17. Основы технологии портландцемента.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и минеральных добавок (силикат кальция - CaSO₄ * 2H₂O).

Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания.

Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины, корректирующих добавок и других материалов. Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса.

При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига.

При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства.

Комбинированный способ совмещает в себе два способа: мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.

Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450^оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны: 1. В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала с начальной влажностью 35-42%, его подсушка.

2. В зоне подогрева материал поступает с температурой 90-110 ^оС и нагревается до 400-800^оС;

начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al₂O₃*2SiO₂. 3. В зоне кальциирования – декарбонизации температура материала повышается до 800-1200^оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al₂O₃, СаО*Al₂O₃, 2CaO*SiO₂ –белит. 4. В экзотермической зоне (t= 1200-1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C₂S,алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al₂O₃, 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃). 5.При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO₂. 6. В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе. Помол клинкера производится в трубных мельницах. ПЦ выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция. Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета.