Виробництво шлакопортландцементу мокрим способом

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення

Цементами називають штучні, порошкоподібні в'яжучі матеріали, які при взаємодії з водою, з водними розчинами солей або іншими рідинами утворюють пластичну масу, яка з часом твердне і перетворюється на міцне камневидное тіло - цементний камінь.

Першим природним в'яжучим була глина. Глина і жирна земля після змішування з водою і висихання набували деяку міцність. Проте з причини низьких споживчих якостей даних матеріалів (з використанням глини зводилися споруди, які не потребують значної міцності) - люди займалися пошуком більш досконалих в'яжучих.

Вапно є найдавнішим штучним мінеральним в'яжучим речовиною після гіпсу, є відомості, що єгиптяни використовували змішані вапняно-гіпсові розчини при будівництві пірамід. Однак гіпс довгий час не втрачав своїх позицій - внаслідок меншою енергоємності при виробництві, в тому самому Єгипті паливо було надзвичайно дефіцитним.

Вперше широко вапно стала застосовуватися в Греції для облицювальних робіт і в гідротехнічних спорудах

Римляни розвинули будівельне мистецтво, залишивши після себе знамениті пам'ятники стародавнього світу. Римляни так само склали перші рекомендації з виготовлення і застосування вапняних розчинів.

В Англії в 1796 році Джеймсом Паркером було отримано гідравлічна терпка речовина - романцемент - подрібнений продукт випалу природних мергелів. Приблизно до середини XIX століття романцемент був основним в'язкою речовиною, що застосовуються у гідротехнічному будівництві.

У Россі ізобретателеп цементу вважається військовий інженер Єгор Челієв. У 1822 р. в Петербурзі вийшла книга Є.Г. Челиева «Трактат про мистецтво готувати хороші будівельні розчини», а в 1825 році книга «Повне повчання, як готувати дешевий і кращий мергель або цемент, вельми міцний для підводних споруд».

У 1824 році Джозеф Aспдін, британський муляр, отримав патент на "Удосконалений спосіб виробництва штучного каменю», який він створив на власній кухні. Aспдін назвав отриманий продукт - портландцементом, тому що при виробництві він використовував камені з кар'єру, який знаходився на острові Портланд.

Серед будівельних матеріалів цементу належить провідне місце. У сучасній будівельній практиці цемент застосовують для виготовлення монолітного і збірного бетону, залізобетону, азбестоцементних виробів, будівельних розчинів, багатьох інших штучних матеріалів, скріпляє окремих елементів (деталей) споруд, та ін Цемент і отримувані на його основі прогресивні будівельні матеріали успішно замінюють в будівництві дефіцитну деревину, цеглину, вапно і інші традиційні матеріали. Наша країна займає провідне місце у світі з виробництва цементу, будівельного вапна, збірного залізобетону, листових азбестоцементних виробів і труб, віконного скла.

Для отримання портландцементу з заданими спеціальними властивостями використовують такі основні заходи:

1) регулювання мінерального складу і структури цементного клінкеру, який надає вирішальний вплив на всі будівельно-технічні властивості цементу;

  1. введення мінеральних і органічних добавок дозволяють цілеспрямовано змінювати властивості в'яжучого, економити клінкер, зменшувати витрату цементу в бетоні;

  2. оптимізацію тонкості помелу і зернового складу цементу, що впливають на швидкість твердіння, активність, тепловиділення та інші властивості цементу.

1. Розрахунок складу сировинної шихти і клінкеру

Хімічний склад вихідного матеріалу,%

Компонент

Естеств. вологість

SiO 2

Al 2 O 3

Fe 2 O 3

CaO

MgO

SO 3

Ппп

Сума

Вапняк

13,4

7,57

1,94

1,14

47,41

1,68

0,58

39,03

99,35

Глина

20,1

49,74

15,08

4,55

10,14

3,89

0,28

12,78

96,46

k 1 = 100/99, 35 = 1,0065;

k 2 = 100/96, 46 = 1,0367

n изв = SiO 2 / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3) = 7,57 / (1,94 +1,14) = 2,46

n глина = SiO 2 / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3) = 49,74 / (15,08 +4,55) = 2,53

р изв = Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 = 1,94 / 1,14 = 1,7

р глина = Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 = 15,08 / 4,55 = 3,31

Перерахунок сировинної суміші на 100%

Компонент

SiO 2

Al 2 O 3

Fe 2 O 3

CaO

MgO

SO 3

Ппп

Сума

Вапняк

7,62

1,95

1,15

47,72

1,69

0,58

39,28

100,00

Глина

51,56

15,63

4,72

10,51

4,03

0,29

13,25

100,00

Визначаємо співвідношення між двома сировинними компонентами, задаючись величиною КН:

2,8 * S 2 * KH +1,65 * A 2 +0,35 * F 2-C 2 2,8 * 51,56 * 0,86 +1,65 * 15,63 +0,35 * 4 ,72-10, 51

C 1 -2,8 * S 1 * KH - 1,65 * A 1 -0,35 * F 1 47,72-2,8 * 7,62 * 0,86-1,65 * 1,95-0 , 35 * 1,15

6,48 - 100% Вапняк: 5,48 * 100%

5,48-х% 6,48

Глина: 100% - 84,56% = 15,44%


Вапняк

Глина

У частках

1

5,48

У відсотках

84,56

15,44

Хімічний склад сировинної суміші та клінкеру

Компонент

SiO 2

Al 2 O 3

Fe 2 O 3

CaO

MgO

SO 3

Ппп

Сума

Вапняк,

84,56 вагу. ч.

6,44

1,65

0,97

40,35

1,43

0,49

33,23

84,56

Глина,

15,44 вагу. ч.

7,96

2,41

0,73

1,62

0,63

0,04

2,05

15,44

Склад сировинної суміші,%

14,4

4,06

1,7

41,97

2,06

0,53

35,27

100,00

Склад клінкеру,%

22,25

6,27

2,63

64,84

3,18

0,82

-

100,00

Z = 100 / (100 - п.п.п) = 100 / (100-35,27) = 1,54487

Коефіцієнт насичення

CaO - 1,65 * Al 2 O 3 -0,35 * Fe 2 O 3 64,84-1,65 * 6,27-0,35 * 2,63

2,8 * SiO 2 2,8 * 22,25

Силікатна модуль

SiO 2 22,25

Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 6,27 +2,63

Глиноземний модуль

Al 2 O 3 6,27

Fe 2 O 3 2,63

2. Види портландцементу

Портландцемент

Портландцемент і його різновиди є основними терпкими речовинами в будівництві. Портландцементом називають гідравлічну терпку речовину, що отримується тонким помелом портландцемнтного клінкеру з гіпсом, а також із спеціальними добавками.

Порталандцементний клінкер - продукт випалення до спікання тонкодисперсної однорідної сировинної суміші, що складається з вапняку і глини або деяких матеріалів (мергелю, доменного шлаку та інші). При випаленні забезпечується переважне вміст у клінкері високоосновних силікатів кальцію. Для регулювання термінів схоплювання портландцементу в клінкер при помелі додають двоводний гіпс в кількості 1,5-3,5% (по масі цементу в перерахунку на SO3).

За складом розрізняють: портландцемент без добавок; портландцемент з мінеральними добавками; шлакопортландцемент та інші.

Білий портландцемент

Звичайний портландцемент має зеленувато-сірий колір з-за відносно високого вмісту в ньому офарблюючих окислів: окису заліза і окису марганцю. Клінкер ж, не містить цих оксидів або містить їх у незначній кількості має білий колір. Це досягається застосуванням відповідної сировини - білих часток глин, каолінів та вапняків з мінімальним вмістом зазначених окислів.

Білий портландцемент на відміну від звичайного має підвищений силікатна модуль (3,0-3,8) і високий глиноземистий модуль (10 і більше), а коефіцієнт насичення низький - 0,80-0,87. Випал клінкеру білого портландцементу проводиться при більш високій температурі 1600-1650 0 С, у зв'язку з чим продуктивність печей знижується, а вартість цементу збільшується. Білий портландцемент ділиться на марки 300,400 і 500, а за ступенем білизни підрозділяється на три сорти: вищий, БЦ-1 і БЦ-2. Останні властивості як у звичайного портландцементу.

Кольоровий портландцемент

Кольоровий портландцемент виготовляють сумісним тонким подрібненням білого малозалізистого або кольорового клінкеру, активної мінеральної добавки (білого діатоміту), фарбувальної добавки (пігменту) і гіпсу. Кольорові клінкери отримують, вводячи в сировинні суміші мінеральні барвники: мумію або сурик (червоний пігмент), умбру (коричневий), охру ​​(жовтий), окис хрому (зелений), сажу (чорний), ультрамарин (синій). Фарбувальні пігменти для кольорових цементів повинні мати великий фарбувальної здатністю, високою стійкістю до лугів (зокрема, до Са (ОН) 2, що утворюється при твердінні цементу), сонячного світла і атмосферних впливів, не повинні містити шкідливих домішок і розчинних солей.

Сульфатостійкі портландцементи

Такі портландцементи виготовляють на основі клінкеру нормованого мінерального складу і застосовують для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій, які мають корозійну стійкість при впливі середовищ, агресивних за вмістом у них сульфатів.

Одним з основних шляхів отримання сульфатостійкого цементу є зменшення вмісту в клінкері трьохкальцієвого алюмінату не <5%. За речовинним складом ці цементи підрозділяють на наступні види: сульфатостійкий портландцемент марки 400, сульфатостійкий портландцемент з мінеральними добавками марок 400 і 500, сульфатостійкий шлакопортландцемент марок 300 і 400

Сульфатостійкий портландцемент призначається для виготовлення бетонів, які піддаються дії сульфатної корозії і для бетонів підвищеної морозостійкості.

Пуцолановий портландцемент

Вий цемент збірна назва групи цементов до складу яких входить не менше 20% активних мінеральних добавок.

У сучасному будівництві основний вид пуцоланового цементу - пуцолановий портландцемент отримується спільним помелом портландцементного клінкеру (60-80%) активної мінеральної добавки (20-40%) і невеликої кількості гіпсу. Від звичайного портландцементу він відрізняється підвищеною корозійною стійкістю (особливо в м'яких і сульфатних водах) меншою швидкістю твердіння й зниженою морозостійкістю. Вий цемент застосовують в основному для отримання бетонів використовуваних у підводних і підземних спорудах.

Пластифікований портландцемент

Пластифікований портландцемент виготовляють шляхом введення при помелі клінкеру близько 0,15-0,25% сульфітно-дріжджової бражки (в розрахунку на суху речовину). Оптимальний вміст добавки для даного цементу встановлюється дослідним шляхом і залежить від мінералогічного складу клінкеру, тонкості помелу цементу та вмісту в ньому гідравлічних добавок. Він відрізняється від звичайного портландцементу здатністю надавати розчинових і бетонних сумішей підвищену рухливість.

Пластифікуючі ефект використовується для зменшення водоцементного відносини і підвищення щільності, морозостійкості і водонепроникності бетону. Якщо ж зберегти В / Ц, то можна знизити витрату цементу (приблизно на 10-15%) без погіршення якості бетону.

Пластифіковані портландцементи рекомендуються для бетонних і залізобетонних конструкцій і споруд, що піддаються систематичному замерзання і відтавання або зволоженню в прісній воді і висихання.

Гідрофобний портландцемент

Гідрофобний портландцемент виготовляють, вводячи в млин при помелі клінкеру 0,1-0,2% милонафта, асидолу, синтетичних жирних кислот, їх кубових залишків і інших гідрофобізующіх добавок. Ці речовини, адсорбируясь на частинках цементу, знижують його гігроскопічність, тому гідрофобний цемент при зберіганні навіть в дуже вологих умовах не псується, тобто НЕ грудкує і зберігає свою активність. У зв'язку з цим гідрофобні портландцементи рекомендується постачати в райони з високою вологістю повітря, а також у тих випадках, коли неминуче тривале зберігання цементу.

При виготовленні бетонних сумішей, коли відбувається змішування гідрофобного цементу з наповнювачами та водою, цілісність адсорбційних плівок на частинках цементу порушується, і він нормально реагує з водою. Гідрофобізующіх речовини, введені при помелі клінкеру, діють і як пластифікатори, тобто пластифікуючо бетонні суміші. Такі речовини зберігаються в отверділих матеріалах, суттєво підвищуючи їх водо-і морозостійкість і збільшуючи опірність агресивним впливам середовища.

Тампонажний портландцемент

Тампонажний портландцемент виготовляють подрібненням клінкеру, гіпсу та добавок. Він призначений для цементування нафтових і газових свердловин. Цемент для холодних свердловин відчувають при температурі 22 ± 2 ° С, для гарячих свердловин - при 75 ± 3 ° С. Передбачається випуск спеціальних різновидів тампонажного портландцементу: обважнює, піщанистого, солестойкость нізкогігроскопічного.

Швидкотвердіючий портландцемент

Швидкотвердіючий портландцемент (БТЦ) відрізняється від звичайного більш швидким наростанням міцності: через 3 доби твердіння його міцність на стиск не менше 25 - 28 МПа, тобто більше половини його марочної 28-добової міцності (40 і 50 МПа). БТЦ отримують спільним тонким подрібненням спеціального портландцементного клінкеру і гіпсу. При помелі допускається введення не більше 10% активних мінеральних добавок осадочного походження і не більше 15% доменних і електротермофосфорні гранульованих шлаків, глієжі.

В даний час БТЦ - основний вид в'яжучого для виготовлення збірного залізобетону. Застосування БТЦ в заводському виробництві залізобетонних конструкцій дозволяє знизити витрату цементу в бетоні на 10 - 15%, прискорити теплову обробку при менших енерговитратах, збільшити оборот металевих форм і тим самим заощадити метал.

Різновидом швидкотверднучого портландцементу є особливо швидкотверднучий портландцемент (ОБТЦ). Отримують ОБТЦ так само, як і БТЦ Особливо швидкотверднучий портландцемент марки 600 повинен у однодобового віці мати межу міцності при стисканні 20-25 МПа, а в тридобової - 30-35 МПа.

Шлакопортландцемент - Гідравлічна терпка речовина, що отримується шляхом тонкого подрібнення портландцементного клінкеру спільно з гранульованим доменним і електротермофосфорні шлаком, а також з двуводного гіпсом. Для отримання швидкотверднучого шлакопортландцементу порошок портландцементу іноді розмелюють з гранульованим шлаком. Шлаку в шлакопортландцементі повинно бути не менше 21% і не більше 80% за масою (ГОСТ 10178 -85). Гіпс вводять в шлакопортландцемент для регулювання термінів схоплювання, а також в якості активізатор тверднення шлаку.

За своїми фізико-механічними властивостями шлакопортландцемент близький до звичайного портландцементу, але вигідно відрізняється від нього більш низькою вартістю. За інших рівних умов вартість його на 10 - 15% нижче вартості портландцементу.

Схематично тверднення шлакопортландцементу можна собі уявити як результат ряду процесів, що протікають одночасно, а саме:

гідролізу та гідратації клінкерних мінералів;

взаємодія гідрату окису кальцію з глиноземом і кремнеземом, що знаходяться в шлаковому склі, з утворенням гідросилікатів, гидроалюмінатом, а також гідросілікоалюмінатов кальцію;

взаємодія трьохкальцієвого гідроалюмінат кальцію клінкеру з сульфатом кальцію з утворенням гідросульфоалюміната кальцію.

Шлакопортландцемент твердне дещо повільніше, ніж портландцемент, особливо при знижених позитивних температурах. Це пояснюється значним вмістом шлаку. Однак при найтоншому помелі, особливо Двоступінчастому, і змісті шлаку близько 30-35% швидкість твердіння шлакопортландцементу така ж.

B залежно від міцності на стиск шлакопортландцемент випускають чотирьох марок: 300, 400, 500 і 600.

Внаслідок меншого вмісту гідрату окису кальцію продукти гидрации шлакопортландцементу більш стійкі, що обумовлює підвищені солестойкость і водостійкість.

За морозостійкістю шлакопортландцемент поступається портландцементу в різній мірі залежно від вмісту в ньому шлаку і хіміко-мінералогічного складу вихідного клінкеру.

Шлакопортландцемент характеризується зниженим або помірним тепловиділенням при твердінні, а також меншими об'ємними деформаціями в розчині і бетоні - усадкою (на повітрі) і набуханням (у воді).

Будівельно-технічні властивості шлакопортландцементу обумовлюють і області його практичного застосування - ті ж, що і портландцементу аналогічних марок. Його доцільно використовувати для виробництва монолітних і збірних залізобетонних конструкцій і деталей, особливо із застосуванням тепловологісної обробки, а також для виготовлення будівельних розчинів. Шлакопортландцемент призначений в основному для бетонних і залізобетонних наземних, а також підземних і підводних конструкцій, які зазнають впливу прісних, а також мінералізованих вод з урахуванням норм агресивності води - середовища.

Внаслідок зниженого тепловиділення при твердінні та малої усадки шлакопортландцементу його можна досить ефективно застосовувати для внутрімассівного бетону гідротехнічних споруд. У силу зниженою морозостійкістю шлакопортландцементу його не можна застосовувати для бетонних і залізобетонних конструкцій, що піддаються систематичному поперемінному замерзання відтавання або зволоженню і висиханню.

Для бетону дорожніх і аеродромних покриттів, залізобетонних напірних і безнапірних труб, залізобетонних шпал, мостових конструкцій, стояків опор високовольтних ліній електропередач, контактної мережі залізничного транспорту і освітлення слід поставляти цемент, що виготовляється на основі клінкеру нормованого складу з вмістом трьохкальцієвого алюмінату (С 3 А) в кількості не більше 8% по масі.

Початок схоплювання портландцементу для бетону дорожніх і аеродромних покриттів повинен наступати не раніше 2 год, портландцементу для труб - не раніше 2 год 15 хв від початку замішування цементу. Питома поверхня повинна бути не менше 280 м 2 / кг.

3. Характеристика сировинних матеріалів

Вапняк

Для виробництва портландцементу можна застосовувати різні види карбонатних порід: вапняк, крейда, вапняний туф, вапняк-черепашник, мергелистих вапняк, мергель тощо Вуглекислий кальцій у вапняках представлений мінералом кальцитом. Кальцит має твердість 3. Вапняки - осадові породи. За походженням розрізняють вапняки органогенні - продукти діяльності мікроорганізмів, хімічні - отримані осадженням з розчинів і уламкові - продукти перевідкладення зруйнованих вапняних порід. Вапняки містять домішкові мінерали - алюмосилікатні мінерали глин, домішки кварцу, халцедону, опалу, окису заліза, піриту (FeS2), гіпсу, фосфориту (апатиту), бариту (BaSO4). Вапняки звичайно забруднені карбонатом магнію, який утворює з карбонатом кальцію подвійну сіль - доломіт. Домішки у вапняках знаходяться у вигляді самостійних сполук, і вапняк представляє собою механічну суміш мінералів (крім MgCO3). При вмісті глинистих мінералів до 30% вапняк називають глинистим, при вмісті більше 30% - мергелем.

За фізичними властивостями розрізняють кристалічний вапняк (мармур), щільні вапняки, землисто-пухкі вапняки або мели. Крім того, зустрічаються вапняний туф, вапняк-черепашник. Мармур - щільна порода (продукт перекристалізації вапняків) з об'ємною масою 2650-2900 кг / м 3 та міцністю 50 - 200 МПа. Щільні вапняки мають об'ємну масу 2200-2600 кг / м 3 та міцність 8-200 МПа. Мел складний з частинок скритокрісталліческіе структури з розміром частинок менше 0,1 мім.

Глинисті породи

З глинистих порід використовують зазвичай глину, суглинок, сланець, мергелистих глину, лес, лесовидний суглинок. Основою глини є водні алюмосилікатні мінерали у вигляді тонких частинок (<2 мкм), причому зустрічаються мономінеральні і полімінеральні глини. Глиниста речовина - це в основному гідроалюмосілікати m Al 2 O 3 * n SiO 2 * p H 2 O, де значення коефіцієнтів при окислах для окремих глинистих мінералів різні. У кристалічну решітку гідроалюмосілікатов можуть також входити K, Na, Mg, Ca, Fe.

До глинистим мінералам відноситься каолініт - шаруватий мінерал складу Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O, в глинах він присутній у вигляді частинок розміром 0,3-0,4 мкм; монтморилоніт - шаруватий мінерал складу Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O, в якому в твердому розчині перебуває до 5% Fe 2 O 3, 4 - 9% MgO, до 3,5% СаО. Бентонітові глини складаються з дуже тонких частинок (~ 2.10 -9 м) монтморилоніту. Гідрослюди - мінерали, близькі за складом і структурою до монтморилоніту, однак до складу останніх входять лужні іони, зміст яких може досягти 4 - 10%. Аргіліти - тверді породи, продукт дегідратації, пресування і перекристалізації глин. Сланці - скельна порода, продукт перекристалізації глин. Лес - землистий порода, складена з слюд, каолініту, польових шпатів, кальциту, кварцу. Суглинки - глини, що містять значну кількість кварцу (до 40%).

Глинисті породи містять потрібні для виробництва портландцементу кислотні оксиди SiO 2, Al 2 O 3 і Fe 2 O 3, у вапняках знаходиться основний оксид СаО. Головною ознакою придатності глини для виробництва портландцементу, є значення її силікатної і глиноземного модулів, які визначають величину цих модулів у портландцементі, так як карбонатний компонент сировинної суміші зазвичай містить трохи глинистих домішок.

Карбонатна і глиниста (алюмосилікатні) сировина повинна бути можливо більш однорідним за складом і структурою, не містити включень великих зерен кварцу та інших уламкових порід, що ускладнюють помел сировини і важко засвоюваних в процесі випалу.

Доменні шлаки

Залізні руди поряд з оксидами заліза містять ту чи іншу кількість домішок (кварцовий пісок, глина, карбонати кальцію і магнію, сполуки фосфору і сірки та ін), які називаються в сукупності порожньою породою. Деякі з них (сполуки фосфору і сірки) шкідливо відбиваються на якості чавуну. Неорганічні домішки є і в паливі, завантаження в домну для плавлення руди. Тому в процесі доменного виробництва необхідно не тільки відновити з оксидів залізо, але і звільнити його від домішок, що вносяться з рудою та паливом.

Так як порожня порода в руді рідко буває легкоплавкой, то для її видалення в шихту вводять спеціальні добавки - плавні (флюси), здатні утворювати з нею легкоплавкі з'єднання. Як плавнів застосовують звичайно карбонатні породи - вапняк, доломіт і т.п.

У процесі плавки карбонати вступають у хімічну взаємодію з компонентами порожньої породи та мінеральної частини палива, при цьому утворюються легкоплавкі силікати і алюмосилікати кальцію і магнію. При 1400-1500 ° С ці сполуки плавляться і у вигляді шлакового розплаву, що скупчується внаслідок меншої щільності над шаром чавуну, випускаються з доменної печі. При виплавці 1 т чавуну на коксі в середньому виходить 0,5-0,7 т шлаку.

Хімічний склад доменних шлаків залежить від складу руди, плавнів, виду застосовуваного палива та виплавленого чавуну.

Зазвичай до складу доменних шлаків входять оксиди CaO, Si0 2, А1 2 0 3, MgO, FeO і сірчисті з'єднання CaS, MnS, FeS, а іноді Ti0 2 і сполуки фосфору. У незначних кількостях зустрічаються в шлаках та інші оксиди, істотно не впливають на їх властивості. Переважаючими в доменних шлаках є CaO, Si0 2, A1 2 0 3 і частково MgO, сумарний вміст яких досягає 90-95%.

За хімічним складом доменні шлаки відрізняються від портландцементного клінкеру лише співвідношенням деяких компонентів. Шлаки містять підвищену кількість кремнезему, частково глинозему і менше оксиду кальцію.

Гіпс вводять до складу портландцементу для регулювання термінів схоплювання. Він уповільнює початок схоплювання і підвищує міцність цементного каменю в ранні терміни. Кількість гіпсу в цементі нормується за змістом SO 3. У звичайних цементах воно повинно бути не менше 1,0 і не більше 3,5%, а у високоміцних та швидкотверднучих - не менше 1,5 і не більше 4,0%.

4. Способи виробництва портландцементів

В даний час застосовують три способи підготовки сировинної суміші з вихідних матеріалів: мокрий (помел і змішання сировини здійснюються в водному середовищі), сухий (матеріали подрібнюються і змішуються в сухому вигляді) і комбінований.

Кожен з цих способів має свої позитивні і негативні сторони. У водному середовищі полегшується подрібнення матеріалів, при їх спільному помелі швидко досягається висока однорідність суміші, але витрата палива на випал сировинної суміші при мокрому способі в 1,5-2 рази більше, ніж при сухому. Крім того, значно зростають розміри звичайних обертових печей при випалюванні в них мокрій сировинної суміші, так як ці теплові агрегати в значній мірі виконують функції випарників води.

Сухий спосіб, незважаючи на його техніко-економічні переваги в порівнянні з мокрим, тривалий час обмежено застосовувався внаслідок зниженої якості одержуваного клінкеру. Проте успіхи в техніці тонкого подрібнення і гомогенізації сухих сумішей забезпечили можливість одержання високоякісних портландцементів і по сухому способу. Це зумовило зростання виробництва цементу за цим способом.

Сутність комбінованого способу полягає в тому, що сировинну суміш готують по мокрому способу, потім шлам зневоднюється на прес-фільтрах, просушується, гранулюється і прямує в піч, при цьому вологість гранул 16-20%. Комбінований спосіб по ряду даних майже на 20-30% знижує витрату палива в порівнянні з мокрим способом, але при цьому зростають трудомісткість виробництва і витрата електроенергії.

При виробництві портландцементу мокрим способом застосовують наступну технологічну схему. Вступник з кар'єру твердий вапняк з розмірами шматків до 1 м піддається одно-, двох-або тристадійному дробленню в дробарках з доведенням шматків до 8-10 мм. Надходить з кар'єру м'яку глину з розмірами шматків до 500 мм подрібнюють у вальцьових дробарках до кусків розміром 0-100 мм, а потім відмучуються в бовтанки. Одержуваний глиняний шлам з вологістю 60-70% подають в сировинну млин, де він розмелюється спільно з роздробленим вапняком.

Отриманий шлам, вологість якого знаходиться в межах 32-40%, відцентровими насосами транспортується у вертикальні шламові басейни, де він коригується. Це необхідно для того, щоб забезпечити сталість заданого заводською лабораторією хімічного складу шламу. Відкоригований шлам надходить з вертикальних басейнів в горизонтальні, де й зберігається до подачі в піч для випалу. У вертикальних басейнах шлам перемішується стисненим повітрям, а в горизонтальних - механічним шляхом і стисненим повітрям. Перемішування запобігає можливість осадження шламу і дозволяє досягти повної його гомогенізації. При використанні сировинних компонентів, що мають постійний хімічний склад, коригування шламу виробляють не в вертикальних, а безпосередньо в горизонтальних басейнах великої ємності. Випал шламу на клінкер здійснюється в обертових печах. Вони являють собою сталевий барабан, який складається з обичайок, з'єднаних методом зварювання або клепки, і має внутрішню футеровку з вогнетривкого матеріалу. Профіль печей може бути як строго циліндричним, так і складним з розширеними зонами. Розширення певної зони провадять для збільшення тривалості перебування в ній випалювального матеріалу.

Піч, встановлена ​​під кутом 3 ... 4 до горизонту, має частоту обертання 0,5 ... 1,5 хв -1. Обертові печі в основному працюють за принципом протитечії. Обертову піч можна розділити на 5 робочих зон:

Зона випаровування - Сировина надходить в піч з верхнього (холодного) кінця, а з боку нижнього (гарячого) кінця вдувається паливно-повітряна суміш, згорає протягом 20 ... 30 м довжини печі. Гарячі гази, переміщаючись із швидкістю 2 ... 13 м / с назустріч матеріалу, спочатку підігрівають його до 100 ° С, а в кінці він набуває температури 200 ° С. На початку шлам розріджується, потім комкуется. Печі оснащені ланцюговими завісами засчет чого матеріал налипає на ланки, підсихає і розпадається на гранули. Тривалість перебування матеріалу в печі залежить від її частоти обертання і кута нахилу, складаючи, наприклад, в печі розміром 5 * 185 м близько 2 ч.

Зона підігріву - тут матеріал нагрівається до температури 500 ° С-600 ° С. На цьому етапі вигорають органічні домішки і починаються реакції. Відбувається дегідратація глиняних мінералів і утворення оксидів алюмінію, кремнію та заліза, починається часткове розкладання карбонатів з утворенням СаО і М g О.

Зона кальценірованія - тут протікає реакція розкладання карбонату Са при температурі 900 ° С -1200 ° С.

СаО ® СаО + СО 2 ­

Потужні вентилятори видаляють СО 2 ­ із зони випалу. На цьому етапі починають утворюватися сполуки типу СаО * А l 2 О 3, з'являється невелика кількість Беліта 2СаО * SiO 2, оксиди СаО, Fe 2 O 3, SiO 2 знаходяться в активному стані.

Зона екзотермічних реакцій - реакції відбуваються при температурі 1200 ° С - 1300 ° С і з виділенням тепла 100 ккал. У цій зоні відбувається утворення двухкальціевого силікату (Беліта) 2СаО * SiO 2, однокальціевого алюмінат насичується вапном до утворення трьохкальцієвого алюмінату 3СаО * А l 2 О 3, утворюється чотирьохкальцієвого алюмоферріт (цілить) 4СаО * А l 2 О 3 *, Fe 2 O 3 . У великій кількості міститься вільна вапно. Освіта мінералів відбувається в твердо-фазовому стані.

Зона спікання (зона засвоєння вапна) - при температурі 1300 ° С - 1450 ° С відбувається часткове плавлення матеріалу з утворенням рідкої фази. Щоб повчити якісний клінкер матеріал повинен знаходитися в зоні певний час 6-30 хв (час залежить від розміру гранул). За цей час 3СаО * А l 2 О 3 та 4СаО * А l 2 О 3 *, Fe 2 O переходить у розплав 2СаО * SiO 2. У результаті відбувається взаємодія Беліта 2СаО * SiO 2 з СаО і утворюється Аліт 3СаО * SiO 2. Процес його утворення поступово сповільнюється і вапно без остачі практично не зв'язується. Вміст вільних оксидів кальцію близько 1%, тому що буде мати місце запізніла гідратація обпаленої вапна при якій цемент характеризується нерівномірним зміною обсягу.

Зона охолодження-з температурою 1100 ° С - 1200 ° С клінкер виходить з печі, після чого відразу потрапляє в холодильник. У холодильнику клінкер піддається різкому охолодженню для:

  1. Збереження рідкої фази в склоподібному стані, яка є більш реакційно.

  2. Збереження дрібнокристалічного будови інших клінкерних мінералів.

  3. Для помелу клінкеру його температура повинна бути 45 ° С - 50 ° С для запобігання зносу млинів.

Після випалу та охолодження клінкер направляється на склад для магазинуванням - вилежування з метою гасіння вільного вапна, при цьому клінкер може спеціально кропив водою. При цьому він стає більш пухким, полегшується помел і зменшуються терміни схоплювання. Отриманий клінкер дозується і відправляється в цементний млин. На механізованому шіхтовальном дворі складуються також гідравлічні добавки гіпс, які в міру потреби подаються в бункери цементних млинів для сумісного помелу з клінкером.

Отриманий портландцемент транспортується з млинів пневматичним шляхом в силоси для зберігання. Після визначення якості цементу частина його надходить в пакувальну машину. Тут він автоматично насипається в паперові мішки, які потім відвантажуються із заводу залізничним, автомобільним або водним транспортом. Іншу частину цементу відправляють навалом у спеціальних залізничних вагонах або в контейнерах цементовозах.

5. Розрахунок продуктивності та визначення річного фонду робочого часу основних технологічних цехів

Розрахунок продуктивності основних цехів починається з визначення річного фонду робочого часу.

Розрахунковий річний режим роботи цехів визначається за формулою:

Т рік = (N рік - N пр - N вих) * Т добу,

де N рік - кількість календарних днів у році, 365;

N пр - кількість святкових днів у році, 12;

N вих - кількість вихідних днів на рік, 100;

Т добу - добовий фонд робочого часу.

Таблиця 5.1 Основні режими роботи цехів

Найменування цеху

Добовий фонд робочого часу, год

Т рік, год

1

Складське господарство

16

4048

2

Цех дроблення

16

4048

3

Цех сушіння

24

6072

4

Цех випалу

24

8040

5

Цех помелу клінкеру

24

6072

Розрахунок продуктивності технологічної лінії починається з основного устаткування. Продуктивність обчислюється за формулою:

П рік = П годину * Т рік * n * До ісп,

де П годину - годинна продуктивність основного обладнання, 80;

n - кількість одиниць обладнання, 2;

До в - коефіцієнт використання устаткування, 0,95.

П рік = 80 * 6072 * 2 * 0,95 = 922944 т / м.

7. Підбір основного технологічного обладнання

Розрахунок продуктивності виробляють на кожній технологічній операції, дані наводять у зведеній відомості Табл. 5.2

Таблиця 5.2



Найменування устаткування

Річний

фонд

робочого

часу,

Т рік, год



Потрібна

продуктивність, т / год




Годинна

Добова

Річна

Лінія вапняку

1

Екскаватор

4048

147,16

2354,56

595705

2

Ж / Д транспорт

4048

147,01

2352,21

595110

3

Бункер вапняку

4048

146,87

2349,87

594516

4

Мостовий грейферний кран

4048

146,72

2347,52

593922

5

Щічна дробарка

4048

146,57

2345,17

593328

6

Елеватор

4048

146,43

2342,83

592736


7

Живильник

6072

97,52

2340,49

592143

Лінія глини

8

Екскаватор

4048

26,87

429,92

108771

9

Ж / Д транспорт

4048

26,84

429,50

108663

10

Склад глини

4048

26,82

429,07

108554

11

Стрічковий транспортер

4048

26,79

428,64

108446

12

Гліноболтушка

4048

26,76

428,21

108337

13

Живильник пластинчастий

4048

26,74

427,78

108229

14

Живильник

6072

17,81

427,36

108121

Лінія помелу сировини

сировини

15

Кульова млин

6072

192,02

4608,46

1165941

16

Живильник

6072

191,06

4585,53

1160140

Лінія випалу


17

Стрічковий транспортер

8040

144,15

3459,64

1158981

18

Вертик. Шламбасейни

8040

144,01

3456,19

1157823

19

Горизонт. Шламбасейни

8040

143,86

3452,74

1156667

20

Обертова піч

8040

143,72

3449,29

1155511

21

Холодильник колосниковий

8040

75,14

1803,34

604120

22

Дозатор клінкеру

6072

99,39

2385,44

603516

Лінія шлаку

тшса

23

Ж / Д транспорт

4048

75,06

1200,98

303849

24

Прирейковий склад

4048

74,99

1199,78

303545

25

Стрічковий транспортер

6072

49,94

1198,58

303242

27

Валкова дробарка

6072

49,89

1197,39

302939

28

Сушильний барабан

6072

49,84

1196,19

302637

29

Стрічковий транспортер

6072

45,92

1102,07

278825

30

Дисковий живильник

6072

45,87

1100,97

278546

Лінія гіпсу

31

Екскаватор

4048

11,54

184,60

46703

32

Ж / Д транспорт

4048

11,53

184,41

46657

33

Прирейковий склад

4048

11,52

184,23

46610

34

Стрічковий транспортер

4048

11,50

184,05

46564

35

Валкова дробарка

4048

11,49

,

183,86

46517

36

Тарілчастий живильник

4048

11,48

183,68

46471

37

Ваговий дозатор

6072

7,65

183,49

46424

Лінія помелу цементу

38

Кульова млин

6072

152

3648

922944

39

Пневматичний насос

6072

151,85

3644,35

922021

40

Силос

4048

227,54

3640,71

921099

Склад готової продукції

41

Ваговий дозатор

4048

90,93

1454,83

368072

42

Пакувальна машина

4048

90,84

1453,37

367703

43

Автотранспорт

4048

136,53

2184,42

552659

Список літератури

  1. Сулименко Л.М. Технологія мінеральних в'яжучих матеріалів і виробів на їх основі: Учеб. для вузів. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: Вища школа, 2000 - 303 с., Іл.

  2. Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни
    «Мінеральні в'яжучі речовини». Еталон пояснювальної записки. -
    Ростов н / Д: Зростання. держ. будує, ун-т, 2004

  3. ГОСТ 10178-85 (2002) «Цементи. Технічні умови »

  4. www.bibliotekar.ru

  5. www.rim-beton.ru-cement

Посилання (links):
  • http://www.bibliotekar.ru/
  • http://www.rim-beton.ru-cement/
    Додати в блог або на сайт

    Цей текст може містити помилки.

    Будівництво та архітектура | Курсова
    179кб. | скачати


    Схожі роботи:
    Виробництво цегли пластичним способом
    Виробництво сиру роздільним способом
    Виробництво керамічної черепиці пластичним способом
    Виробництво плоских плит перекриття агрегатно-потоковим способом
    Характеристика та галузь використання шлакопортландцементу
    Згвалтування вчинене груповим способом
    Укладання волосся комбінованим способом
    Рішення задач способом пропорцій
    Матеріальне виробництво та виробництво послуг суть і відмінності
  • © Усі права захищені
    написати до нас