3. Модульные характеристики

1) Силикатный модуль n = определяет соотношение между минералами силикатами и минералами плавнями. n_опт=2,3±0,2.

При высоком силикатном модуле сырьевая смесь трудно обжигается, необходима более высокая температура обжига. При пониженном силикатном модуле возрастает количество жидкой фазы в обжигаемом материале, легче проходит обжиг, но получаемый клинкер характеризуется медленным твердением и пониженной прочностью.

2) Глиноземистый или алюминатный модуль p = определяет количественное соотношение между С₃А и C₄AF. p_опт=1,3±0,2.При высоком глиноземном модуле цементы обладают пониженной коррозионной стойкостью. При пониженном модуле повышается вязкость расплава, что затрудняет обжиг.

Т.о. содержание в составе цементной сырьевой смеси оксидов алюминия и железа обусловлены необходимостью понизить температуру обжига клинкера. Присутствие в составе сырьевой смеси Al₂O₃ и Fe₂O₃ обеспечивает жидкую фазу (расплав) при температуре 1338⁰С. Через расплав происходит образование C₃S из С₂S и СаО.

3) Коэффициент насыщения

КН = ;

Отношение количества СаО, оставшееся после насыщения Al₂O₃ до С₃А, Fe₂O₃ до СF к тому количеству СаО, которое требуется для полного насыщения SiO₂ до С₃S. КН_опт=0,850,95, бывает от 0,64 до 1. При КН=1 силикатная фаза представлена только С₃S. Клинкер трудно обжигается, часто остается большое количества СаО_св. При отсутствии СаО_св, цемент быстро твердеет и обладает высокой прочностью, но пониженной коррозионной стойкостью. При КН=0,64 силикатная фаза состоит только из С₂S. Цемент из такого клинкера, без дополнительных мероприятий очень медленно твердеет, не пригоден для использования в обычных условиях, цементный камень обладает повышенной коррозионной стойкостью и используется как составляющая тампонажных цементов.

Сырьевые материалы для производства портландцемента.

В сырье должны содержаться соединения обеспечивающие химический состав вяжущего материала.

Содержание СаО обеспечивается карбонатными кальциевыми породами – мел, известняк, мрамор.

Глинистые породы – глины, суглинки, глинистые сланцы, аргеллит, лесс, вносят в сырьевую смесь Al₂O₃ и SiO₂.

Оксид железа вводят в сырьевую смесь железосодержащими отходами, к ним относятся огарки, железистые кварциты, колошниковая пыль и т.д.

Производство портландцемента

Три основные стадии производства портландцемента:

1. приготовление сырьевой смеси

2. обжиг сырьевой смеси (получение клинкера)

3. помол клинкера с добавками (получение цемента)

Общая схема

добыча сырья  дробление  помол  корректировка (смешивание сырья в необходимых соотношениях)  обжиг  помол  отгрузка

Способы производств портландцемента.

Основное различие в способах производства цемента заключается в методе приготовления сырьевой смеси.

1. Мокрый способ. Сырьевая смесь готовится в виде суспензии (шлама) с влажностью 35-40%. Влажность шлама должна обеспечить возможность его транспортировки и зависит от свойств исходного сырья.

Преимущества мокрого способа: 1)снижаются затраты энергии на измельчение сырьевых материалов за счет расклинивающего действия воды; 2)облегчается усреднение и корректировка шлама; 3) снижаются затраты энергии на транспортировку шлама; 4)исключается пыление на стадиях подготовки и транспортировки сырьевой смеси; 5)высокое качество клинкера.

Недостатки: повышается расход топлива на обжиг клинкера до 200-230 кг. усл. топл/т кл., т.к. необходимо испарить всю добавленную воду.

2. Сухой способ. Подготовка сырьевой смеси осуществляется с предварительной сушкой компонентов с последующим помолом сырьевой муки с влажностью не более 1%.

Преимущества: значительное снижение расхода топлива на обжиг клинкера до 110-130 кг. усл. топл/т кл.

Недостатки: сложность перемешивания, корректировки и транспортировки сырьевой смеси, пониженное качество продукции.

3. Комбинированный способ. Сырьевая смесь готовится мокрым способом, от готового шлама вода отделяется механическим путем, на обжиг поступает практически сухая сырьевая смесь.

Недостатки: проблемы с обезвоживанием шлама, т.к. вымывается часть компонентов, обычно щелочей. Утилизировать отжатую воду сложно, т.к. требуется ее очистить, а повторное использование приводит к неравномерному составу сырьевой смеси.