Liceenta 2012_Bogdan Popa [310596]

CAPITOLUL I

PROCESUL TEHNOLOGIC DE FABRICARE A CIMENTULUI LA HOLCIM

Prezentarea firmei

HOLCIM ROMANIA S.A [anonimizat], betoanelor, agregate si alte produse auxliare.

Holcim este o [anonimizat]-a [anonimizat], o stație de măcinare la Turda, o rețea de 19 stații ecologice de betoane, 6 stații de agregate, 2 [anonimizat].

Fig. 1.1. [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], și în domeniul resurselor umane sunt o prioritate pentru Holcim. Valoarea totală a investițiilor Holcim pe piața locală din 1998 și pană acum se ridică la circa 750 [anonimizat] a extinde prezența în Romania. Cel mai important proiect al companiei s-a [anonimizat] a investit în perioada 2005-2010 peste 170 milioane euro în modernizarea liniei de producție.

Bugetul alocat în 2010 [anonimizat] a stației de măcinare de la Turda s-a ridicat la 20 de milioane de euro.

Pe parcursul celor peste 20 [anonimizat] a [anonimizat], inclusiv în domeniul transportului specializat și al produselor și analizelor de laborator. A [anonimizat]. Si-a [anonimizat] 100 de tipuri de deșeuri.

Principiul pe care se consolidează întreaga strategie de business a [anonimizat] a [anonimizat], protecția mediului înconjurător și responsabilitatea sociala. Holcim Romania pune astăzi bazele solide ale unui viitor durabil prin eforturile de a răspunde intr-o maniera sustenabila prezentului.

[anonimizat]: [anonimizat], Județul Bihor;

Suprafața : 434 260 m²

Nr. angajați: 248

Tip de ciment produs: ciment gri;

Scurt istoric:

1965 – înființarea fabricii;

1971 – punerea în funcțiune a primelor 3 linii tehnologice de 250.000 to clinker/an fiecare;

1972 – punerea în funcțiune a celorlalte 3 [anonimizat];

1983 – punerea în funcțiune a liniei de 930.000 to clinker/an;

2000 – [anonimizat] “Holcim”;

2000 – 2003 – se desfășoară programul de reabilitare a fabricii;

2003 – în luna septembrie este repusă în funcțiune linia de 930.000 to clinker/an;

2004 – decembrie, au loc primele teste privind coprocesarea anvelopelor uzate;

2007 – octombrie, are loc pornirea instalației de utilizare a deșeurilor solide tocate;

2007 – în luna noiembrie se atinge o [anonimizat] 36 % mai mare decât capacitatea nominală a cuptorului;

2009 – programul de mărire a capacitații de producție a cuptorului. Cuptorul atinge o capacitate de producție de 1.335.000 to clinker/an, cu cca 43 % mai mare decât capacitatea inițială;

2009 – august, este repusă în funcțiune a 3-a moară de ciment

2011 – sa mai dat drumul la doua proiecte și anume By pass clorine și o stație de vrac auto

2012 – În luna mai 2011 proiectul de recuperare a căldurii „Waste hyt recovery” din instalație de clinkerizare și utilizarea căldurii pentru a produce energie electrica; instalația fiind terminata în mai 2012

Procesul de fabricare a cimentului

Primele tehnologii care utilizau focul la prepararea hranei sau la prelucrarea metalelor, au folosit vetre sau cuptoare clădite din bolovani de piatra de calcar sau de gips. Prin acțiune focului ia fost eliberat bioxidul de carbon din roca de calcar, respectiv o parte din apa de constituție din piatra de gips, rezultând astfel primele pulberi de var și respectiv, ipsos.

Mărturii asupra utilizării acestor lianți minerali în construcții, datează încă din epoca bronzului. Ele sunt răspândite pe toată aria vechilor civilizații, în China și Egiptul Antic, în Mesopotamia și Valea Indusului, în Grecia și Roma Antica. Pe teritoriul României, primele indicii de utilizare a varului și a ipsosului în construcții sunt localizate în secolele IV-III i. e.n, la construcția cetăților din Dobrogea, la Histria, Tomis și Calatis.

Exista dovezi ca cei care au cunoscut și folosit cei mai bine lianții minerali au fost romanii, pentru ca eu nu au fost numai buni militari, ci și buni administratori dar mai ales neîntrecuți constructori. Ei au împânzit teritoriile vastului imperiu cu construcții ce mărturisesc acest lucru. Romanii sunt cei care au perfecționat varul și tehnologia lui de fabricație, obținând astfel un produs cu însușiri liante, net superioare varului propriu-zis, un liant capabil sa se întărească chiar sub apa.

Așa cum atesta și cercetările efectuate de savantul roman Șerban Solacolu, bolovanii de piatra utilizați la zidirea celor 20 de pile ale podului pe care l-au ridicat romanii după planurile arhitectului Apolodor din Damasc, la Drobeta Turnu Severin (102-105 e.n) au fost fixați între ei nu cu un mortar de var obișnuit, ci cu un beton obținut prin folosirea unui liant special care s-a întărit sub apa.

Este vorba, deci, de utilizare unui liant hidraulic care a oferit betonului o rezistenta superioara fata de cea a structurilor realizate din var obișnuit, ceea ce a și făcut sa dăinuiască până în epoca actuala. Cu acest tip de mortare sau betoane de „ciment roman” au fost fixate și blocurile de piatra utilizate la pavarea vestitelor drumuri imperiale, ce au legat între ele principalele centre urbane și cetăți ale Daciei romane, precum și pentru ridicarea edificiilor reprezentative, construite în acea perioada.

Romanii cunoșteau tehnologia pentru fabricarea unui ciment artificial obținut prin arderea roci naturale, marne sau calcare marnoase, ciment pe care mai târziu, britanicul James Parker avea sa îl reinventeze prin calcinarea unor nodului de calcar argilos. Produsul obținut de el era un var hidraulic, care , mai târziu va purta numele de „ciment”, nume inventat și folosit tot de romani.”

Apariția lianților hidraulici în România, Prima fabrică de ciment

„În România, producerea lianților hidraulici de tipul celor obținuți fie prin amestecarea vastului gras cu argile calcinate sau tufuri vulcanice, fie prin arderea unor calcare marnoase, a avut loc odată cu cucerirea romana. Unirea Principatelor romane într-o singura țară, a creat și mediul propice pentru înființarea primelor industrii romanești. Primele fabrici moderne de var hidraulic, iau ființă pe Valea Prahovei, pe baza zăcămintelor bogate de acolo.

Încurajata de legislațiile apărute în sprijinul industriei, în anul 1876 ia ființă prima fabrică de var hidraulic la Comarnic. Alte fabrici de var hidraulic se înființează în următorii ani la: Azuga, Breaza de Sus, Valea Seaca și Sinaia.

Odată cu obținerea independentei de stat, în anul 1877, România se înscrie tot mai hotărât pe drumul modernizării structurii sale economice. Necesitatea de a lega cu drumuri și cu căi ferate principalele localitatea și fluxuri economice ale tarii au cerut și au impus realizare multor lucrări de construcții.

Varul hidraulic nu prea asigura constricțiilor performante tehnice ce se obțin cu cimentul Portland. Acesta se importa, însă la preturi foarte ridicate, devenind foarte actuala fabricarea lui în țară.

În aceste împrejurări și la inițiativa inginerului I. G. Cantacuzino, a luat ființa în anul 1888 o societate în comandită simplă, pentru construirea unei fabrici de ciment la Brăila. În iulie 1890, fabrica a început sa funcționeze.

Alegerea zonei Brăila pentru amplasarea fabricii a fost una dintre cele mai fericite: apropierea de materia prima, transportul pe apa al materiei prime, al combustibilului, și al produsului finit – pentru consumul intern și pentru export-precum și distanta scurta de transport spre toate cele 3 provincii ale tarii, Muntenia, Moldova și Dobrogea.”

Descrierea proceselor de fabricare a cimentului.

a) Extracție și preparare materii prime

b) Procesul de măcinare a materiei prime

c) Procesul de clinkerizare

d) Procesul de producere a cimentului

Fig. 1.2. Fluxul tehnologic de producere a cimentului

Extracție și preparare materii prime

Materiile prime care sunt folosite pentru obținerea cimentului se extrag din cariere. Prin cariera se înțelege o exploatare de zi, prevăzuta cu toate instalațiile și utilajele necesar extragerii rocii utile, a minereului.

Calcarul, marna și argila, materiile care conțin calciu, siliciu, aluminiu și oxizi de fier în concentrațiile cerute sunt extrase folosind tehnici specifice de găurire și explozii controlate.

Dimensiunile materialului extras din cariera sunt reduse prin comprimare(strivire) cu ajutorul concasoarelor cu fălci, giratorii,cu valțuri și efect de soc(lovire), concasor cu ciocane concasor cu impact, în doua trepte de concasare.

Materialul brut este transportat în incinta fabricii prin intermediul unei benzi transportoare ; banda trece printr-un analizor de banda care determină compoziția chimica a materialului transportat.

Banda transportatoare va duce materialul concasat spre omogenizare prin așezarea în straturi în 2 halde longitudinale de 20.000 tone fiecare.

Fig.1.3 Prezentarea tipurilor de materii prime.

Fig. 1.4. Prezentarea poceselor mecanice

Procesul de măcinare si concasare a materiei prime

Măcinarea este operațiunea de aducere a materiilor prime la dimensiuni corespunzătoare alimentarii cuptorului(<1mm). După mediul în care se desfășoară măcinarea poate fi: măcinare umedă sau măcinare uscată.

Măcinarea umedă ara loc în prezența apei, produsul finit fiind o suspensie de particule solide numita pasta. Proporția de apa se alege în funcție de proprietățile materialelor măcinate astfel încât să se permită transportul ei prin pompare.

Fig. 1.5. Prezentarea concasorului cu ciocane

Fig. 1.6. Prezentarea materialelor preomogenizate

Măcinarea uscata se executa în curent de aer . Umiditatea materialului supus măcinării se limitează la maxim 1% (pentru a evita aglomerările de particule,lipituri și colmatări).

La procedeul uscat (procedeul cel mai des utilizat) materialul brut este uscat, după care se macină într-o moară cu bile sau cu role (Fig. 5) moara verticală cu role.

Gazele calde din cuptor sunt aspirate printr-un turn de uscare pentru a se asigura uscarea suficientă a materialului. În cele două compartimente ale morii, corpurile de măcinare (bilele) reduc dimensiunile materialului, rezultând ca produs finit o pulbere la ieșirea din moară – făină.

Fig. 1.7. Prezentarea unei mori verticale respectiv orizontale

Depozitarea făinii se face în silozuri special amenajate cu ventilație, pentru a fluidiza materialul și pentru ai asigura o anumita omogenitate.

Sistemul de desprăfuire este foarte important pentru orice fabrică de ciment și devine obligatoriu în momentul în care apar pulberile.

Desprăfuirea este prezentă pe întreg fluxul tehnologic al fabricării cimentului, încă din carieră, când încăperile concasoarelor și benzile transportoare sunt forte bine închise și izolate cu pereți din diferite materiale plastice și metalice, și până în momentul extracției cimentului pentru a fi livrat.

Trei tipuri de colectori mari de praf se găsesc în industria cimentului:

– cicloanele: sunt eficiente în proporție de 95% pentru praful care are aproximativ 60% din componența lui particule sub 5 microni.

– precipitatoare electrostatice: acestea pot capta praful în proporție de 99.85% din totalul de praf aflat în suspensie, după care acesta este colectat de șnecuri și reintrodus în procesul de fabricație.

– filtrele cu saci: care conțin filtre fie din țesătura (care implică fie scuturarea sau revărsarea jetului de aer pentru curățat) fie din pâslă (care se curata prin revărsarea jetului de aer). Temperaturile pulberilor însoțite de gaz care întră în aceste filtre nu poate depăși 150° în cazul filtrelor cu saci din țesătura, iar în cazul filtrelor cu pâslă până la 280°.

Fig. 1.8. Prezentarea sistemului de preincalzire

Procesul de clinkerizare

Clinkerizarea reprezintă una dintre cele mai importante și mai complexe faze din procesul tehnologic de obținere a cimentului Portland.

Făina extrasa din silozurile, ajunge în cuptorul rotativ ,dar nu înainte ca un turn de pre-încălzire să asigure încălzirea făinii înainte de intrarea în cuptor . Aceasta operațiune crește randamentul termic al cuptorului în condițiile în care faina este parțial calcinată în turnul de pre-încălzire.

Fig. 1.9. Linia de producere clinker

În cuptorul rotativ temperatura atinge valori de 2000 grade Celsius. La aceste temperaturi ridicate, mineralele fuzionează, formând cu preponderență cristale de silicați de calciu – clincher.

Combustibili tradiționali care se utilizează în industria cimentului sunt: cărbune, pet-coke, păcura, motorina, la aceștia se adaugă și combustibilii alternative, care reușesc cu succes sa înlocuiască, substitute, un anumit procent din totalul de combustibili tradiționali utilizați.

Tipuri de deșeuri folosite ca și combustibili tradiționali sunt:

– anvelope uzate și cauciuc

– plastic, hârtie, textile, lemn (inclusiv rumeguș), ambalaje etc. – din industrie și deșeuri menajere selectate.

– o întreagă gamă de reziduri petroliere (de la uleiuri uzate și emulșile lor , acizi tari și pământuri contaminate, solvenții și nămolurile) etc.

Clincherul topit este parțial răcit într-un răcitor grătar, utilizându-se aer la temperatura mediului ambiant, care este mai apoi alimentat în cuptor ca aer de combustie. Faza de răcire a clinkerului are o influenta hotărâtoare asupra calității, care se reflecta în compoziția mineralogica, aspectul chimico-morfologic și textural, aptitudinile la măcinare.

Depozitare clinkerului se face în silozuri, aerate și ventilate, la fel ca și în cazul depozitării făinii.

Procesul de producere a cimentului

Clinkerul este măcinat împreuna cu aproximativ 5% gips și alte adaosuri (calcar, zgura, tuf vulcanic) în moara de ciment. În urma procesului de măcinare fina rezulta produsul numit ciment.

Fig. 1.10. Linia de producere clinker

Diferitele sortimente de ciment sunt depozitate în silozuri, pe tipuri de ciment, înainte de a fi livrate la saci sau vrac. Faza de ambalare și expediere este ultima din procesul de fabricare al cimentului.

Procesul de producție generează volume mari de gaze și aer care trebuiesc desprăfuite înainte de a fi eliminate în atmosfera.

Instalații utilizate în industria cimentului pentru desprăfuirea fluxului tehnologic (cuptor, răcitor grătar, mori, concasoare etc.) .

Fig. 1.11. Prezentarea electrofiltor Fig. 1.12. Filtre cu saci

CAPITOLUL II

INSTALAȚII AUXILIARE ÎN FABRICAREA CIMENTULUI

Desprăfuirea în tehnologia de fabricare a cimentului

Pentru producerea unei tone de ciment este necesară mărunțirea a aproximativ 4,7 t de materii prime, precum și vehicularea materiilor intre diversele faze ale procesului de fabricație, operații însoțite de importante degajări de praf.

Aceste degajări de praf, care se cifrează intre 5% și 10% din totalul materialelor, creează condiții de lucru neigienice în secțiile tehnologice, depuneri de praf în împrejurimile fabricilor și pierderi importante de materii prime și finite.

Diminuarea acestor efecte se realizează prin prevederea de instalații de desprăfuire care asigură:

– evacuarea aerului sau a gazelor cu praf din utilajele și secțiile producătoare;

– filtrarea aerului sau a gazelor cu praf și evacuarea acestora în atmosfera la un grad de puritate conform normelor și legilor în vigoare;

– returnarea prafului reținut, în procesul tehnologic.

In funcție de gradul de dotare și condițiile de funcționare, cantitatea de aer sau gaz care se desprăfuiește pentru 1 kg de ciment produs este intre 8 și 12 m3.

Sursele de emisie a prafului

Sursele de emisie din cadrul liniei tehnologice de fabricație a cimentului sunt indicate în și explicitate în ceea ce privește locul, gravimetria (conținut de praf) și granulometria su figura. Pozițiile din figura sunt aceleași cu cele indicate dedesubt.

Teoria prăfuirii: Producerea și împrăștierea prafului în cadrul liniei tehnologice de fabricare a cimentului este determinata în principal de:

– tratarea tehnologica a componenților ce intra in fabricarea cimentului cum ar fi:mărunțirea, măcinarea, uscarea, arderea;

– vehicularea unor cantități importante de aer sau gaze arse, ca urmare a mișcării materialelor intre diversele faze ale procesului tehnologic și a ventilării tehnologice a morilor, uscătoarelor și cuptoarelor, este însoțită de antrenarea și împrăștierea în mediul ambiant a unor importante cantități de praf.

Instalații de desprăfuire:

Filtre cu saci: – țesăturile din poliacrilanitrile (dralon) pentru gaze calde și umede;

– țesăturile din poliamide (nylon – perlon ) pentru gaze reci cu praf abraziv;

– lâna și bumbacul nu se mai utilizează în prezent.

De asemenea, proprietățile de filtrare ale mediilor filtrante se îmbunătățesc prin tratamente corespunzătoare mecanice , termice, chimice și electrice.

Tipurile de filtre cele mai răspândite sunt filtrele cu saci cilindrici verticali sau cu saci paralelipipedici ( rame sau buzunare ) , având diferite concepții ale geometriei carcaselor ,ale așezării elementelor filtrante și ale sistemelor de scurtare a țesăturilor filtrante (tabelul Nr.1).

Tabelul 2.1. Filtre cu saci fabricate în România și din import

Filtre cu saci

În ceea ce privește scurtarea țesăturii se folosesc trei metode , și anume:

Mecanice (lovire ,vibrare )

Pneumatică ( trecerea inversa de aer continua sau pulsatorie prin jeturi de aer comprimat de înalta sau joasa presiune)

Scuturare combinata (mecanico-pneumatica)

In ultima perioada, după anul 1975,majoritatea producătorilor adopta , cu rezultate foarte bune, soluțiile de scurtare cu jeturi inverse realizate într-o gama diversa de dispositive atât pentru sacii filtranți în forma cilindrica , cat și pentru cei în forma de rama.

Soluțiile constructive și principiul de funcționare la cele trei tipuri de filtre fabricate în Romania sunt similare .

Filtrul are în component următoarele subansambluri de baza:

carcasa în care sunt montate elementele filtrante denumita camera de filtrare;

buncărul de colectare a prafului și de intrare a gazelor cu praf

camera superioara de gaze curate în care este montat mecanismul de scurtare a sacilor .

Gazele cu praf intra în filtru prin buncărul de praf care realizează și o preseparare
(prin inerție) și pătrunde în camera de filtrare intre e1ementele filtrante. Aici, datorita
fluxului, gazele cu praf trec prin elemente1e filtrante unde praful se depune pe suprafața
exterioara a țesăturii, iar gazele curate pătrund în camera superioara de unde sunt evacuate
de exhaustorul instalației respective de desprăfuire.

Desprinderea prafului de pe suprafața se realizează prin mecanismul de scuturare cu
aer comprimat care este diferit pentru cele trei tipuri de filtre.

a. La filtrele cu saci F3 – ICSPM – desprinderea prafului se realizează prin curgerea
inversa a unui debit de aer furnizat de un ventilator de presiune 1200-2000 mm3, Fiecare sac
are în capul superior o diuza care este alimentata, pe șiruri de saci, de ventilatorul de aer de
curățire. Comanda scuturării se realizează printr-un sistem de clapete acționate de un arbore
cu cama și un presostat diferențial,

b. La filtrele romanești de tip "puIs-jet", desprinderea prafului se realiza prin jeturi
scurte produse cu aer comprimat de 4 – 6 bari.

Prin duzele de tip "Venturi", montate în capul fiecărui sac la partea superioara, se
introduce, la intervale prestabi1ite de un programator, jeturi scurte de aer comprimat de
0,1 – 0,2 s, care antrenează în saci o cantitate considerabila de gaze curate.

In cadrul acestui sistem de scuturare (curățire) se remarca următoarele:

Filtrele cu strat granular

Filtre1e cu strat granular sunt formate din compartimente de forma cilindrica prevăzute cu strat de granule de cuarț cu dimensiuni de 2 pana la 5 mm, prin care trec gazele cu praf. Filtrarea cu strat granular se bazează pe forțele de separare a prafului prin soc, intercepție și inerție.

In industria cimentului se folosesc cu succes la desprăfuirea aerului în exces de la răcitoarele grătar, deoarece sunt rezistente la praf abraziv și la temperaturi pana la cca 450°C.

Cel mai recent tip al acestui fel de utilaj este filtrul cu centrifugare și strat granular, desprăfuitor complex (fig. 12) care consta dintr-un preseparator ciclon integrat intr-un filtru cu strat granular.

Gazul cu praf intra în ciclonul integrat 2 unde s produce o preseparare, iar praful este evacuat la partea inferioara prin intermediul unui dozator celular.

Fracțiunile granulometrice mici sunt reținute de stratul granular 4, stratul de sus în jos de curentul de aer care iese apoi la curățat prin tubul colector 6. In regim de regenerare sau curățire c1apeta 5 închide legătura cu tubul colector 6.

Concomitent acționează grebla netezitor 7 cu dubla funcție, de amestecare a granulelor și de netezire.

Filtrul cu strat granular se folosește montat în baterii de 8-16 unități de felul celui
descris, instalația fiind automatizata în funcție de căderile de presiune în unități, într-un (program dependent de cantitatea de praf depusa în stratul granular.

Tabelul 2.2. Încărcarea specifică a filtrelor cu țesături.

Încărcările specifice care dau rezultate se afla în plaja de 2000-3000 m3/m2 h cu gaz de praf, iar căderile de presiune în element variază de la 100 mm CA la 200 mm CA.

Desprăfuirea electrostatică

Principiul separării electrostatice. Gazul care urmează sa fie curățat străbate carcasa electrofiltrului, al cărui echipament interior este constituit, în principal, din electrozii
de emisie cuplați la polul negativ al înaltei tensiuni și din electrozii de depunere – legați la
pământ – care formează polul pozitiv.

Separarea electrostatica a particulelor în suspensie din gaze comporta, în principal, realizarea următoarelor faze: încărcarea electrica, colectarea, îndepărtarea particulelor depuse de colectarea acestora.

Particulele se încarcă eu ioni produși de descărcarea "Corona" de la electrozii de emisie, alimentați în curent continuu de înalta tensiune. Prin acțiunea câmpului electric ce se creează intre electrozii de emisie și de depunere, particulele încărcate sunt atrase de electrozii de depunere legați la pământ,

Forța care acționează asupra particulei este de natura coulombiană, care este proporțională cu produsul dintre sarcina particulei și intensitatea câmpului electric.

Intr-un electrofiltru industrial aceste forte ating valori cuprinse intre 300 și 3000 g, pentru particule de 10 µm, respectiv 1 µm (g = 9,81 m*s2). Acestei forte i se opun forțele de inerție și forțele datorate vâscozității. Deci particulele din câmpul de depunere se deplasează dinspre electrodul de emisie spre cel de depunere cu viteze care depind de echilibrul dintre forțele "Coulomb" și "Stokes".