Технология производства портландцемента

Портландцемент это продукт измельчения портландцементного клинкера, полученного в результате обжига до спекания смеси из глины и известняка с гипсом и добавками.

Ответить на следующие вопросы.

Портландцемент

Цель изучения темы: Сформировать представление о портландцементе, его разновидностях, составе, свойствах, методах их определения, области применения и технологии производства.

При изучении темы рассмотрим следующие разделы:

1.Технология производства портландцемента.

2.Минералогический состав портландцемента.

3.Твердение портландцемента.

4.Коррозия портландцемента.

5.Свойства портландцемента.

6.Разновидности портландцемента.

7.Применение портландцемента в строительстве и транспортировка.

После изучения темы необходимо:

1.Что называется портландцементом?

2. Каков минералогический состав портландцемента?

3.Почему разрушается портландцементный камень?

4.Каковы основные этапы производства портландцемента?

5.Какова рациональная область применения портландцемента и его разновидностей?

Выполнить лабораторную работу:

№ 6«Испытание портландцемента»

В качестве сырья могут использовать известняк, мел-75-78% и глину -22-25 % или мергели. Вместо глины часто используют отходы производств (доменный шлак, золы). Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания.

Основные этапы производства портландцемента включают:

1. Добыча сырья и доставка.

2. Подбор состава и приготовление сырьевой смеси.

3. Обжиг до спекания в специальных печах.

4. Вылеживание.

5. Помол в порошок.

В зависимости от свойства сырья и типа печи для обжига, различают сухой и мокрый способы производства.

Мокрый способ производства.

Для этого способа используют мягкие горные породы (мел, глина).

Сырье измельчают в специальных бассейнах-болтушках. Воды используют 36-42%. Измельчение происходит двухступенчато. Сначала отдельно измельчают мел и отдельно глину, потом вместе. В результате получается шлам. Он направляется в шламобассейн. Здесь корректируется химический состав. После корректировки шлам перемешивают и отправляют на обжиг. Обжиг осуществляют во вращающих печах. Печь - металлическая труба диаметром 5-7 м, длиной 150-185 м. Она футерована внутри огнеупорным материалом. Печь расположена под не большим углом к горизонту. Загрузка шлама происходит сверху. В противоток двигаются дымовые газы. Печь вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту. Сырьё под действием вращения и угла наклона медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны.

В 1-ой зоне шлам подсушивается при температуре 70-80, образуются комья, которые при перекатывании распадаются на мельчайшие гранулы. Во 2-ой зоне подогрева при температуре 500-700° выгорают органические примеси, удаляется химически связанная вода.

В следующей зоне при температуре 750˚-800° реакция идёт в твердом теле.

Образуются гранулы различных размеров.

При температуре 800˚-1000° CaCO₃ разлагается на CaO и CO₂ . Оксид Кальция (CaO) взаимодействует с глиноземом Al₂O₃ и оксидами Fe₂O₃.

При температуре 1000-1250° образуют минералы: 2CaOSiO₂ –белит,

3CaO·Al₂O₃ -трёхкальцивый алюминат,

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ -четырёхкальциевый алюмоферрит.

При дальнейшем повышении температуры до 1300° 3CaOAl₂O₃ переходит в расплав. В нем растворяются минералы до насыщения раствора.

В зоне спекания при температуре 1450° минерал 2CaOSiO₂ взаимодействует с CaO и образует минерал 3CaOSiO₂- аллит – основной минерал портландцемента.

В последней зоне происходит охлаждение, образуются зеленые гранулы, которые называются портландцементным клинкером.

После охлаждения клинкер отправляют на вылёживание на 1-2 недели в силоса.

За это время часть CaO, не вступившего в реакцию, гасится, делая клинкер более мелким и пористым. После этого его перемалывают в порошок.

Сухой способ производства.

При данном способе производства в качестве сырья используются твёрдые известняки и глины влажностью 8-10% или мергели. Сырьевую массу предварительно раздробленную и высушенную измельчают в шаровых мельницах (влажность сырьевой смеси 1-2%), а затем гранулируют в зёрна размером 20-40 мм или формуют в брикеты с добавлением угольной пыли. Гранулы обжигают в циклонных печах, а брикеты в шахтных или вращающих печах. Далее все операции осуществляются, как и при мокром способе производства. При сухом способе производства используется меньше тепла, поэтому он более экономичный.

Ещё существует комбинированный способ производства. В этом случае сырьевую смесь, полученную мокрым способом, обезвоживают в специальных установках и в виде гранул направляют в печь для обжига.