11.3.1.2 Измельчение клинкера

Для измельчения охлаждённый 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 0,1 мм и меньше.

Затвердевание портландцемента основано на реакциях гидратации, входящих в его состав силикатов и алюмосиликатов, образованием кристаллогидратов различного состава:

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

2CaO∙SiO₂ + nH₂O = 2CaO∙SiO₂∙nH₂O,

3CaO∙Al₂O₃ + 6H₂O = 3CaO∙Al₂O₃ 6H₂O

При смешении порошка цемента с водой (затворении) масса затвердевает.

Для придания цементу определённых свойств в него вводят добавки:

- гидравлические, повышающие водостойкость за счёт связывания содержащегося в цементе гидроксида кальция:

Ca(OH)₂ + SiO₂ = CaSiO₃ + H₂O;

- пластифицирующие, повышающие эластичность массы;

- кислотостойкие, придающие цементу коррозийную стойкость к кислым средам (гранит);

- инертные, для удешевления продукции (песок);

- регулирующие время схватывания массы (гипс).

Основная масса портландцемента используется для изготовления бетона и изделий из него.

Бетоном называется искусственный камень, получаемый при затвердевании затворённой 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 в бетоне при разложении вводимых в бетонную смесь газо- и пенообразователей;

- в огнеупорных бетонах – шамотовый порошок;

- в железобетоне – металлическая арматура.

11.3.2 Производство воздушной извести

Воздушной или строительной известью называется бессиликатный вяжущий материал, на основе оксида и гидроксида кальция.

Различают три вида воздушной извести:

- кипелка (негашёная известь) – оксид кальция CaO;

- пушонка (гашёная известь) – гидроксид кальция Ca(OH)₂;

- известковое тесто – получаемое затворением пушонки избытком воды, состава Ca(OH)₂∙nH₂O.

Сырьё. Сырьём для производства воздушной извести служат кальциево-магниевые карбонатные породы: мел, известняк, доломит.

Технологический процесс производства извести состоит из операций:

- обжига сырья;

- гашения продукта обжига - кипелки;

- утилизация выделяющегося при обжиге оксида углерода (IV).

Первая стадия- обжиг карбонатного сырья - процесс термического разложения карбоната кальция, описываемого уравнением:

CaCO₃ = CaO + CO₂ - Q

Это обратимый, гетерогенный, протекающий с поглощением тепла процесс.

Скорость реакции зависит от:

- температуры;

- парциального давления газа;

- скорости отвода газообразных продуктов из зоны реакции;

- интенсивности подачи тепла.

На практике обжиг ведут при температуре около 1200 ºС.

Для обжига карбонатного сырья используются печи различной конструкции:

- шахтные, в которых сырьё смешивается с твёрдым топливом;

- вращающиеся трубчатые;

- кипящего слоя, обогреваемые сжиганием газообразного топлива.

Производительность печей различна и может достигать от 600 до 1000 тонн в сутки.

Вторая стадия – гашение кипелки – является гетерогенным экзотермическим процессом, протекающим по уравнению:

CaO + nH₂O = Ca(OH)₂∙(n-1)H₂O + Q

В зависимости от соотношения оксида кальция и воды могут быть получены два продукта гашения:

при n = 1 – гидроксид кальция (пушонка);

при n > 1- известковое тесто.

Для гашения извести используются в этом случае известегасильные агрегаты – гидрататоры барабанного типа периодического и непрерывного действия.

Третья стадия – утилизация оксида углерода (IV) - в производстве воздушной извести экономически целесообразна потому, что газ обжиговых печей содержит до 30% оксида углерода, который после высушивания используют в газообразном, жидком и твёрдом состоянии.