Производство портландцемента. Схема.

Портланд- цемент- это гидравлический вяжущий материал, состоящий из силикатов и алюмосиликатов различного состава. Основные компоненты: алит(трикальцийсиликат) 3CaO* SiO₂;белит(дикальцийсиликат)2CaO*SiO₂;трикальцийалюминат 3CaO* Al₂O₃.Также в нем содержатся примеси трикальцийалюмоферита, оксидов кальция и магния.

Маркой цемента называется предел прочности на сжатие образца цемегнта после затвердевания его втечение 28 суток, выраженный в кг/см ².Чем больше марка, тем выше качество, существуют марки 400,500 и 600.

Моддулем цемента называется показатель, выражающий соотношение между оксидами в нем.3 вида модулей: 1. силикатный – отношение содержания оксидов кремния к суммарному содержанию оксидов алюминия и железа: n= %SiO₂\% Al₂O₃+%Fe₂O₃

2.Глиноземный модуль- отношение содержания оксида алюминия к содержанию оксида железа: p=%Al₂O₃\ %Fe₂O₃

3. Гидравлический модуль – отношение содержания основного оксидакальция к суммарному содержанию оксидов кремния, алюминия и железа: m= %CaO\%SiO₂+%Al₂O₃+% Fe₂O₃.

Затвердевание портланд- цемента основано на реакциях:

3CaO*SiO₂= (n+1)H₂O= 2CaO*SiO₂*nH₂O+ Ca(OH)₂,

2CaO*SiО₂* nH₂O,

3CaO*Al₂O₃+6H₂O= 3CaO*Al₂O₃*6H₂O

При смешивании порошка цемента с водой масса затвердевает. Стадии: 1. образование насыщенных растворов силикатов;2. гидратация силикатов и образование кристаллогидратов; 3.рост кристаллов,4.образование сростков кристаллов и упрочнение массы. Для придания цементу определенных свойств в него вводят добавки:1. гидравлические, повышающие водостойкость за счет связывания содержащегося в цементе гидроксида кальция: Ca(OH)₂+ SiO₂= CaSiO₃+ H₂O; 2. пластифицирующие. Повышающие эластичность массы; 3. кислотостойкие, придающие коррозийную стойкость к кислым средам; 4.инертные, для удешевления продукции; 5.регулирующие время схватывания массы(гипс).

Производство цемента сост из 2 стадий:получение клинкера и его измельчение.

1.получ. клинкера- 2 способа- мокрый и сухой, которые различаются методом приготовления сырьевой смеси для обжига. По мокрому методу сы­рье измельчают в присутствии большого количества воды, по­лучая пульпу, содержащую до 45% воды. В этом методе обеспе­чивается высокая однородность смеси, снижается запылен­ность, но увеличиваются затраты энергии на испарение воды. По сухому методу компоненты сырья сушат, измельчают и сме­шивают в сухом виде. Такая технология является энергосбере­гающей, поэтому, удельный вес производства цемента по сухо­му методу непрерывно возрастает.

Производство клинкера включает операции дробления, раз­мола и корректировки состава сырья и последующей высоко­температурной обработки полученной шихты — обжига. Сырь­ем в производстве портланд-цемента служат различные извест­ковые породы (известняк, мел, доломит) и глина, а также мер­гели, представляющие однородные смеси тонкодисперсных из­вестняка и глины.

При обжиге шихты последовательно протекают процессы:

— испарения воды (100°С);

— дегидратации кристаллогидратов и выгорания органичес­ких веществ:

МеО -пН₂О = МеО + гаН₂О (500°С);

— термической диссоциации карбонатов:

СаСОз = СаО + СО₂ (900— 1200°С);

- взаимодействия основных и кислотных оксидов с образо­ванием силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция:

СаО + SiO₂ = 2CaO -SiO₂ (белит), 2СаО -SiO₂ + СаО = ЗСаО • SiO₂ (алит),

ЗСаО + А1₂Оз = ЗСаО -AlaOa (трикальцийалюминат).

Процесс заканчивается при 1450°С, после чего клинкер по­ступает на охлаждение. Состав образовавшегося в результате обжига продукта: алит 40 — 60%, белит 15 — 35%, трикальций­алюминат 5 — 14%.

Для обжига шихты используются барабанные вращающие­ся печи диаметром 3,5 — 5,0 м и длиной до 185 м. Компоненты сырья, поступающие в печь, последовательно проходят в ней зоны сушки, подогрева, кальцинации, экзотермических реак­ций образования силикатов, спекания и охлаждения. Выходя­щий из печи клинкер охлаждается в барабанных холодильни­ках, а нагретый воздух используют для подогрева воздуха и га­зообразного топлива, поступающих в печи обжига.

Отсюда он поступает на обжиг во вращающуюся печь. Этот аппарат является типовым и применяется для проведения обжи­га во многих производствах. Печь представляет собой (рис. 42) стальной барабан 1 длиной до 185 м и диаметром до 5 м, футе­рованный шамотным и хромомагнезитовым кирпичом, установ­ленный с небольшим наклоном (2—5°). На барабан надеты стальные кольца — бандажи 2, посредством которых (при вра­щении печи от электромотора 4 и шестерен 5) происходит ее качение по опорным роликам 3. Шлам непрерывно подается в печь питателем 6 и нагревается движущимися противоточно раскаленными топочными газами, образующимися при сгорании в противоположной части печи топлива — каменноугольной пыли, жидкого котельного топлива или природного газа. Сперва из шлама испаряется вода, затем разлагаются глинистые мине­ралы с отщеплением воды. При дальнейшем движении проис­ходит разложение карбоната кальция с образованием порошка оксида кальция, и, наконец, при повышении температуры до 1200—1300 °С оставшиеся от разложения оксиды (CaO, SiO₂, А1₂О₃, Fe₂O₃) начинают превращаться в искусственные мине­ралы, причем более легкоплавкие из них расплавляются. Из оксида кальция и оксида кремния получается двухкальцие-вый силикат (белит) 2CaO-SiO₂, который в расплаве, взаимодей­ствуя с оксидом кальция, переходит в твердый трехкальциевый силикат (алит) 3CaO-SiO₂; в меньшем количестве образуются плавни — трехкальциевый алюминат ЗСаО-А1₂Оз и четырехкаль-циевый алюмоферрит 4СаО-А1₂О₃-Ре₂О₃ (браунмиллерит). При дальнейшем нагревании до 1450°С в результате спекания образуется клинкер в виде небольших округлых кусков. В его составе содержится 40—65% элита и 20—40% белита. Добавление в шихту плавикового шпата CaF₂ (до 1%) ускоряет образова­ние клинкера и увеличивает производительность печи, которая доходит до 1800 т в сутки, или 650 тыс. т в год. При выходе из зоны спекания и далее в холодильнике 7 клинкер охлаждается воздухом, поступающим в печь для сжигания топлива. Здесь, так же как <и в туннельной и известковообжигательной печах, используются принципы противотока и теплообмена.

2. Измельчение клинкера. Охлажденный клинкер выдержи­вается на складе в течение 10—15 суток для гидратации сво­бодного оксида кальция влагой воздуха, смешивается с добав­ками и измельчается в дробилках и многокамерных мельницах до частиц размером 0,1 мм и меньше. На рис. 20.5 представле­на принципиальная схема производства портланд-цемента мок­рым способом.

Рис. 20.5. Принципиальная схема производства портланд-цемента

Основная масса портланд-цемента используется для изготов­ления бетона и изделий из него. Бетоном называется искусст­венный камень, получаемый при затвердевании затворенной водой смеси цемента, песка и заполнителя. В качестве запол­нителей используют:

— в обыкновенных бетонах — песок, гравий, щебень;

— в легких бетонах — различные пористые материалы (пем­за, шлак);

— в ячеистых бетонах — замкнутые поры, образующиеся при разложении вводимых в бетонную смесь газо- и пенообразова­телей;

- в огнеупорных бетонах — шамотовый порошок;

- в железобетоне — металлическая арматура.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: