Intekoufa.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Понятие «портландцемент» и сырьевые материалы для его изготовления

Понятие «портландцемент» и сырьевые материалы для его изготовления

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса. Клинкер получается результате обжига до спекания сырьевой смеси надлежащего состава, обеспечивающего преобладание в клинкере силикатов кальция. Гипс при помоле клинкера должен добавляться в таком количестве, чтобы содержание SО в портландцементе было не менее 1,5% и не более 3,5%. Каждый процент гипса (СаSО • 2Н О) вносит в цемент 0.47% SO .

Основными сырьевыми материалами для производства портландцемента являются широко распространенные в природе осадочные известняковые горные породы с высоким содержанием углекислого кальция (СаСО ) и глинистые породы с высоким содержанием кремнезёма (SiO ), глинозема (Al O )и окиси железа (Fe O ).

К известняковым породам, применяемым в цементной промышленности России, относятся известняки, мел, известковый туф, известняк-ракушечник и др. Все эти материалы представляют собой первый, так называемый известковый компонент сырьевой смеси.

К глинистым породам относится глина, глинистые сланцы, лёсс и др.; они составляют второй компонент сырьевой смеси – глинистый.

Решение вопроса о пригодности сырьевых материалов для изготовления портландцемента и о выборе способа производства принимается на основе всестороннего изучения химического и минералогического составов сырья и исследования его физико-механических свойств.

Наличие в известковом компоненте большого количества включений кварца или кремниевых прослоек осложняет и удорожает подготовку сырьевой смеси, а так же неблагоприятно отражается на процессе обжига и качества цемента. Известняки с крупными кремниевыми включениями требуют предварительного обогащения.

Сырьевые материалы с высоким содержанием гипса или пирита для производства портландцемента не применяются, так как серного ангидрида в сырьевой смеси должно быть не больше 2%, с тем чтобы его содержание в клинкере не превышало 3%. Превышение этого предела может привести к получению цемента с неравномерным изменением объема в процессе его твердения.

До последнего времени известняки с высоким содержанием окиси магния для производства портландцемента не применялись. Согласно ГОСТ 10178-62 содержание MgO в клинкере не должно превышать 5%. Чтобы обеспечить это условие, суммарное содержание MgO в смеси должно быть не более 3-3.5%. Такое ограничение вызвано тем, что окись магния, находящаяся в клинкере в виде минерала периклаза, в процессе твердения цемента гидратируется медленно, с увеличением в объёме, что с течением времени при большом содержании MgO в цементе может привести к разрушению раствора и бетона.

В 1958г. Был введен в эксплуатацию Ангарский цементный завод, который в качестве известкового компонента использовал в первые годы его работы магнезиальный мраморовидный кристаллический известняк, в качестве глинистого компонента – золу газогенераторной станции химического завода и глинистые отходы, скопившиеся в террикониках при добыче черемховского угля. Из этого сырья получался клинкер с содержанием MgO, весьма жесткие автоклавные испытания цемента на равномерность изменения объема дали положительные результаты. Это первый завод в Советском Союзе, который выпускал в течение ряда лет портландцемент с повышенным содержанием MgO.

До последнего времени считалось, что содержание в клинкере фосфорного ангидрида PO не должно превышать одного процента, так как предполагалось, что он отрицательно влияет на прочностные характеристики цемента. Однако исследованиями русских ученых Н. А. Торопова, А.И. Борисенко, английского ученого Р.У. Нерса и других установлено, что при правильном подборе минералогического состава клинкера содержание P O в нем может достигать без ухудшения свойств цемента 2-2.5%, а при особенно благоприятных условиях — и более. Минералогический состав клинкера должен быть рассчитан таким образом, чтобы весь P O вошел в состав твердого раствора с C S. Необходимо добиться отсутствия в клинкере Р О в виде растворимых в воде фосфатов, сильно замедляющих процесс твердения цемента и снижающих его механическую прочность.

Читайте так же:
Сухие смеси для устройства стяжек цементных

Источником щелочей в клинкере являются обычно глинистые материалы, содержащие остатки полевого шпата, слюды, иллиты, и др. Применение глинистых материалов с высоким содержанием щелочей не желательно, так как использование для изготовление бетона цемента с повышенном количеством щелочей (Na O и K O) в сочетании с заполнителями, имеющими аморфные видоизменения кремнезёма, может привести через известный период времени к разрушению бетонных сооружений.

К наиболее реакционноспособным горным породам и минералам относятся опал, халцедон, андезит, риолит, тридимит, а так же кристобалит, кварцевое стекло и некоторые филлиты. При использовании подобных заполнителей суммарное содержание щелочей в цементе ( в пересчете на Na O) не должно превышать 0.6%.

Повышенное содержание щелочей в сырье нарушает нормальное ведение технологического процесса, в особенности при сухом способе производства, о чем подробно говорится ниже.

Кроме перечисленных выше природных сырьевых материалов, для изготовления портландцемента могут быть использованы отходы других отраслей промышленности: черной и цветной металлургии, газосланцевой промышленности, производства синтетического каучука и др. Так как эти отходы уже подвергались термической обработке, то применение их значительно улучшает технико-экономические показатели работы завода по сравнению с обычными сырьевыми материалами.

Крупными научными исследованиями, проведенными институтами БАМИ, Гипроцемент, Гипрохим и др., установлены возможность и условия использования следующих отходов:

нефелинового или белитового шлама – отхода, получаемого при производстве глинозема из нефелитовых концентратов;

кислого гранулированного доменного шлака, отхода черной металлургии;

сланцевого кокса – отхода газосланцевых заводов, перерабатывающих горючие сланцы на газ;

газогенераторной золы – отхода газогенераторной станции, перерабатывающей горючие сланцы на жидкие продукты перегонки;

газогенераторной золы – отхода газогенераторной станции, перерабатывающих твердое топливо на ряд химических продуктов.

Сырьевая смесь надлежащего химического состава может быть получена из двух компонентов – известкового и глинистого – лишь при особо благоприятном их составе и высокой однородности.

Последнее время в связи с повышением требований к качеству цемента и с увеличением удельного веса высокомарочных цементов заводы всё чаще работают с применением трехкомпанентной и даже четырехкомпанентной смеси. В этом случае сырьевую смесь для получения клинкера заданного минералогического состава вводят в так называемые корректирующие добавки.

Для повышения содержания в сырьевой смеси окислов железа в неё вводят различные железосодержащие добавки: пиритные огарки (отходы сернокислого производства), колошниковую пыль (отход металлургического производства), железную руду и т. п. При получении клинкеров из отходов алюминиевой промышленности для повышения содержания окиси алюминия вводят бокситы.

Активность минеральных добавок чаще всего оценивается по их способности поглощать известь из водного известкового раствора и набухать при этом. В качестве активных добавок могут быть использованы основные и кислые доменные шлаки коксовой плавки литейного, передельных. В последние годы установлена возможность применения для этой цели так же доменных шлаков специальных марганцевых чугунов.

Читайте так же:
Плотность цемента м500 при хранении

Пригодность доменного шлака для использования в качестве активной добавки определяется его химическим и минералогическим составом, структурой и гидравлическими свойствами. Обычно используют гранулированные доменные шлаки, то есть шлаки, полученные путем искусственного быстрого охлаждения шлакового расплава, выходящего из доменной печи. Быстрое охлаждение придает шлаку гидравлические свойства. В состав доменных шлаков обычно входят окислы KО, SiO , Al O , MgO и Fe O сернистые соединения CaS, MnS и FeS.

Белый портландцемент. Особенности сырьевой смеси.

Весь тех. Процесс посвящён главному вопросу обеспечить высокую степень чистоты.

Каолин, мел, маложелезистый известняк.

Весь процесс обжига должен пройти с условием, что C4AF будет в пределах 1-1,5%

1.т.к отсутствуют железистые примеси, которые в ПЦ являются плавнями и обеспечивают синтез С3S, увел. Температуру обжига до 1500-1600 0С.

2. Не применяют в качестве топлива мазут, ограничивают зольность сырья, наиболее эффективно применение газа. За счёт подъёма t обжига производительность печи снижается, стоимость клинкера возрастает т. к полностью исключить наличие железа в сырье невозможно, то предпринимают приём резкого охлаждения клинкера. Например: после выхода из печи клинкер резко охлаждают в воде t уменьш с 1600 до 5000С происходит процесс перехода FeO, Fe2O3 красящая способность ниже – отбеливание клинкера.

Для помола клинкера применяют спец. Мелющие тела (уралитовые) степень истирания низкая, состоят из глинозёма, загрязнение клинкера железом при помоле не происходит.

Футировка мельницы спец фосфорными плитками

Добавки до 20% обожжённый каолин-метакаолинит, диатомит высветленный не более 10%.

Свойства белого цемента:

БЦ-I степень белизны не менее 80%

100% — BaSO4 – эталон белизны

Сроки схватывания не ранее 45 минут

Конец не позднее 12 часов

Тонкость помола на сите 0,08 не более 12%

По прочности марки 400,500

Низкая коррозионная стойкость это связано с большим количеством C3A, так же невысокая морозостойкость, это обусловлено тем, что величина контракции усадки цементного камня будет выше.

Применение: декоративные штукатурки, цементные краски, плиточные изделия.

На базе белого ПЦ клинкера.

Отличается тем,что при помоле вводят спец. Красящие добавки, это будут природные минеральные пигменты.

Требования к пигментам:

Высокая щелочестойкость, высокая красящая способность

Для красного цемента – сурик (красная глина)

Синий- соединения кобольта

Зеленый – соединения хрома, искусственного синтезированный минеральный порошок.В зависимости от вида пигмента назначается его предельное содержание.

Ряд пигментов увел. Водопотребность цемента, огранич. Краски прим. Редко

До 0,5 % от массы клинкера втаоциалиновый пигмент.

В состав штукатурки включают гидрофобизатор.

Белый портландцемент

Отличается особыми требованиями по степени белизны, весь технологический процесс производства цемента, начиная с выбора сырья, посвящен главному вопросу получить вяжущее белого цвета. Цвет цемента устанавливают путем сравнения с эталоном, за который принят сульфат бария.

В качестве сырьевых материалов применяют белую глину- каолин, мел или маложелезистый известняк. Сырьевая смесь должна содержать минимальное количество четырехкальциевого алюмоферрита С4АF.

Обжиг белого клинкера происходит при более высоких температурах 1500-1600ºС

При помоле применяют специальные мелющие тела- уралитовые (за счет истирания металлические шары загрязняют железом), футеровка мельниц специальными фарфоровыми плитами. При помоле клинкера белого цемента допускается введение следующих добавок: обожженный каолин не более 20%, диатомит не более 10%.

Требования к белому цементу:

Цемент маркируют в зависимости от степени белизны БЦ-1 (80%) первый сорт, БЦ -2 (75%) второй сорт, БЦ – 3 (68%) третий сорт.

Читайте так же:
Частях по объему цемент 1

Начало схватывания – не ранее 45 мин, конец- не позднее 12 часов. Тонкость помола по остатку на сите 008 не более 12%.

Марки по прочности 400, 500.

Сырьевые материалы для производства белого портландцемента — известняки и глинисто-песчаные породы с крайне ограниченным содержанием красящих оксидов. Известняки по этому показателю подразделяются на два класса — А и Б; максимальное допустимое содержание в известняке оксида железа — 0,15% для класса А и 0,25% — для класса Б; соответственно содержание оксидов марганца в расчете на оксид марганца (II) — 0,015% и 0,03%.

Требования к глинистому компоненту сырьевой шихты следующие (табл.).

Указанные значения обычно корректируются применительно к физико-химической характеристике

Таблица. Требования к глинисто-песчанистому сырью

Допустимое содержание красящих оксидов, %SiO2Al2Оз
МатериалFe2O3Ti02MnO
Каолин-сырец0,8
Каолин обогащенный1,5
Песчано-глинистые отходы1,00,860—72
Полукислые глины1,21,065—80
Кварцевые пески0,2СледыНе менее 96

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Методика расчета состава сырьевой смеси для производства цемента

Объектом исследования данного курсового проекта является цементный завод, а также его энергетические потоки.

Актуальность работы связана с тем, что цемент является основным материалом для индустриального строительства. Бережливое использование энергоресурсов – одна из важнейших задач народного хозяйства. Высокие темпы производства обуславливают необходимость проведения деятельности энергосбережения для сокращения трудовых и экономических затрат. Для цементной промышленности как наиболее топливно-энергоемкой отрасли эта проблема имеет особенно важное значение.

Целью моего курсового проекта является предложение оптимального мероприятия по снижению энергопотребления цементного.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Определение часовой производительности вращающихся печей, установленных на цементном заводе.

Производительность печи зависит от геометрических размеров, температуры уходящих газов, влажности шлама и толщины футеровки, которая снижается по мере износа.

2. Определение потребления газа цементным заводом.

Для решения задачи необходимо составить подекадный график работы печных агрегатов и определить расход условного топлива на производство 1 кг клинкера.

3. Расчёт мазутного хозяйства на цементном заводе.

Производительность работы вращающихся печей

1.1 Расчет печного агрегата 4´150

1.Определение цепной завесы

;

2.Площадь цепной завесы

;

3.Площадь футеровки печи

,

4. Площадь ячейковых теплообменников

5.Часовая производительность печного агрегата

,

где W c =36% – влажность сырьевой смеси;

tух=180 о С – температура уходящий газов;

1.2 Расчет печного агрегата 3,6´150

1.Определение цепной завесы

;

2.Площадь цепной завесы

;

3.Площадь футеровки печи

,

4.Часовая производительность печного агрегата

*

Определение потребления газа цементным заводом

Методика расчета состава сырьевой смеси для производства цемента

Способы и схемы производства цемента

Способы производства цементных смесей

В природе эта порошкообразная масса, использующаяся в основном в качестве вяжущего в процессе изготовления различных сухих смесей и растворов, не встречается. Цемент – продукт искусственный. Технологии его производства, их особенности, чем отличаются различные способы (например, сухой от мокрого) – тема этой статьи.

Читайте так же:
Почему цемент разъедает кожу рук

Методы изготовления цемента

В стоимость любой продукции всегда закладываются транспортные расходы на доставку сырья. Именно поэтому большинство цементных заводов функционирует в регионах, где оно добывается. В качестве исходных компонентов используются определенная разновидность известняка (основной) и добавки (гипс и другие измельченные минералы). Их подбор зависит от марки цемента, которую требуется получить.

Основные этапы

1. Получение клинкера.

Самый дорогостоящий технологический этап, на который приходится до 65 – 75 % всех затрат на изготовление цемента. Клинкер – это смесь на основе извести и глины, являющаяся исходным сырьем для производства вяжущего. В общем виде схема выглядит так: подготовленную смесь заливают водой и дают отстояться в течение определенного периода, после чего она подвергается термической обработке в специальных печах (режим в пределах 1400 – 1500 °C), в результате которой отдельные фракции спекаются, и получается гранулированная масса.

Далее зерна клинкера подвергаются измельчению (помолу). На этом этапе изготовления промежуточного цементного продукта в сырьевую массу вводятся добавки, которые определяют конечные характеристики вяжущего. В зависимости от процентного содержания минералов он классифицируется по маркам.

Специфика производства портландцемента в том, что в сырье должны преобладать материалы с повышенным содержанием алюмосиликатов и оксида кальция. На практике этого можно достичь, если исходную массу готовить в пропорции 1 к 3 (глина/известняк).

Существует несколько технологий производства вяжущего. При выборе того или иного способа каждый завод по выпуску цемента ориентируется прежде всего на доступность конкретного типа сырья в данном регионе, возможности оборудования, энергетические мощности и ряд других факторов. А с учетом того, что при изготовлении продукта можно комбинировать с разновидностями добавок, их процентным содержанием – нюансов даже при однотипной технологии достаточно.

Схема технологического процесса

Способы заводского производства

Данная технология считается наиболее сложной и затратной. Схема мокрого способа в том, что первичная обработка основных компонентов в начале цикла производится раздельно. Измельченные фракции загружаются в оборудование, предназначенное для кратковременного хранения материалов в водной среде. После отмачивания продукты поступают в специальные мельницы, где все еще мокрые фракции превращаются в порошкообразную массу с одновременным перемешиванием всех ингредиентов.

Подготовленный шлам перемещается в шлюмбассейны (вертикальный + горизонтальный), в которых осуществляется процесс корректировки долевого соотношения составляющих цемента. По сути, определяется химическая формула конечного продукта. Далее – обжиг мокрого шлама в печи и охлаждение в холодильных установках. О цементе как таковом можно говорить только после окончательного измельчения его шлама, в результате чего и получается порошок в том виде, в котором он поступает на склад. После контроля качества вяжущее фасуется. В последнее время мокрый способ изготовления применяется все реже, так как существуют более простые и менее затратные технологии производства цемента.

Мокрый способ

Принципиальное отличие от мокрого – в измененной технологической схеме. Основное оборудование то же самое, но при сухом способе после предварительного измельчения сырья для цемента компоненты поступают в сушильные барабаны (каждый в свой). После этого они перемешиваются и дополнительно измельчаются в общей мельнице. Особенность сухого способа еще и в том, что на этом этапе вводятся добавки.

Дальнейший нюанс производства определяется видом и влажностью глины. Все сухие составляющие шлама по этому параметру необходимо «выровнять». С этой целью масса увлажняется, после чего отправляется на обжиг. Так как влажность промежуточного цементного продукта относительно невысокая (порядка 13 %), то для его осушения и получения гранул не требуется мощных печей и большого эн/потребления. Это позволяет определить сухую технологию как наиболее экономичный способ производства.

Читайте так же:
Соотношение цемент песок при стяжке

Есть и еще одна методика, которая считается очень рентабельной. Речь идет о производстве бесклинкерного цемента сухим способом. В чем разница? Сырьем для получения портландцемента являются не горные породы, а зольная пыль, по сути, отходы производства. Такая технология еще больше снижает затраты на эл/энергию (не требуется многоступенчатое дробление компонентов для портландцемента), доставку сырья и увеличивает выбор разновидностей сухого шлама. Данный способ привлекателен для тех, кто решил организовать собственное производство.

Сухой метод производства

Такое производство портландцемента несколько отличается от вышеописанного. Во-первых, размерами гранул шлама, во-вторых, его влажностью (она несколько больше), в-третьих, принципом обжига. Он производится в печах Леполь, конструкция которых при таком способе получения цемента обеспечивает уменьшение примерно на 22 – 22 % уровня карбонизации продукта. Далее то же самое – мелкий помол сухого материала и отправка в бункер для хранения.

4. Комбинированный способ.

В нем сочетается несколько технологий. Схема зависит от того, какой из способов получения портландцемента (сухой или мокрый) выбран в качестве базового. Хотя есть и другие варианты. Соответственно, подбирается и оборудование, необходимое для той или иной технологии изготовления.

Цемент собственного изготовления

Учитывая огромный спрос на данный стройматериал, многих интересует вопрос организации производства вяжущего в домашних условиях. Разовое производство, для себя, в каких-то определенных целях (заливка фундамента, капитальный ремонт и тому подобное) – нерентабельно. Во-первых, процесс изготовления материала связан с большим потреблением эл/энергии. А конечные затраты – это не только оплата счетов, но и необходимость прокладки новой силовой линии. Во-вторых, придется закупить соответствующее оборудование – печь и мельницу для помола. Если к этому добавить и стоимость всех компонентов, то производство цемента на дому – бесперспективно и убыточно.

Другое дело – предпринимательство. Сейчас на рынке много различного оборудования, из которого выйдет смонтировать поточную линию для изготовления вяжущего. Несмотря на то, что в основном все агрегаты «made in Китай», судя по отзывам на тематических форумах, существенных претензий к их работе по получению цемента нет. Затраты на мини-завод по производству стройматериала довольно быстро окупаются. К сожалению, данных о полной стоимости (в комплекте) в открытом доступе нет (везде указывается «уточняйте»), но можно сделать некоторые выводы, если ознакомиться с ценами на аналогичные образцы. Например, измельчитель твердых пород из Китая обойдется около 145 000 – 155 000 рублей.

Рентабельность несложно оценить самостоятельно, если ориентироваться и на цены вяжущего. 1 т цемента в среднем (с доставкой) обходится примерно в 3 450 рублей. Себестоимость его изготовления на своем небольшом заводе специалистами оценивается (в зависимости от технологии и схемы) в пределах 780 – 960 руб/т. Рыночная стоимость портландцемента еще выше – порядка 4 050 руб/т. Преимущества производства на своем оборудовании очевидны. Недаром собственный завод считается не просто выгодным, а высокоприбыльным бизнесом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector