Основы технологии производства, твердение портландцемента, структура и свойства цементного камня

1. Производство портландцемента

2. Твердение портландцемента и формирование структуры камня

3. Свойства цементного теста и камня

5. Коррозия цементного камня и способы защиты от нее

4. Разновидности портландцемента

1. Производство портландцемента

В производстве портландцемента можно выделить следующие технологические циклы:

• Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.

• Обжиг сырьевой смеси и получение портландцементного клинкера.

• Помол клинкера с добавками.

Приготовление сырьевой смеси

В качестве исходного сырья используют: известковые мергели (наиболее благоприятное сырье); искусственно получаемые смеси, составленные из известняка или мела + глина. Часто требуются корректирующие добавки. При недостатке кремнезема вводят пуццоланы, Fe₂O₃ – пиритные огарки, Al₂O₃ – бокситы.

При приготовлении сырьевой смеси используют 3 основных способа: мокрый, сухой, комбинированный.

По мокрому способу тонкое измельчение и смешение осуществляется в водной среде, сырьевая смесь получается в виде жидко-текучей массы (шлама) с содержанием воды 35-45 %. Данный способ производства применяется в случае использования мягких горных пород повышенной влажности. Глина разводится в глинистых бассейнах или в болтушках. Второй компонент после предварительного дробления направляется на совместный помол с глиняным шламом. После перемешивания компонентов сырьевой смеси шлам перекачивают в шлам бассейны где корректируют и усредняют химический состав шлама. Мокрый способ позволяет обеспечить наиболее тщательное смешение исходных компонентов и получить однородную сырьевую смесь. Недостатком способа является высокая энергоемкость процесса получения клинкера.

Сухой способ заключается в измельчении и перемешивании сухих исходных материалов. Для этого их предварительно высушивают или высушивают в процессе измельчения в дробилках и мельницах измельчения. Сырьевая смесь получается в виде минерального порошка (сырьевая мука). Такой способ приготовления сырьевой смеси требует в 2 раза меньше затрат на теплоту в процессе обжига. Однако при этом предъявляются более жесткие требования к влажности и однородности состава и физической структуры исходных компонентов.

Комбинированный способ. Шлам готовят как в мокром способе. Затем из него готовят гранулы, которые подсушиваются, и только потом обжигаются во вращающихся печах.

В России преобладает мокрый способ производства сырьевой смеси, в Японии – сухой. По мокрому способу качество цемента выше, но большой расход энергии на обжиг. В сухом способе больше затраты на помол.

Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при мокром способе осуществляется во вращающихся печах.

Диаметр – 5-7 м

Длина – 95-185-230 м. Наибольшая длина печей используется на предприятиях работающих по мокрому способу (расход теплоты 5600 кДж/кг), а наименьшая – работающих по сухому способу (расход теплоты 3400 кДж/кг)

Скорость вращения 1-2 об/мин

Отвод газов через циклоны и электрофильтр в атмосферу

Водяное охлаждение

Холодильник

Обжиг портландцементного клинкера.

Всю печь разделяют на несколько зон по основным процессам.

1. Зона испарения при Т = до 200ºС происходит высушивание сырья.

2. Зона подогрева (дегидратации) Т = до 700ºС сгорают органические примеси, из глинистых минералов (при 450-500ºС) удаляется кристаллохимическая вода и образуется безводный каолинит Al₂O₃·SiO₂·nH₂O→Al₂O₃·SiO₂

3. Зона декорбанизации (разложение карбоната СаО) Т от 700ºС до 1100ºС

4. Зона экзотермических реакций. Здесь на коротком участке 10м температура резко повышается до 1300ºС. В этой зоне образуются основные минералы портландцементного клинкера С₃А, С₄АF, С₂S и остается некоторое количество свободного СаО.

5. Зона спекания. Сырьевая смесь спекается и СаО связывается с 2CaOSiO₂ с образованием 3CaOSiO₂. Кроме этих минералов образуется некоторое количество клинкерной стеклофазы. Все эти составляющие проявляют гидравлическую активность.

6. Зона охлаждения. В этой зоне клинкер, охлаждаясь в специальных холодильниках, рассыпается на комки и поступает на склад. Только при резком охлаждении клинкера образуются гидравлически – активные формы минералов.

Помол клинкера.

Помол клинкера осуществляют в трубных мельницах. Длина 11-16,4 м, диаметр 3,95-4,6 м. Производительность 100-135 т/ч.

Молющие тела

Помол производят по открытому или замкнутому циклу.