ХАРАКТЕРИСТИКА портландцемент.
Портландцемент - гідравлічне в'яжуче речовина, тверднення у воді і на повітрі, одержуване шляхом спільного тонкого подрібнення клінкеру і необхідної кількості гіпсу. Клінкер виходить результаті випалення до спікання сировинної суміші належного складу, що забезпечує переважання в клінкері силікатів кальцію. Гіпс при помелі клінкеру повинен додаватися в такій кількості, щоб зміст SО в портландцементі було не менше 1,5% і не більше 3,5%. Кожен відсоток гіпсу (СаSО • 2Н О) вносить в цемент 0.47% SO.
Портландцемент може випускатися без добавок або з активними мінеральними добавками у кількості до 15% від ваги цементу. Два додання цементу спеціальних властивостей (зниженою водопотребности, підвищеного воздухосодержанія, гідрофобних властивостей і т. д.) в пемент можуть вводитися спеціальні добавки.
У відповідності з ГОСТ 10178-62, що вводиться в дію з 1 ян-1964 виробляється портландцемент буде ділитися на п'ять марок: 250, 300, 400, 450 і 500.
Найголовнішими окислами, що входять до складу портландцементного клінкеру, є: CaO, SiO, Al O, Fe O. Крім того, до складу клінкеру зазвичай входять: МgО, іноді ТiO, окисли марганцю, присутні в тому випадку, коли одним із сировинних компонентів для отримання клінкеру є доменний шлак, Р О, (звичайно в незначній кількості) і луги - Na О + До О. Портландцементний клінкер має складний мінералогічний склад. Він складається з ряду кристалічних фаз та клінкерної скла, що відрізняються один від одного за хімічним складом і оптичними властивостями. Основними мінералами клінкеру є: Аліто - ЗСАТ • SiO (Ca S), білить --модифікація 2СаО • SiO (CS), трьохкальцієвого алюмінат - ЗСАТ • А1 О (С А) і алюмоферитів кальцію змінного складу, що знаходиться зазвичай в межах
8СаО • за1 O • Fе O: 4СаО • А1 О • Fе О (С А F - З АF).
Кількість вказаних мінералів в заводських портландцементного клінкеру знаходиться в межах (у%):
CS - 42-60
CS - 15-35
CA - 5-14
C AF - 10-16
Сумарний вміст зазначених мінералів становить зазвичай 95-98%. Ці мінерали прийнято підрозділяти на мінерали-силікати - CS + CS і мінерали-плавні - С А + С F. Співвідношення між мінералами-силікатами і мінералами-плавнями в клінкеру коливається в порівняно вузьких межах. Крім того, в клінкері присутній незакристалізованій клінкерної скло, що має змінний склад і містить значніше величність А1 О і Fе Про. Рідше зустрічається алюмінат складу 5СаО за1 Про. Другорядними мінералами клінкеру є вільна окис кальцію (вільна вапно) і вільна окис магнію у вигляді періклаза. Лужні оксиди можуть перебувати у вигляді силікату До O • 23СаО • 12SiO, алюмінату Nа О • 8СаО • за1 О, сульфатів натрію і калію, вони входять також до складу клінкерної скла.
Аліт в тонких шліфах має вигляд прозорих безбарвних гексагональних табличок або призм з спайність в одному напрямку. У схрещених Ніколя мікроскопа забарвлення аліта темно-сіра або світло-сіра; при відбитому світлі в непрозорих шліфах вона змінюється від світло-сірого до темно-сірою або синювато-сірого. Білить має складну Двійникові структуру, у відбитому світлі його кристали відрізняються від аліта більш світлим забарвленням і округлими обрисами зерен. Трехкальциевого алюмінат в світлі, що має вигляд ізотропних шестикутних пластинок, а у відбитому світлі після травлення шліфа 1%-ним спиртовим розчином НNO, має вигляд прямокутних кристалів. Алюмоферріт кальцію в світлі, що має вигляд длінновитянутих призматичних кристалів або дрібних округлих зерен з жовто-бурого або бурою забарвленням. У відбитому світлі в непрозорих шліфах кристали цих мінералів мають найбільш світлим забарвленням завдяки їх високій відбивної здатності.
Клінкерні скло після травлення 1%-ним спиртовим розчином НNО і повторного протравлення 10%-ним розчином КОН має вигляд у відбитому світлі темних включень неправильної форми.
Одним з важливих властивостей мінералів портландцементного клінкеру є їх здатність при впливі води утворювати нові водні сполуки, які з часом набувають високу механічну міцність. Клінкерні мінерали після замішування цементу водою піддаються реакцій гідратації і гідролітичною дисоціації, що протікає з різною швидкістю. Основними продуктами цих реакцій є гідроалюмінатами і гідроферритами кальцію, а також гідрат окису кальцію, що утворюється при гідролізі трьохкальцієвого силікату. Отримувані гідроалюмінат кальцію вступають у взаємодію з гіпсом з утворенням комплексної сполуки - гідросульфоалюміната кальцію.
За швидкістю гідратації клінкерні мінерали можуть бути розташовані (в порядку зменшення швидкості гідратації) в наступний ряд: трехкальциевого алюмінат, чотирьохкальцієвого алюмоферріт, трьохкальцієвого силікат, двухкальціевий силікат. Дуже повільно протікає гідратація періклаза. Таким чином, мінералогічний склад клінкеру є основним чинником, що впливає на швидкість протікання хімічних реакцій, що відбуваються при твердінні цементу, на якийсь час для отримання високої механічної міцності й на інші технічні його властивості.
Тривалий вплив води та водних розчинів мінеральних солей на бетонні споруди, виконані із застосуванням портландцементу, викликає корозію бетону, яка при несприятливих умовах може призвести до повного його руйнування. Найбільше руйнівну дію надають мінералізовані води - морські, озерні, грунтові та ін, що містять значну кількість солей MgSO, Na SO, CaSO, MgCl. Останні, взаємодіючи з новоутвореннями в твердіючих цементів, порушують нормальну структуру цементного каменю. Так, наприклад, розчинені у воді сульфати, взаємодіючи з гідратом окису кальцію тверднучого цементу, утворюють сірчанокислий кальцій, кристалізується в порах цементного каменю із значним збільшенням обсягу. При великій концентрації сульфатів у водному середовищі це призводить до появи внутрішніх напружень в бетоні, що тягнуть за собою спочатку розтріскування, а потім повне його руйнування.
Крім того, що накопичується в бетоні сірчанокислий кальцій вступає у взаємодію з гидроалюмінатом кальцію тверднучого цементу, утворюючи гидросульфоалюмінат кальцію, погано розчинний у воді. Якщо ця реакція протікає в рідкій фазі, то вона не має шкідливих наслідків. При взаємодії ж сірчанокислого кальцію з кристалічним гидроалюмінатом зростання кристалів утворюється сульфоалюміната викликає поява в бетоні руйнівних внутрішніх напружень.
Для захисту бетону від дії мінералізованих вод застосовують цемент спеціального мінералогічного складу зі значно зменшеним вмістом ЗСАТ • А1 О і зниженим вмістом ЗСАТ • SiO; до складу цементу вводять гідравлічні добавки, максимально збільшують щільність бетону. Кислоти також руйнують портландцемент.
Проникнення всередину бетону прісних вод призводить до поступового вилуговування гідрату окису калиція та зменшення його концентрації в рідкій фазі цементного каменю, що при далеко зайшов процесі корозії може викликати гідроліз гідросилікатів і гидроалюмінатом кальцію. У щільному бетоні процеси корозії під дією прісних вод протікають повільно і не представляють загрози. Для підвищення стійкості портландцементу в прісних водах змінюють мінералогічний склад клінкеру в напрямку зменшення кількості ЗСАТ • SiO, оскільки це з'єднання твердне з виділенням вільного вапна.
Вимоги до якості портландцементу тісно пов'язані з технічним рівнем будівельного виробництва. Широке впровадження в будівництво ефективних збірних попередньо напружених залізобетонних конструкцій вимагає застосування бетонів високої міцності, одержуваних на основі високоміцних цементів. Крім того, використання високоміцних цементів дає можливість знизити норми витрати цементу на 1 м бетону.
Види портландцементу.
Поряд з портландцементом відповідно до ГОСТ 10178-62 випускаються багато інших видів цементів: швидкотверднучі, сульфатостійкі, пластифіковані, гідрофобні, портландцемент з помірною екзотермієй, пуццоланові портландцементи, шлакопортландіементи, шлаковий магнезіальний портландцемент, портландцемент для бетонних покриттів автомобільних доріг. Відповідно до інших стандартів випускаються тампонажний і білий портландцемент і портландцемент для виробництва азбестоцементних виробів.
Швидкотвердіючий портландцемент. Бистротвердеюшій портландцемент характеризується інтенсивним наростанням механічної міцності в перші строки твердіння. Він призначається, головним чином, для виготовлення збірних залізобетонних конструкцій і деталей.
Дослідження з вивчення впливу мінералогічного складу клінкеру на нтенсівность наростання механічної міцності цементів і практика роботи цементних заводів показують, що клінкер швидкотверднучого цементу повинен мати такі характеристики: розрахункове вміст суми найбільш активних мінералів C3S + С3А повинно бути не менше 60%, зміст C3S знаходиться в межах 50 - 53% і С3А - 8-10%. Клінкер такого складу з підвищеною добавкою гіпсу дає цемент, що відповідає вимогам стандарту.
Підвищення тонкості помелу цементу істотно прискорює провисання його твердіння, тому швидкотверднучий цемент можна також отримувати шляхом тонкого помелу (до питомої поверхні 4000-4500 см2 / г) клінкеру звичайного мінералогічного складу, але з дещо підвищеним вмістом C3S (не менше 50%) при граничній добавці гіпсу (зміст SO3 в цементі не повинна перевищувати 3,5%). Необхідно враховувати, що підвищення тонкощі помолу на 1500-2000 см / г понад звичайну викликає різке зниження продуктивності цементних млинів і підвищення питомої витрати електроенергії на помел. Тому в ряді випадків більш доцільно вдатися до зміни мінералогічного складу клінкеру, ніж до підвищення тонкості помелу цементу.
При виконанні лабораторних випробувань швидкотверднучого цементу необхідно мати на увазі, що температурні умови замішування і зберігання зразків роблять значний вплив на показники добової міцності цементу. Встановлено, що коливання показників міцності цементу при однодобового випробуваннях по відношенню до показників, отриманим при 20 ° С, знаходяться в межах від -23% (при 15 ° С) до +17% (при 25 ° С). При тридобовий випробуваннях ці межі становлять від -4 до +5%, а при семісуточних від -1 до +3%. Стандарт передбачає, що температура води для зберігання зразків повинна бути 20 ± 2 ° С, а температура приміщення, де виробляються випробування. -20 ± 3 ° С.
Сульфатостійкий портландцемент. Сульфатостійкий портландцемент володіє в порівнянні зі звичайним підвищеної сульфатостойкостью і зниженою екзотермієй при уповільненій інтенсивності тверднення в початкові терміни.
Цей цемент виготовляється з клінкеру нормованого мінералогічного складу і призначається для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій зовнішніх зон гідротехнічних споруд, що працюють в умовах сульфатної агресії, при одночасному систематичному поперемінному зволоженні і висиханні або заморожуванні і відтаванні. Сульфатостійкий портландцемент готується з клінкеру з коефіцієнтом насичення вапном не вище 0,85, з глиноземним модулем не менше 0,7 та кремнеземних модулем не нижче 2,1. Зміст З S у клінкері повинне бути не більше 50%, С А - не більше 5%, а сума З А + С АF не повинна перевищувати 22%.
Знижений зміст трьохкальцієвого силікату і трьох кальцієвого алюмінату помітно знижує активність цементу, у зв'язку з чим протягом перших 28 діб тверднення механічна міцність наростає повільно. Введення активних або інертних мінеральних добавок при виготовленні сульфатостійкого цементу не допускається.
Тампонажний портландцемент (ГОСТ 1581-42 зі змінами, внесеними в липні 1961 р.). Тампонажний цемент застосовується для тампонування нафтових і газових свердловин з метою їх ізоляції від грунтових вод. Основні вимоги, пропоновані до тампонажним портландцементам: надання цементному розчину достатньої рухливості; суворе обмеження термінів схоплювання, з тим щоб початок схоплювання наставало не раніше, ніж закінчиться тампонування; забезпечення достатньо високої механічної міцності через 2 доби твердіння.
Для отримання рухомого розчину, накачиваемого у свердловини насосами, цемент зачиняють з великою кількістю води (50% від ваги цементу) без добавки піску. Така кількість води в умовах звичайних температур уповільнює схоплювання цементу і знижує його міцність. Регулювання строків схоплювання тампонажних цементів при забезпеченні необхідної механічної міцності досягається звичайно підбором мінералогічного складу клінкеру і застосуванням добавок.
Вирішальний вплив на процеси, що відбуваються в цементному розчині, робить температура в свердловині. З її підвищенням процеси твердіння розчину прискорюються, його механічна міцність підвищується, а час початку схоплювання скорочується. При температурі твердіння вище 120 ° С міцність розчину падає і різко скорочуються терміни схоплювання.
Підвищений вміст С А викликає прискорення процесів схоплювання і збільшує міцність цементу в перші строки твердіння. Терміни схоплювання регулюються введенням належної кількості гіпсу. Для уповільнення зчеплення тампонажних цементів застосовують різні сповільнювачі: казеїн, борну кислоту, солі лігносульфонових кислот, які посилюють уповільнює дію гіпсу. У цементах для надглибоких свердловин ці уповільнювачі, однак, не дають необхідного ефекту.
Білий портландцемент. Цей цемент призначений для виготовлення оздоблювального бетону, для архітектурно-оздоблювальних, скульптурних та фарбувальних робіт, а так само для виробництва кольорових розчинів. Якість білого портландцементу визначається, перш за все, його білизною і оцінюється коефіцієнтом яскравості, який характеризує білизну даного цементу по відношенню до білизні сірчанокислого барію (BaSO). За ступенем білизни білі портландцементи ділять на три сорти: БЦ-1, БЦ-2, БЦ-3 з коефіцієнтами яскравості відповідно 76, 73 і 66.
Клінкер високоякісного білого портландцементу зазвичай характеризується зниженим коефіцієнтом насичення, високим кремнеземних модулем, низьким вмістом З AF (до 1.5%), Fe O (в межах 0.3-0.5%) і MnO (до 0.03%).
Для виробництва білого портландцементу застосовуються сировинні матеріали, по можливості не містять сполук, що офарблюють цемент, перш за все, окису заліза, атак ж окислів марганцю, окису хрому та ін При мокрому способі виробництва підвищення ступеня білизни можна досягти за рахунок введення хлористих солей, що утворюють при випалюванні летюча хлорне залізо.
Портландцемент для бетонних покриттів автомобільних доріг. Цей портландцемент повинен відповідати таким основним вимогам: мати малі усадочні деформації, велику еластичність, високий межа міцності при стисненні, високу деформативні здатність при розтягуванні і вигині і мати підвищену морозостійкість. Для підвищення морозостійкості і зменшення об'ємних деформацій до складу цементу при помелі вводять 0.1-0.25% сульфітноспіртовой барди. З активних мінеральних добавок дозволяється вводити тільки гранульований доменний шлак у кількості не більше 15%.
Інші різновиди портландцемента. Пластифікований портландцемент призначається для виготовленн монолітного бетону гідротехнічних споруд, а так само для дорожніх і аеродромних покриттів. Він відрізняється підвищеною морозостійкістю, що досягається за рахунок введення при помелі клінкеру 0.15-0.25% пластифікуючої поверхнеактивних добавки від ваги цементу в перерахунку на суху речовину.
Гідрофобний портландцемент володіє зниженою гидроскопичности. Це властивість надається цементу шляхом введення при помелі клінкеру гідрофобізуючих поверхнево-активних добавок (асидолу, милонафта, асидолу-милонафта, олеїнової кислоти чи окисленого петролатуму) у кількості 0.06-0.3%. Цемент гідрофобізуючі звичайно в тих випадках, коли його необхідно транспортувати на далекі відстані з водних магістралях.
Портландцемент для виробництва азбестоцементних виробів отримують з клінкеру з пониженим вмістом С3А. введення будь-яких добавок, крім гіпсу, не допускається. Для більш швидкого наростання міцності азбестоцементних виробів у перші години після їх виготовлення цемент ізмаливают більш тонко.
Пуццоланові портландцементи призначені для бетонних і залізобетонних споруд, що піддаються впливу прісних вод. Готують їх з клінкеру звичайного мінералогічного складу з обов'язковим запровадженням при його помелі не менше 25-40% добавок вулканічного походження, не менше 20% і не більше 30% осадового походження.
Сульфатостійкий пуцолановий портландцемент призначений для підводних і підземних бетонних і залізобетонних споруд, що працюють в умовах постійного впливу сульфатних агресивних вод. Сульфатостойкостью досягається за рахунок зниження в клінкері змісту С3А до величини, що не перевищує 8%. Вміст добавок вулканічного походження повинно бути не менше 25% і не більше 40%, а осадового походження - не менше 20% і не більше 30%.
Шлакопортландцемент призначені для бетонних і залізобетонних надземних і підводних споруд, що піддаються впливу прісних вод. Готують їх шляхом спільного чи роздільного помелу клінкеру звичайного мінералогічного складу і 30-60% доменного гранульованого шлаку. Шлакопортландцемент при твердінні виділяє значно менше гідрату окису кальцію, ніж портландцемент, і тому він має більш високу водостійкість і характеризується меншою теплотою гідратації.
Магнезіальний шлакопортландцемент отримують на основі клінкеру з підвищеним вмістом MgO (до 10%) і застосовують для надземних бетонних і залізобетонних споруд. Добавка гранульованого доменного шлаку в магнезіальний щлакопортландцемент дозволяється в кількості 30-50%.
До різновидів портландцементу ставиться так само рудний або залізистий портландцемент. У ньому зовсім відсутні алюмінати кальцію, тому він відрізняється підвищеною сульфатостойкостью і кислотостійкої і уповільненим наростанням механічної міцності в перші строки твердіння.
Сировинні матеріали для виробництва портландцементу.
Основними сировинними матеріалами для виробництва портландцементу є широко розповсюджені в природі осадові вапнякові гірські породи з високим вмістом вуглекислого кальцію (СаСО) і глинисті породи з високим вмістом кремнезему (SiO), глинозему (Al O) і окису заліза (Fe O).
До вапняковим породам, застосовуваним в цементній промисловості Росії, відносяться вапняки, крейда, вапняний туф, вапняк-черепашник та ін Всі ці матеріали є перший, так званий вапняний компонент сировинної суміші.
До глинистих породах відноситься глина, глинисті сланці, лес та ін; вони складають другий компонент сировинної суміші - глинистий.
Вирішення питання про придатність сировинних матеріалів для виготовлення портландцементу й про вибір способу виробництва приймається на основі всебічного вивчення хімічного і мінералогічного складів сировини та дослідження його фізико-механічних властивостей.
Наявність у вапняному компоненті великої кількості включень кварцу або кремнієвих прошарків ускладнює і здорожує підготовку сировинної суміші, а так само несприятливо позначається на процесі випалу та якості цементу. Вапняки з великими кремнієвими включеннями вимагають попереднього збагачення.
Сировинні матеріали з високим вмістом гіпсу або піриту для виробництва портландцементу не застосовуються, так як сірчаного ангідриду у сировинній суміші має бути не більше 2%, з тим щоб його вміст у клінкері не перевищувало 3%. Перевищення цієї межі може призвести до отримання цементу з нерівномірним зміною обсягу в процесі його твердіння.
До останнього часу вапняки з високим вмістом окису магнію для виробництва портландцементу не застосовувалися. Відповідно до ГОСТ 10178-62 зміст MgO в клінкері не повинно перевищувати 5%. Щоб забезпечити це умова, сумарний вміст MgO в суміші має бути не більше 3-3.5%. Таке обмеження викликане тим, що окис магнію, що знаходиться в клінкері у вигляді мінералу періклаза, в процесі твердіння цементу гідратіруются повільно, зі збільшенням в об'ємі, що з плином часу при великому вмісті MgO в цементі може призвести до руйнування розчину і бетону.
У 1958р. Був введений в експлуатацію Ангарський цементний завод, який у якості вапняного компонента використовував в перші роки його роботи магнезіальний мармуроподібний кристалічний вапняк, як глинистого компонента - золу газогенераторної станції хімічного заводу та глинисті відходи, що зібралися в териконів при видобутку Черемховский вугілля. З цієї сировини виходив клінкер з вмістом MgO, вельми жорсткі автоклавні випробування цементу на рівномірність зміни обсягу дали позитивні результати. Це перший завод в Радянському Союзі, який випускав протягом ряду років портландцемент з підвищеним вмістом MgO.
До останнього часу вважалося, що вміст в клінкері фосфорного ангідриду PO не повинно перевищувати одного відсотка, так як передбачалося, що він негативно впливає на міцнісні характеристики цементу. Проте дослідженнями російських учених Н. А. Торопова, А.І. Борисенко, англійського вченого Р.У. Нерс та інших встановлено, що при правильному підборі мінералогічного складу клінкеру зміст PO в ньому може досягати без погіршення властивостей цементу 2-2.5%, а при особливо сприятливих умовах - і більше. Мінералогічний склад клінкеру повинен бути розрахований таким чином, щоб весь PO увійшов до складу твердого розчину з C S. Необхідно домогтися відсутності в клінкері Р О в вигляді розчинних у воді фосфатів, сильно уповільнюють процес твердіння цементу й знижують його механічну міцність.
Джерелом лугів в клінкері є зазвичай глинисті матеріали, що містять залишки польового шпату, слюди, Ілліт, та ін Застосування глинистих матеріалів з високим вмістом лугів не бажано, тому що використання для виготовлення бетону цементу з підвищеному кількістю лугів (Na O і KO) у поєднанні з наповнювачами, мають аморфні видозміни кремнезему, може призвести через відомий період часу до руйнування бетонних споруд.
До найбільш реакційноздатними гірських порід і мінералів відносяться опал, халцедон, андезит, ріоліт, тридимит, а так само кристобаліт, кварцове скло і деякі філліти. При використанні подібних заповнювачів сумарний вміст лугів у цементі (у перерахунку на Na O) не повинно перевищувати 0.6%.
Підвищений вміст лугів у сировині порушує нормальне ведення технологічного процесу, особливо при сухому способі виробництва, про що докладно йдеться нижче.
Крім перерахованих вище природних сировинних матеріалів, для виготовлення портландцементу можуть бути використані відходи інших галузей промисловості: чорної та кольорової металургії, газосланцевой промисловості, виробництва синтетичного каучуку та ін Так як ці відходи вже піддавалися термічній обробці, то застосування їх значно покращує техніко-економічні показники роботи заводу в порівнянні зі звичайними сировинними матеріалами.
Великими науковими дослідженнями, проведеними інститутами бами, Гіпроцемент, Гіпрохім та ін, встановлені можливість та умови використання наступних відходів:
нефелінового або белітового шламу - відходу, одержуваного при виробництві глинозему з нефелітових концентратів;
кислого гранульованого доменного шлаку, відходу чорної металургії;
сланцевого коксу - відходу газосланцевих заводів, що переробляють горючі сланці на газ;
газогенераторної золи - відходу газогенераторної станції, переробної горючі сланці на рідкі продукти перегонки;
газогенераторної золи - відходу газогенераторної станції, що переробляють тверде паливо на ряд хімічних продуктів.
Сировинна суміш належного хімічного складу може бути отримана з двох компонентів - вапняного і глинистого - лише при особливо сприятливому їхньому складі і високої однорідності.
Останнім часом у зв'язку з підвищенням вимог до якості цементу і зі збільшенням питомої ваги високомарочних цементів заводи все частіше працюють із застосуванням трехкомпанентной і навіть четирехкомпанентной суміші. У цьому випадку сировинну суміш для отримання клінкеру заданого мінералогічного складу вводять в так звані коригувальні добавки.
З метою підвищення вмісту у сировинній суміші окислів заліза в неї вводять різні залізовмісні добавки: піритні огарки (відходи сірчанокислого виробництва), колошниковий пил (відхід металургійного виробництва), залізну руду і т. п. При отриманні клінкерів з відходів алюмінієвої промисловості для підвищення вмісту окису алюмінію вводять боксити.
Активність мінеральних добавок частіше всього оцінюється за їх здатністю поглинати вапно з водного вапняного розчину і набухати при цьому. В якості активних добавок можуть бути використані основні і кислі доменні шлаки коксової плавки ливарного, передільних. В останні роки встановлено можливість застосування для цієї мети так само доменних шлаків спеціальних марганцевих чавунів.
Придатність доменного шлаку для використання в якості активної добавки визначається його хімічним і мінералогічним складом, структурою і гідравлічними властивостями. Зазвичай використовують гранульовані доменні шлаки, тобто шлаки, отримані шляхом штучного швидкого охолодження шлакового розплаву, що виходить з доменної печі. Швидке охолодження надає шлаку гідравлічні властивості. До складу доменних шлаків зазвичай входять окисли KО, SiO, Al O, MgO і Fe O сірчисті з'єднання CaS, MnS і FeS.
СПОСОБИ призводства портландцемент.
Існує кілька способів виробництва портландцементу:
1. сухий
2. мокрий
3. напівсухий
4. комбінований
Вибір способу виробництва залежить від особливостей приготування сировинної суміші. Два основних способи виробництва портландцементу - мокрий і сухий; вони різняться за характером переробки сировинних матеріалів, а так само за фізичними властивостями сировинної суміші, що надходить на випал.
При виробництві портландцементу мокрим способом застосовують наступну технологічну схему. Вступник з кар'єру твердий вапняк з розмірами шматків до 1 м піддається дво-або тристадійному дробленню в дробарках з доведенням шматків до 8-10 мм. Надходить з кар'єру 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. При використанні м'якого вапняного компонента (крейда, вапняний туф і ін) технологічна схема міняється. Мел, роздроблений в вальцьових дробарках разом з глиною, відмучуються в болтушка, а потім піддається розмелу в млині.
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. Отриманий клінкер охолоджується в холодильниках, дробиться і подається транспортерами в бункери цементних млинів для помелу або ж направляється на зберігання механізованих в механізований шіхтовальний двір. Тут складуються також гідравлічні добавки гіпс, які в міру потреби подаються в бункери цементних млинів для сумісного помелу з клінкером. Тверде паливо для випалу шламу надходить з шіхтовальню двору в дробарку, потім в сепараторні млини для одночасного сушіння і помелу. Приготований вугільний порошок надходить для спалювання в піч при використанні газоподібного або рідкого палива схема спрощується, так як в цьому випадку споруда топлівоподготовітельного відділення не потрібно.
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.
При виробництві портландцементу сухим способом застосують наступну технологічну схему. Вступники з кар'єру вапняк і глину з низькою вологістю після дроблення направляються в сировинну сепараторну млинок для одночасного помелу та сушіння. Отримана суха сировинна суміш транспортується пневматичними установками до змішувальним силосах, в яких перемішуються стисненим повітрям і коректуються. При використанні пластичної глинистої компонента сировинна борошно з силосів направляється в змішувальні шнеки, де зволожується 8-10% води. Потім ця маса надходить на гранулятори, куди одночасно подається додаткова вода. Тут відбувається утворення міцних гранул з вологістю 12-14%, що надходять потім в піч на випал. При непластична глинистому компоненті сировинна борошно транспортується в живильні дозатори печі безпосередньо з змішувальних силосів.
Сировинна суміш може обпікатися в коротких обертових печах із запеченими установками різних конструкцій або у довгих обертових печах. При випалюванні в автоматичних шахтних печах, на спікальних решітках і в обертових печах конвеєрний кальцинаторів сировинна суміш повинна подаватися тільки у вигляді міцних гранул. Подальші етапи технологічної схеми такі ж як і при отриманні цементу по мокрому способу.
При мокрому способі легше отримати однорідну (гомогенізований) сировинну суміш. Тому при значних коливаннях хімічного складу вапнякового і глинистого компонента він частіше застосовується. Цей спосіб використовують і тоді, коли сировинні матеріали мають високу вологість, м'яку структуру і легко диспергується водою. Наявність в глині сторонніх домішок, для видалення яких необхідно відмулювання, також зумовлює вибір мокрого способу. Розмелювання сировини в присутності води полегшується, і на подрібнення витрачається менше енергії. Недолік мокрого способу - значно більший витрата палива.
Сухий спосіб виробництва доцільний при сировину з відносно меншою вологістю і більш однорідним складом. Він же практикується у разі, якщо в сировинну суміш замість глини вводять гранульований доменний шлак. Його ж застосовують при використанні натуральних мергелів і худі сортів кам'яного вугілля з малим вмістом летких, які спалюють шахтних печах. Витрата палива при сухому способі в обертових печах набагато менше, ніж при мокрому. Тому частка сухого способу виробництва все зростає і вона повинна найближчим часом значно збільшитися.
При виготовленні сировинної суміші з будь-якого способу необхідно прагне до найбільш тонкому помолу, найтіснішому зміщення сировинних матеріалів і до можливо більшої однорідності сировинної суміші. Все це гарантує однорідність продукту, що випускається і є одним з необхідних умов нормальної експлуатації заводу. Різкі коливання хімічного складу сировинної суміші порушують хід виробничого процесу. Висока тонкість помелу і досконале змішання необхідні для того, щоб хімічна взаємодія між окремими складовими частинами сировинної суміші пройшло до кінця і можливо в більш короткий термін.
Портландцемента.
Серед будівельних матеріалів цементу належить провідне місце. У сучасній будівельній практиці роль цементу у випуску нових прогресивних матеріалів і виробів для повнозбірного житлового будівництва постійно зростає. Його застосовують для виготовлення монолітного і збірного бетону, залізобетону, азбестоцементних виробів, будівельних розчинів, багатьох інших штучних матеріалів, скріпляє окремих елементів (деталей) споруд, жароізоляції та ін Великими споживачами цементу є нафтова і газова промисловість. Цемент і отримувані на його основі прогресивні будівельні матеріали успішно замінюють в будівництві дефіцитну деревину, цеглину, вапно і інші традиційні матеріали.
Список літератури:
1. К.В. Чаус, Ю.Д. Чистов, Ю.В. Лабзіна: Технологія виробництва будівельних матеріалів, виробів та конструкцій М.: Стройиздат 1988.
2. С.Г. Гаряев, М.В. Сопін Основи технології та техніко-економічна оцінка виробництва будівельних матеріалів, виробів та конструкцій БелГТАСМ.
3. Конспект лекцій доцента кафедри маркетингу Никифорової Євгенії Петрівни.
4. Ю.С. Лур'є. «Портландцемент». Державне видавництво літератури з будівництва, архітектури та будівельних матеріалів. Ленінград 1963р. Москва.
5. Ю.М. Бутт, В. В. Тімашов. «Портландцемент». Москва.: Стройиздат 1974.