МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Харьковский государственный технический университет

строительства и архитектуры

Кафедра физико-химической механики и технологии строительных материалов и изделий

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине "Вяжущие вещества"

Тема проекта: "Производство сульфатостойкого портландцемента"

Проектировал студент групи Т-22

Першин П.А.

Руководитель курсового проекта

доц. Латорец Е.В.

Харьков 2010

Задание на курсовой проект №18.14

Производство сульфатостойкого портландцемента

N=350 тыс. т/год

Состав портландцемента:

 клинкер - 87%;

 трепел - 8%, влажность W=10%;

 природный гипсовый камень - 5%, влажность W=9%.

Состав сырьевой смеси:

 известняк - 76%, влажность W=4,5%;

 глина - 22,5%, влажность W=20,3%;

 огарки - 1,5%, влажность W=3%.

Влажность шлама W=39,7%.

Механические потери:

 кускового материала - 1%;

 порошкообразного материала - 1,5%.

Способ производства - мокрый (схема 8).

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Номенклатура продукции, свойства сульфатостойких портландцементов

2. Технологическая часть

.1 Характеристика сырья

.2 Выбор способа производства и разработка технологической схемы

.3 Выбор режима работы завода и расчет фондов времени работы оборудования и работников

.4 Расчет потребности в сырье

.5 Определения производительности каждого технологического передела

.6 Расчет потребности в технологическом оборудовании

2.7 Расчет общезаводских и цеховых складов

3. Контроль технологического процесса и качества выпускаемой продукции

. Охрана труда, окружающей среды и техника безопасности

Использованная литература

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Вяжущие вещества научились получать и начали применять в строительстве еще в глубокой древности. Первым вяжущим веществом была необожженная глина, которую использовали при возведении простейших сооружений. В Древнем Египте и Древнем Риме научились получать искусственным путем и использовать в строительстве гипсовые и известковые вяжущие вещества, в т.ч. гидравлические растворы. В дальнейшем производство и использование вяжущих веществ развивалось по мере развития человеческой цивилизации. Увеличение объема промышленного и гражданского строительства в 18-20 веках предопределило освоение производства и применения гидравлических вяжущих веществ - романцементов и портландцементов. Выдающийся вклад в развитие науки о цементах внесли ряд отечественных и зарубежных ученых и производственников: В.М.Севергин, Шарлевиль, Е.Челиев, Д.Аспдин, А.Р.Шуляченко, Н.А.Белелюбский, Н.Н.Лямин, С.А.Дружинин и многие другие.

В настоящее время существует значительное количество разнообразных вяжущих веществ, однако в строительстве применяется лишь часть из них. Их называют строительными вяжущими веществами и делят на две основные группы: неорганические (минеральные) вяжущие вещества и органические вяжущие вещества.

Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые после смешения с водой (а в отдельных случаях и с растворами некоторых солей) образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние. Большинство минеральных вяжущих твердеет в результате возникновения гидратных новообразований при взаимодействии вяжущего вещества с водой.

Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов, а также термической обработки сырья при разных температурах. В этих условиях протекают необходимые физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами. Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в требуемой последовательности.

Вяжущие вещества - основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых, легких, ячеистых и т.п.). Из бетонов изготовляют всевозможные строительные изделия и конструкции, в т.ч. и армированные сталью (железобетонные, армосиликатные и др.). Бетоны на вяжущих веществах применяют также для возведения отдельных частей зданий и целых сооружений (мосты, плотины и т.п.).

Все строительные минеральные вяжущие вещества в зависимости от их основных свойств делят на три основные группы: воздушные, гидравлические и кислотостойкие.

Гидравлические вяжущие вещества отличаются тем, что после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны в последующем твердеть как в воздушной, так и в водной среде. Гидравлические вяжущие вещества применяют в производстве разнообразных изделий и конструкций, а также при возведении зданий и сооружений, предназначенных к эксплуатации как в воздушной, так и в водной среде.

В группу гидравлических входят многие вяжущие вещества, которые делят на несколько подгрупп. В первую подгруппу включают гидравлические вяжущие, не содержащие или содержащие не более 5-10% активных минеральных добавок. В эту подгруппу входят: портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий портландцемент без добавок и с добавками, белый портландцемент; глиноземистый цемент; романцемент; гидравлическая известь.

Ко второй подгруппе относят смешанные гидравлические вяжущие, получаемые смешением чистых вяжущих друг с другом, а также отдельных вяжущих или их смесей с активными или минеральными добавками, вводимыми в количестве более 10-15%. Основными представителями этой подгруппы являются: на основе портландцемента - шлаковый портландцемент, пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов и др.; на основе воздушной и гидравлической извести - известково-пуццолановые цементы, известково-кварцевое вяжущее для бетонов автоклавного твердения, известково-нефелиновый цемент, известково-шлаковый цемент и др.; на основе глиноземистого и портландского цементов, а также гипса - расширяющиеся и безусадочные цементы; на основе гипса, портландцемента и активных минеральных добавок - гипсоцементнопуццолановые вяжущие и др.; на основе доменных гранулированных шлаков и гипса - сульфатно-шлаковый цемент.

К третьей группе относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент.

Целью данного курсового проекта является разработка технологии сульфатостойкого портландцемента. Проектируемое предприятие по производству сульфатостойкого портландцемента расположено в г. Балаклее Харьковской области. Возможности выпуска указанной продукции обусловлены наличием сырьевых и топливных ресурсов, а также обеспеченностью железнодорожным транспортом и обслуживающим персоналом. В качестве сырья для производства сульфатостойкого портландцемента предполагается использование глин местного карьера, а также других компонентов - известняка, огарков, двуводного гипсового камня, трепела, поставляемых на завод из других регионов железнодорожным транспортом.

Тема курсового проекта является актуальной, поскольку существует потребность строительной индустрии Харьковского и других регионов Украины в использовании разнообразных видов цементов, в т.ч. сульфатостойкого портландцемента.

Производительность завода - 350 тыс. т/год.

1. Номенклатура продукции, свойства сульфатостойких портландцементов

К группе сульфатостойких цементов относятся:

- сульфатостойкий портландцемент;

- сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;

сульфатостойкий шлакопортландцемент;

пуццолановый портландцемент.

Все эти цементы получают измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава без добавок или с добавками.

Свойства сульфатостойких цементов и сырьевых компонентов для их производства регламентируются следующими нормативными документами - ДСТУ Б В.2.7-46-96, ГОСТ 310.1-76, ГОСТ 310.2-76, ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81, ГОСТ 2874-82, ГОСТ 3476-74, ГОСТ 4013-82, ГОСТ 5382-91, ГОСТ 22236-85, ГОСТ 22237-85, ТУ 21-26-11, ТУ 21-13-6, EN 196-1, EN 196-3, EN 196-6 и др.

Содержание в клинкере трехкальциевого силиката С₃S, трехкальциевого алюмината C₃A, четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ и сумму щелочных оксидов рассчитывают по следующим формулам, исходя из данных его химического анализа:

CaO· SiO₂ =4,07 (CaO - CaO св) - 7,6 (SiO₂ - SiO₂ св) - 6,7Al₂O₃ - 1,4 Fe₂O₃;

3CaO·Al₂O₃ =2,65 (Al₂O₃ - 0,64 Fe₂O₃);

CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ =3,04 Fe₂O₃;

R₂O=Na₂O + 0,658 K₂O.

Химический анализ исходного клинкера и цемента проводят по ГОСТ 5382-73. Содержание различных минералов в клинкерах для сульфатостойких цементов (без добавок и с добавками) должно соответствовать данным, указанным в табл.1.

Таблица 1 - Минералогический состав клинкеров для сульфатостойких портландцементов

Вещественный состав различных видов сульфатных цементов должен соответствовать требованиям, указанным в табл. 2.

Таблица 2 - Вещественный состав сульфатных цементов

Цемент	Содержание добавок, % от массы цемента
	гранулированный доменный или электротермо-фосфорный шлак	активные минеральные добавки
		осадочного происхождения (кроме глиежа)	прочие (включая глиеж)
Сульфатостойкий портландцемент	не допускается
Сульфатостойкий порт-ландцемент с минеральными добавками	не менее 10 и не более 20	не менее 5 и не более 10	не допускается
Сульфатостойкий щлакопортландцемент	не менее 21 и не более 60	-	-
Пуццолановый портландцемент	-	не менее 20 и не более 30	не менее 25 и не более 40

Гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки по своим свойствам должны удовлетворять требованиям ГОСТ 3476-74. Содержание в них окиси алюминия не должно превышать 8%. Активные минеральные добавки по своим свойствам должны удовлетворять требованиям ОСТ 21-9-74. При совместном помоле материалов необходимо вводить двуводный гипс, отвечающий требованиям ГОСТ 4013-74. Его содержание в цементах, определяемое по количеству серного ангидрида SO₃, не должно превышать 3,5%.

Тонкость помола цемента должна определяться по ГОСТ 3584-73. При этом при просеивании через сито №008 должно проходить не менее 85% массы пробы.

Начало схватывания цементов - не ранее 60 мин, конец схватывания - не позднее 10 ч (для марок 300, 400, 500).

По согласованию с потребителем допускается введение в эти цементы при их помоле пластифицирующих или гидрофобизирующих ПАВ в количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Физико-механические свойства цементов определяются в соответствие с указаниями ГОСТ 310.1-76 - ГОСТ 310.4-74.

По ГОСТ 22266-76 сульфатостойкие цементы подразделяются на марки 300, 400, 500. При этом цементы различных марок должны характеризоваться следующими минимальными показателями, указанными в табл.3. Цементы должны обладать стабильными показателями прочности при сжатии, при этом коэффициент вариации должен быть не более 5% для марок 300 и 400 и не более 3% для марки 500.

Таблица 3 - Марки и показатели прочности сульфатостойких цементов

Цемент	Марка цемента	Предел прочности, МПа (кгс/см2) через 28 сут
		при изгибе	при сжатии
Сульфатостойкий портландцемент	400	5,5 (55)	40 (400)
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	400	5,5 (55)	40 (400)
	500	6,0 (60)	50 (500)
Сульфатостойкий щлакопортландцемент	300	4,5 (45)	30 (300)
	400	5,5 (55)	40 (400)
Пуццолановый портландцемент	300	4,5 (45)	30 (300)
	400	5,5 (55)	40 (400)

Высокая стойкость сульфатостойких портландцементов в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии они содержат пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется возможность образования значительного количества гидросульфоальмината кальция трехсульфатной формы, вызывающего коррозию портландцементного камня. Развитие коррозионных процессов замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере С₃S.

Такой портландцемент значительно превосходит по стойкости рядовые портландцементы, но уступает в этом отношении пуццолановым и шлаковым цементам, изготовляемых на основе клинкера того же цементного состава. Однако эти цементы менее морозостойки. Поэтому сульфатостойкий портландцемент целесообразнее всего применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения.

Для улучшения свойств этих цементов допускается вводить в них пластифицирующие или гидрофобизирующие добавки в количестве не более 0,3% от массы цемента.

Сульфатостойкие портландцементы без добавок или с ограниченным их содержанием следует применять в бетонных и железобетонных конструкциях, в т.ч. и преднапряженных, для тех зон гидротехнических сооружений, где они подвергаются действию сульфатных вод в условиях попеременного замораживания и оттаивания или высыхания и увлажнения.