1.1.7.3. Хранение, упаковка, отгрузка цемента потребителю

Хранение цемента в силосах позволяет балансировать между непрерывным производством и колеблющимися объемами продаж цемента. Объем силосов хранения обычно соответствует недельной производительности завода. Цементные силосы обычно имеют плоские днища с пневмоприводом для разгрузки цемента. Если это возможно, то для каждого типа цемента устанавливают несколько бункеров, что позволяет без затруднений производить затарку мешков и их отгрузку потребителю. Готовый цемент во время хранения не должен терять своего качества. Он должен храниться при нормальных температурах, в противном случае дренирование части гипса может привести к нарушению сроков схватывания.

Цемент массовый продукт. Небольшое его количество (10-20 %) должно быть упаковано для облегчения процессов погрузки и отгрузки потребителям. Поэтому эти процессы должны обладать высокой степенью автоматизации, гибкой производительности при погрузке и низкими затратами на обслуживание. Процессы затарки, погрузки и отгрузки цемента потребителям

должны быть полностью обеспылены. Цемент может поставляться потребителю как в бумажных мешках, так и россыпью в автоцементовозах, по железной дороге в вагонах-хопперах и на речных и морских судах.

1.1.8. Компоненты стандартного цемента

В соответствии с DIN EN 196-1 цементы могут содержать различные добавки, крупные и мелкие компоненты. Они определяются в соответствии с EN 196-1 следующим образом:

1.1.8.1. Основные составляющие портландцементного клинкера (k)

См 1.1.5

Гранулированный доменный шлак (S)

Гранулированный доменный шлак является силикатом с различными добавками второстепенных оксидов, таких как MgO, FeO и т.д. Он является латентным гидравлическим веществом. Гранулированный доменный шлак получают путем быстрого охлаждения шлакового расплава соответствующего состава, который образуется в доменной печи для плавки железной руды. Он содержит не менее двух третей массовых долей стеклообразных веществ. Шлак имеет гидравлические свойства и при надлежащих условиях затвердевает в прочное камневидное тело. Гранулированный доменный шлак должен по меньшей мере на две трети массовых долей состоять из оксида кальция (СаО), оксида магния (MgO) и диоксида кремния (SiO₂). Остальное образуют оксид алюминия А1₂О₃ и незначительные количества других соединений. Массовое соотношение (СаО+MgO)/SiO₂) должно быть больше 1,0.

Доменные шлаки, используемые для производства цемента, имеют различные химические составы в зависимости от их происхождения. Доменный шлак, используемый в Западной Европе, в среднем имеет следующий химический состав: 30-39 % SiО₂, 33-48 % CaO, 9-18 % А1₂О₃. 2-13 % MgO, 0,1-1,0 % FeO и 0,5-1,8 % S^2- [4]. С помощью следующей формулы может быть оценена гидравлическая характеристика гранулированного шлака в зависимости от химического состава:

F= Уравнение 15

До сих пор это не удалось с помощью универсальной формулы с точностью определить гидравлические свойства шлаков по результатам химического анализа [4, 110, 111]. В общем, чтобы улучшить гидравлические свойства необходимо повысить содержание CaO, MgO и A1₂O₃. Но это справедливо только для содержания MgO примерно до 12 %. При содержании Al₂O₃ > 13% прочность улучшается только на ранней стадии. Недавние исследования, проведенные авторами [112] показывают, что, как правило, гидравлическая реакционная способность и сопротивление сжимающей силе значительно уменьшаются с увеличением содержания TiO₂ в целом.

Надежным методом тестирования гидравлической активности шлаков является лабораторное приготовление цемента из клинкера, гранулированного доменного шлака, гипса и его испытание на прочность и по мере необходимости на другие свойства. Для сравнения изготавливают и испытывают цемент, содержащий вместо гранулированного шлака равные пропорции инертного материала (например, как кремнезем, песок) с той же тонкостью помола [ 4, 8, 33].

Пуццоланы (P, Q)

Пуццоланы являются естественными или термически обработанными минералами вулканического происхождения – вулканические туфы, трассы, пемзы или осадочными породами с кремнистыми или алюмосиликатными композициями или их комбинациями. Пуццолановые добавки (названные в честь используемых с древних времен туфов г. Поццуоли близ Неаполя) являются латентно гидравлическими. Они затвердевают после смешивания с известью и водой. Затвердевание не является независимым, а происходит только в тонкоизмельченном состоянии ​​при нормальной температуре окружающей среды при взаимодействии пуццолановой добавки с водой и гидроксидом кальция с образованием прочности за счет образующего гидросиликата кальция и кальциевого гидроалюмината. Эти соединения аналогичны тем, которые образуются в результате твердения гидравлических вяжущих веществ. Пуццолановые добавки состоят в основном из химически активного диоксида кремния (SiO₂) и глинозема (А1₂О₃). Остаток содержит оксид железа (ΙΙΙ) (Fe₂O₃) и другие оксиды. Доля химически активного оксида кальция (СаО) незначительна для упрочнения. Массовая доля реактивного кремнезема (SiO₂) должна быть не менее 25%.

Пуццолановые добавки должны быть подготовлены должным образом, то есть, они должны, в зависимости от влажности и условия доставки, гомогенизированы, высушены или подвергнуты термообработке и измельчению.

Хотя у летучей золы и кремнезема одинаковые формулы, они рассматриваются в отдельных разделах.

Природные пуццолановые добавки (Р)

Природные пуццолановые добавки, как правило, материалы вулканического происхождения или осадочные породы подходящего химического и минералогического состава. Они должны соответствовать общему определению пуццоланы. Германия располагает двумя видами естественных пуццолан. Это вулканический рейнский туф и вызванные метеоритами баварский трасс (Suevit) в Нёрдлингенском стоке.

Естественные вулканические пуццолановые добавки (Q)

Природные пуццоланы это термически активированные материалы вулканического происхождения, или обожженные глины, сланцы или осадочные породы. Они должны соответствовать общему определению пуццоланы.

Зола (V, W)

Летучая зола получается электростатическим или механическим осаждением пылевидных частиц из дымовых газов установок для сжигания тонкоизмельченного угля. Зола, которая производится другими способами, может быть использована в производстве цемента если соответствует требованиям стандарта EN 197-1, другие - не могут быть использованы.

Летучая зола состоит из стеклообразных сферических частиц с диаметром 0,5-100 мкм (смотри рисунок 1.26). Это латентное гидравлическое и их состав может быть богат кремнеземом и известью. Первая из них обладает пуццолановыми свойствами; последняя может дополнительно обладать гидравлическими свойствами.

Рисунок 1.26 - Электронно-микроскопическое изображение сферических частиц летучей золы

По нормам EN 196-2 потери при прокаливании в течение 1 часа у летучей золы должны быть не более чем 5%. Зола-унос с потерей при прокаливании от 5 до 7% по весу может также быть приемлемой, при условии, что определенные требования по прочности, в частности, к морозостойкости, в соответствии с действующими стандартами или правилами для бетона и строительного раствора будут выполнены. Когда в составе цемента используется летучая зола с потерей при прокаливании от 5% до 7% по весу, верхний предел 7,0% должен быть обозначен на упаковке и документах по поставке цемента.

Летучая зола богатая кремнеземом (V)

Богатая кремнеземом летучая зола является мелкозернистой пылью, состоящей, в основном, из сферических частиц с пуццолановыми свойствами. Она состоит в основном из химически активного кремнезема и глинозема. Остаток содержит оксид железа и другие соединения.

Массовая доля химически активного оксида кальция должна быть менее 10,0%, массовая доля свободного оксида кальция, который определяется по методу, описанному в EN 451-1, не может превышать 1,0%. Летучие золы с количеством свободного кальция выше 1,0% и ниже 2,5%, также могут быть использованы при условии, что расширение (прочность) на проверке в соответствии с EN 196-3 смеси 30 % богатых кремнеземом летучей золы и 70 % цемента CEM I, соответствующий EN 197-1, составляет менее 10 мм. Массовая доля химически активного диоксида кремния должна быть не менее 25%.

Известковая зольная пыль (W)

Известковая зольная пыль является мелкозернистой пылью с гидравлическими и / или пуццолановыми свойствами. Она состоит в основном из химически активного оксида кальция (СаО), реактивного оксида кремния (SiO₂) и оксида алюминия (Al₂O₃). Остаток содержит оксид железа (III) (Fe₂O₃) и другие соединения. Массовая доля химически активного оксида кальция (CaO) должно составлять не менее 10%. Известковая зольная пыль, содержащая по массе от 10 до 15% реактивного оксида кальция (CaO), должна содержать по меньшей мере 25% химически активного диоксида кремния (SiO₂). Известковая зольная пыль, содержащая более 15% по весу реактивного оксида кальция (СаО) во время тестирования по EN 196-1 через 28 дней должно достичь прочности на сжатие не менее 10,0 МПа. До этого теста (испытания) летучая зола должна быть измельчена. Тонкость помола, выраженная как массовая доля зольных остатков вещества при мокром просеивании на сите с отверстиями 40 мкм, должна составлять от 10 до 30%. Испытуемые растворы могут быть изготовлены только с данной известковой летучей золой вместо цемента. Растворные призмы через 48 час после изготовления должны храниться до обследования и испытания при относительной влажности не менее 90%. Степень удлинения (расширения) образцов из известково-зольной пыли должна проверяться в соответствии с EN 196-3, используя смесь с 30% известковой летучей золы, как описано в пункте выше, с 70% цемента CEM I, в соответствии с EN 197-1, должна быть менее 10 мм.

Обожженный сланец (T)

Сланец является битуминозным, известковые сланцы содержат в среднем органического вещества 11-20%. Другими основными компонентами являются карбонат кальция (около 41 %), глинистые минералы (около 27 %) и кварц (около 12%). В Германии, использование горючих сланцев концентрируется в основном на северо-западном склоне Швабских Альп (регион Доттернхаузен в Баден-Вюртемберге).

Горючий сланец может служить как в качестве ископаемого топлива, а также как компонент глины в процессе обжига клинкера. При выдувании в специальной печи при температуре около 800°С в псевдоожиженном слое образуется связующее, которое обладает как гидравлическими, так и пуццолановыми свойствами. Образующаяся при этом теплота сгорания используется для выработки электроэнергии. В соответствии с составом природного исходного материала, содержащего горючие фазы, сланец состоит из клинкерообразующих оксидов, главным образом, диоксида кремния (SiO₂), кроме этого содержит небольшие количества свободного оксида кальция (СаО), сульфата кальция, и более крупные пропорции пуццолановых оксидов. Соответственно, в тонко измельченном состоянии обожженый сланец должен иметь выраженные гидравлические свойства, как портландцемент и пуццолановые свойства.

Согласно требований обожженный сланец должен при испытании в соответствии с EN 196-1 через 28 дней достичь предела прочности при сжатии не менее 25,0 МПа. Испытуемые растворы могут быть получены только с тонко измельченным обожженным сланцем вместо цемента. Образцы после приготовления находятся в растворных призмах до 48 ч., затем извлекают из формы и хранят до тестирования (испытания) в условиях относительной влажности не менее 90%. Степень растяжения (расширения) обожженного сланца при испытании в соответствии с EN 196-3 с использованием смеси, содержащей 30 % обожженного сланца с 70 % цемента CEM I в соответствии с EN 197-1, должна быть до 10 мм.

Известняк (L, LL)

Известняк должен отвечать следующим требованиям:

а) по содержанию оксида кальция (СаО) вычисляют количество карбоната кальция (CaCO₃), содержание которого должно быть не менее 75%;

б) содержание глины, определяется метиленовым раствором в соответствии с EN 933-9 и не должно превышать 1,20 г/100 г. Для проверки известняк должен быть измельчен до крупности около 5000 см²/г. Удельная поверхность определяется в соответствии с EN 196-6.

в) общее содержание органического углерода (ТОС) для методов испытаний ЕN 13639 должно соответствовать одному из следующих критериев:

- LL: не превышать массовую долю 0,20%;

- L: не должна превышать массовую долю 0,50%.

Кварцевая пыль (D)

Кварцевая пыль образуется в процессе производства кремния и ферросилиция, сплавов кварца и углерода в дуговой печи. Она состоит из очень мелких шаровидных частиц 0,02-1 мкм в диаметре с содержанием аморфного диоксида кремния, по меньшей мере 85%.

Кварцевая пыль должна удовлетворять следующим требованиям:

а) потери при прокаливании (ППП) определяют в соответствии с EN 196-2 при времени отжига 1 ч, массовая доля ППП не должна превышать 4,0%;

б) специфическая удельная поверхность (BET) необработанной кварцевой пыли при испытании в соответствии с ISO 9277 должна быть по меньшей мере 15,0 м²/г;

Для общего измельчения используются клинкера и сульфат кальция, диоксид кремния, пыль в их первоначальном состоянии, уплотненные или спрессованные с добавлением воды с образованием гранул.