Вяжущие вещества Портландцемент Лекция 6 Портландцемент —

Вяжущие вещества Портландцемент. Лекция 6

Портландцемент - тонкоизмельченная смесь портландцементного клинкера с добавкой 3 - 5 % двуводного гипса (Са. SO 4· 2 Н 2 О). Добавка гипса регулирует сроки схватывания. Портландцементный клинкер зернистый продукт ( «горошек» ), полученный обжигом до спекания сырьевой смеси: известняка Са. СО 3 (75 -78%) и глины (22 -25%) при Т= 1450°С. Корректирующие добавки вводят при недостатке в сырье какого-либо оксида: • Si. O 2 - высококремнеземистые вещества (трепел, опока). • Fе 2 О 3 - железная руда, пиритные (колчеданные) огарки. • Al 2 О 3 – высокоглиноземистые глины. • Отходы производства: доменные шлаки, нефелиновый шлам - отход от производства глинозема (Al 2 О 3).

Производство портландцемента Добыча сырья (известняка и глины) в карьерах: • • • Подготовка сырья и добавок; Приготовление однородной смеси заданного состава; Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера; Охлаждение клинкера; Измельчение клинкера с добавками. По способу подготовки сырья различают 3 варианта: Сухой, Мокрый, Комбинированный

Производство портландцемента Сухой способ – материалы измельчают, смешивают и обжигают в сухом виде - порошок (сырьевая мука) или брикет. Сырьевой порошок во взвешенном состоянии дегидратируется теплообменниках и частично или декарбонизируется в реакторах-декарбонизаторах высушивается, т. е. СО 2 частично удаляется. Обогрев в них ведется отходящими от печи дымовыми газы с Т = 600 -700°С. Печи короткие вращающиеся (l=75 -95 м; d=5 -6, 45 м)

Производство портландцемента

Производство портландцемента Мокрый способ: ü материалы измельчают; ü смешивают (шлам, W = 45 - 55%); ü обжигают. Комбинированный способ: ü материалы готовят по мокрому способу; ü из шлама готовят гранулы (W = 12 - 16%); ü обжигают по сухому способу.

Производство портландцемента Технологическая схема производства портландцемента по мокрому способу: 1 — подача известняка из карьера; 2— дробилка для известняка; 3— подача глины из карьера; 4 — подача воды; 5 — бассейн для размешивания глины; 6 — сырьевая мельница; 7— шлам-бассейны; 8 — вращающаяся печь; 9 — холодильник; . 10 — подача топлива; 11 — склад гипса; 12 — элеватор для подачи гипса из дробилки в бункер; 13— склад клинкера; 14 — шаровая мельница; 15 — силосы для цемента; 16 — упаковка цемента

Производство портландцемента Известняк и твердые породы измельчают до фр. ≤ 5 мм; Мягкие породы (мел, глина) измельчают при перемешивании с водой в глиноболтушках до образования шлама W=45 -55%. Глиноболтушка – железобетонный резервуар, облицованный внутри чугунными плитами: d =5 -10 м, h= 2, 5 -3 м. На вертикальной оси вращается крестовина, с подвешенными к ней на цепях стальными граблями. Дробленый известняк и шлам поступают в шаровую трубную мельницу мокрого помола.

Производство портландцемента Трубная шаровая мельница: 1 - торцовое днище; 2 — подшипник; 3 — загрузочная воронка; 4 — пустотелая цапфа; 5 — межкамерные перегородки; 6 — корпус; 7— крышка; 8— диафрагменная перегородка; 9 — конус; 10 — торцовое днище; 11 — лопасти; 12 — разгрузочный конус; 13 — кожух; 14 — сито; 15 — разгрузочный патрубок; 16 — разгрузочные отверстия.

Производство портландцемента • • Шлам перекачивается в шлам-бассейны: добавками корректируется состав, запас создается для вращающейся печи. Готовый шлам подают во вращающуюся печь для обжига. Цилиндр устанавливается под углом 3, 5 -5° к горизонту, вращается со скоростью 0, 5 -1, 4 об/мин. Шлам загружается с верхнего конца печи, выгрузка клинкера – с нижнего конца. Обжиг материала в печи ведется противотоком. Обогрев печи за счет сжигания газа (Т=1450 -1500°С) в нижнем конце печи. Дымовые газы просасываются через печь вентилятором, обогревая материал.

Производство портландцемента Вращающаяся печь – цилиндр из листовой стали, l = 150 -185 -230 м, d =4 -5 -7 м, футерован внутри огнеупорным материалом. Схема вращающейся печи: 1 - сырьевая шихта; 2 - горячие газы; 3 - вращающаяся печь; 4 цепные завесы, улучшающие теплообмен; 5 - привод; 6 - водяное охлаждение зоны спекания печи; 7 - факел; 8 - подача топлива через

Производство портландцемента Зоны вращающейся печи: Ι зона – зона испарения (Т= 70 - 200°С): сушка • ΙΙ зона – зона подогрева (Т=200 -700°С): выгорают органические примеси; из глинистых минералов удаляется кристаллохимическая вода (Al 2 О 3 ∙ 2 Si. O 2 ∙ 2 Н 2 О → Al 2 О 3 ∙ 2 Si. O 2), (Т=450 -500°С); Ι и 2 зоны - 50 -60% длины печи. • ΙΙΙ зона – зона кальцинирования (Т=700 -1100°С): Mg. СО 3 → Mg. О +СО 2; Са. СО 3 → Са. О +СО 2. глины и примеси разделяются на оксиды Si. О 2, Al 2 О 3, Fe 2 О 3; протекают реакции в твердой фазе: Са. О + Si. О 2 (Al 2 О 3, Fe 2 О 3); образуются минералы: Са. О∙Al 2 О 3, Са. О∙Fe 2 О 3, 2 Са. О∙Si. O 2 ΙΙΙ зона - 20 -23% длины печи. •

Производство портландцемента Зоны вращающейся печи: ΙV зона - зона экзотермических реакций (Т=1100 -1250°С) : проходят твердофазовые реакции образования: 3 Са. О∙Al 2 О 3 (С 3 А); 4 Са. О∙Al 2 О 3∙Fe 2 О 3 (С 4 АF); 2 Са. О∙Si. O 2 (С 2 S), ΙV зона - 5 -7% длины печи. V зона – зона спекания, (Т=1300 -1450 -1300°С), max - 1450°С : частичное плавление материала; образование в расплаве 3 Са. О∙Si. O 2, остается Са. Освоб- 0, 5 -1%; алит плохо растворяется в расплаве, выделяется из него в виде мелких кристаллов; на конце зоны (Т=1300°С) из расплава кристаллизуются: С 3 А, С 4 АF, С 2 S, Mg. О (периклаз –минерал), далее образуются гранулы (горошек). V зона -10 -15% длины печи.

Производство портландцемента Зоны вращающейся печи: VΙ зона – зона охлаждения (Т=1300 -1000°С): формируется состав и структура клинкера; образуется стекло и главные минералы. VΙ зона - 2 -4% длины печи. Холодильник (Т=1000°С - 200°С) : резкое охлаждение - для сохранения β-С 2 S; медленное охлаждение - образуется γ - С 2 S Склад для «томления» клинкера: гидратация Са. О своб; выравнивание состава. Трубные мельницы сухого помола: измельчение клинкера с добавкой гипса (Са. SO 4· 2 Н 2 О). Склад готовой продукции: (расфасовка, упаковка, хранение, отпуск потребителям. Пыль цементная – отход.