Технология производства извести

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский государственный экономический университет

Кафедра технологии

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Технология производства извести»

Студентки

ФМЭО, 1 курс, ДАЗ-3 (подпись) А.Н.Мурашко

(дата)

Руководитель

(подпись) М.В.Михадюк

(дата)

МИНСК, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Описание технологических процессов производства извести

1.1 Характеристика получаемой продукции 4

1.2 Характеристика используемого сырья 7

1.3 Характеристика технологии производства продукции 11

2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства………………… 16

3. Уровень технологии технологического процесса производства 19

4. Структура технологического процесса 21

Заключение 25

Список литературы 26

ВВЕДЕНИЕ

Экономика Республики Беларусь представляет собой многоотраслевой народнохозяйственный комплекс, основой которого является индустрия. Быстрые темпы развития индустрии обусловлены широким применением достижений науки, техники и передовой технологии. Повышается технический уровень промышленного производства, расширяется номенклатура выпускаемых машин, станков, агрегатов, поточных линий, материалов, улучшается качество промышленной продукции, облегчаются условия труда, и растёт его производительность.

В современных условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов. Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобнообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.

Минеральные вяжущие используются в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями, которые представляют собой минеральные (а иногда и органические) материалы, состоящие из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров.

Строительные изделия на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от наибольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТИ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУЧАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция.

Строительная из­весть, получаемая обжигом кальциевых и маг­незиальных карбонатных пород, применяется для приготовления растворов и бетонов, вя­жущих материалов и производства строитель­ных изделий. В зависимости от условий твер­дения она подразделяется на воздушную, обеспечивающую твердение и сохранение проч­ности строительных растворов и бетонов в воз­душно-сухих условиях, и на гидравлическую, при которой растворы и бетоны твердеют, кроме того, сохраняют прочность на воздухе и в воде.

В зависимости от соотношения содержания оксидов кальция и магния известь может быть кальциевая, магнезиальная и доломито­вая. Ее выпускают в негашеном виде (кипелка) и в гашеном виде (пушонка). Гидравли­ческая известь может быть сильногидравли­ческая и слабогидравлическая.

Известь имеет различную дисперсность. Кусковую известь негашеную называют комо­вой. Измельченную порошкообразную известь получают размолом или гашением (гидрата­цией) комовой извести. При размоле извести в нее можно вводить минеральные добавки (шлаки, вулканические породы, кварцевый пе­сок). В зависимости от времени гашения известь подразделяется на быстрогасящуюся (до 8 мин), среднегасящуюся (до 25 мин) и медленногасящуюся (более 25 мин).[1]

Строительная известь (комовая и порошко­образная) разделяется на сорта и должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179—77. [6]

Кальциевая известь первого сорта должна иметь суммарное содержание СаО и MgO не менее- 90 %, непогасившихся зерен не более 5%, магнезиальная и доломитовая известь — не более 8 %. В гашеной извести соответст­венно содержание CaO-f MgO не менее 67 %, свободной влаги не более 4 %.

Дисперсность измельченной порошкооб­разной воздушной и гидравлической извести нормируется по степени измельчения, которая характеризуется прохождением через сита № 02 и 008 соответственно не менее 98,5 и 85 % массы просеиваемой пробы. [1]

Для приготовления строительных растворов и бетонов выпускают гидравлическое вяжущее, называемое известесодержащим . В качестве основного компонента оно содержит негашеную воздушную кальциевую или гидравлическую известь. В процессе Помола допускается ввод в известь минераль­ных активных добавок (гранулированный доменный, электрофосфорный шлак или при­родные активные добавки вулканического про­исхождения) и гипсового камня. Известесодержащее вяжущее с активными минеральными добавками должно содержать сумму свободных оксидов СаО и MgO 10—30 %, гипсового кам­ня до 5 %. Для улучшения физико-механи­ческих свойств этого вяжущего в него добав­ляют около 5 % хлоридов кальция или магния и натрия.

Начало схватывания известесодержащего вяжущего должно наступать не ранее 25 мин с момента затворения, окончание схватыва­ния — не позднее 24 ч. Вяжущее должно вы­держивать испытание на равномерность изме­нения объема при пропаривании. Тонина помо­ла должна соответствовать прохождению че­рез сетку № 008 не менее 90 % массы просеи­ваемой пробы.

В сложившейся отечественной практике ассортимент строительной товарной извести представлен главным образом воздушной комо­вой известью (около 90 %), другие виды из­вести, включая гидравлическую, составляют лишь 10 % общего выпуска. Выпуск магнези­альной и доломитовой не превышает 6—7 %.

Все виды извести имеют кристаллическое строение, но размеры кристаллов и расстоя­ние между ними изменяются в широких пре­делах. Чистые оксиды кальция и магния кри­сталлизуются в кубической системе. Порис­тость комовой воздушной извести изменяется в пределах 18—48 % (в среднем 35 %). Плот­ность куска (с учетом внутренней пористости) 1,6—2,5 т/м³, насыпная плотность массы 0,8— 1 т/м³, твердость по шкале Мооса 2—3.

Гидратная (гашеная) известь отличается белизной. Примеси и пережог могут прида­вать ей желтоватый оттенок. Она имеет микро­скопическую структуру, кристаллы ее выражены в виде гексагональных пластин или призм. Насыпная плотность массы 0,4—0,65 т/м³. Удельная теплоемкость при 0 °С около 1,1 кДж, при 400° С до 1,5 кДж. Теплота гашения кальциевой извести составляет 1160 кДж/кг СаО. [2]

Компоненты, показатель	Слабогидравлическая	Сильногидравлическая
Активные CaO+MgO, % Не более Не менее Активный MgO, %, не более CO2, %, не более Гидратная влага, %, не более	65 40 6 6 2	40 5 6 5 2

Табл 1.1. Технические требования, предъявляемые к гидравлической извести

Компонент	Негашеная, % по массе	Гашеная, % по массе, сорта
Кальцивая, сорта	Магнезиальная и доломитовая, сорта
первого	второго	третьего	первого	второго	третьего	первого	второго
Активные CaO+MgO, не менее: Без добавок С добавками Активный MgO, не более: Без добавок С добавками Непогасившиеся зерна, не более	90 65 5 3 4 7	0 55 5 5 6 11	70 ---- 5 7 --- 14	85 60 20(40) 5 6 10	75 50 20(40) 8 9 15	65 --- 20(40) 11 --- 20	67 50 --- 3 2 ---	60 40 --- 5 4 ---

Табл 1.2. Технические требования, предъявляемые к воздушной извести [2]

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМОГО СЫРЬЯ

Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСО_з и небольшое количество различных примесей.

Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.

Кальцит или известковый шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см3; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определении вида горных пород).

Арагонит — менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—3 г/см3, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.

В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит СаСОз • MgCOe. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO₃ или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО₂. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см³. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.

Чистые известково-магнезиальные породы — белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями — в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100—1250° С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами. [3]

Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий выход пластичного теста. При этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при температурах 1200° С и более вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».

Сырье	Содержание, %	Получаемая известь
CaCO3	MgCO3	Глини­стые примеси
Известняк:
Чистый	95 - 100	0-3	0-2,5	Маломагнезиальная
				жирная
Обычный	87-95	0-3	3-8	Маломагнезиальная
				тощая
Мергелистый	75-90	0-5	8-25	Гидравлическая
Доломитизированный	75-90	5-20	0-8	Магнезиальная
Доломит	55-75	25-45	0-8	Доломитовая
				Магнезиальная гидрав- лическая
Доломитизированный мерге-
листый известняк	50-70	5-25	8-30

Табл 1.3. Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ

Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения. [3]

Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).

Известково-магнезиальные породы в зависимости от их химического состава явля­ются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента.

По ГОСТ 21-27-76 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на семь классов. А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 1.4)

Компоненты	Содержание, % ржание, %
А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
СаСОз, не менее MgCO3, не более Глинистые примеси (SiO2 + AI2O3 + РегОз), не более	92 5 3	86 6 8	77 20 3	72 20 8	52 45 3	47 45 8	72 8 20

Табл 1.4. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих веществ

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 + СО₂

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 СаСО₃ 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 см²/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+ Н₂О = 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

2

3

1. стадия подготовки сырья к химическим превращениям;

2. химические превращения;

3. получение и доводка целевых продуктов. [5]

2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

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/(4t² + 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:

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

Табл 2.1. Таблица значений Тж, Тп и Тс

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 ;

t₁ =-5,4 (не подходит по условию);

t₂ = 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(Т_п):

Тп = 0,002*t^2+0,5 => t = ? ((Тп – 0,5)/0,002)= ?(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 = ?Y*B, где В = Тп/ Тж и Y = (1/ Тп)*(1/ Тж),

Значит L = 1/ Тж.

Зная Тж=625/(4t² + 1000) и Tп=0,002t² +0,5 , находим производительность:

L = 1/ Тж = (4t² + 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]

Значение показателя У	Оценка состояния технологии	Рекомендуемые мероприятия
<4>	очень низкий	закрытие предприятия (замена технологии производства)
> 4,1 до 4,6	низкий	коренная реконструкция (все возможные виды технологического развития)
> 4,6 до 6	повышенный	частичная реконструкция (эволюционное, рационалистическое развитие технологии)
> 6	высокий	поддержание режима функц-я предприятия (рационалистическое развитие технологии)

Табл. 3.1. Значения уровня технологии и рекомендации по поводу улучшения технологии (производства)

Сверив полученное выше значение уровня технологии производства со значениями, размещенными в таблице, можно сделать вывод о том, что состояние технологии находится на очень низком уровне, из чего можно сделать вывод, что следует заменить технологию производства предприятия. Уровень технологии является показателем качества технологического процесса и определяет его производительную способность. В то же время уровень данной технологии показывает, на сколько эффективно использование живого и прошлого труда технологическим процессом.

Определим с помощью показателя уровня технологии целесообразность рационалистического развития производства. Если мы получим значение У*>L, то рационалистическое развитие целесообразно, если У*

Y* = Y/L = 1/Тп.

Зная значение Тп, находим:

Y* = 1/ (0,002*3 ^2 +0,5) = 1,9

Т.к. 1,9 > 1,16 , т.е. У*>L , это означает целесообразность рационалистического развития технологии производства.

4. Структура технологического процесса

Схема технологического процесса строится по принципу «матрешки», т.е. низшие по иерархии элементы схемы являются составной частью более высоких. Перед построением структуры необходимо выделить все имеющиеся в анализируемой технологии элементы: технологические и вспомогательные операции, технологические и вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы.

Технологическая операция – часть элементарного технологического процесса, характеризующаяся постоянством характера воздействия на сырье, постоянством самого сырья и используемых орудий труда. Например, в технологическом процессе производства силикатного кирпича такой операцией является операция автоклавной переработки. [1]

Технологический процесс производства строительной извести состоит из следующих основных стадий (рис.4.1.): подготовка сырья — дробление, сортировка (1), обжиг (2), помол или гаше­ние (3) комовой извести.

Рис. 4.1 Схема технологического процесса производства строительной извести

Определенные сложности возникают при выделении структурных составляющих в непрерывных технологических процессах, для которых характерно непрерывное осуществление технологических действий. При этом технологические действия не прерываются на время выполнения вспомогательных действий (осуществляются одновременно с ними). Но и здесь можно четко выделить технологические и вспомогательные действия разного иерархического уровня. Например, химическое взаимодействие между кремнеземом и известью под давлением и повышенной температурой в процессе производства силикатного кирпича - это рабочий ход в структуре технологического процесса, загрузка отформованного сырца – вспомогательный переход.

Графически структуру технологического процесса представляют на соответствующих иерархических уровнях: технологических операциях (элементами структуры являются технологические и вспомогательные операции), переходах (элементами структуры являются технологические и вспомогательные переходы), рабочих и вспомогательных ходах (элементами являются рабочий и вспомогательный ходы). Графическое представление структуры технологического процесса производства извести на рис.4.1, 4.2, 4.3. [1]

ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ ДРОБЛЕНИЕ СООРТИРОВКА

ПОДГОТОВКА ВОЗДУХА

ОБЖИГ

Рис 4.2: Пооперационная структура технологического процесса производства извести:

- предметные связи -- временные связи

Конечной целью исследования структуры технологического процесса является выявление его рабочих и вспомогательных действий, так как их дальнейшее совершенствование и изменение позволит неограниченно повышать производительность технологического процесса и производства в целом.

В структуре технологического процесса различают два вида связей между элементами: предметные (по предмету труда) и временные (по времени осуществления), строго говоря, как таковых временных технологических связей не существует. [1]

ВСПОМОАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД

ЗАГРУЗКА ТОПЛИВА И СЫРЬЯ

ВСПОМОАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД

ПОДАЧА ВОЗДУХА В ПЕЧЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМОГО СЫРЬЯ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД

ОТВОД ГАЗОВ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД

ОТВОД КОМОВОЙ ИЗВЕСТИ

Рис 4.3. Структура операций процесса производства извести:

- предметные связи -- временные связи.

В любом технологическом процессе предметные связи всегда последовательны. Технологические операции следуют строго одна за другой.

Внутри операции последовательность вспомогательных и технологических переходов также однозначна и неизменна.

По-другому обстоит дело с временными связями. Они могут быть «последовательными» (дискретные технологические процессы) и «параллельными» (непрерывные технологические процессы).

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ХОД

ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ ВВЕРХ ПО ШАХТЕ

РАБОЧИЙ ХОД

ДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГАЗОВ НА СЫРЬЕ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ХОД

ДВИЖЕНИЕ КОМОВОЙ ИЗВЕСТИ ВНИЗ ПО ШАХТЕ

Рис 4.4 Структура технологического перехода «физико-химическое превращение исходного сырья» [1]

- предметные связи; -- -временные связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Известь известна человечеству не одно тысячелетие и все это время активно используется им в строительстве и многих других отраслях. Это объясняется доступностью сырья, простотой технологии и достаточно хорошими свойствами извести.

Распределение извести по областям применения [4]

Область применения	Основное назначение	Количество, % К общему выпуску
1. Строительство	Кладочные растворы, отделочные работы	25,6
2. Промышленность строительных материалов	Силикатный кирпич, силикатные бетоны	23,0
3. Цветная металлургия	Флюсование руд	1,0
4. Черная металлургия	Выплавка стали, агломерация руд	23,0
5. Пищевая промышленность	Производстве сахара	10,5
6. Целлюлозно-бумажная промышленность	Регенерация шлама	0,6
7. Сельское хозяйство	Водоочистка, дезинфекция, умягчение воды и т. д.	4,3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Комар А.Г. Технология производства строительных материалов

2. Болдырев А.С., Золотова П.П. Строительные материалы. Справочник.

3. Ченцов Н.В. Технология важнейших отраслей промышленности.

4. Миронович Н. М. Производственные технологии. Основы технологии производства продукции химического комплекса

5. Попов К. Н. Строительные материалы и изделия.

6. Кохно Н.П. Практические задачи по технодинамике. Методические указания. – Мн.: Высшая школа,1989.