Производство портландцемента

Оно включает три стадии: подготовки сырьевой смеси, обжига и помола.

Подготовка сырьевой смеси. Сырье для портландцемента состоит из 75…78% карбонатных пород (известняка, мела, ракушечника и др.) и 22…25% глины. Таким природным сырьем являются мергели. Если состав сырья не удовлетворяет требованиям по химическому составу, то составляются искусственные сырьевые смеси, вводятся корректирующие добавки (трепелы, опоки, колчеданные огарки и др.). По способу приготовления сырьевой смеси различают сухой и мокрый способ производства портландцемента.

Сухой способ. Сырьевую смесь готовят, смешивая сухие размолотые компоненты (глину и карбонатные породы) и получая сырьевую муку с влажностью 1-2%. Сырьевую муку складируют в башнях-силосах, где, при необходимости, регулируется ее состав. Этот способ используют при невысокой влажности сырья (10-15%), однородного по химическому составу.

Мокрый способ. Его используют для сырья, имеющего высокую влажность и неоднородный химический состав. Сырьевую смесь готовят, перемешивая размолотые компоненты в воде. Получается сырьевой шлам с влажностью 35…45%, который складируется в шлам-бассейнах, где, при необходимости, происходит корректировка его состава.

Обжиг. Его осуществляют во вращающихся печах длиной 60…230 м и диаметром 2…7 м, установленных под углом 3…4°С, которые вращаются вокруг своей оси со скоростью 1-2 оборота в минуту.

Юнг выделил 6 характерных при обжиге портландцемента температурных зон:

· I – зона испарения (t° =200 °С) – происходит испарение физически связанной воды;

· II – зона подогрева (t° =200…700 °С) – испарение химически связанной воды из алюмосиликатов глин;

· III – зона декарбонизации (t° =700…1100 °С) – происходит разложение карбонатов до СаО и разложение алюмосиликатов глин;

· IV – зона экзотермических реакций (t° =1100…1250 °С) – происходит образование минералов С₂S, С₃A, С₄AF;

· V – зона спекания (t° =1250…1450 °С) – происходит образование наиболее энергоемкого минерала С₃S при максимальной температуре обжига 1450 °С;

· VI – зона охлаждения, в которой температура падает ниже 1450 °С.

Продуктом обжига является клинкер – серо-зеленые гранулы размером 10…40 мм.

Помол. Клинкер совместно с добавкой 3…5% гипса для регулирования сроков схватывания цемента размалывают в тонкий порошок – портландцемент в многосекционных шаровых мельницах под воздействием мелющих тел – стальных шаров или цилиндров. Готовый портландцемент охлаждают в течение нескольких дней, затем поставляют потребителю в автоцементовозах, железнодорожных вагонах навалом или фасуют в мешки по 50 и менее кг.