27. Портландцемент: сырьевые материалы и компоненты

Портландцемент — это продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера и гипса (от 1,5-5% от массы клинкера). Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Портландцементный клинкер — это продукт спекания (1450 оС) сырьевой смеси из карбонатных горных пород (СаСО3, MgСО3 ≈ 75%) и глины ( 25%). В качестве сырья использоватся природный материал – мергель, доменный гранулированный шлак, корректирующие добавки. В результате подобранной и обожженной смеси образуются минералы портландцементного клинкера, придающие портландцементу вяжущие свойства:

1. Алит (3CaO · SiO₂);

2. Белит (2CaO · SiO₂);

3. Трехкальциевый алюминат (3CaO · Al₂O₃)

4. Четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО· Al₂O₃· Fe₂O₃)

При затворении водой эти минералы образуют нерастворимые соединения.

Для производства портландцемента в качестве сырьевых мате­риалов применяют главным образом карбонатные и глинистые поро­ды, а также другие природные виды сырья и искусственные мате­риалы, получаемые в виде промышленных отходов.

Помимо основных сырьевых материалов в производстве порт­ландцемента используют и различные корректирующие добавки

Карбонатные породы

Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели и др

Глинистые породы

Глинистое сырье (глины, глинистый мергель, глинистый сланец, лесс и др.) необходимо для производства портландцемента. Глины имеют различный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения

Корректирующие добавки

При особо благоприятном химическом составе сырьевых материалов портландцементная смесь требуемого состава может быть приготовлена только из двух компонентов – карбонатного и глинистого. Но в большинстве слуае6в получить заданную сырьевую смесь из двух компонентов почти не удается, поэтому применяют третий и даже четвертый компоненты - корректирующие добавки , содержащие значительное количество одного из оксидов, недостающих в сырьевой смеси. В качестве железосодержащей добавки обычно используют пиритные огарки с сернокислотных заводов, реже – колошниковую пыль доменных печей. В качестве глиноземистой добавки применяют богатые глиноземом маложелезистые глины, бокситы. Кремнеземистой добавкой служат кварцевые пески, опоки, трепел.

Белитовый шлам

Получаемый в виде отхода при производстве из нефелинов глинозема белитовый (нефелиновый) шлам по составу занимает промежуточное положениет между портландцементом и основным доменным шлаком. Белитовый шлам полностью заменяет глинистый компонент и в значительной степени карбонатный

28. Основные способы производства портландцемента

В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производств портландцементного клинкера.

При мокром способе производства из­мельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевом смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечис­ленные операции выполняются с сухими материалами. При мокром варианте производства цемента значительно легче получается гомогенизированная сырьевая смесь. Этот способ используется, если сырьевая масса имеет высокую степень влажности и легко диспергируется при взаимодействии с водой.

При сухом способе производства используется сырьё со значительно меньшей степенью влажности и однородным составом. Следует учесть, что расход топлива в сухом способе значительно ниже, чем в мокром. В связи с этим сухой способ производства становится всё более распространённым.

При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на спе­циальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и не­достатки.

Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топ­ливной базы и др.