
- •1. Предмет химическая технология, ее содержание. Технологические и технико-экономические показатели химического производства.
- •2. Виды и классификация сырья. Подготовка сырья к переработке. Методы обогащения сырья. Безотходная технология.
- •3. Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Экономия и пути рационального использования энергии и теплоты реакции. Топливно-энергетическая проблема и пути ее решения.
- •4. Использование воды в химической промышленности. Характеристика природной воды. Технология подготовки питьевой воды.
- •5. Технология подготовки промышленной воды. Методы умягчения и обессолевания воды. Очистка сточных вод.
- •12. Катализ. Типы важнейших каталитических процессов. Свойства твердых катализаторов. Промышленные контактные массы и аппараты.
- •13. Сырье сернокислотной промышленности и его комплексное использование. Типы печей для обжига колчедана. Оптимальные условия.
- •14. Контактный способ получения серной кислоты. Технологическая схема. Теоретические основы производства серной кислоты.
- •15. Сорта, свойства и применение серной кислоты. Перспективы развития производства серной кислоты.
- •16. Теоретические основы синтеза аммиака. Устройство колонны синтеза. Схема.
- •17. Синтез аммиака при среднем давлении. Технологическая схема. Пути совершенствования производства аммиака.
- •18. Теоретические основы синтеза азотной кислоты.
- •19. Производство азотной кислоты комбинированным способом. Технологическая схема.
- •20. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты. Свойства и применение азотной кислоты.
- •21. Химизация сельского хозяйства. Роль химической промышленности в реализации продовольственной программы.
- •22. Классификация минеральных удобрений. Калийные удобрения. Получение хлорида калия из сильвинита.
- •23. Фосфорные удобрения, их классификация. Производство простого суперфосфата. Схема.
- •24. Концентрированные и сложные фосфорные удобрения. Производство двойного суперфосфата.
- •25. Производство азотных удобрений. Схема синтеза аммиачной селитры.
- •26. Производство карбомида. Техноогическая схема. Свойства и применение карбомида.
- •27. Фосфорная кислота, способы получения, их сравнение.
- •28. Производство кормовых продуктов для животных, микро-бактериальные удобрения.
- •29. Средства защиты растений (ядохимикаты) и стимуляторы роста.
- •31. Черные металлы. Сплавы на основе железа, их классификация и свойства.
- •32. Производства чугуна. Сырье, химические реакции, устройство доменной печи. Пути интенсификации доменного процесса. Технологическая схема производства.
- •33. Производство стали. Мартеновский процесс, кислородно-конверторный процесс и выплавка стали в электропечах. Схема процессов.
- •34. Производство алюминия. Получение глинозема из бокситов, электролиз глинозема. Свойства алюминия и его сплавов. Схема.
- •35. Производство силикатных материалов. Классификация, свойства и назначение, сырье. Типовые процессы технологии силикатов, типы реакторов. Схема. Производство керамики.
- •36. Стекла. Классификация, сырье. Стадии производства, способы фомования.
- •37. Производство портландцемента. Схема.
- •38. Коксование каменных углей. Сырье, устройство коксовой батареии, химизм процесса. Переработка твердого топлива.
- •39. Коксовый газ, его разделение и использование. Переработка прямого коксового газа, сырого бензола, каменноугольной смолы.
37. Производство портландцемента. Схема.
Портланд- цемент- это гидравлический вяжущий материал, состоящий из силикатов и алюмосиликатов различного состава. Основные компоненты: алит(трикальцийсиликат) 3CaO* SiO2;белит(дикальцийсиликат)2CaO*SiO2;трикальцийалюминат 3CaO* Al2O3.Также в нем содержатся примеси трикальцийалюмоферита, оксидов кальция и магния.
Маркой цемента называется предел прочности на сжатие образца цемегнта после затвердевания его втечение 28 суток, выраженный в кг/см 2.Чем больше марка, тем выше качество, существуют марки 400,500 и 600.
Моддулем цемента называется показатель, выражающий соотношение между оксидами в нем.3 вида модулей: 1. силикатный – отношение содержания оксидов кремния к суммарному содержанию оксидов алюминия и железа: n= %SiO2\% Al2O3+%Fe2O3
2.Глиноземный модуль- отношение содержания оксида алюминия к содержанию оксида железа: p=%Al2O3\ %Fe2O3
3. Гидравлический модуль – отношение содержания основного оксидакальция к суммарному содержанию оксидов кремния, алюминия и железа: m= %CaO\%SiO2+%Al2O3+% Fe2O3.
Затвердевание портланд- цемента основано на реакциях:
3CaO*SiO2= (n+1)H2O= 2CaO*SiO2*nH2O+ Ca(OH)2,
2CaO*SiО2* nH2O,
3CaO*Al2O3+6H2O= 3CaO*Al2O3*6H2O
При смешивании порошка цемента с водой масса затвердевает. Стадии: 1. образование насыщенных растворов силикатов;2. гидратация силикатов и образование кристаллогидратов; 3.рост кристаллов,4.образование сростков кристаллов и упрочнение массы. Для придания цементу определенных свойств в него вводят добавки:1. гидравлические, повышающие водостойкость за счет связывания содержащегося в цементе гидроксида кальция: Ca(OH)2+ SiO2= CaSiO3+ H2O; 2. пластифицирующие. Повышающие эластичность массы; 3. кислотостойкие, придающие коррозийную стойкость к кислым средам; 4.инертные, для удешевления продукции; 5.регулирующие время схватывания массы(гипс).
Производство цемента сост из 2 стадий:получение клинкера и его измельчение.
1.получ. клинкера- 2 способа- мокрый и сухой, которые различаются методом приготовления сырьевой смеси для обжига. По мокрому методу сырье измельчают в присутствии большого количества воды, получая пульпу, содержащую до 45% воды. В этом методе обеспечивается высокая однородность смеси, снижается запыленность, но увеличиваются затраты энергии на испарение воды. По сухому методу компоненты сырья сушат, измельчают и смешивают в сухом виде. Такая технология является энергосберегающей, поэтому, удельный вес производства цемента по сухому методу непрерывно возрастает.
Производство клинкера включает операции дробления, размола и корректировки состава сырья и последующей высокотемпературной обработки полученной шихты — обжига. Сырьем в производстве портланд-цемента служат различные известковые породы (известняк, мел, доломит) и глина, а также мергели, представляющие однородные смеси тонкодисперсных известняка и глины.
При обжиге шихты последовательно протекают процессы:
— испарения воды (100°С);
— дегидратации кристаллогидратов и выгорания органических веществ:
МеО -пН2О = МеО + гаН2О (500°С);
— термической диссоциации карбонатов:
СаСОз = СаО + СО2 (900— 1200°С);
- взаимодействия основных и кислотных оксидов с образованием силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция:
СаО + SiO2 = 2CaO -SiO2 (белит), 2СаО -SiO2 + СаО = ЗСаО • SiO2 (алит),
ЗСаО + А12Оз = ЗСаО -AlaOa (трикальцийалюминат).
Процесс заканчивается при 1450°С, после чего клинкер поступает на охлаждение. Состав образовавшегося в результате обжига продукта: алит 40 — 60% , белит 15 — 35% , трикальцийалюминат 5 — 14% .
Для обжига шихты используются барабанные вращающиеся печи диаметром 3,5 — 5,0 м и длиной до 185 м. Компоненты сырья, поступающие в печь, последовательно проходят в ней зоны сушки, подогрева, кальцинации, экзотермических реакций образования силикатов, спекания и охлаждения. Выходящий из печи клинкер охлаждается в барабанных холодильниках, а нагретый воздух используют для подогрева воздуха и газообразного топлива, поступающих в печи обжига.
Отсюда он поступает на обжиг во вращающуюся печь. Этот аппарат является типовым и применяется для проведения обжига во многих производствах. Печь представляет собой (рис. 42) стальной барабан 1 длиной до 185 м и диаметром до 5 м, футерованный шамотным и хромомагнезитовым кирпичом, установленный с небольшим наклоном (2—5°). На барабан надеты стальные кольца — бандажи 2, посредством которых (при вращении печи от электромотора 4 и шестерен 5) происходит ее качение по опорным роликам 3. Шлам непрерывно подается в печь питателем 6 и нагревается движущимися противоточно раскаленными топочными газами, образующимися при сгорании в противоположной части печи топлива — каменноугольной пыли, жидкого котельного топлива или природного газа. Сперва из шлама испаряется вода, затем разлагаются глинистые минералы с отщеплением воды. При дальнейшем движении происходит разложение карбоната кальция с образованием порошка оксида кальция, и, наконец, при повышении температуры до 1200—1300 °С оставшиеся от разложения оксиды (CaO, SiO2, А12О3, Fe2O3) начинают превращаться в искусственные минералы, причем более легкоплавкие из них расплавляются. Из оксида кальция и оксида кремния получается двухкальцие-вый силикат (белит) 2CaO-SiO2, который в расплаве, взаимодействуя с оксидом кальция, переходит в твердый трехкальциевый силикат (алит) 3CaO-SiO2; в меньшем количестве образуются плавни — трехкальциевый алюминат ЗСаО-А12Оз и четырехкаль-циевый алюмоферрит 4СаО-А12О3-Ре2О3 (браунмиллерит). При дальнейшем нагревании до 1450°С в результате спекания образуется клинкер в виде небольших округлых кусков. В его составе содержится 40—65% элита и 20—40% белита. Добавление в шихту плавикового шпата CaF2 (до 1%) ускоряет образование клинкера и увеличивает производительность печи, которая доходит до 1800 т в сутки, или 650 тыс. т в год. При выходе из зоны спекания и далее в холодильнике 7 клинкер охлаждается воздухом, поступающим в печь для сжигания топлива. Здесь, так же как <и в туннельной и известковообжигательной печах, используются принципы противотока и теплообмена.
2. Измельчение клинкера. Охлажденный 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 размером 0,1 мм и меньше. На рис. 20.5 представлена принципиальная схема производства портланд-цемента мокрым способом.
Рис. 20.5. Принципиальная схема производства портланд-цемента
Основная
масса портланд-цемента используется
для изготовления бетона и изделий
из него. Бетоном
называется
искусственный камень, получаемый
при затвердевании затворенной 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 при разложении вводимых в бетонную смесь газо- и пенообразователей;
- в огнеупорных бетонах — шамотовый порошок;
- в железобетоне — металлическая арматура.