Способы производства портландцемента. Сырье для производства цемента


Сырье для производства портландцемента - Цемент и бетон

Сырье для производства портландцемента

Сырьем для производства портландцемента служат в основном известковые и глинистые материалы, которые берутся в таких пропорциях, чтобы обеспечить определенный химический состав сырьевой смеси, необходимый для правильного обжига. При этом очень важно, чтобы химический состав оставался максимально постоянным, так как даже небольшие отклонения в содержании основных компонентов смеси могут значительно изменить свойства конечного продукта — цемента.

В качестве известковых материалов для производства портландцемента применяются: разновидности известняка, мергель, отходы производства щелочей. Из глинистых материалов используются: глина, глинистый сланец, доменный шлак, зола.

Сырьевые смеси могут состоять из двух и более компонентов. Возможны такие комбинации, как известняк и глина, известняк и «цементный камень», известняк и доменный шлак и др., а также смеси указанных основных компонентов с добавкой кремнезема из песчаника и железной руды, но без известковистых соединений, как, например, волластонит или гранит. В отдельных случаях применяются и смеси с видоизмененным известняком, содержащим известковистые минералы. Эти известняки обычно бывают загрязнены сланцами, глинистыми сланцами, гранитом и другими интрузивными породами, что затрудняет приготовление соответствующей сырьевой омеси для обжига клинкера.

Сырьевые материалы для цементной промышленности иногда содержат нежелательные компоненты.

«Цементный камень» долины Лихай

Главные месторождения «.цементного камня» в США находятся в долине Лихай (Восточная Пенсильвания). Они были открыты в начале нынешнего столетия. «Цементный камень» — это вид глинистого известняка, принадлежащий к так называемой джексонбургской формации и считающийся пригодным для производства хорошего портландцемента без добавки дополнительных материалов. Действительно, по своему химическому составу он вполне подходит для выпуска портландцемента типа I.

«Цементный известняк» долины Лихай

В некоторых районах долины Лихай, где расположены типичные месторождения «цементного камня», находятся залежи и другого вида известняка, тоже джексонбургской формации, который получил название «цементного известняка». Он содержит от 78 до 85% СаС03 и меньше 5% MgC03, т. е. представляет собой идеальное высококальциевое сырье, которое можно смешивать с породой, содержащей сравнительно мало извести. В некоторых карьерах эти два вида цементного сырья залегают близко один от другого, а в ряде мест «цементный известняк» совершенно не встречается.

Химический состав известняковых месторождений долины Лихай и других районов удовлетворял требованиям цементного производства до тех пор, пока выпускался лишь один вид цемента. Но для производства портландцемента типа II пришлось значительно изменить состав сырьевой смеси, что в скором времени привело к истощению многих месторождений высококачественного известняка.

Многие фирмы предпочитают ввозить для своих заводов высококачественный известняк с содержанием СаС03 свыше 90%, чтобы не истощать собственных карьеров, оставляя в них породу с малым содержанием СаС03.

Известняк и глина (или сланец)

На многих цементных заводах применяют сырьевую смесь из известняка и глины (или глинистого сланца). Обычно такие заводы строятся у самых известняковых карьеров и недалеко от месторождений глины или сланца.

Следует иметь в виду, что не всякий известняк пригоден для производства портландцемента. Месторождения известняка, содержащего большие примеси MgC03, обычно не могут быть использованы. Точно так же присутствие включений пирита или гипса может повысить содержание сульфатов в цементе, что нежелательно. Встречаются месторождения мела, засоренного большим количеством кремневой гальки, в связи с чем его трудно использовать для производства цемента.

В тех случаях, когда для составления сырьевой смеси применяется известняк с высоким содержанием извести, его необходимо смешать с глиносодержащими материалами такого химического состава, который мог бы обеспечить получение клинкера заданного состава.

Мергель и глина (или сланец)

Месторождения мергеля, представляющие собой обычно земляные россыпи известняка или мела, смешанные с глиной, сравнительно мало используются цементной промышленностью США. Они эксплуатируются главным образом в штатах Мичиган, Южная Каролина и Миссисипи.

Характер месторождения обычно определяет и способ производства цемента — сухой или мокрый. Типичные мергели способны удерживать от 20 до 34% влаги, поэтому их более выгодно применять при мокром способе производства, смешивая мергель и глину (или сланец) с водой перед помолом. В этом случае для получения однородной сырьевой смеси устанавливают несколько смесительных шламбасоейнов.

Известняк-ракушечник

На заводах, расположенных вдоль Мексиканского залива и на Калифорнийском побережье, в качестве известкового компонента используют известняк-ракушечник. Ракушки добыйаются со дна океана, промываются, просеиваются и смешиваются с глиной или другими материалами для получения сырьевой смеси. Обычно такие заводы работают по мокрому способу, причем шлам иногда характеризуется повышенной водопотреб-ностью, что объясняется наличием морских органических примесей в ракушках.

Доменный шлак

Доменный шлак, отход металлургического производства, состоит в основном из тех же окислов, что и портландцемент: кремнезема, глинозема, окиси железа и извести. Он отличается от портландцемента лишь меньшим содержанием извести.

При изготовлении сырьевой смеси шлак смешивается в расчетных количествах с известняком, измельчается и обжигается в печи как обычно.

Химические отходы

Для замены известняка при производстве портландцемента могут быть использованы отходы производства щелочей или синтетического сернокислого аммония, содержащие осажденную известь или карбонат кальция.

Читать далее:Обработка шлака и легких заполнителейОднородность заполнителей для бетонаУстановка для обработки породыРазработка месторождений заполнителейИспытание отобранных проб заполнителейОтбор пробРазведка заполнителейПоисковые работыЛегкие заполнителиРеакция между щелочами и заполнителями в бетоне

stroy-server.ru

Сырье для цемента

Цемент

Сырьевые материалы для производства портландцемента

Основное сырье для производства портландцементного клинкера — карбонатные и глинистые горные породы Наряду с сырьевыми материалами природного происхож дения применяют искусственные материалы (отході промышленности). Кроме того, в производстве портланд цемента используют различные корректирующие добавки.Содержание карбонатного компонента в цементної сырьевой смеси обычно достигает 75—80 %. Поэтому химические и физические свойства этого компонента ока- зывают решающее влияние на выбор технологии портландцемента и производственного оборудования.Из карбонатных пород для производства портландцемента в основном применяют известняковые горные породы с высоким содержанием углекислого кальция СаСОз (40—100%) или оксида кальция СаО (22,5— 56 %) —известняки, мел, известковый мергель и др.Содержание глинистых пород в сырьевой смеси должно быть в пределах 20—25 %- Глинистые породы — глина, суглинки, лесс и другие обеспечивают сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных оксидов Si02, А120з И Fe203. К химическому составу глинистых пород предъявляют следующие требования: количество СаО не ограничивается; допустимое содержание MgO зависит от размера его в известковом ком-поненте с учетом того, что в клинкере содержание MgO не должно быть более 5 %; количество Na20 и К20 в сумме не более 1 % .Среди искусственных сырьевых материалов при производстве портландцемента наиболее распространены доменные гранулированные шлаки и нефелиновый (бе- литовый) шлам.Доменные гранулированные шлаки представляют собой силикатные и алюмосиликатные расплавы, получаемые при выплавке чугуна в доменных печах. Благодаря своему химическому составу (Si02 — 38—40 %; СаО — 43—44 %; А1203 — 5—14 %) они могут использоваться вместо глинистого и части карбонатного компонентов.В связи с низким содержанием Fe203 шлак вводят в сырьевую смесь с корректирующей добавкой (железистой). Применение гранулированных доменных шлаков в качестве сырьевого компонента для получения клинкера возможно лишь при сухом способе производства портландцемента, когда исключено взаимодействие его с водой при помоле и хранении, вызывающее загустевание шлама (сырьевой смеси).Нефелиновый (белитовый) шлам — отход комплексной переработки нефелинов и сиенитов на глинозем и со- допродукты. Химический состав шлама, %: Si02— 29— 30, А120з —2—4, Fe203 — 2,5—3,8, СаО — 55—58, MgO —0,2—1,8, Na20— 1—2,5. Шлам заменяет глинистый компонент и на 50 % известковый. Но в связи с тем, что в нем мало Fe203 и А1203, приходится вводить две корректирующие добавки (глиноземистую и железистую).Корректирующие добавки применяют для получения сырьевой смеси заданного химического состава. Обычно для облегчения спекания клинкера стремятся понизить глиноземный модуль, повышая содержание оксида железа. В качестве железистых добавок используют колчеданные огарки, колошниковую пыль, железные руды. В колчеданных огарках содержится 70—72 % Fe203, в колошниковой пыли — около 50%, в железных рудах— 25—70 %.Для увеличения глиноземного модуля вводят высоко-глиноземистые добавки, содержащие 40—45 % А1203 (низкосортные бокситы), глины с высоким содержанием Al203. Однако они, как правило, значительно увеличивают себестоимость сырьевой смеси, поэтому их применение ограничено.Для увеличения силикатного модуля служат высоко-кремнеземистые добавки, содержащие 80—95 % Si02 (трепел, диатомит, опока, маршалит). Нежелательной кремнеземистой добавкой является кварцевый песок, который плохо усваивается в процессе спекания сырьевой смеси.

Готовые бетонные смеси

Бетонные смеси давно уже, если не хочется, не нужно готовить самостоятельно, тратя на это кучу времени и сил. Все можно купить. Они могут продаваться, как в магазинах, так и предлагаются …

Шнековый дозатор — фасовка муки, цемента и другой пыли

Производство и продажа дозаторов шнековых для фасовки смесей пылящих и трудно-сыпучих Цена - 22000грн(850дол.США) без дискрета(дозатор равномерный с регулируемыми оборотами шнека) или 34000грн с дискретом(дозатор порционный с системой точного дозирования) …

Кладочные растворы

КЛАДОЧНЫЕ БЕСЦЕМЕНТНЫЕ И МАЛОЦЕМЕНТНЫЕ РАСТВОРЫ Растворы с химическими добавками. Эти растворы применяют, когда конструкциям сооружения требуется придать полную водонепроницаемость. Растворы приготовляют на основе сухой цементной смеси состава от 1 : …

msd.com.ua

Вопрос 6. Что является сыръём для производства портладцемента, какова технология его производства по мокрому способу и каким минералогическим составом он обладает?

Портландцементом по ГОСТ 10178 – 76 называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, получаемого в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой обеспечивает преобладающее содержание в клинкере силикатов карбоната кальция СаСОз 70 – 80 % и 22-25 % глины. Таким составом обладает мергель — осадочная горная порода, представляющая собой тесную смесь известняка с глиной. Но мергель в природе встречается редко, поэтому чаще всего отдельно добываемые известняк и глину смешивают в соотношении 3:1. В сырьевую смесь вводят корректирующие добавки. Недостаток компенсируют введением диатомита, трепела, опоки; содержание оксидов железа увеличивают добавкой руды или колчеданных огарков. Такое природное сырье встречается крайне редко, поэтому заводы производящие цемент отлично работают на искусственных смесях из карбонатных пород и глины. Спёкшаяся сырьевая смесь в виде зерен 40-50 мм называется клинкером.

Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%.

При содержании в портландцементе серного ангидрида SO3 более 3.5% или MgO более 4.5% наблюдается неравномерность изменения объема. Гидравлический модуль портландцемента 1.7 – 2.7. С целью увеличения содержания в портландцементе того или иного оксида в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки, т.е. вещества, содержащие значительное количество того или иного оксида. При помоле клинкера добавляют до 5% гипса для регулирования сроков схватывания.

Улучшение некоторых свойств портландцемента и снижение его стоимости возможно путем введения до 15% активной минеральной добавки при измельчении клинкера. Портландцемент с активными минеральными добавками маркируют следующим образом: ПЦ 500Д15. Без добавок: ПЦ 500Д.

Портландцемент по составу отличается от клинкера, так как при помоле к нему добавляют гипс, чтобы замедлить сроки схватывания и улучшить некоторые другие свойства. Содержание гипса ограничивается допустимым общим содержанием в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO 3), которое на ГОСТ 10178 – 62 должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%. Кроме того, допускается введение при помоле в состав портландцемента, без изменения его наименования, до 15% активных материальных добавок или гранулированных доменных шлаков.

В состав портландцемента вводят и небольшое количество (до 1%) некоторых добавок для интенсификации процесса помола и улучшения отдельных свойств готового продукта. Однако свойства портландцемента при одной и той же удельной поверхности определяются главным образом составом клинкера, а не добавок; последние могут лишь несколько влиять на них.

Для получения портландцемента применяют, главным образом, карбонатные и глинистые породы. Кроме того, в качестве сырьевых материалов можно использовать и другие природные виды сырья, а также искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним основные и кислые доменные шлаки, отход, получаемый при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др. Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.

 Карбонатные породы.

Для производства портландцемента можно применять различные виды карбонатных пород, как – то: известняк, мел, известковый туф, известняк – ракушечник, мергелистый известняк, мергель и т. п. Во всех этих горных породах наряду с углекислым кальцием, главным образом в виде кальцита, желательно тонкодисперсного, могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кремнезема, гипса и ряда других. Глину в производстве портландцемента всегда добавляют к известняку, поэтому примесь в нем глинистых веществ желательна. Примеси доломита и гипса в больших количествах вредны. Содержание MgO и SO3 в известковых породах должно быть ограничено. Кварцевые зерна затрудняют производственный процесс.

Глинистые породы.

Из глинистых пород используют обычно глину, суглинок, глинистый сланец, мергелистую глину, лесс, лессовидный суглинок. Глины характеризуются значительным содержанием тонких частиц размером менее 0,001 мм. Они состоят из глинистого вещества и примесей. Первое представляет собой либо один глинистый минерал (мономинеральные глины), либо смесь различных минералов (полиминеральные глины). Глинистое вещество – это в основном гидроалюмосиликаты m Al2O3 * n SiO2 * p h3O, где значения коэффициентов при окислах для отдельных глинистых минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также входить K, Na, Mg, Ca, Fe. Известен ряд групп глинистых минералов: каолинитовая Al2O3 * 2SiO2 * 2h3O, галлуазитовая Al2O3 * 2SiO2 * 4h3O, монтмориллонитовая Al2O3 * 3 – 5 SiO2 * n h3O, монотермитовая 0,2 К2О * Al2O3 * 3SiO2 1,5h3O (вместо калия в монотермит могут входить Na, Mg, Ca), гидрослюды – в виде железистых соединений, кварца. Карбонатов кальция и магния, гипса, полевого шпата и ряда других веществ.

Сырьем для производства портландцемента служат различные виды глин, поскольку обычно используют глины, залегающие вблизи месторождения карбонатных материалов. Чаще других применяют гидрослюдистые и монтмориллонитовые глины, реже каолинитовые и др.

Глинистые породы содержат нужные производства портландцемента кислотные окислы SiO2, Al2O3 и Fe2O3, в известняках находится основной окисел СаО. Главным признаком пригодности глины для производства портландцемента, являются значения ее силикатного и глиноземного модулей, которые определяют величину этих модулей в портландцементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит немного глинистых примесей.

Карбонатное и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть возможно более однородным по составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе обжига.

Белитовый шлам.

Получаемый в виде отхода при производстве из нефелинов глинозема белитовый (нефелиновый) шлам по составу занимает промежуточное положение между портландцементом и основным доменным шлаком. Белитовый шлам полностью заменяет глинистый компонент и в значительной степени карбонатный. Он поступает на завод в тонкоизмельченном виде, что сокращает затраты на помол сырья. Белитовый шлам по сравнению с известняком представляет собой декарбонизированный материал, содержащий до 85% двухкальциевого силиката, что значительно облегчает обжиг, увеличивает производительность печей и снижает расход топлива.

Корректирующие добавки.

В качестве добавок, корректирующих значения силикатного и глиноземного модулей, применяют различные материалы. Чтобы увеличить содержание в сырьевой смеси Fe2O3, используют колчеданные огарки, колошниковую пыль, железную руду. Обе эти добавки богаты окисью железа. Для повышения содержания SiO2 употребляют трепел, диатомит, опоку, маршалит, кварцевый песок, а для повышения содержания Al2O3 – боксит и богатые глиноземом маложелезистые глины. Чаще всего используют железосодержащие корректирующие добавки.

Технология получения цемента

Основные технологические операции выполняющиеся для получения цемента:

  1. Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.

  2. Обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера.

  3. Помол цементного клинкера с добавкой

1. Добыча сырья является основной в ступени производства цемента. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Залегания цементного известняка располагается на глубину до 10 м. неравномерными слоями до 0,7 м. Из опыта геологоразведочных работ таких слоёв, как правило, четыре. 2. Первичная обработка.

После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок. В маркировке такого цемента добавляется обозначение Д20, например ПЦ500 Д0 обозначает 0% добавок, а ПЦ 400Д20 - 20% добавок. В конце прохождения этой стадии смеси подвергают обжигу – таким образом получается клинкер. 3. Конечная обработка. Далее полученный клинкер ещё раз размалывают и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Полученный материал является готовым цементом с заданными свойствами.

Поскольку у каждого вида исходного сырья есть свои особенности: минеральный состав, влажность, прочность каждое производство имеет свою уникальную технологию, позволяющую добиться необходимых свойств цемента. В основном при производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий:

Мокрый способ. Применяется при производстве цемента из сырья состоящий из мела, глины, железосодержащих добавок. Требование к глине по влажности не более 20%, к мелу – не более 29%. Измельчение сырья производится в воде. Полученная шихта в виде суспензии влажностью до 50% поступает в печь для обжига. Диаметр печи может составлять 7 метров и длиной более 200 метров. В результате обжига получаются небольшие шарики – клинкеры, которые после тонкого помола станут готовым цементом.

При мокром способе сырьевую смесь измельчают совместно с водой. Получаемая сметанообразная жидкость – шлам – содержит 32 – 45 % воды. По сухому способу сырьевые материалы предварительно высушивают, а затем совместно измельчают. Полученный тонкий порошок называют сырьевой мукой.

Приведем примерную схему производства портландцемента по мокрому способу из твердого материала – известняка – и мягкого – глины. В этой схеме, как и в помещенной далее, указаны только основные агрегаты, без дозировочных и транспортных устройств, и другого вспомогательного оборудования. В место устанавливаемой на новых заводах роторной мельницы на многих ранее построенных заводах применяют болтушку.

При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до роторной мельницы или болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

Если при производстве по мокрому способу сырьевую смесь составляют из одних твердых материалов – известняка, мергелей и глинистых сланцев, то их дробят в дробилках без добавки воды и размалывают совместно в мельнице, куда добавляют воду. В этом случае в схеме отсутствует роторная мельница или болтушка. При изготовлении портландцемента из одних мягких материалов (мела, глины, мягких мергелей) сырье измельчают в роторных мельницах, в болтушках или мельницах самоизмельчения “Гидрофол”, после чего дополнительно размалывают в шаровых мельницах. Воду добавляют на первой стадии процесса и материалы дозируют перед поступлением в болтушки.

Так как при соприкосновении мелкого порошка, образующегося при помоле, с влагой материала образуется пластичная масса, которая налипает на внутреннюю поверхность агрегата и препятствует дальнейшему помолу, то дробленные сырьевые материалы с естественной влажностью размалывать нельзя. Поэтому после выходы из дробилки сырьевые материалы высушивают и затем наплавляют в мельницу, где перемалывают в тонкий порошок. Однородные по физическим свойствам материалы можно дробить и сушить в одних и тех же аппаратах. В случае применения гранулированного шлака его подсушивают без предварительного дробления. Помол и сушку сырьевой смеси целесообразно вести одновременно в одном аппарате – мельнице. При мокром способе легче получить однородную (гомогенизированную) сырьевую смесь. Поэтому при значительных колебаниях химического состава известнякового и глинистого компонента он чаще применяется. Этот способ используют и тогда, когда сырьевые материалы имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних примесей, для удаления которых необходимо отмучивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется меньше энергии. Недостаток мокрого способа – значительно больший р асход топлива.

При изготовлении сырьевой смеси по любому способу необходимо стремится к наиболее тонкому помолу, теснейшему смещению сырьевых материалов и к возможно большей однородности сырьевой смеси. Все это гарантирует однородность выпускаемого продукта и является одним из необходимых условий нормальной эксплуатации завода. Резкие колебания химического состава сырьевой смеси нарушают ход производственного процесса. Высокая тонкость помола и совершенное смешение необходимы для того, чтобы химическое взаимодействие между отдельными составными частями сырьевой смеси прошло до конца и возможно в более короткий срок.

На цементных заводах, а также на заводах по производству других вяжущих материалов приходится перемещать от одного аппарата к другому большие массы кускового, порошкообразного и жидкого материала. Для их транспортирования применяют ковшовые элеваторы, шнеки, ленточные, пластинчатые и скребковые транспортеры, транспортные желоба, насосы, краны с грейферами. Для транспортирования порошкообразных материалов широко используют пневмовинтовые и камерные насосы, а также пневмотранспортные желоба.

Транспортирование шлама имеет ряд особенностей. Чтобы уменьшить расход топлива на обжиг, стремятся снизить влажность шлама, а чтобы улучшить его транспортабельность, необходимо увеличить содержание воды. По условиям транспортабельности шлам должен течь по желобу, имеющему уклон в 2 – 4%. Чем пластичнее сырьевые материалы, тем больше приходится добавлять воды для получения шлама нужной текучести. Обычно шлам транспортируется центробежными насосами.

При выпуске портландцемента обычных марок сырьевые материалы и клинкер размалывают до остатка на сите с сеткой № 008 порядка 8 – 10%. Для получения цемента более высоких марок материалы размалывают тоньше – до остатка на таком сите около 5% и даже меньше. Измельчать сырьевые материалы до получения тонкого порошка в одном аппарате невозможно. Поэтому сначала материал подвергают в дробилках двух – трехстадийному дроблению до величены кусков, не превышающей 8 – 25 мм, а затем измельчают на мельницах в тонкий порошок с размерами зерен в основном не более 0,08 – 0,1мм. Глину, поступающую из карьера в кусках размером до 500 мм, измельчают в валковых дробилках до кусков не больше 100 мм, а затем обрабатывают в роторных мельницах или в болтушках до получения глиняного шлама с влажностью 60 – 70%. Этот шлам и подают в сырьевую мельницу.

Удельный расход сырья зависит от его химического состава и зольности топлива и составляет 1,5 – 2,4 т на 1 т клинкера. Расход электроэнергии на 1 т выпускаемого цемента составляет 80 – 100 кВт ч.

studfiles.net

Технология цемента - Специальные цементы

Известняки. Горные породы различного цвета в зависимости от примесей, содержащихся в породе. В основном известняки состоят из СаСОз. В виде примесей могут присутствовать Si02, MgO, P2O5, РегОз. Оксиды кремния и магния при производстве глиноземистого цемента являются вредными примесями. Они взаимодействуют с глиноземом боксита, образуя малоактивные минералы, поэтому для получения глиноземистого цемента требуются чистые разновидности известняка. Для получения та-люма и ОВГЦ используют наиболее чистые разности известкового компонента, удовлетворяющие требованиям стандарта или технических условий (табл. 2.5).

Технический глинозем. Различают 8 марок глинозема. Для получения талюма пригоден глинозем всех марок, а для производства ОВГЦ —только ГА85, ГА8, ГА6, ГЭБ.

Шлаки алюмотермического производства ферросплавов. Содержат 60—78% А120з, 8—16% СаО. В них ограничивают количество Si02 — не более 3%, РегОз — не более 2%, ТЮг — не более 9%, СГ2О3 —не более 7%.

Подготовка сырьевых материалов. В зависимости от способа производства цемента подготовка сырьевых материалов выполняется с некоторыми особенностями. При плавлении в доменной печи боксит и известняк, смешанные с определенным количеством кокса, загружают на колошник в верхнюю часть печи.

Специальный засыпной аппарат загружает шихту в доменную печь, где она по мере опускания к горну подсушивается, а известняк, содержащийся в шихте, декарбонизуется. Оксиды железа восстанавливаются газами, содержащими СО, а также твердым углеродом. В горне печи из шлакообразующих компонентов получается глиноземистый шлак, а железо переходит в чугун. В горне печи чугун и шлак не смешиваются между собой, образуя два слоя. Периодически их выпускают из печи. Шлак в шлаковозных ковшах отвозят на шлаковое поле для охлаждения. Чугун разливают на специальной установке —чугуноразливоч-ной машине.

При производстве высокоглиноземистого цемента типа та-люм или ОВГЦ расчет сырьевой смеси выполняют в зависимости от заданного минералогического состава. Для получения клинкера, содержащего СА, состав сырьевой смеси рассчитывают по показателю основности (С/А), равному 55.

В процессе производства клинкера спеканием размодотучю сырьевую смесь гранулируют, при этом смесь из известняка и технического глинозема обладает низкой грануляционной способностью. Поэтому с целью ее улучшения в качестве добавки к сырьевой смеси используют ВГЦ или сульфит-спиртовую бражку (СДБ).

Реакционная способность сырьевой смеси в значительной степени зависит от природы известкового компонента, убывая в ряду гидроксид кальция — мел — мелкокристаллический известняк — крупнокристаллический известняк.

Дисперсность глиноземистого цемента оказывает большое влияние на полноту минералообразования.

Обжиг и охлаждение клинкера. Характерной особенность клинкера глиноземистого цемента является отсутствие опасности образования свободной извести при обжиге, как у портланд-цементного клинкера. В случае повышенной основности сырьевой смеси при отсутствии неусвоенной извести образуются алюминаты кальция более высокой основности. Наличие свободной извести в клинкере свидетельствует, скорее, о нарушении режима обжига, чем о неправильной подготовке сырьевой смеси.

Изменение фазового состава клинкера наблюдается даже при небольшом колебании температуры, в пределах 1350—1450 °С.

Сырьевая смесь, рассчитанная на получение клинкера с СА и СА2, при обжиге может содержать С12А7 и глинозем наряду с указанными выше СА и САг.

Получение клинкера методом плавления предусматривает полное расплавление сырьевой смеси. В этом случае фазовый состав его в большей степени зависит от скорости охлаждения, чем от температуры плавления.

При плавлении шихты способ охлаждения расплава предопределяет соотношение между стекловидной и кристаллической фазами, оказывающее большое влияние на физико-механические свойства цемента. Существуют различные предложения по способам охлаждения глиноземистого шлака, но большая их часть предусматривает медленное охлаждение. Быстрое охлаждение оказывает отрицательное влияние на свойства глиноземистого цемента, так как в этом случае образуется меньшее количество СА, что и приводит к снижению прочности цемента. Наиболее целесообразно производить охлаждение глиноземистых шлаков в изложницах большой вместимости, избегая потерь тепла расплавом до его заливки.

Быстрое охлаждение заметно понижает темп роста прочности, но существует широкий предел скорости охлаждения, в котором свойства цемента почти не изменяются. Повышение прочности цемента и улучшение кристаллизации соединений наблюдается по мере уменьшения скорости охлаждения расплава. В то же время очень медленное охлаждение приводит к получению быстросхватывающегося цемента.

Эти представления основаны на том, что выкристаллизовывающиеся из расплава алюминаты кальция обладают намного более высокой гидратационной активностью, чем стекло, получающееся при быстром охлаждении этого расплава. Однако ге-ленит, большое количество которого в цементе с повышенным содержанием кремнезема является основной причиной низкой гидратационной активности цемента, наоборот проявляет некоторую гидратационную активность, если расплав застывает в виде стекла или геленит находится в виде очень тонких прорастаний в эвтектической смеси с другими минералами.

Помол цементов. Помол обычного глиноземистого цемента осуществляется в шаровых мельницах. Клинкер (иногда называют шлак), получаемый методом плавления, имеет высокую твердость (7—8 по шкале Мооса), поэтому необходимо его двухступенчатое дробление до кусков размером не более 10 мм. Даже при этих условиях производительность мельниц при помоле глиноземистого шлака снижается на 40—50% по сравнению с этим показателем при помоле портландцемента. Разма-лываемость глиноземистых шлаков зависит от скорости их охлаждения. Быстро охлажденные шлаки хорошо размалываются, но имеют низкую гидратационную активность. Медленно охлажденные шлаки характеризуются очень плотной структурой и плохо размалываются. Полученные цементы имеют удовлетворительную прочность. Шлаки с промежуточным режимом охлаждения по внешнему виду губчатые, серого цвета, содержат 70% мелкокристаллической части, сравнительно хорошо размалываются и имеют высокую гидратационную активность.

Размолоспособность высокоглиноземистого клинкера, получаемого спеканием, выше, чем размалываемость плавленного клинкера, и зависит от минералогического состава клинкера. Лучше размалывается клинкер, содержащий моноалюминат кальция. Из клинкера, содержащего диалюминат кальция, при одинаковом режиме помола получают цемент с меньшим количеством тонких фракций.

Высокая степень измельчения цемента (выше 320 м3/кг) из СА нецелесообразна, так как при гидратации частиц менее 40 мкм цементный камень характеризуется сбросом прочности в период от 3 до 28 сут твердения, что обусловливает отсутствие роста прочности цемента полифракционного состава (рис. 2.3).

Тонкий помол цемента, состоящего из СА2, полезен. Прочность цементного камня повышается соответственно увеличению степени помола. Однако увеличение тонины помола сопровождается повышенным расходом электроэнергии, поэтому рациональной степенью измельчения считается показатель удельной поверхности не выше 400 м2/г.

При струйном измельчении на гранулометрический состав оказывает влияние энергоноситель. Использование перегретого пара с давлением 0,63 МПа и Г=300 °С обусловливает получение цемента с размерами частиц, находящимися в узком интервале колебаний (в основном от 10 до 40 мкм).

Рис. 2.3. Изменение прочности цементного камня из СА различной гранулометрии во времени1 — более 160 мкм; 2 — 160-5-60 мкм; 3 — менее 40 мкм; 4 — цемент полифракционного состава

Рис. 2.4. Изменение прочности цемента струйного помола во времени1 — перегретый пар; 2 — сжатый воздух

При помоле цемента сжатым воздухом с давлением 7 • 105 кПа в готовом продукте имеется значительное количество зерен больше 60 мкм наряду с мелкими частицами (до 10 мкм). Такой гранулометрический состав обусловливает увеличение водопот-ребности цемента. Пластичность цементного раствора 1: 3 (цемент : песок) по расплыву конуса 105—110 мм достигается при водоцементном отношении (В/Ц), равном 0,39—0,41 в зависимости от удельной по верхности цемента. При одинаковой удельной поверхности от 200 до 390 м2/кг цемент, измельченный паром, имеет такую пластичность при более низком В/Ц (0,36-*-0,37). В соответствии с увеличением водопотребности цемента снижается прочность цементного камня (рис. 2.4). Прочность цемента, размолотого сжатым воздухом, на 30% ниже прочности цемента, размолотого перегретым паром.

Контроль производства. При выпуске глиноземистого клинкера применяют химический и микроскопический анализы, а также физико-механические испытания.

Химический анализ выполняют при определении качества сырьевых материалов, подготовке сырьевой смеси, оценке качества клинкера. Микроскопические исследования производят для определения минералогического состава клинкера. При этом для исследования готовят прозрачные шлифы и иммерсионные препараты. В табл. 2.8 приведены данные о минералах глиноземистого цемента.

Глиноземистый шлак представляет собой расплавленный материал, на кристаллизацию которого большое влияние оказывают условия охлаждения. Быстрое охлаждение приводит к образованию шлака в стекловидном состоянии. Для получения глиноз,емистого цемента требуется медленное охлаждение.

Микроскопические исследования глиноземистого клинкера, полученного спеканием, ввиду мелкой кристаллизации затруднены. Поэтому наряду с иммерсионными препаратами изучают также полированные шлифы в отраженном свете, применяя различные растворы-травители. Используют результаты химического анализа, при сопоставлении которых с результатами микроскопического анализа определяют состав полученного продукта.

Для выявления наличия в клинкере С12А7 часто используют качественную реакцию. Поскольку это соединение очень быстро взаимодействует с водой, каплю приготовленной суспензии С12А7 наносят на предметное стекло и просматривают в проходящем свете. Образование сферолитовых кристаллов свидетельствует о присутствии С12А7 в клинкере.

Для физико-механических испытаний в лабораторной мельнице размалывают среднесуточную пробу клинкера с целью определения сроков схватывания и прочности.

stroy-server.ru

Производство портландцемента - Вяжущие материалы

Производство портландцемента

Портландцемент — основное вяжущее, применяемое в современном строительстве для изготовления монолитных и сборных железобетонных конструкций. Это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в результате тонкого измельчения клинкера с небольшой добавкой гипса. Клинкер представляет собой материал в виде окатанных зерен размером 3…20 мм, образующийся при обжиге до спекания (при температуре 1450 °С) сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Добавку (3…6%) гипса вводят для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Изобретение портландцемента связывают с именами Джозефа Аспдина и Егора Герасимовича Челие-ва. Каменщику из английского города Лидса Д. Асп-дину в декабре 1824 г. был выдан патент на изготовление вяжущего вещества путем обжига смеси извести с глиной. За сходство по цвету с естественным камнем из каменоломен близ города Портленда Д. Аспдин назвал это вяжущее портландцементом. Однако Д. Аспдин не доводил смесь до спекания, что является основным условием производства портланд-цементного клинкера. В то же время начиная с 1817 г. в России военный техник Е. Г. Челиев изготовлял вяжущее путем обжига смеси извести с глиной, доводя их до спекания. Полученный цемент он широко использовал как универсальное вяжущее при возведении разнообразных каменных строений в Москве, сильно пострадавшей от пожара 1812 г. Свои работы Ё. Г. Челиев обобщил в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов, и штукатурки каменных и деревянных строений», вышедшей в ноябре 1825 г. Описанный Е. Г. Челиевым способ изготовления вяжущего принципиалыю не отличается от технологии изготовления современного портландцемента.

Сырьевыми материалами для изготовления порт-ландцементного клинкера служат карбонатные и глинистые горные породы. Главное химическое соединение карбонатных пород (известняка, мела)—карбонат кальция СаС03. Глинистые породы (в основном глины) содержат различные алюмосиликаты типа Al203-mSi02-tth30. Для получения клинкера исходные сырьевые материалы берут примерно в соотношении 1 : 3, т. е. на 1 мае. ч. глины должно приходиться 3 мае. ч. известняка. Известна горная порода — мергель, представляющая собой природную тесную смесь известняка и глины именно в таком соотношении. Там, где есть запасы мергеля, цементные заводы пользуются этим сырьем.

Производство портландцемента включает в себя следующие технологические операции: приготовление сырьевой смеси, обжиг этой смеси и получение клинкера, помол клинкера с добавкой гипса.

Приготовление сырьевой смеси заключается в получении однородной тонкоизмельченной смеси известняка и глины. Эту операцию осуществляют сухим или мокрым способом. При сухом способе подвергают совместному измельчению сухие материалы, из которых удаляют свободную влагу до остаточной влажности не более 1…2%. Сухой способ особенно выгоден, если влажность сырья небольшая.

Мокрый способ производства клинкера применяют при значительной влажности материалов. Для этого мягкие, распускающиеся в воде сырьевые материалы — мел, глину измельчают и перемешивают в водной среде. Влажность получаемой суспензии настолько велика, что образуется текучая масса, называемая сырьевым шламом. Основной недостаток мокрого способа подготовки сырья состоит в том, что воду, содержащуюся в шламе, затем приходится удалять испарением (в цементной печи), а это связано с излишними затратами топлива и энергии — в 1,5… 2 раза больше, чем при сухом способе. Поэтому вновь строящиеся и проектируемые цементные заводы в наглей стране рассчитаны на изготовление цемента по сухому способу как более экономичному. Такая же тенденция наблюдается и во всех промышленно развитых странах мира.

Обжиг сырьевой смеси — наиболее энергоемкая и ответственная операция, в результате которой образуется клинкер. Обжиг проводят во вращающихся печах, которые представляют собой огромные цилиндрические барабаны диаметром до 5 м и длиной до 230 м. Угол наклона продольной оси барабана к горизонту 3…4 Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть печи, при медленном вращении барабана постепенно перемещается к нижнему, выходному, концу. В печь загружают исходную сырьевую смесь, а выгружают из нее цементный клинкер. Образование клинкера сопровождается рядом сложных физических и химических процессов.

По выходе из вращающейся печи клинкер, состоящий из прочных камневидных окатанных гранул («горошка»), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100…200°С. После этого его выдерживают на складе 1…2 нед.

Помол клинкера с добавкой гипса — заключительная технологическая операция. В результате получают тонкозернистый порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета, который и называют портландцементом.

Полученный в результате помола портландцемент хранят в больших железобетонных банках — силосах, вмещающих до 10 тыс. т цемента. Здесь он постепенно охлаждается, а остатки содержащегося в нем свободного оксида кальция, взаимодействуя с влагой воздуха, гасятся. Это значительно улучшает технологические свойства цемента. Из силосов цемент отгружают потребителям в вагонах-цементовозах, автоцементовозах, крытых железнодорожных вагонах. Часть цемента упаковывают в пяти- или шестислойные бумажные мешки.

Цемент поставляют на строительство, заводы и полигоны партиями. Размер партии может достигать 3000…4000 т. Каждую партию цемента завод сопровождает паспортом, в котором указаны полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста. Потребитель цемента имеет право проверить его качество. Отобранные для этой цели пробы отправляют в организации по государственным испытаниям цемента.

При транспортировании цемент должен быть защищен от воздействия влаги и загрязнения. Хранят цементы всегда раздельно по маркам и видам. Не допускается смешивать разные цементы, так как это может привести к непредсказуемому результату.

Читать далее:Глиноземистый и расширяющиеся цементыЦементы с минеральными добавкамиСпециальные виды портландцементаСвойства портландцементаСхватывание и твердение портландцементаНеорганические вяжущие веществаРазные материалы для штукатурных работЗаполнители для штукатурных работВяжущие материалы для штукатурных работРасширяющиеся цементы

stroy-server.ru

Глиноземистый цемент - Вяжущие материалы

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, состоящее преимущественно из моноалюмината кальция (СаО * А1203). Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия А1203 — глинозем.

Промышленное производство глиноземистого цемента началось во Франции в 1912 г. под названием цемент фондю (в Европе этот цемент до сих пор носит такое название). Глиноземистый цемент с успехом использовался французами в ходе Первой мировой войны для срочного восстановления мостов и других инженерных сооружений. В других европейских странах его производство началось только в 20-е годы. Причина этого не только в том, что производство глиноземистого цемента было строго засекречено, но и в том, что Франция в то время была одной из немногих стран, имеющих залежи бокситов и дешевую электроэнергию ГЭС — два фактора, необходимых для производства глиноземистого цемента.

Получение. Сырьем для глиноземистого цемента служат, как уже было сказано, бокситы и чистые известняки. Бокситы — горная порода, состоящая из гидратов глинозема (А1203 * лН20) и примесей (в основном Fe203, Si02, СаО и др.). Бокситы широко используются в различных отраслях промышленности: для получения алюминия, абразивов, огнеупоров, адсорбентов и т. п., а месторождений с высоким содержанием А1203 очень немного.

Производство глиноземистого цемента более энергоемко, чем производство портландцемента. Клинкер глиноземистого цемента получают либо плавлением в электрических или доменных печах (при 1500…1600 °С), либо спеканием (при 1200…1300 °С). Размол клинкера затруднен из-за его высокой твердости. В целом из-за того, что производство глиноземистого цемента очень энергоемко, а сырье (бокситы) — дефицитно, его стоимость в 8… 10 раз выше, чем стоимость портландцемента.

Состав. Химический состав глиноземистого цемента, получаемого разными методами, находится в следующих пределах: СаО — 35…45 %; А1203 – 30…50 %; Fe203 – 0…15 %; Si02 – 5…15 %. В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат СаО * А1203 (СА), определяющий основные свойства этого вяжущего. Кроме того, в нем присутствуют: алюминаты — СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S, отличающийся, как известно, медленным твердением, и в качестве неизбежной балластной примеси алюмосиликат кальция — геленит — 2СаО * А1203 * 2Si02, не способный к твердению.

Твердение. Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения. При нормальной температуре (до + 25 °С) основной минерал цемента СА взаимодействует с водой с образованием кристаллического гидроалюмината кальция и гидроксида алюминия в виде гелевидной массы:

2(СаО * А1203) + 11Н20 = 2СаО * А1203 * 8Н20 + 2А1(ОН)3

Суммарное тепловыделение (Q) у глиноземистого цемента немного ниже, чем у портландцемента (около 300…400 кДж/кг), но протекает оно в очень короткие сроки (в первые сутки выделяется 70…80 % от общего количества теплоты). Поэтому в случае больших объемов бетонирования возможен перегрев бетонов на глиноземистом цементе.

Если же температура твердеющего глиноземистого цемента превысит 25…30 °С, то изменяется химизм твердения, и вместо С2АН8 образуется С3АН6; при этом прочность цементного камня будет ниже в 2…2,5 раза.

Поэтому глиноземистый цемент не рекомендуется использовать для бетонирования массивных конструкций, где возможен саморазогрев бетона, а также в условиях жаркого климата. Нельзя также его пропаривать. При работах в зимних условиях, напротив, саморазогрев и быстрое твердение делают глиноземистый цемент очень перспективным.

Свойства. У глиноземистого цемента удивительное сочетание свойств.

Сроки схватывания почти такие же, как у портландцемента: начало — не ранее 30 мин, конец — не позднее 12 ч (реально 4…5 ч).

Твердение. После окончания схватывания прочность нарастает очень быстро (лавинообразно). Уже через сутки глиноземистый цемент набирает до 70 % от марочной прочности, которая у него определяется в 3-суточном возрасте. Марки у глиноземистого цемента такие же, как у портландцемента: 400; 500 и 600.

Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе ниже, чем у портландцемента, в 3…5 раз. Пористость цементного камня также ниже (приблизительно в 1,5 раза). Это связано с тем, что при одинаковой с портландцементом водопотребности глиноземистый цемент при твердении химически связывает 30…45 % воды от массы цемента (портландцемент — около 20%).

Среда в процессе твердения и в затвердевшем цементном камне у глиноземистого цемента слабощелочная. Свободного Са(ОН)2 цементный камень не содержит. Это обстоятельство в сочетании с пониженной пористостью делает бетоны на глиноземистом цементе более устойчивыми к коррозии в пресной и минерализованной воде.

Области применения. Глиноземистый цемент целесообразно использовать при аварийных и срочных работах, при зимних работах и в тех случаях, когда от бетона требуется высокая водостойкость и водонепроницаемость. Кроме того, глиноземистый цемент является компонентом многих расширяющихся цементов.

Специальная область использования глиноземистых цементов — жаростойкие бетоны. Объясняется это тем, что, во-первых, в продуктах твердения этого цемента нет Са(ОН)2, и, во-вторых, при температуре 700…800 СС между продуктами твердения цемента и заполнителями бетона начинаются реакции в твердой фазе, по мере протекания которых прочность бетона не падает, а повышается, так как бетон превращается в керамический материал (опасность присутствия Са(ОН)2 заключается в том, что при нагреве он переходит в СаО, который при любом контакте с водой гасится, разрушая при этом бетон).

Глиноземистый цемент, называемый иногда алюминатным или высокоглиноземистым, представляет собой гидравлическое вяжущее, основными компонентами которого являются алюминаты кальция, в противоположность портландцементу, который состоит в основном из силикатов кальция. Примерами такого цемента могут служить: французский «ciment fondu», германский «Schmelzzement», американский «lumnite cement».

Спекмэн в США и Вид во Франции независимо друг от друга разработали технологию производства глиноземистого, цемента. Оба исследователя опирались на предшествующие работы Вика, Кандло и Шота. Опыты Бэйтса показали, что можно использовать вращающуюся печь для получения клинкера глиноземистого цемента.

Спекмэн пытался получить вяжущее с высокой прочностью в раннем возрасте, добавляя к извести или портландцементу алю-минатные соединения, изготовленные из боксита и высокоглинозе-мистых шлаков. Примерно в 1910 г. на рынке появились различные натуральные цементы под названием «алька», содержавшие добавку алюминатов Спекмэна. В дальнейшем было организовано производство высокоглиноземистых натуральных цементов, а затем глиноземистого цемента, подобного тому, который был получен Видом.

Вид, работавший во Франции, ставил своей задачей создать глиноземистый цемент с повышенной сульфатостойкостью, который был необходим для строительства в некоторых районах страны, изобиловавших гипсом. Он решил эту задачу путем сплавления бокситов или других глиноземистых и железистых материалов, содержащих мало кремнезема, с известью в соответствующей пропорции.

Полученный продукт обладал не только сульфатостойкоетью, но и высокой прочностью в раннем возрасте. В 1918 г. после пятилетнего опыта применения этого цемента французским правительством для военных нужд, он ‘был выпущен для общего пользования.

Производство

Сырьем для производства глиноземистого цемента служат обычно низкосортные бокситы и известняк (высокосортные бокситы идут на производство глинозема). Точно дозированная и хорошо перемешанная смесь сырьевых материалов нагревается до температуры, при которой известь вступает в реакцию с глиноземом, образуя соединения алюминатов кальция. Сырьевая смесь полностью плавится примерно при 1540° С. Расплав выпускают из печи, дают ему застыть, охлаждают и затем размалывают с добавками или без них. Во избежание рассыпания застывшего расплава необходимо держать на сравнительно низком уровне содержание кремнезема в смеси.

В США глиноземистый цемент производится по способу плавления тонкоизмельченной сырьевой смеси во вращающейся печи. Эта печь отличается от обычной вращающейся печи, применяемой для производства портландцемента спеканием, тем, что разгрузочный конец ее резко сужен; в этой конической части несколько задерживается обжйгаемый материал, что облегчает процесс полного расплавления его. Для ускорения реакции между известью и бокситом прибегают к спеканию сырьевой смеси при температуре ниже точки начала плавления.

В других странах для производства глиноземистого цемента применяют отражательные или электродуговые печи. Шахту печи загружают кусками известняка и боксита, а также бокситовыми брикетами, из которых под действием горячих газов, выделяющихся из печи, удаляются СОо и другие летучие вещества. Материал постепенно опускается и попадает в печь, где происходит плавление его. В отражательной печи выпуск расплава производится непрерывно, а в электрической — периодически.

Скорость охлаждения расплава оказывает большое влияние на сроки схватывания и скорость твердения глиноземистого цемента. Методы охлаждения, применяемые на том или ином заводе, обычно держатся в секрете. Скорость охлаждения влияет также на размалываемость клинкера или застывшего расплава. Ввиду исключительной твердости и абразивности глиноземистого клинкера его приходится молоть значительно крупнее, чем клинкер портландцемента.

Химические и физические свойства

По пределам колебаний химического состава он заметно отличается от глиноземистого цемента, производимого в некоторых странах. Следует отметить, что американский глиноземистый цемент содержит примерно одинаковое количество извести и глинозема. Значительное количество закиси железа ib глиноземистом цементе показывает, что плавление сырья происходит в восстановительной среде.

Петрографическое исследование глиноземистого цемента показывает, что он состоит из кристаллической фазы, главным образом однокальциевого алюмината, который окружен темной аморфной массой, содержащей большое количество железа и немного извести, глинозема и кремнезема, не успевших закристаллизоваться. В кристаллической фазе часто присутствуют небольшие количества устойчивой и неустойчивой модификаций пятикальциевого трехалюмината, причем устойчивая модификация, очевидно, преобладает в тех случаях, когда содержание железа в цементе очень ограничено. Отношение кристаллических компонентов к аморфным колеблется в зависимости от скорости охлаждения и режима обжига в печи.

Работы Ранкина и Райта по изучению системы СаО—А1203— Si02 показали, что в ней должен образовываться также трехкальциевый пятиалюминат, хотя он и не может быть обнаружен при микроскопическом исследовании.

В некоторых цементах кремнезем присутствует в форме кристаллического двухкальциевого алюмосиликата (галенита, C2AS). В большом количестве это соединение может понизить прочность цемента. Кроме того, кремнезем может присутствовать и в форме ортосиликата кальция (C2S). Второстепенные компоненты, иногда наблюдаемые в глиноземистом цементе (окись титана, сульфиды, скись фосфора, щелочи), как полагают, не оказывают существенного влияния на его свойства.

При гидратации глиноземистого цемента образуются большие количества геля, что объясняется реакцией между водой и СА, а также устойчивой и неустойчивой модификациями С5А3. Это геле-образное аморфное вяжущее вещество является носителем высокой прочности твердеющего цементного теста в раннем возрасте, в результате чего цемент приобретает значительную часть своей конечной прочности уже в первые сутки. Но и после этого срока гидратация продолжается, причем образуются новые количества аморфного вещества, способствующего созданию плотной непроницаемой структуры бетона.

Если глиноземистый цемент гидратируется при температуре около 27° С или выше, то образуются кубические кристаллы трехкальциевого гидроалюмината, причем прочность бетона снижается. Поэтому бетон, изготовленный из глиноземистого цемента, в период от начала схватывания до односуточного возраста поливают водой, чтобы рассеять тепло, выделяющееся при быстрой гидратации. По той же причине не применяют пропаривания глиноземистого бетона и укладывают его слоями не толще 30 см. Бетон из глиноземистого цемента, подвергавшийся сильному нагреванию во время твердения, имеет характерный шоколадно-серый оттенок. Орошение бетона водой предупреждает шелушение его поверхности вследствие карбонизации.

Для получения цемента с нормальными сроками схватывания обычно прибегают к регулированию скорости охлаждения расплава. Наряду с этим применяются и некоторые замедлители схватывания, как хлористый натрий, нитрат натрия, глицерин, сахар. Излишнее количество сахара может задержать схватывание на неопределенное время. Гипс, который служит обычно для замедления схватывания портландцемента, ускоряет схватывание глиноземистого цемента. Другие формы серного ангидрида также ускоряют схватывание. Подобным же образом действуют на глиноземистый цемент гидроокись кальция, гидроокись натрия, карбонаты кальция и натрия.

Добавка небольшого количества портландцемента ускоряет начало схватывания теста, раствора и бетона из глиноземистого цемента. В свою очередь небольшая добавка глиноземистого цемента ускоряет схватывание портландцемента. Добавка одного цемента к другому в избыточном количестве может вызвать мгновенное схватывание. Это свойство используется для получения высокопластичного, но быстросхватывающегося цементного раствора, который необходим при укладке дорожных бетонных плит и заделке отверстий в бетонных сооружениях под гидростатическим давлением. Следует иметь в виду, что при смешивании разных цементов известное влияние на сроки начала схватывания оказывают также и колебания в содержании S03 и щелочей в портландцементе.

Объемные деформации твердеющего теста глиноземистого цемента при увлажнении и высыхании в основном такие же, как и у портландцементного теста. Это относится и к усадке при высыхании свежего цементного теста. Коэффициент термического расширения и показатели проницаемости у обоих цементов также одинаковы. Модуль упругости глиноземистого цемента несколько выше и составляет около 315 000 кг/см2. Величина его колеблется в зависимости от прочности, как и у портландцемента, а прочность в свою очередь изменяется с изменением водо-цементного отношения и температуры твердения.

Применение

Глиноземистый цемент применяется для изготовления различных специальных бетонов — огнеупорного, жаростойкого, корро-зиестойкого и быетротвердеющего, а также для защиты каменных или бетонных сооружений от действия грунтовых вод. ‘

Хотя усиленное разогревание бетона из глиноземистого цемента во время твердения вредно отражается на его прочности, а в особо неблагоприятных условиях температуры и влажности может даже вызвать разрушение его, тем не менее при правильном подборе заполнителей и хорошей технологии можно изготовить прекрасный огнеупорный бетон для футеровок. Заполнители для такого бетона могут быть кислые, основные или нейтральные. Состав смеси может колебаться от 1 : 4 (цемент — заполнители по объему) для низкотемпературных печей (1090 °С) до 1 : 7 для высокотемпературных (1425 °С и выше). Такие огнеупорные бетоны отличаются хорошей прочностью в холодном состоянии и приобретают очень высокую прочность в условиях огня или высокой температуры благодаря остекловыванию, т. е. поверхностному оплавлению компонентов.

Жаростойкий бетон применяется для строительства фундаментов печей, трубопроводов для пропуска горячих газов, полов под печами и возле печей, т. е. в таких местах, где он подвергается значительному действию тепла при температуре ниже точки плавления. Так как глиноземистый цемент не выделяет извести при гидратации, он является прекрасным вяжущим для изготовления такого бетона. В качестве заполнителей могут быть применены старые огнеупоры, дорожный клинкер, облицовочный клинкерный кирпич, диабаз, наждак, измолотые до предельной крупности 3,75 см. Для улучшения изоляционных свойств бетона можно применить легкие огнеупорные заполнители. Следует избегать заполнителей, которые выделяют известь. Оптимальный состав бетона (по объему): 1 часть цемента на 2,5 части мелкого заполнителя (предельная крупность зерен 6 мм) и на 2,5 части крупного заполнителя. При применении очень плотных заполнителей следует увеличить количество мелких заполнителей по отношению к крупным.

Глиноземистый цемент отличается не только повышенной сульфатостойкостью, но и хорошей устойчивостью против действия органических кислот, различных соединений серы, серной кислоты, молочной кислоты, соляного раствора, крахмала, сахарозы, кислотных масел, тростникового сока, мелассы. Он неустойчив в отношении уксусной, соляной и азотной кислот, сильных растворов сульфатов и каустиков. Бетон состава 1:2:4с высококачественными тяжелыми заполнителями обычно обладает удовлетворительной солестойкостью. Следует избегать применения тощих смесей, которые требуют более длительного перемешивания.

Монолитный бетон из глиноземистого цемента с обыкновенными заполнителями созревает уже через сутки после укладки в нормальных атмосферных условиях. Благодаря повышенному тепловыделению этот бетон можно укладывать при низкой температуре без применения защитных мер или с минимальной защитой. Отпадает также необходимость в добавке хлористого кальция в качестве ускорителя твердения. При изготовлении бетона для большинства строительных работ достаточно, чтобы расход цемента составлял 300—330 кг/м3. при минимальном количестве воды. Выдержка бетона может не превышать 24 час. после укладки.

Смеси глиноземистого цемента и портландцемента обычно применяются для защиты бетонных, кирпичных и каменных сооружений от просачивания воды. Эти смеси наносятся обычным способом или торкретированием.

Читать далее:Глиноземистый и расширяющиеся цементыЦементы с минеральными добавкамиСпециальные виды портландцементаСвойства портландцементаСхватывание и твердение портландцементаПроизводство портландцементаНеорганические вяжущие веществаРазные материалы для штукатурных работЗаполнители для штукатурных работВяжущие материалы для штукатурных работ

stroy-server.ru

Способы производства портландцемента

Цемент

Производство портландцемента — сложный технологический процесс добычи и доставки на завод сырьевых материалов (глины и известняка), приготовления сырьевой смеси (дробление, помол и усреднение ее состава), обжига сырьевой смеси до спекания (получение клинкера), помола клинкера с гипсом и добавками (получение портландцемента).

В зависимости от вида подготовки сырьевой смеси к обжигу применяют три способа производства портландцементного клинкера — мокрый, сухой и комбинированный.

При мокром способе измельчение и перемешивание сырьевых компонентов осуществляется в присутствии определенного количества воды. Полученная таким образом сырьевая смесь в виде жидкотекучей массы (сырьевой шлам) содержит 32—45 % воды. При сухом способе сырьевые материалы измельчаются и перемешиваются в сухом виде, в результате чего образуется тон-кий минеральный порошок (сырьевая мука). При комбинированном—сырьевую смесь готовят по мокрому способу, затем полученный сырьевой шлам обезвоживают (фильтруют) и полусухую массу («сухарь») подвергают грануляции и обжигу в печах.

Для производства портландцемента по мокрому способу в качестве сырья применяют твердый известняк, глину или мел. Твердый известняк подвергают двух- трехстадийному дроблению в щековых дробилках. Глину предварительно измельчают в валковых дробилках, затем перерабатывают в водную суспензию в болтушках. Если вместо известняка используют мел, то его измельчают в мельницах самоизмельчения или распускают в болтушках. Глиняный или меловой шлам и раздробленный известняк в соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера, транспортируют в сырьевую мельницу для совместного помола. Полученный сырьевой шлам влажностью 32—45 % перекачивают насосами в вертикальные резервуары (шламбассейны), где он корректируется для достижения заданного химического состава. Откорректированный шлам из вертикальных шламбассейнов поступает в горизонтальные шламбассейны, где и хранится до подачи в печь для обжига. Обжиг сырьевого шлама осуществляется в длинных вращающихся печах. Полученный клинкер охлаждают в холодильниках, дробят совместно с гипсом и добавками, а затем направляют для помола в цементные мельницы или для хранения на склад. Из мельницы цемент транспортируют в силосные склады, а затем потребителям.

При производстве цемента сухим способом известняк и глину после предварительного дробления и сушки загружают в сырьевую сепараторную мельницу для одновременного помола и сушки, в результате чего получают сухую сырьевую муку с остаточной влажностью 1—2% На большинстве новых цементных заводов для сухого помола применяют мельницы «Аэрофол», в которых совмещены процессы мелкого дробления, сушки и помола. Сырьевая мука подается в гомогенизационные смесительные силосы, в которых производится ее усреднение и корректирование состава, а также создаются запасы муки, необходимые для бесперебойной работы печей. От-корректированная по составу сырьевая мука поступает в систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких ступеней. Там она высушивается, дегидратируется и частично декарбонизируется во взвешенном состоянии. Из циклонов мука подается на обжиг во вращающуюся печь, готовый клинкер пересыпается в холодильник. После охлаждения клинкер поступает на склад. Все последующие технологические операции аналогичны соответствующим операциям мокрого способа.

При комбинированном способе производства портландцемента сырьевая смесь в виде шлама, полученного по мокрому способу, выходит из сырьевой мельницы с влажностью 32—45 % транспортируется в вертикальные шламбассейны, где корректируется до получения требуемого химического состава. После этого шлам обезвоживают (фильтруют) в вакуум- или фильтр-прессах до влажности 16—20 %. Полученную сырьевую смесь («сухарь») смешивают с пылью для снижения влажности до 12—14 %, а затем подвергают грануляции (формованию). Смесь в виде гранул обжигают во вращающихся печах. Дальнейшие операции производства портландцемента осуществляют в той же последовательности, что и при мокром способе производства.

Способ производства цемента выбирают в зависимости от технологических факторов, а также от вида и сорта топлива, предназначенного для обжига клинкера. С технологической точки зрения целесообразность применения того или иного способа обусловливается составом и свойствами сырья — влажностью, однородностью, твердостью, размучиваемостью. При влажном, легко размучиваемом сырье с низкой степенью однородности лучше использовать мокрый способ производства при неразмучиваемом однородном сырье с низкой влажностью — сухой.

В нашей стране преобладание мокрого способа производства клинкера окупается сравнительно высокой производи тельностью печей, лучшей гомогенизацией сырьевой смеси, сравнительно простой технологией производства Однако не устраняется основной недостаток мокрого способа — высокая энергоемкость процесса клинкера. Сухой способ обладает значительными технико-экономическими преимуществами по сравнению с мокрым. Сочетание вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами обеспечивает снижений удельного расхода теплоты при обжиге клинкера на 40-50%.

В условиях экономии топливно-энергетических ресурсов большое значение имеет ориентация нашей цементной промышленности на расширение сухого способа производства. Этот способ распространен и в капиталистических странах.

Следует отметить, что при сухом способе лучшие по сравнению мокрым способом технико-экономические показатели достигают*« только при применении сырья с влажностью 8—10%. Применение комбинированного способа производства целесообразно при влажности сырья свыше 15%, Удельный расход теплоты снижается более чем на 20 % по сравнению с мокрым и на 2—3 % превышает расход теплоты, необходимой при сухом способе (на сырье влажностью 8—10%). По сравнению с мокрым способом расход топлива снижается на 20—30 %, производительность печных агрегатов повышается на 10%, однако потребность в электроэнергии увеличивается на 18%.

Независимо от выбранного способа производства современные цементные заводы должны быть оснащены высокопроизводительным технологическим оборудованием, обеспечивающим автоматизацию отдельных производственных процессов.

Бетонные смеси давно уже, если не хочется, не нужно готовить самостоятельно, тратя на это кучу времени и сил. Все можно купить. Они могут продаваться, как в магазинах, так и предлагаются …

Производство и продажа дозаторов шнековых для фасовки смесей пылящих и трудно-сыпучих Цена - 22000грн(850дол.США) без дискрета(дозатор равномерный с регулируемыми оборотами шнека) или 34000грн с дискретом(дозатор порционный с системой точного дозирования) …

КЛАДОЧНЫЕ БЕСЦЕМЕНТНЫЕ И МАЛОЦЕМЕНТНЫЕ РАСТВОРЫ Растворы с химическими добавками. Эти растворы применяют, когда конструкциям сооружения требуется придать полную водонепроницаемость. Растворы приготовляют на основе сухой цементной смеси состава от 1 : …

msd.com.ua


Смотрите также