Курсовая работа: Производство минеральных вяжущих материалов

Введение

Промышленность вяжущих материалов играет важную роль в создании материально-технической базы государства, обеспечении дальнейшего роста материального и культурного уровня жизни народа, успешной реализации программы строительных работ. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень.

Применение вяжущие веществ не ограничивается их использованием в строительстве. Без них не может существовать ни одна область техники. Первым вяжущим веществом, которым пользовался человек, была природная необожженная глина. Однако со временем из-за слабых вяжущих её свойств и малой стойкости во влажных условиях глина перестала удовлетворять требованиям строителей. Ещё за 2400 – 3000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига.

Первые искусственные вяжущие – строительный гипс, известь – были применены при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в Древнем Египте (3600 г до н.э.), фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены. [1]

Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций необходимы различные цементы (быстротвердеющий, декоративный, расширяющийся и т.д.). [4]

Цементная промышленность как составная часть тяжелой промышленности – одна из важнейших отраслей материального производства. Основными направлениями экономического и социального развития Казахстана предусмотрены увеличение выпуска портландцемента и расширение производства высокомарочных, многокомпонентных и специальных цементов. Намечено увеличить производство высокопроизводительных автоматизированных линий для получения цемента сухим способом, ускорить разработку энергосберегающих технологий в производстве цемента. Ведется большая работа по расширению ассортимента и повышению качества цемента, а также по применению отходов других отраслей промышленности и природных материалов в качестве добавок при производстве многокомпонентных и специальных цементов, совершенствуются способы производства портландцемента. [2]

Шлакопортландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака. Количество шлака в шлакопортландцементе должно быть свыше 20 и не более 80 %. Допускается замена части шлака актив­ными минеральными добавками (не более 10 %). Гипс в шлакопортландцементе служит не только регулятором сроков схватывания, но и активизатором твердения. Замедляя схва­тывание клинкера, он в то же время ускоряет твердение шлака. Повышение дозировки гипса обеспечивает рост прочности шлакопортландцемента. Содержание S0₃ в шлакопортландцементе долж­но быть не менее 1 и не более 4 %.Себестоимость шлакопортландцемента снижается за счет заме­ны части клинкера необжигаемым специально материалом — гра­нулированным шлаком, что сокращает затраты на добычу и подго­товку сырья, уменьшает расход топлива и электроэнергии на 1 т продукта. По уровню общих затрат на производство шлакопортландцсмент на 15...20 % эффективнее портландцемента.

По срокам схватывания к шлакопортландцементу предъявляют те же требования, что и к портландцементу. Однако, как правило, шлакопортландцемент схватывается несколько медленнее, чем портланд­цемент. Введение гипса в шлакопортландцемент, замедляя схватыва­ние клинкера, значительно ускоряет схватывание шлакопортландце­мента, возбуждая гидравлическую активность шлака. По прочности (ГОСТ 10178—95) шлакопортландемент разделяется на марки 300, 400 и 500. Обычный шлакопортландцемент характеризуется относительно мед­ленным нарастанием прочности в ранние сроки твердения. Но в более поздние сроки твердения, когда в реакцию вступает основная масса шлака, прочность его возрастает и даже превосходит прочность порт­ландцемента той же марки. Для шлакопортландцемента характерен высокий темп нарастания прочности при тепловлажностной обработке, причем в отличие от порт­ландцемента прочность пропаренных образцов в возрасте 28 сут пре­вышает прочность образцов естественного твердения в 1,5—2 раза. При пониженных температурах (2—7 °С) обычный шлакопортландцемент твердеет значительно медленнее, чем портландцемент. Введение шлака в портландцементный клинкер с повышенным содержанием свободного СаО устраняет не­равномерность изменения объема. Шлакопортландцемент менее чув­ствителен и к повышенным дозировкам гипса. Усадочные деформации шлакопортландцемента примерно такие же, как и обычного портландцемента, и зависят в основном от минералоги­ческого состава клинкера. Шлакопортландцемент при твердении выделяет мало Са (ОН)₂ и поэтому характеризу­ется повышенной жаростойкостью. Он может выдержать длительный нагрев при 600—800 °С. По морозостойкости шлакопортландцемент уступает портландце­менту. Он обычно выдерживает до 100 циклов попеременного замо­раживания и оттаивания, поэтому его не следует применять в зоне переменного увлажнения. Особенностью шлакопортландцемента является то, что пропаренные изделия на его основе имеют более высокую морозостойкость,чем непропаренные. Шлакопортландцемент отличается повышенной стойкостью про­тив многих агрессивных сред, в частности против мягких и сульфатных вод. В этом он значительно превосходит портландцемент. Повышенная стойкость шлакопортландцемента в мягких водах объясняется образованием при его твердении преимущественно низко­основных соединений. Повышенная сульфатостойкость также связана с понижением ко­личества Са(ОН)₃ , что уменьшает возможность образования эттрингита, вызывающего вредные деформации. Шлакопортландцемент также значительно более стойкий против щелочной коррозии, т. е. против коррозии, вызываемой взаи­модействием щелочей цемента с активным заполнителем. Количество щелочей в цементе в этом случае может достигать 2 %.

Шлакопортландцемент можно использовать для бетонных и желе­зобетонных конструкций, наземных, подводных и подземных соору­жений. Особенно эффективно его применение в гидротехническом строительстве (морском и речном). Вслед­ствие пониженного тепловыделения и повышенной жаростойкости его предпочитают портландцементу при изготовлении массивных со­оружений, а также конструкций горячих цехов. Не рекомендуется применять шлакопортландцемент в зоне перемен­ного уровня воды, а также в строительстве при низких температурах без искусственного обогрева.

Простотатехнологии, возможность использования отходом промышленности, экономичность производства, ценные строительные строительные свойства обеспечивают его широкое распространение. Кроме того, использование шлаков способствует решению важной социальной зада­чи охране окружающей среды, поскольку сокращаются полезные и пощади, занимаемые отвалами шлака. [5]

1 Номенклатура выпускаемой продукции

На проектируемом заводе в г. Косогорске, производительностью 2 млн. т/год, планируется выпуск шлакопортландцемента марки 400.

КН = 1,03; n =2,2; р = 1,5.

Истинная плотность шлакопортландцемента колеблется в пределах 2,8—3,0 г/см³ , умень­шаясь по мере увеличения дозировки шлака. Насыпная плотность в рых­лом состоянии 900—1200, а в уплотненном — 1400—1700 кг/м³ . Водопотребность шлакопортландцемента несколько меньше, чем порт­ландцемента, а водоотделение — несколько больше. С увеличением удельной поверхности водоотделение уменьшается. Сроки схватывания по ГОСТ 10178-85: начало должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец - не позднее чем через 10 ч с момента затворения.

2 Характеристика сырьевых материалов

Цементная промышленность – одна из наиболее материалоемких отраслей народного хозяйства. Рост выпуска цемента связан с увеличением расхода сырья, а, следовательно, и затрат на его добычу. Поэтому необходимо обеспечить максимальную отдачу от каждой тонны сырья, материалов и топлива, бережно относиться к природным богатствам. [3]

Общим требованием ко всем компонентам сырьевой смеси является постоянство состава и содержание минимального количества нежелательных примесей, в частности гипса и других сульфатов, соединений магния (магнезит, доломит), щелочесодержащих соединений (полевые шпаты и т.п.).

2.1 Известняк

Порода осадочного происхождения, состоящая главным образом из кальцита обычно с примесью глинистого материала, доломита, кремнезема, окислов железа и др.

По величине зерен известняки подразделяют на грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые. Размеры их зерен составляют соответственно: 2 – 1; 1 – 0,5; 0,5 – 0,25; 0,25 – 0,1; 0,1 – 0,01 мм.

Плотные известняки имеют низкую карьерную влажность (до 5-6 %). Средняя плотность известняков 2400 – 2700 кг/м³ .

Естественная влажность – 1,7 %.

Таблица 2.1 – Химический состав известняка Косогорского месторождения

Материал	П.п.п	SiO2	Al2 O3	Fe2 O3	СаО	Прочие
Известняк	42,51	1,44	0,38	0,42	54,22	1,01

2.2 Шлак

Доменные шлаки имеют наибольшее значение.

Наиболее благоприятным составом является расплав, содержа­щий 42—52 % основных (СаО + MgO+ МnО) и 46—55 % кислых оксидов (Si0₂ + А1₂ 0₃ ). Чем больше в коксе серы, тем больше должно быть в расплаве СаО. Четыре оксида: СаО, Si0₂ , А1₂ 0₃ и MgOсостав­ляют около 95 % валового состава шлака, МnО содержится от 2 до 4 %, оксидов железа не более 1 %. Различные оксиды, входящие в состав шлака, по-разному влияют на его свойства. СаО в количестве от 30 до 50 % повышает гидравлическую активность шлаков и снижает вязкость расплава. Но если количество СаО превышает 49—50 %, шлаки рассыпаются из-за перехода β-C₂ S в γ-C₂ Sпри охлаждении. А1₂ 0₃ содержится в количестве 6—15 %, он также способствует повышению активности шлаков, особенно в присутствии СаО. MgOвходит в те же соединения, что и СаО. При увеличении содержания МgO до 18 % заметно снижается активность шлака. Повышение содержания MgOсвыше 18 % может вызвать неравномерность изменения объема цемента. Si0₂ (28—38 %) — компонент шлака, необходимый для образования силикатных и алюмосиликатных соединений. Если содержитсямного Si0₂ , гидравлические свойства шлака резко ухудшаются, а вязкость расплава повышается. МnО снижает вязкость расплава и повышает его кристаллизационную способность. В небольшом количестве (до 2—3 %) он почти не влияет на гидравлическую активность шлака. Железо обычно присутствует в виде FeOв количестве 1—3 %, на гидравлические свойства шлаков не влияет, но снижает темпераратуру появления расплава и его вязкость. Сера, как правило, находится в виде сульфидов кальция, железа, марганца. Присутствие сульфида кальция положительно влияет на гидравлические свойства. Ti0₂ обычно содержится в незначительных количествах и на свойства шлаков не влияет.[6]

Таблица 2.2 – Химический состав шлака

Материал	П.п.п	SiO2	Al2 O3	Fe2 O3	СаО	Прочие
Шлак	-	36,9	8,91	0,58	44,83	7,17

2.3 Колошниковая пыль

Мелкозернистый материал, выносимый из доменной печи через колошники с отходящими газами. Состоит в основном из пылевидной руды, флюса и части несгоревшего топлива. Содержание железа в колошниковой пыли 47 – 73 %. Применяют при производстве портландцементного клинкера как корректирующую добавку для снижения глиноземистого и силикатного модулей.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--