Сырьевые материалы для получения портландцементого клинкера. Расчет

двухкомпонентной шихты. При производстве портландцемента применяют разнообразные материалы, одни из которых идут непосредственно на изготовление клинкера, другие же в виде добавок используются при его помоле (гипс и минеральные добавки).

Сырьевыми материалами для производства клинкера служат карбонатные горные породы с высоким содержанием углекислого кальция и глинистые породы, содержащие кремнезем, глинозем и оксид железа. В среднем на изготовление 1 т цемента требуется до 1, 6 т исходного сырья.

Наряду с материалами природного происхождения цементная промышленность во всеувеличивающемся объеме использует побочные продукты (отходы) разных отраслей промышленности, например доменные шлаки, золы, нефелиновый шлам и др. Имеется также опыт комплексного производства портландцемента и сернистого газа из смесей гипса или ангидрита (сернокислого кальция) с глиной.

Пригодность сырьевых материалов для производства портландцемента устанавливают на основании их всестороннего изучения.

В производстве портландцемента наиболее широко используют известняки и мел, а также мергели. Средняя плотность плотных известняков достигает 2400— 2700, а меловых пород—1500—2000 кг/м3. Влажность этих материалов соответственно 2—6 и 15—30%. Известняки и мел содержат до 90 % и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. Химический состав этих материалов характеризуется преимущественным содержанием оксида кальция (до 50 % и более) и ССЬ (до 40 % и Со лее). Они содержат также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание MgO более 3— 3, 5 % и серного ангидрида более 1—1, 3 % недопустимо.

При разработке технологической схемы производства портландцемента прежде всего учитывают химический и петрографический состав, а также физические свойства и влажность карбонатных пород.

Расчет двухкомпонентной шихты.

32. Минералогический состав клинкера. Минеральный состав клинкера, В клинкере обычного состава главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алю-моферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, часть их входит в стекловидную фазу.

Рассмотрение шлифов цементного клинкера под микроскопом (20) показывает, что он состоит преимущественно из кристаллов минералов-силикатов, между которыми размещается так называемое промежуточное вещество. Последнее включает алюминаты и алюмофер-риты кальция в кристаллическом виде, а также стекловидную фазу.

Основными минералами цементного клинкера являются алит ЗСаО-SiO или C3S и белит 2CaO-Si02 или C2S*.

Алит — важнейший клинкерный минерал-силикат, определяющий высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств портландцемента. В клинкере он содержится обычно в количестве 45—60%. Алит рассматривают как твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества MgO, A1203) P2O5, Сг203 и др. Хотя содержание этих примесей в трехкальциевом силикате и небольшое (2—4%), но они определенным образом влияют на его структуру и свойства.

Белит — второй основной минерал портландцементного клинкера, отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

Белит, как и алит, представляет собой твердый раствор р-двухкальциевого силиката (|3-2CaO-Si02) и небольшого количества (1—3 %) таких примесей, как А1203, Fe203, Сг203 и др. Он содержится в клинкерах обычных портландцементов в количестве 15—30 % и обозначается формулой fi-C2S (т. е. без учета примесей),

34. Подготовка сырья в производстве портландцементного клинкера. Добывают известняк и глину с учетом их свойств теми же приемами, какие используются при мокром способе производства. Последующая их переработка (дробление, измельчение, смешение компонентов) определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк вначале подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков размером 1—3 см. Для этой цели на новых предприятиях часто используют передвижные механизмы, например молотковые дробилки соответствующей производительности. Полученную щебенку направляют на усредиительиый склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глину вначале также подвергают дроблению при одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усредиительиый склад для гомогенизации. С этих складов известняк и глину направляют через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в шаровые мельницы, где осуществляются сушка и тонкий помол •сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при сжигании топлива. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сепараторами (проходными или центробежными). Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твердая фаза.

Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах того или иного типа, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы вместимостью до 500—2000 м3 (в зависимости от масштабов производства и однородности сырья). Чем неоднороднее сырье, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Муку в них перемешивают сжатым воздухом, вводимым через керамические пористые плитки, укладываемые на днище силосов. Иногда вместо керамических применяют специальные металлические плитки или даже перфорированные трубы, покрытые тканью. Воздушные струи, проникающие в муку, аэрируют ее, что сопровождается уменьшением насыпной плотности. Одновременно материал приобретает большую текучесть.

После гомогенизации проверяют состав сырьевой муки по содержанию оксида кальция (титр муки). Если оно соответствует требуемому, то смесь направляют на обжиг. Если же выявляется отклонение, то муку из двух силосов направляют в третий в таком соотношении, чтобы получить смесь требуемого состава. После заполнения общего силоса материалы в нем тщательно перемешивают до полной однородности.

При использовании способа непрерывной гомогенизации мука непрерывно подается на верх большого силоса, заполненного уже аэрированной и гомогенизированной смесью. Одновременно у днища силоса непрерывно отбирается готовый материал. Вместимость силоса принимается равной 8—10-кратной часовой производительности мельниц. Высота силосов в 1, 5—2 раза больше их диаметра.

Для перемешивания применяют обычно воздух, очищенный от масла и паров воды, под давлением до 0, 15— 0, 2 МПа. Через 1 м2 пористых плиток подается в 1 мин около 2 м3 воздуха. Затраты электроэнергии на гомогенизацию составляют 0, 4—0, 6 кВт-ч на 1 т муки; общий расход энергии на всю установку (подача материала в. силосы, его выгрузка и перемешивание) 2, 2—2, 5 кВтХ Хч/т. В месте выхода готовой муки из силосов устанавливают пробоотборники, автоматически отбирающие пробы массой 10—15 г/т материала. Силосы снабжают также устройствами для обеспыливания отработанного воздуха и удаления воздуха из готовой муки.