностью от 16 до 30 %	2,4 – 2,6

Удельный расход условного топлива q ₀ на получение извести с активностью А_и = 80 % принимается по ОНТП-10-85 и составляет в зависимости от вида печей значения, приведенные в табл. 10.

Таблица 10

Нормы расхода условного топлива на получение извести с А_и = 80

Тип печей	Расход условного топлива, кг/кг
1. Шахтные пересыпные печи	0,148
2. Шахтные печи, работающие на природном газе	0,158
3. Короткие вращающиеся печи со слоевыми теплообменниками	0,210
4. Длинные вращающиеся печи, работающие по сухому способу	0,245
5. Длинные вращающиеся печи работающие по мокрому способу	0,280

Рассчитать удельный фактический расход топлива q _ф на производство извести фактической активности можно по формуле

кг/кг.

Для расчета потребности предприятия в сырье в час, смену, сутки, год по ОНТП принимается режим его работы как непрерывный круглогодовой с числом рабочих дней в году 365.

Режим работы сырьевых отделений, отделений дробления и помола извести допускается устанавливать 260 или 305 дней в году при наличии промежуточных емкостей, обеспечивающих необходимый запас материалов (не менее 10-часового).

Годовой фонд чистого рабочего времени рассчитывается по формуле

Т_о = 8760 · K_и·K_г,

где K_и – коэффициент использования, равный 0,92 независимо от типа печей (учитывает время простоев в ремонте);

K _г – коэффициент готовности, учитывающий устранение случайных отказов работы оборудования, принимается равным 0,98.