Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Предприятия по производству портландцемента




Лекция 12.

Общие сведения

Портландцемент - это главный представитель группы гидравлических вяжущих материалов , используемых для изготовления бетонов и растворов. Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество приобретаемого тонким помолом цементного клинкера совместно с гипсом и при необходимости с другими добавками.

Клинкер - это полуфабрикат для изготовления портландцемента . Внешне он напоминает речной гравий. Крупность зерен клинкера составляет 5 -60мм и более. Клинкер является продуктом спекания однородной смеси соответствующего химического состава обеспечивающего преобладание минералов силикатов кальция.

Гипс ( гипсовый камень - Са8О4ь2И20 ) вводится при помоле для регулирования сроков схватывания цемента. Он замедляет начало и ускоряет конец схватывания . Количество гипса в цементе составляет примерно 3,5 ... 4% в пересчете на Б03 . Гипс увеличивает также прочность цемента. Кроме гипса в портландцемент вводятся активные минеральные добавки. Минеральные добавки снижают стоимость цемента улучшают ряд свойств особенно водостойкость . Если доменные шлаки вводятся в количестве 36-80 %, то получают шлакопортландцемент . Другие минеральные добавки в количестве 21-55 % образуют пуццолановые цементы . Кроме активных минеральных добавок вводят ​​специальные добавки для регулирования свойств цемента (не более 5 %). В количестве до 0.3% вводят пластификаторы гидрофобизирующие добавки ; 1 ... 2 % электролиты - ускорители твердения и другие.

Различные условия эксплуатации цементов в конструкциях и сооружениях обусловливают и различные требования к их свойствам . Это способствовало тому , что в промышленности разработана технология различных видов цемента в зависимости от назначения и условий эксплуатации. Их можно разделить на цементы общестроительного назначения и специальные цементы . Для каждого вида цемента являются технические условия . На цементы общестроительного назначения на Украине действует ДСТУ БВ 2.7-46-96 . Цементы общестроительного назначения используются во всех отраслях строительства. Это наиболее распространенные виды цементов.

По вещественному составу и прочности на сжатие в 28 - суточном возрасте они подразделяются на следующие типы и марки :

Тип I - портландцемент (от 0 до 5 % минеральных добавок) , марки 300 , 400 , 500 , 550 , 600 ;

Тип II - портландцемент с добавками (от 6 до 35 % минеральных добавок) , марки 300 , 400 , 500;

Тип III - шлакопортландцемент ШПЦ (от 36 до 80 % доменного гранулированного шлака) , марки 300 , 400 , 500;

Тип ИУ - ​​пуццолановый цемент ( от 21 до 55 % минеральных добавок) , марки 300 , 400 , 500;



Тип В - композиционные цементы (от 36 до 80 % минеральных добавок) , марки 300 , 400 , 500.

 

По прочности в раннем возрасте (после двух или семи суток твердения ) цементы марок 400 и 500 делятся на два вида : цементы с обычной ранней прочностью и цементы с высокой прочностью в раннем возрасте ( быстротвердеющие ) .

По ГОСТу , действовавшего до введения ДСТУ , для обычных цементов прочность не нормировалась через 2 суток и 7 суток. Для быстротвердеющего прочность нормировалась через трое суток : для цемента марки 400 не менее 25 МПа , марки 500 - не менее 30 МПа.

При производстве цемента общестроительного назначения используют портландцементный клинкер , химический состав которого соответствует технологическим регламентам. На каждом предприятии для конкретного вида и марки цемента устанавливается соответствующий химико - минералогический состав клинкера.

Для цементов общестроительного назначения обычно:

С3Б - 50 ... 60 % , С2Б - 20 ... 30% , С3А - 6 ... 12% , С4ЛБ - 10 ... 20% .

Для быстротвердеющих цементов увеличивается содержание С3Б и С3А . Для цементов высоких марок особенно важно содержание С3Б (до 65 % С3Б может содержать цемент марки 600). Массовая доля МgО в клинкере не должна превышать 5%. Это связано с вредным воздействием Мg0 на равномерность изменения объема цементного камня. Для отдельных предприятий по перечню , установленным концерном " Укрцемент " , в связи с особенностями химического состава сырья , используемого допускается содержание в клинкере 5 ... 6 % Мg0 при условии обеспечения равномерности изменения объема при испытании в автоклаве .



Портландцемент I типа вмещает 95-100 % клинкера без учета добавки гипса, вводят для регулирования сроков схватывания . Можно вводить до 5 % дополнительных компонентов (технологические добавки: для интенсификации помола клинкера , ускорители твердения , пластифицирующие и другие добавки , регуляторы свойств цемента). Этот цемент используется в наиболее ответственных случаях ( для возведения бетонных дорог , изготовления железобетонных труб , шпал , линий электропередач и т. д.). Его особенность - высокая морозостойкость , трещиностойкость .

Наиболее распространенными в строительстве являются цементы с добавками. В зависимости от вида добавки цементы подразделяются на цементы с добавкой шлака ( Ш) , пуццоланы ( П) , золы уноса ( С ) , известняка ( В) и композиционные (К ) - в этот цемент вводят две или более добавки.

Добавка известняка неактивна минеральной добавкой , она не взаимодействует с Са ( ОН ) 2 , но взаимодействует с С3А и образует комплексные соединения - гидро - карбоалюминаты , также ускоряет кристаллизацию гидратных новообразований.

Цементы II- го типа делится на группы. Это касается цементов с добавкой шлака и композиционных (делятся на группы А и Б). Портландцемент с добавкой шлака группы А содержит 6 ... 20% шлака ( доменного гранулированного ) , а группы Б - 21 ... 35% шлака. Ранее разрешалось по действию ГОСТу только до 20 % шлака. Если вводится в эту композицию пуццоланы или известняк , то их количество не может превышать 20 %.

В цементы II- го типа разрешается вводить не более 10 % пуццолановых добавок осадочного происхождения , добавки золы до 20%. Наиболее эффективная добавка доменного шлака. Добавки повышают чувствительность цемента к температурным факторам. При снижении температуры цементы с добавками твердеют медленнее ( особенно пуццолановый ) .

Шлакопортландцементы ( ШПЦ ) и пуццолановый цементы соответствии III- го и IV - го типов содержат повышенное количество доменного гранулированного шла ку и пуццоланы . Они делятся на две группы - А и Б. Группа Б имеет повышенное содержание добавок. В ШПЦ группы А - вводят 36 ... 65 % шлака , а в группе Б - 66 ... 80 %. Кроме того , разрешается вводить до 5 % дополнительных компонентов. Пуцолановые цементы группы А содержат 21 ... 35% пуццолановый добавки , включая и золу уноса , в цементы группы Б входит в 55 % пуццолановых добавок , включая золу.

В композиционные цементы типа В рядом с другими минеральными добавками обязательно вводится шлак. Цементы группы А содержат 36 ... 60% композиций различных добавок , группы Б - 61 ... 80 %. Добавка шлака в цементах группы А составляет 18 ... 40% , в группе Б - 41 ... 60 %.

Допускается введение в цемент при его помоле специальных пластифицирующих и гидрофобизирующих поверхностно активных добавок в количестве не более 0,3 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки. Для интенсификации помола цемента разрешается вводить технологические добавки (каменный уголь , различные ПАВ) , не ухудшающие качество цемента , в количестве не более 1 % , в ​​том числе органических - не более 0,15 %.

Действие ПАВ как интенсификаторов помола цемента базируется на так называемом эффекте Ребиндера . Согласно этого эффекта при помоле материала сначала образуются микротрещины , в них адсорбируются ЮАР снижающие прочность материала ( имеют расклинивающего действие ) . Такие добавки повышают производительность мельниц до 20 % , или при постоянной производительности повышают тонкость помола.

Кроме прочности цемента , которая определяется при нормальных условиях твердения , на цементном заводе определяют активность цемента при пропаривании . При этом используют такие же образцы как обычно - призмы ( 40 * 40 * 160 мм). Температура пропаривания 80 ° С , режим пропаривания ( 2 +3 +6 +2 ) : 2 час. - Предварительное выдерживание образцов; 3 - продолжительность подъема температуры; 6

- Изотермическое выдерживание ; 2 - охлаждение. Прочность при пропаривании дает представление об эффективности цемента в производстве сборного железобетона. Неэффективны при пропаривании есть цементы с повышенным содержанием алюминатов , с неоптимальной тонкостью помола. Цементы , содержащие шлак или пуццолановый добавки надо пропаривать при максимально высокой температуре ( 90 ... 95 ° С). Цементы , которые эффективны при пропаривании показывают прочность после пропаривания до 30 МПа.

Начало схватывания всех типов цемента марок 300 , 400 , 500 должно наступать не ранее 60 минут , марок 550 и 600 - не ранее 45 минут , а конец не позднее 10 часов от начала затворения . Технология бетонных работ показала , что все технологические операции завершаются , как правило , на про тяге одного часа от начала затворения . Для марок 550 и 600 в связи с тем , что они имеют повышенное количество активных минералов и тонкость помола , начало схватывания наступает быстрее , не ранее чем через 45 минут.

Качество цемента тем выше , чем короче интервал между началом и концом схватывания . После окончания схватывания нежелательны технологические вмешательства , так как они приводят к снижению прочности затвердевшего бетона. Изготовитель должен испытывать цемент также на наличие признаков ложного схватывания равномерно по мере отгрузки , но не менее 20 % отгруженных партий.

Тонкость помола должна быть такой , чтобы при просеивании его сквозь сито № 0,08 проходило не менее 85 % массы пробы .

Дополнительные требования предъявляются для бетонов дорожных и аэродромных покрытий , железобетонных напорных и безнапорных труб , железобетонных шпал , мостовых конструкций , стоек опор высоковольтных линий электропередачи. Для такого бетона должен поставляться цемент, который изготовляется на основе клинкера нормированного состава с содержанием С3А в количестве не более 8 % по массе . Это ограничение обусловлено требованиями высокой морозостойкости бетона . Для этих изделий по согласованию с потребителем желательно поставлять такие виды цемента :

- УЦИ - 400- Н , УЦИ -500- Н без добавок , для всех изделий ( Н - нормированный состав , прежде всего нормируется С3А ) ;

- УЦИ -500- H с содержанием добавок до 5 % - для труб , шпал , опор , мостовых конструкций ( для напорных труб должен поставляться цемент I- й или II- й группы по эффективности пропаривания ) ;

- ПЦ ИИ/А-Ш-400-Н и ПЦ ИИ/А-Ш-500-Н - для бетонов дорожных и аэродромных покрытий при использовании добавки гранулированного шлака в киль кости не более 15 %.

Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий начало схватывания цемента должно наступать не ранее 2 часов, для труб - не ранее 2:00 15 минут от начала замешивания .

Удельная поверхность портландцемента с добавкой шлака для аэродромных и дорожных покрытий должна быть не менее 280 м / кг.

Подвижность цементно -песчаного раствора при испытании обычного цемента составляет 106 ... 115 мм , пластифицированного - не ниже 135 мм при В / Ц = 0,4 .

Гидрофобный цемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 минут с момента нанесения капли воды на поверхность слоя цемента.

Потери при прокаливании цемента I типа и шлакопортландцемента III- го типа не должны превышать 5 % по массе . Нормируется также нерастворимый остаток , для этих цементов : он не должен превышать 5 % (залы шок, при химическом анализе не растворился в НСИ , например зерна кварца ) .

Для регулирования сроков схватывания в цемент вводят гипс. Его содержание нормируется в пересчете на БО3 .

Вместе с сырьем в цемент могут попадать хлористые соли. Они оказывают коррозионного действия на арматуру в бетоне , на металлическое оборудование . Поэтому производитель цемента должен проводить периодическое определение содержания хлоридов в цементах всех видов и марок не менее одного раза в месяц. Количество хлоридов не должна превышать 0,5 ... 1,0 % от массы цемента. Если производится предварительно напряженный железобетон , то содержание хлоридов вообще не допускается.

Содержание щелочных оксидов ( Ка2О + К2О ) в пересчете на № 2О ( Ка2О +

0 , 658 К2О ) в цементе , который предназначен для изготовления массивных бетонных и железобетонных сооружений с использованием реакционно способного заполнителя , устанавливается по согласованию с потребителем . Он , как правило , не должен превышать 0,6 %.

16.2 . Способы производства портландцементов

Различают два основных способа получения клинкера - мокрый и сухой . При мокром способе сырьевая смесь готовится и выжигается в виде водной суспензии - шлама влажностью 35 ... 42%. Сухой способ предусматривает высушивания материалов к их совместного измельчения . Сырьевая смесь при сухом способе поступает на обжиг в порошкообразном или гранулированном состоянии.

Во многих странах , как и в Украине , наиболее распространенным является мокрый способ производства клинкера , при котором достигается высокая однородность сырьевой смеси, повышает качество клинкера. Вместе с тем при сухом способе производства расхода теплоты в 1,5.3 раза ниже чем при мокром и могут достигать около 3000 кДж / кг. В настоящее время благодаря разработке эффективного оборудования для переработки сухих смесей и их обжига сухой способ получает более широкое распространение .

Преимущества мокрого и сухого способов производства объединяются при комбинированном способе , когда сырьевая смесь готовится сначала в виде шлама , а затем обезвоживается и подается на обжиг .

Исходя из многообразия сырьевых материалов , применяются соответствующие технологические схемы переработки сырьевых материалов для сухого мокрого или комбинированного способа производства клинкера. Мягкие материалы - мел и глину перерабатывают в глинобетономешалках , мельницах самопомола и других измельчителях - с последующим помолом в трубных шаровых мельницах . Твердые материалы - известняк , сланцы предварительно измельчаются в щековых , конусных , молотковых , ударно - отражательных , роторных дробилках с последующим помолом в трубных шаровых мельницах . По сухому способу сырьевые компоненты обезвоживают предварительно в сушилках или перерабатывают в мельницах - сушилках. Комбинированный способ предусматривает изготовление шлама его обезвоживание и обжиг коржа . Помол сырьевых компонентов выполняют как в открытом цикле , так и с промежуточной классификации с применением для мокрого способа дуговых сит , грохотал , гидроциклонов , а для сухой - сепараторов.

16.4 . Основные подразделения предприятия по производству портландцемента

К основным подразделений производства портландцемента относятся склады сырья , цех измельчения сырья , помольных цех сырья , цех помола клинкера , цех обжига портландцементного сырьевой шихты , отделение аспирации и обеспыливания , склады готовой продукции .

16.4.1 . склады сырья

Склады цементного производства можно разделить на несколько характерных групп в зависимости от принадлежности к тому или иному технологического передела или от физического состояния хранимых :

1 . Склады кусковых материалов ( сырьевых материалов , гидравлических и

корректирующих добавок , гипса , клинкера , твердого топлива) ;

2 . Склады сырьевой шихты ;

3 . Склады цемента ;

4 . Склады вспомогательных материалов .

Если состав связан с приемом навалочных грузов , поступающих по железной дороге , то он может иметь следующие приемные устройства: эстакады для разгрузки железнодорожных вагонов , приемные бункеры различных типов ….

В качестве вспомогательных разгрузочных устройств могут применяться платформоразгружатели ( для разгрузки платформ ) , рихлящие машины (для смерзающихся ) , зачистные вибропустановки, люкозакрыватели .

К устройству и организации работы складов предъявляются следующие требования :

- Все работы по выгрузке , погрузке и штабелевки материала на складе должны быть полностью механизированы ;

- Производительность устанавливаемых на складе механизмов должна соответствовать производительности агрегатов , обслуживаемых и превышать ее на 10-20 % ;

- Организация ремонта средств механизации должна предусматривать возможность непрерывной подачи материалов со склада ( за счет резервных механизмов и т. п. ) ;

- Средства механизации складов должны иметь высокую степень надежности в работе , должны быть удобными и безопасными в управлении ;

- Капиталовложения на сооружение состава и расходы, связанные с его эксплуатацией , должны быть минимальными ;

- Должна предусматриваться возможность дальнейшего расширения состава. Большая емкость склада вызывает потребность в использовании устройств механизации складов с большим пролетом ( крупным транспортным полем) . Для этого на складах устанавливают мостовые перегружатели .

16.4.2 . Цех измельчения сырья

Основными факторами, определяющими выбор схемы измельчения сырьевых материалов , является их физические свойства , а также размеры кусков , поступающих на дробление . Оптимальная степень предварительного измельчения сырьевых материалов зависит от их розмолопригодности . Чем хуже размалываются сырьевые материалы , тем в меньших размеров куска нужно их измельчать . Дробление материалов может производиться в одну , две или три стадии .

Основными типами дробильных устройств для измельчения твердых пород известняков имеются конусные , щековые и молотковые дробилки.

Для особо твердых кристаллических пород применяется трехстадийное дроблиние : на первой стадии - конусные или щековые , второй - одно-или двухроторные молотковые и третий - однороторные молотковые дробилки.

Дробление твердых кристаллических пород известняков в большинстве случаев применяется в двухстадийных в дробилках тяжелых типов: на первой стадии - конусные или щековые и на второй - одно-или двухроторные молотковые дробилки.

Дробление влажных пород известняков средней твердости выполняется на

первой стадии в щековых и на второй - в самоочищующихся дробилках . Помол мягких нерозмулюючихся в воде пород выполняется в одну стадию в самоочищающихся дробилках .

Сухой помол сырья выполняется в большинстве случаев в мельницах, работающих по замкнутому циклу, с одновременным сушкой. Для сушки используют тепло отходящих газов вращающихся печей.

16.4.4 . Цех помола клинкера

Помол клинкера может проектироваться как по открытому , так и по замкнутому циклу с применением центробежных сепараторов.

Помол по замкнутому циклу по сравнению с помолом по открытому циклу эффективнее в тех случаях , когда необходимо получить цемент с высокой удельной поверхностью или цементы различной тонкости помола , а также компоненты, измельчаются , сильно отличаются по помолоспособности .

Запас производительности мельниц при помоле клинкера определяется для каждого завода отдельно в зависимости от его мощности , ассортимента выпускаемой продукции и количества вводимых добавок при помоле .

При получении цемента с удельной поверхностью 2500 ... 2800 см / г помол по замкнутому циклу не имеет значительных преимуществ по сравнению с открытым циклом. Цементы с более высокой удельной поверхностью получают помолом по замкнутому циклу с центробежными сепараторами . Цементы с удельной поверхностью выше 3500 см / г получать помолом по открытому циклу неэффективно.

Для мельниц размером 3,2 * 15 м с промежуточным выгрузкой принята схема с одним элеватором и двумя сепараторами ( рис. 16.9 ) . По этой схеме материал с обеих камер транспортируется сепараторов одним элеватором . Крупные фракции возвращаются на домел во вторую и частично в первую камеру . Мелкие фракции из сепараторов и перехвачен пыль представляют собой готовый цемент. Предполагается также возможность работы мельницы и по открытому циклу.

16.4.5. Цех обжига портландцементного сырьевой шихты

Выжигание - главная технологическая операция в производственном цикле изготовления цементного клинкера, осуществляемая как правило во вращающихся печах (рис. 16.11). При обжиге проходят сложные физико-химические процессы результате которых сырьевая смесь превращается в клинкерные гранулы. Выжигание - наиболее энергоемкая операция. При мокром способе на выпаливание расходуется 5-7 тыс. Дж / ​​кг при сухом способе расхода топлива и теплоты в 1,5 ... 2 раза ниже чем при мокром способе.

16.4.6 . Отделение аспирации и обеспыливания

Обеспыливание отходящих газов и аспирационного воздуха при производстве цемента предусматривает уменьшение загрязнения пылью как воздушных бассейнов населенных мест , так и воздуха производственных помещений , а также возвращение пыли , перехваченного из отходящих газов и аспирационного воздуха в производство или использование их для других нужд народного хозяйства .

Основным способом очистки отходящих газов вращающихся печей от пыли является электрический - применение электрофильтров разных типов . Очистка аспирационного воздуха выполняется как электрофильтрами , так и рукавными фильтрами.

Для обеспечения необходимой степени очистки отходящих газов и аспирацийного воздуха , запыленность которого после очистки должна обеспечивать санитарные нормы , применяют одно - , двух - и трехступенчатые схемы пылеулавливающих установок.

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.024 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал