Глинистые примеси (SiO 2 + AI2 O3 + РегОз), не более
3
8
3
8
3
8
20
- Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: зернисто-кристаллический мраморовидный известняк; плотный кристаллический известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк.
-
- Мрамор по химическому составу (СаСОз или СаСОз + МgСОз) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не
- Плотные известняки имеют мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести. [4]
- Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при обжиге в шахтных печах он легко крошится, что нарушает процесс обжига.
- Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся и шахтных печах (в зависимости от прочности).
- Известняк-ракушечник состоит из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную горную породу, поэтому редко применяется для изготовления извести.
- Оолитовый известняк — горная порода, состоящая из отдельных шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.
- Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе в виде рыхлых скоплений.
- Объемная масса плотных известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м8. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.
- Широкое распространение карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти во всех экономических районах страны.
- Сырьем для производства воздушной извести могут служить не только специально добываемые для этой цели карбонатные породы, но и отходы при добыче известняков для нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция или гидрата окиси кальция (карбонатные отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).
[4]
1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ
Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магнитных горных пород — мела, известняка, доломитизированных и мергелистых известняков, доломитов.
Для производства тонкодисперсной строительной извести гасят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусственных камней, блоков и строительных деталей.
В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе, так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гидравлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкообразная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашенная вода).
Комовую известь выпускают без добавок и с добавками.
Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся — не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящуюся — более 25 мин. * Строительную воздушную известь получают из кальциево-магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.
Основным процессом при производстве извести является обжиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь по реакции
СаСОз = СаО + СО 2
Диссоциация карбонатных пород сопровождается поглощением теплоты (1 г-моль СаСОз требует для .разложения примерно 190 кДж).
Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от температуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при температуре свыше 600°С. Теоретически нормальной температурой диссоциации считают 900°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обычно 1100…1200°С.
При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, составляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют пористую структуру. Обжиг известняка производят в различных печах: шахтных, вращающихся, в «кипящем слое», во взвешенном состоянии и т. д. Наибольшее распространение получили экономичные по расходу топлива шахтные пересыпные известеобжигательные печи, однако известь в них оказывается загрязненной золой топлива. [2]
Шахтная печь состоит из шахты, загрузочного и выгрузочного устройства, воздухоподводящей и газоотводящей аппаратуры. Известняк в шахтную печь загружают периодически или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачиваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева в верхней части печи с температурой печного пространства не выше 900°С известняк подсушивается, подогревается и в нем выгорают органические примеси. В средней части печи — в зоне обжига, где температура достигает 900…1200°С, — происходит разложение СаСО 3 и выделение углекислого газа. В нижней части печи — зоне охлаждения — известь охлаждается поступающим снизу воздухом с 900 до 5О…1ОО°С. Газовые печи позволяют получить «чистую» известь, они проще в эксплуатации, процесс обжига в них можно механизировать и автоматизировать. [5]
Во вращающихся печах получают известь высокого качества, но при этом расходуется много топлива.
Имеют применение высокопроизводительные агрегаты с обжигом в «кипящем слое». Обжиг в «кипящем слое» производят в реакторе, представляющем собой металлическую шахту, отфутероианную внутри и разделенную но высоте решетчатыми сводами на 3…5 зон. Передача материала из зоны в зону производится через трубки, имеющие ограничитель. Высота «кипящего слоя» определяется от обреза переливной трубки до решетки. По периферии реактора имеются горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топлива. Полученный при обжиге карбонатных пород полупродукт носит название комовой извести-кипелки. В дальнейшем она поступает на помол или гашение.
- Молотая негашеная известь с добавками производится 1-го и 2-го сортов и гидратная (гашеная) без добавок и с добавками двух сортов: 1-го и 2-го.
В соответствии с требованиями ГОСТ 9179—77 негашеную известь следует измельчать до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соответственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают известь, характеризующуюся остатками на сите № 008 до 2…7%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500… 5000 см 2 /г.
Молотую негашеную известь транспортируют в герметически закрытых металлических контейнерах или в бумажных битуминизированных мешках. Хранить молотую известь до употребления можно не более 10…15 сут в сухих складах.
При работах с известью необходимо соблюдать требования по охране труда. Попадание частиц молотой извести в легкие, а также на слизистые оболочки, особенно глаз, опасно.
Молотую негашеную известь применяют без ее предварительного гашения, что имеет ряд преимуществ: исключаются отходы в виде непогасившихся зерен, используется тепло, которое выделяется при гидратации извести, что ускоряет процессы твердения извести. Изделия из этой извести имеют и большую плотность, прочность и водостойкость.
Для ускорения твердения растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в их состав вводят хлористый кальций, а для замедления твердения в начальный период (схватывания) добавляют гипс, серную кислоту и сульфитно-спиртовую барду. Добавка гипса и хлористого кальция, кроме того, повышает прочность растворов и бетонов, а добавки замедлителей твердения предупреждают образование трещин, что возможно при отсутствии определенных условий твердения. [4]
— Гидратная известь. Известь воздушная отличается от других вяжущих веществ тем, что может превращаться в порошок не только при помоле, но и путем гашения — действие воды на куски комовой извести с выделением значительного количества тепла по реакции
СаО+ Н 2 О = Са(ОН)2 +65,5 кДж.
1 г-моль СаО выделяет 65,5 кДж тепла, 1 кг извести-кипелки— 1160 кДж.
Стехиометрически для гашения извести в пушонку необходимо 32% воды от массы СаО. Практически в зависимости от состава извести, степени ее обжига и способа гашения количество воды берут в 2, а иногда и в 3 раза больше, так как в результате выделения тепла при гашении происходит парообразование и часть воды удаляется с паром. На скорость гашения извести оказывают влияние температура и размеры кусков комовой извести. С повышением температуры ускоряется процесс гашения. Особенно быстро процесс гашения протекает при гашении паром при повышенном давлении в закрытых барабанах.
В зависимости от скорости гашения различают строительную негашеную известь: быстрогасящуюся со скоростью гашения не более 8 мин; среднегасящуюся со скоростью гашения до 25 мин и медленногасящуюся со скоростью гашения не менее 25 мин. Содержание активных СаО + MgO для гидратной извести должно быть не менее 70%, а влажность— не более 4%.
Гашение извести в пушонку производят в специальных машинах — гидраторах. Для гашения извести-кипелки в известковое тесто применяют известегаситель ЮЗ, в котором комовая известь одновременно размалывается, перемешивается с водой до образования известкового молока и сливается в сепаратор-отстойник. После отстаивания известкового молока образуется известковое тесто. Нельзя применять известковое тесто с большим содержанием непогасившихся зерен извести, так как гашение этих зерен может произойти в кладке, что приведет к растрескиванию затвердевшего известкового раствора. Измельчение извести в гасителе ЮЗ способствует практически полному гашению извести, тогда как в других машинах количество непогасившихся зерен (отходов) может достигать 30%.
Твердение извести может происходить только в воздушно-сухих условиях. Испарение воды (что имеет место при этом) вызывает слипание мельчайших частиц Са(ОН)2 в более крупные и их кристаллизацию. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя каркас, окружающий частицы песка. Наряду с этим происходит карбонизация гидрата оксида кальция за счет поглощения углекислоты воздуха.
Таким образом, твердение известковых растворов есть следствие их высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН) 2 , а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Это объясняется тем, что кристаллизация гидрата оксида кальция происходит не интенсивно и кристаллы слабо связаны друг с другом. Кроме того, образовавшаяся на поверхности корка СаСО3 препятствует прониканию воздуха внутрь известкового раствора и тормозит дальнейшее развитие процесса карбонизации. Гидрат оксида кальция кристаллизуется тем быстрее, чем интенсивнее испаряется вода, поэтому для твердения извести необходима положительная температура.
Воздушную известь широко применяют для приготовления строительных растворов в производстве известково-пуццолановых вяжущих, для изготовления искусственных каменных материалов — силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, а также в качестве покрасочных составов.
Транспортируют комовую известь навалом, защищая от увлажнения и загрязнения, а молотую — в специальных бумажных мешках или металлических закрытых контейнерах. Известковое тесто перевозят в специально для этого приспособленных кузовах самосвалов. Известь негашеная должна храниться в закрытых складах, защищенных от попадания влаги. Гидратную известь можно хранить непродолжительное время в мешках и сухих складах. Молотую известь не следует хранить более 30 сут, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет активность. [4]
Химико-технологическая схема состоит из трёх стадий:
1- стадия подготовки сырья к химическим превращениям;
2- химические превращения;
3- получение и доводка целевых продуктов. [5]
2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕ ССА.
Исходя из динамики трудозатрат, различают два возможных варианта развития технологического процесса — ограниченное и неограниченное. Для определения того, какой из вариантов реализуется, по имеющимся зависимостям Тж=625/(4t 2 + 1000) и Tп=0,002t2 +0,5 , необходимо построить график изменения затрат живого, прошлого и совокупного труда. Для этого составим таблицу значений для Тж, Тп и Тс, где Тс = Тж + Тп:
Табл 2.1. Таблица значений Тж, Тп и Тс
|
t |
Тж (t) |
Tп (t) |
Tc (t) |
|
|
0 |
0,625 |
0,5 |
1,125 |
|
|
1 |
0,62251 |
0,502 |
1,12451 |
|
|
2 |
0,615157 |
0,508 |
1,123157 |
|
|
3 |
0,603282 |
0,518 |
1,121282 |
|
|
4 |
0,587406 |
0,532 |
1,119406 |
|
|
5 |
0,568182 |
0,55 |
1,118182 |
|
|
6 |
0,546329 |
0,572 |
1,118329 |
|
|
7 |
0,522575 |
0,598 |
1,120575 |
|
|
8 |
0,497611 |
0,628 |
1,125611 |
|
|
9 |
0,472054 |
0,662 |
1,134054 |
|
|
10 |
0,446429 |
0,7 |
1,146429 |
|
Рис 2.1. График динамики трудозатрат Тж, Тп и Тс
По графику видно, что вариант развития технологического процесса — ограниченный. Значит, можно сделать вывод, что данный технологический процесс имеет рационалистическое развитие. Графически найдем экономический предел накопления прошлого труда. Он приблизительно равен 0,5. А граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд, приблизительно равна 5,5.
Теперь найдем экономический предел накопления прошлого труда аналитически:
Тж(t)=625/(4t€2+1000) , Тп(t)=0,002t^2+0,5
Тж'(t)=-625*8t/(4t€2+1000)^2 Тп'(t)=0,004t
Тс = Тж + Тп
Тс’ = Тж’+ Тп’
Тс’ = 0,004t — 625*8t/(4t€2+1000)^2
Т.к. Тс’ = 0, то 0,004t -5000*t/(4t€2+1000)^2=0;
0,004t = 5000*t/(4t€2+1000)^2;
1250000*t/(4t€2+1000)^2=t;
- (4t€2+1000)^2= 1250000;
4t€2+1000= 1118;
4t^2 = 118;
- t^2 =29,5 ;
t 1 =-5,4 (не подходит по условию);
t 2 = 5,4 ;
- t*?5,4 — граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд.
Тп = 0,002*5,4^2+0,5 = 0,558 — экономический предел накопления прошлого труда.
По графику определим, что процесс развития имеет трудосберегающий характер, т.к. происходит экономия затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда.
Важно также установить, в какой степени снижаются затраты живого труда по мере роста затрат прошлого труда, т.е. определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда. Нужно сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого. Для этого необходимо исследовать характер экономии живого труда от величины прошлого труда.
Для начала найдем явный вид функции Т ж =f(Тп ):
- Тп = 0,002*t^2+0,5 =>
- t = v ((Тп — 0,5)/0,002)= v(500*Тп -250) ;
- Тж = 625/(4*t^2+1000) = 625/(4*(500*Тп-250)+1000) = 625/(2000*Тп -1000+1000) =625/2000*Тп ;
- Тж’ =| 625/2000*Тп)’ |= |-(625*2000)/(2000*Тп)^2 |= 1250000/(2000*Тп)^2;
- Т.к.
значение модуля производной уменьшается с ростом Т п , что равнозначно уменьшению времени, — реализуется убывающий тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.
На основе вышеприведенных параметров можно дать следующую оценку перспектив технологического развития. Такое развитие, при котором происходит экономия труда живого за счет увеличения труда прошлого, будет целесообразным до момента времени, равного 5,4 года. Т.к. мы предположили, что предприятие уже развивается 3 года, то это означает, что экономически целесообразно увеличивать использование труда прошлого за счет уменьшения использования труда живого еще 2,4 лет.
3. УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
Ограниченный вариант динамики трудозатрат обеспечивается рационалистическим развитием. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста прошлого труда.
Необходимо помнить, что, с позиции внедренческих затрат, путь рационалистического развития всегда предпочтительнее по сравнению с эволюционным и революционным развитием технологического процесса. Это связано с большими дополнительными затратами на научно-исследовательские работы при реализации эволюционного или революционного пути развития. Однако путь рационалистического развития принципиально ограничен экономической целесообразностью реализации уже с позиции снижения функциональных технологических затрат.
Найдем производительность живого труда (L), технологическую вооруженность (B) и уровень технологии (Y), который показывает, насколько эффективно используется живой и прошлый труд при решении проблемы повышения производительности технологического процесса, а также является показателем “качества” технологического процесса и определяет его производительную способность. [6]
L = vY*B, где В = Тп/ Тж и Y = (1/ Тп)*(1/ Тж),
Значит L = 1/ Тж.
Зная Тж=625/(4t 2 + 1000) и Tп=0,002t2 +0,5 , находим производительность:
L = 1/ Тж = (4t 2 + 1000)/625
Т.к. мы предположили, что предприятие развивается 3 года (t = 3 года), то
L = (4*3^2 + 1000)/625=1,658
Далее таким же образом находим вооруженность:
В = Тп/ Тж = 0,002*t ^2 +0,5 / ((625/(4*t ^2 + 1000)) =
( 0,002*t^2+0,5) * (4*t ^2 + 1000)/625
Рассчитаем вооруженность производства для момента времени t=3 года:
В =( 0,002*3^2+0,5) * (4*3^2 + 1000)/625=0,86
Находим уровень технологии:
Y = (1/ Тп)*(1/ Тж) = 1/ (0,002*3 ^2 +0,5) * 625/(4*3 ^2 + 1000)= 1,16
Параметр уровня технологии является безразмерным и по его значению можно судить об экономическом качестве технологического процесса. В таблице 3.1 даны значения уровня технологии и рекомендации по поводу улучшения технологии (производства).
[6]
Табл. 3.1. Значения уровня технологии и рекомендации по поводу улучшения технологии (производства)
|
Значение показателя У |
Оценка состояния технологии |
