3.2. Карбонатное сырье для производства портландцемента и извести. Карбонатное сырье для цемента


3.2. Карбонатное сырье для производства портландцемента и извести

Под цементным сырьем понимают горные породы и отходы промышленности, в результате технологической переработки которых получают вяжущий материал – цемент, являющийся одним из основных материалов для строительного производства.

Вяжущие вещества, получаемые в результате соответствующей технологической переработки различных горных пород, представляют собой порошок (цемент), который при затворении водой образует удобное для обработки и укладки пластичное тесто, затем затвердевающее и образующее прочный искусственный камень. Если цемент при этом был смешан с мелким заполнителем (песком), то получают строительный раствор, если добавляют еще и крупный заполнитель –бетон. В зависимости от того, в каких условиях вяжущие способны затвердевать, они разделяются на две большие группы: воздушные и гидравлические.

Воздушныевяжущие после затворения водой твердеют и набирают прочность только на воздухе. При увлажнении они теряют свою прочность. К их числу относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорный цемент.

Гидравлическиевяжущие твердеют и на воздухе и в воде. Но максимальной прочности они достигают только в условиях постоянного увлажнения. Главный представитель – портландцемент, характеристика которого приводится ниже.

В основе производства цемента лежит взаимодействие между оксидами СаО и SiО2при обжиге сырьевой смеси. Поэтому главными породами для производства вяжущих являютсяизвестняки, реже мергели, мел, глинистые мергели, содержащие СаСО3(кальцит), а также глины.

Итак, портландцемент – это тонкий порошок, в состав которого входит:

− клинкер (80−95 % в составе портландцемента) – смесь размолотого известняка и легкоплавких глин. С первым в смесь вносится основная часть окиси кальция, со вторыми – кремнезем, глинозем и окислы железа. Глины в объеме клинкера составляют 15−25 %. В последнее время, в качестве глинистой составляющей применяются отходы производства – металлургические шлаки и шламы. Полученную смесь – клинкер – подвергают обжигу;

− гипсовый камень, ангидрит (5−7 %) применяются для регулирования сроков схватывания цемента;

− активные минеральные добавки (10 %) – диатомиты, трепела, опоки (кремнистые породы). Они связывают в бетоне свободную известь в нерастворимые в воде соединения. Если количество минеральных добавок составляет 30−40 %, то получают пуццолановый портландцемент. Он очень водостоек, водонепроницаем, и устойчив к сульфатной коррозии. Применяется в гидротехническом строительстве.

Поскольку портландцемент (да и все цементы) трехкомпонентная смесь, а при мокром способе производства необходимо еще и большое количество воды, то при оценке месторождения в одном месте или рядом должны быть запасы и карбонатного и глинистого сырья и вода. Добавки можно привезти.

Требования к компонентам портландцемента следующие.

1. Карбонатное сырье – вредно окремнение, запесоченность, присутствие доломита в количестве более 18 %, закарстованность.

Содержание СаО – не менее 42,5 % (т.е. не менее 75 % СаСо3), МgО – не более 4 %, К2О+Na2O– не более 1 %,SО3– не более 1,3 %, Р2О5– не более 0,4 %. Если производят белый цемент, то определяют красящие оксиды – МnО, Сr2O3и др.

2. Глины – вредно присутствие крупных обломков, запесоченности. Они должны обладать низкой огнеупорностью (1100−1150 ºС), средней пластичностью и низкой температурой спекания (100−150 ºС). Этим условиям отвечают полиминеральные, преимущественно, гидрослюдистые по составу глины − легкоплавкие.

Химический состав глин должен отвечать следующим требованиям. Содержание (не более), масс. %: МgО – 6,SО3– 5, К2О+Na2O– 3,5−4, Р2О5– 0,6, ТiО2– 2.

3. Гипс – отсутствие твердых включений, препятствующих размолу, наличие сульфатов.

4. Активные минеральные добавки – диатомит, трепел, опока, вулканические породы (туфы). Применяются также доменные, топливные шлаки, золошлаковые смеси. Содержание SO3в диатомитах, опоках, трепелах не должно превышать 3 %.

По запасам месторождения карбонатных пород распределяются следующим образом: менее 10 млн. т – очень мелкие; 10−50 – мелкие, 50−100 – средние, 100−300 – крупные, более 300 – очень крупные. Их добыча производится открытым способом, в карьерах. Рыхление породы осуществляется взрывами. Полученная масса автотранспортом перевозится на место потребления – цементные заводы.

В Свердловской области существуют 2 эксплуатируемых месторож-дения известняков для цементного сырья – Невьянское−1 и Кунарское. Имеется ряд месторождений карбонатного сырья (известняков), пригодных для производства цемента – Северо−Воронцовское, Савотькинское и Черемшанское.

Основными потребителями сырья являются ОАО «Сухоложскцемент» (г. Сухой Лог) и ОАО «Невьянский цементник» (г. Невьянск).

В целом острого дефицита в цементе область пока не испытывает, однако имеются хорошие перспективы для вывоза его в Тюменскую область, Ханты−Мансийский и Ямало−Ненецкий автономные округа.

studfiles.net

3.2. Карбонатное сырье для производства портландцемента и извести

Под цементным сырьем понимают горные породы и отходы промышленности, в результате технологической переработки которых получают вяжущий материал – цемент, являющийся одним из основных материалов в строительном производстве.

Вяжущие вещества, получаемые в результате соответствующей технологической переработки различных горных пород, представляют собой порошок (цемент), который при затворении водой образует удобное для обработки и укладки пластичное тесто, затем затвердевающее в прочный искусственный камень. Если цемент при этом был смешан с мелким заполнителем (песком), то получают строительный раствор, если добавляют еще и крупный заполнитель – получают бетон. В зависимости от того, в каких условиях вяжущие вещества способны затвердевать, они разделяются на две большие группы: воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие после затворения водой твердеют и набирают прочность только на воздухе. При увлажнении они теряют свою прочность. К их числу относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорный цемент.

Гидравлические вяжущие твердеют и на воздухе, и в воде. Но максимальной прочности они достигают только в условиях постоянного увлажнения. Главный представитель – портландцемент, характеристика которого приводится ниже.

В основе производства цемента лежит взаимодействие между оксидами СаО и SiО2 при обжиге сырьевой смеси. Поэтому главными породами для производства вяжущих являются известняки, реже мергели, мел, глинистые мергели, содержащие СаСО3 (кальцит), а также глины.

Итак, портландцемент – это тонкий порошок, в состав которого входят:

− клинкер (80−95 % в составе портландцемента) – смесь размолотого известняка и легкоплавких глин. С первым в смесь вносится основная часть окиси кальция, со вторыми – кремнезем, глинозем и окислы железа. Глины в объеме клинкера составляют 15−25 %. В последнее время в качестве глинистой составляющей применяются отходы производства – металлургические шлаки и шламы. Полученную смесь – клинкер – подвергают обжигу;

− гипсовый камень, ангидрит (5−7 %), которые применяются для регулирования сроков схватывания цемента;

− активные минеральные добавки (10 %) – диатомиты, трепела, опоки (кремнистые породы). Они связывают в бетоне свободную известь в нерастворимые в воде соединения. Если количество минеральных добавок составляет 30−40 %, то получают пуццолановый портландцемент. Он очень водостоек, водонепроницаем и устойчив к сульфатной коррозии. Применяется в гидротехническом строительстве.

Поскольку портландцемент (да и все цементы) − трехкомпонентная смесь, а при мокром способе производства необходимо еще и большое количество воды, то при оценке месторождения в одном месте или рядом должны быть запасы карбонатного и глинистого сырья и вода. Добавки можно привезти.

Требования к компонентам портландцемента следующие:

1. Карбонатное сырье – вредно окремнение, запесоченность, при-сутствие доломита в количестве более 18 %, закарстованность. Содержание СаО – не менее 42,5 % (т.е. не менее 75 % СаСО3), МgО – не более 4 %, К2О + Na2O – не более 1 %, SО3 – не более 1,3 %, Р2О5 – не более 0,4 %. Если производят белый цемент, то определяют содержание красящих оксидов – МnО, Сr2O3 и др.

2. Глины – вредно присутствие крупных обломков, запесоченности. Они должны обладать низкой огнеупорностью (1100−1150 ºС), средней пластичностью и низкой температурой спекания (100−150 ºС). Этим условиям отвечают полиминеральные, преимущественно гидрослюдистые по составу глины. Химический состав глин должен отвечать следующим требованиям, масс. %: МgО – 6; SО3 – 5; К2О + Na2O – 3,5−4; Р2О5 – 0,6, ТiО2 – 2.

3. Гипсовый камень – необходимо наличие сульфатов кальция и отсутствие твердых включений, препятствующих размолу.

4. Активные минеральные добавки – диатомит, трепел, опока, вулканические породы (туфы). Применяются также доменные гранулированные и топливные шлаки, золошлаковые смеси. Содержание SO3 в диатомитах, опоках, трепелах не должно превышать 3 %.

По количеству запасов месторождения карбонатных пород распределяются следующим образом: менее 10 млн т – очень мелкие; 10−50 – мелкие, 50−100 – средние, 100−300 – крупные, более 300 – очень крупные. Их добыча производится открытым способом, в карьерах. Рыхление породы осуществляется взрывами. Полученная масса автотранспортом перевозится на место потребления – цементные заводы.

В Свердловской области существует 2 эксплуатируемых месторождения известняков для цементного сырья – Невьянское−1 и Кунарское. Имеется ряд месторождений карбонатного сырья (известняков), пригодных для производства цемента – Северо-Воронцовское, Савотькинское и Черемшанское. Основными потребителями сырья являются ОАО «Сухоложскцемент» (г. Сухой Лог) и ОАО «Невьянский цементник» (г. Невьянск).

В целом острого дефицита в цементе на сегодняшний день область не испытывает, однако в ближайшее время прогнозируется резкое повышение спроса на него. Имеются хорошие перспективы для вывоза его в Тюменскую область, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа.

studfiles.net

3.2. Карбонатное сырье для производства портландцемента и извести

Под цементным сырьем понимают горные породы и отходы промышленности, в результате технологической переработки которых получают вяжущий материал – цемент, являющийся одним из основных материалов для строительного производства.

Вяжущие вещества, получаемые в результате соответствующей технологической переработки различных горных пород, представляют собой порошок (цемент), который при затворении водой образует удобное для обработки и укладки пластичное тесто, затем затвердевающее и образующее прочный искусственный камень. Если цемент при этом был смешан с мелким заполнителем (песком), то получают строительный раствор, если добавляют еще и крупный заполнитель –бетон. В зависимости от того, в каких условиях вяжущие способны затвердевать, они разделяются на две большие группы: воздушные и гидравлические.

Воздушныевяжущие после затворения водой твердеют и набирают прочность только на воздухе. При увлажнении они теряют свою прочность. К их числу относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорный цемент.

Гидравлическиевяжущие твердеют и на воздухе и в воде. Но максимальной прочности они достигают только в условиях постоянного увлажнения. Главный представитель – портландцемент, характеристика которого приводится ниже.

В основе производства цемента лежит взаимодействие между оксидами СаО и SiО2при обжиге сырьевой смеси. Поэтому главными породами для производства вяжущих являютсяизвестняки, реже мергели, мел, глинистые мергели, содержащие СаСО3(кальцит), а также глины.

Итак, портландцемент – это тонкий порошок, в состав которого входит:

− клинкер (80−95 % в составе портландцемента) – смесь размолотого известняка и легкоплавких глин. С первым в смесь вносится основная часть окиси кальция, со вторыми – кремнезем, глинозем и окислы железа. Глины в объеме клинкера составляют 15−25 %. В последнее время, в качестве глинистой составляющей применяются отходы производства – металлургические шлаки и шламы. Полученную смесь – клинкер – подвергают обжигу;

− гипсовый камень, ангидрит (5−7 %) применяются для регулирования сроков схватывания цемента;

− активные минеральные добавки (10 %) – диатомиты, трепела, опоки (кремнистые породы). Они связывают в бетоне свободную известь в нерастворимые в воде соединения. Если количество минеральных добавок составляет 30−40 %, то получают пуццолановый портландцемент. Он очень водостоек, водонепроницаем, и устойчив к сульфатной коррозии. Применяется в гидротехническом строительстве.

Поскольку портландцемент (да и все цементы) трехкомпонентная смесь, а при мокром способе производства необходимо еще и большое количество воды, то при оценке месторождения в одном месте или рядом должны быть запасы и карбонатного и глинистого сырья и вода. Добавки можно привезти.

Требования к компонентам портландцемента следующие.

1. Карбонатное сырье – вредно окремнение, запесоченность, присутствие доломита в количестве более 18 %, закарстованность.

Содержание СаО – не менее 42,5 % (т.е. не менее 75 % СаСо3), МgО – не более 4 %, К2О+Na2O– не более 1 %,SО3– не более 1,3 %, Р2О5– не более 0,4 %. Если производят белый цемент, то определяют красящие оксиды – МnО, Сr2O3и др.

2. Глины – вредно присутствие крупных обломков, запесоченности. Они должны обладать низкой огнеупорностью (1100−1150 ºС), средней пластичностью и низкой температурой спекания (100−150 ºС). Этим условиям отвечают полиминеральные, преимущественно, гидрослюдистые по составу глины − легкоплавкие.

Химический состав глин должен отвечать следующим требованиям. Содержание (не более), масс. %: МgО – 6,SО3– 5, К2О+Na2O– 3,5−4, Р2О5– 0,6, ТiО2– 2.

3. Гипс – отсутствие твердых включений, препятствующих размолу, наличие сульфатов.

4. Активные минеральные добавки – диатомит, трепел, опока, вулканические породы (туфы). Применяются также доменные, топливные шлаки, золошлаковые смеси. Содержание SO3в диатомитах, опоках, трепелах не должно превышать 3 %.

По запасам месторождения карбонатных пород распределяются следующим образом: менее 10 млн. т – очень мелкие; 10−50 – мелкие, 50−100 – средние, 100−300 – крупные, более 300 – очень крупные. Их добыча производится открытым способом, в карьерах. Рыхление породы осуществляется взрывами. Полученная масса автотранспортом перевозится на место потребления – цементные заводы.

В Свердловской области существуют 2 эксплуатируемых месторож-дения известняков для цементного сырья – Невьянское−1 и Кунарское. Имеется ряд месторождений карбонатного сырья (известняков), пригодных для производства цемента – Северо−Воронцовское, Савотькинское и Черемшанское.

Основными потребителями сырья являются ОАО «Сухоложскцемент» (г. Сухой Лог) и ОАО «Невьянский цементник» (г. Невьянск).

В целом острого дефицита в цементе область пока не испытывает, однако имеются хорошие перспективы для вывоза его в Тюменскую область, Ханты−Мансийский и Ямало−Ненецкий автономные округа.

studfiles.net

Карбонатный компонент - Сырьевые материалы - Технология производства цемента - Каталог статей

Типичным сырьем в  технологии портландцемента  являются известняк и глина.

         Месторождения мергеля, сформировавшиеся в результате совместного   осаждения   известняка или мела и глины в водныхбассейнах,       встречаются реже. В России используютчаще мел и глину. Стоимость    сырья    составляет 25...30% от себестоимости цемента. Соотношение ме­жду компонентами в под­готовленной сырьевой смеси

составляет по массе 75...80% карбоната кальция и 20…25% глины. За­вод, выпускающий 1,8-2,4 млн. т цемента в год, потребляет 3...4 млн. т мела и 720...960 тыс. т глины.

         Известняки - наиболее распространенная осадочная, горная порода. Под термином "известняк" подразумеваются многочисленные разновид­ности карбоната кальция, но, как правило, это два минерала: кальцит и арагонит. Кальцит, наиболее распространенный в земной коре минерал, формирует массивы известняковых гор, образующихся при различных геологических процессах.  Самостоятельной разновидностью карбоната кальция органогенного происхождения является мел - мягкая, слабосцементированная порода, содержащая 98...99% карбоната кальция в виде  скелетных остатков фораминифер - простейших корненожек. Мел имеет сильно развитую внутреннюю пористость и высокую удельную поверхность, значительно превышающую все другие разновидности  карбонатных пород. Мел залегает большими толщами на территории Русской платформы в районах Белгорода, Брянска, Курска, юга Воронежской  области, Мордовии, Средней Волги, Славянска в Украине.

         Мощные толщи меловых отложений достигают 30...80 м. Качество известняковых пород зависит от их структуры. Считают, что мелкозернистый (менее 0,01 мм) кальцит мела легче взаимодействует с кислотными оксидами глины. СаО, выделившийся из плотных мраморовидных известняков, реагирует медленнее, отдельные кристаллы кальцита в известняка могут быть повышенной твердости в сравнении с основной породой  недостаточно измельченными поступают в печь. Несмотря на большой расход энергии на помол сырья, с установкой печей большой длины высокая плотность известняка часто рассматривается технологами как положительный фактор.

При низкой естественной влажности плотные известняки позволяют работать с пониженной влажностью шлама. Кроме того, при помоле сырья плотного известняка нет переизмельченных частиц (диметром 5 мкм и меньше), трудно улавливаемых в электрофильтрах и выносимых из печей с отходящими газами. Удается осуществить хороший контакт сырьевых реагентов при обжиге.

Сильно развитая внутренняя поверхность мела обусловливает как избыточное обводнение шлама для перемещения по заводским коммуникациям, так и ограниченный контакт частиц мела и глины на начальных этапах обжига.

Кроме структуры сырья важно постоянство химического состава поступающего из карьера известняка. Кремниевые включения в виде так называемого карста, кремниевые желваки и кварцевые зерна нежелатель­ны. Равномерно распределенные, ограниченные глинистые примеси по­вышают однородность сырьевой смеси.

Химический состав известняков, используемых цементными заводами, характеризует высокое содержание СаО (47...55%). Допустимо примене­ние пород, в которых СаО не менее 42% при работе на газе и мазуте и 44% СаО при работе на угольном топливе. Использование известняка при меньшем, чем указанные величины СаО, возможно при условии, если второй компонент вносит в сырьевую смесь недостающее количество ок­сида кальция.

Ввиду близости ионных радиусов с ионом кальция (1,04Ả) в известня­ках могут содержаться примеси ионов Мп2+ (0,91), Fe2+ (0,80), Zn + (0,83) и Mg2+ (0,74) [3,23]. Допустимое содержание MgO - 3,2%.

Мергель - осадочная горная порода, при формировании которой со­вместно осаждались глинопесчанистая тонкодисперсная суспензия и кар­бонат кальция. Применение известкового мергеля с 75...80% СаСОз и 20...25% глины (натурал), состав которого близок к готовой цементной сырьевой шихте, упрощает технологию. Самый дешевый цемент в России до перестройки изготовлял Подгоренский цементный завод при обжиге гранул из откорректированной сырьевой смеси на основе мергелей в шахтных печах.

 

 

по материалам: Лугинина И.Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов. - Белгород, 2004

cement.ucoz.ru


Смотрите также