Способы производства портландцемента. Технологическая схема производства портландцемента. Добавки, вводимые при помоле клинкера, их влияние на свойства цемента.

Способы производства п/ц. Технологическая схема производства п/ц. Добавки, вводимые при помоле клинкера, их влияние на свойства клинкера.

Производство – сложный технологический и энергоёмкий процесс, включающий: добычу и доставку на завод сырья, приготовление сырьевой смеси, обжиг до спекания – получение клинкера, помол клинкера с добавкой гипса, магазинирование готового продукта.

Приготовление сырьевой смеси состоит в тонком измельчении и смешении взятых в определённом соотношении компонентов, что обеспечивает полноту прохождения химических реакций между ними и однородность клинкера. В зависимости от методов приготовления сырьевой смеси различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства цемента.

Мокрый способ(один из самых распространенных): известняк, мел, глину сначала дробят, затем загружают в ёмкости-болтушки, куда добавляют воду(36-42%).В результате образуется однородная суспензия – шлам. При получении этой суспензии в процессе раскручивания все крупные включения оседают на дно и удаляются. Такая консистенция позволяет вводить много добавок. Сырьевая масса подаётся в трубные мельницы, затем в шламбассейны сначала вертикальные, где корректируется состав(введение добавок для специальных свойств), затем горизонтальные, где поддерживается однородность сырья с помощью вращающихся лопастей или коромысла. Масса подаётся на обжиг при относительной влажности w=36-42%.

Этот способ экономически не выгодный, но позволяет использовать непластичные глины, твёрдые известняки, которые содержат много примесей и камневидных включений.

Сухой способ: Сырьё при естественной влажности либо подсушенное до w=6-8% дробят и раздельно размалывают, затем компоненты перемешивают с помощью сжатого воздуха в «кипящем слое».

Самый экономически выгонный способ, но металлоёмкий.

Комбинированный способ: сырьё готовят по мокрому способу, затем обезвоживают и подают на обжиг. Этот способ применяется редко, так как экономически не выгоден.

Обжиг производится во вращающихся печах (горизонтальных), а при сухом способе возможно в шахтных (вертикальных).

Схема получения клинкера во вращающихся печах: печи стальные цилиндрические футерованные изнутри огнеупорными материалами, диаметром 5-7м, длиной 180-230м. Расположена под углом 3-4° к горизонту и вращается со скоростью 1-2 об/мин. Сырьё, которое загружают в приподнятый конец самотёком движется к нижнему концу, куда вдувают топливо, продукты горения которого направляются навстречу сырьевой смеси и обжигают её. Сырьё в печи проходит различные зоны: 1- зона подогрева и сушки(t увеличивается от 70 до 200°); 2- зона испарения химически связанной воды(t увеличивается от 200 до 700°, образуется безводный каолинит Al2O3*2SiO2); 3- зона декарбонизации(кальцинирования)(t=700-1100°, появляется свободный оксид кальция, который реагирует с распавшимися на оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3 глинистыми минералами, образуя 3CaO*Al2O3, CaO*Al2O3 и частично 2CaO*SiO2); 4- зона экзотермических реакций(t=1100-1250° разложившиеся на первичные оксиды глинистые минералы образуют белит C3S, C3A, C4AF); 5- зона спекания(образования алита)(t изменяется 1300-1450-1300°); 6-зона охлаждения(t=1300-1100).Получаемый клинкер – гранулы серого, зеленоватого цвета, размером 4-25мм. С t=50° клинкер поступает на отапливаемые склады, где выдерживается 1-2 недели. Затем идёт на помол где его размалывают до площади 2700-3100см. кв.

Для обеспечения нужного химического состава сырьевой смеси применяют корректирующие добавки: железосодержащие(Fe2O3 не менее 40%), пиритные(колчеданные) огарки, колошниковую пыль, железную руду и отходы её обогащения, глинозёмистые

добавки(содержание Al2O3 не менее 30%), каолин, бокситы, кремнезёмистые добавки(содержащие SiO2 не менее 70%), кварцевые пески, опоку, трепел. Также используют побочные продукты промышленности(доменные шлаки).

Инертные добавки(молотый известняк, мел, золы) позволяют увеличивать выход цемента при некотором уменьшении его активности. Используют для цемента строительных растворов. Если нужны другие свойства используют активные добавки, которые бывают природными и искусственными. К природным относятся диатомит, трепел, опока и породы вулканического происхождения, такие как вулканический пепел, туф, пемза. К искусственным относятся доменные шлаки, нифелиновый шлам, зола. Добавки состоят из аморфных кремнезёма, глинозёма, которые в присутствии извести образуют водонерастворимое соединение.Повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используют для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе.ПАВ повышают пластичность цементного теста, растворных и бетонных смесей или уменьшают водопотребность, а также способствуют повышению морозостойкости, водонепроницаемости и немного прочности. К ним относят лигносульфонат технический(ЛСТ)(пластифицирующего действия) и мылонафт, асидол, окисленный петралатум, синтетические жирные кислоты(гидрофобные).

В зависимости от вида активной добавки и её кол-ва п/ц подразделяются на 5 типов: ЦЕМ1 – не содержит добавок, ЦЕМ2 – п/ц с минеральными добавками, ЦЕМ3 – шлакоп/ц, ЦЕМ4 – пуццолановый цемент, ЦЕМ5 – композиционный цемент (цифры римские).

По содержанию п/ц клинкера и добавок цементы типов ЦЕМ2-ЦЕМ5 делят на подтипы А и В. При содержании клинкера 80-94% и активных добавок 6-20% - ЦЕМ2(А), при содержании клинкера 65-79% и минеральных добавок 21-35% - ЦЕМ2(В).