Реферат: Производство портландцемента мокрым способом

Качество цемента существенно зависит от химического состава сырьевой смеси, поступающей на обжиг. Однако из-за неоднородности сырья химический состав может изме-няться. Поэтому необходимо постоянно следить за хими-ческим составом шихты и корректировать его в процессе работы. Но контролировать состав путём непосредственного забора проб из печи невозможно. Контроль достигается использованием вертикальных и горизонтальных шламбассейнов. Шлам из мельницы подается сначала в первый вертикальный бассейн. Шлам другого состава поступает во второй вертикальный бас-сейн. Зная точный химический состав этих двух шламов, можно рассчитать состав требуемого шлама. Путем пе-рекачивания нужных количеств шлама из этих бассей-нов в третий получают готовый для обжига шлам. При перекачивании откорректированного шлама в вертикаль-ный бассейн его тщательно перемешивают струями сжа-того воздуха (аэрируют). Перед подачей в печь шлам из вертикального бассейна перекачивают в горизонталь-ный, где его перемешивают механическим способом.

Порционное корректирование состава шлама - до-вольно длительная и трудоемкая технологическая опе-рация. К тому же этот процесс периодический. Более перспективен поточный способ приготовления сырьевого шлама.

Химический состав шлама постоянно проверяется автоматически работающими пробоотборниками и рент-геновским квантометром. Шламы из двух бассейнов сме-шиваются и попадают в третий - расходный, пройдя предварительно экспресс-анализ с помощью сложных электронных устройств.

Обжиг.

Обжигают сырьевую смесь (шлам) во вра-щающихся печах различной длины и диаметра (рис 2) Топливо в виде газа или каменноугольной пыли вдувается в печь с нижнего конца. Дымовые газы с тем-пературой 150-200 °С удаляются со стороны верхнего конца.

По характеру процессов температурные зоны в печи называют: 1-до 200о- испарения(сушка шлама); 2- 200-800о- подогрева; 3- 800-1000о- декарбонации; 4- 1000-1300о- экзотермической реакции; 5- 1300-1450-1300о- спекания; 6- 1300-1000о- охлаждения.

В зоне 3 происходит процесс разложения CaCO3 по схеме

CaCO3-->CaO + CO2

CaO в свою очередь вступает в соединения с элементами глинистого компонента CaO*Fe2O3; Cao*SiO2; CaO*Al2O3.

В зоне 4 происходит насыщение этих соединений до соответствующих клинкерных материалов. В зоне 5 образуется основная часть портландцементного клинкера - кальцевый силикат 3CaCO*SiO2

Для утилизации теплоты отходящих газов и повыше-ния степени теплообмена между материалом и горячими газами используют различного вида теплообменные уст-ройства. Так, в печах длиной 185 м, работающих по мок-рому способу, применяют фильтры-подогреватели, цеп-ные завесы и металлические теплообменники.

Фильтры-подогреватели устанавливают в холодной части печи на расстоянии 3-5 м. Фильтры-подогревате-ли снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшают расход теплоты на 210 кДж/кг. Повыше-ние температуры газов и их запыленности приводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего из фильтра-подогревателя, не должна быть_ниже 33-35%, а температура газов в этой зоне - не более 200 оС.

На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя уста-навливает цепные завесы. Длина цепной зоны 40-50 м, масса цепей 170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2 . Цепи обычно навешиваются двумя способами: свободно свисабщими концами или гирляндами. Причем последний метод крепления эффективнее. Цепи аккумулируют теплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепной зоны шлам выходит в виде гранул.

В зон подогрева печи устанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройств увеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколько мелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогрева увеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи от преждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастает пыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить за влажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.

При использовании коротких печей целесообразнее применять запечные теплообменники: концентраторы шлама и распылительные сушилки. Концентраторы шлама увеличивают производительность печи до 25%, а расход теплоты снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживается значительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается и потоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров. Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициента паронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находят широкого распространения.

Клинкер, полученный на выходе из печи подлежит помолу в трубных мельницах открытого или замкнутого цикла. Тонкость помола характеризуется остатком на сите и составляет 8-12% для большинства цементов.

Хранят готовый цемент в цементных силосах - железобетонных ёмкостях диаметром 10-12 метров и высотой 20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.

Основной качественной характеристикой цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде прт температуре 20-+2 град. Прочность колеблется от 300 до 600 кгс/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам - М600.

Особенности производства

Производство быстротвердеющего портландцемента (БТЦ), особобыстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента и других цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются от обычного портландцемента интенсивным набором прочности в пер-вый период твердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25 МПа, а в возра-сте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.

Получают БТЦ совместным измельчением до удель-ной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементного клинкера с содержанием СзS и СзА около 60-65 % и гипса, содержание которого в пересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портланд-цемент получают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержанием вредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердения бетона.

Сульфатостойкие цементы, образующие цементный камень, устойчивый к агрессивному действию вод, содержащих сульфатные анионы SО2-4..К этой груп-пе цементов относят сульфатостойкий портландцемент (без добавок и с минеральными добавками), сульфато-стойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкие цементы измельче-нием клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 - 50 %, СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.) сульфатостойкие цементы име-ют марки 300, 400 и 500.

При изготовлении шлакопортландцемента в качестве активной минеральной добавки применяют гранулиро-ванный доменный шлак. Шлак можно вводить не толь-ко на стадии помола, но и при получении клинкера, заме-няя часть глинистого компонента. Это снижает расход топлива, так как не требуются затраты теплоты на раз-ложение глины.

Сырьевую смесь с использованием шлака можно по-лучать как сухим, так и мокрым способом. Более распро-странен сухой способ, так как при мокром способе шлак быстро расслаивается вследствие выпадания в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного по-мола известняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают с сушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно су-шат в сушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температуры приводит к рас-стекловыванию шлака и снижению его активности. Получают шлакопортландцемент помолом в многока-мерных мельницах клинкера, высушенного шлака и гип-са. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %, основных - 50-60 %.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент изготовля-ют более тонким измельчением обычной сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/ г), используя для этого двустадий-ный помол: вначале измельчают клинкер, а затем клин-керный порошок, шлак и гипс.

Пуццолановый цемент получают совместным помо-лом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (20-40 %). Добавки перед помолом дробят и сушат до влажности 1-2 %. Совместный помол производят в многокамерных трубных мельницах по открытому цик-лу так как большинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случае использования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому

циклу.

Рис 1. Технологическая схема производства портландцемента но мокрому способу

/-глиноболтушка; 2- подача воды; 3- подача глины; 4- подача извест-няка: 5- дробилка; 6- сырьевая мельница; 7-шлам-бассейны; 8-враща-ющаяся печь; 9- холодильник; 10- подача угольной пыли в печь; //-эле-ватор для подачи угля; 12- сушильный барабан для угля; 13 - склад угля;14-мельница для угля; 15 - склад гипса; /б-элеватор для подачи гипса из дробилки в бункер; 17- склад клинкера; 18- трубная мельница; 19 - силосы для цемента; 20- упаковка цемента

Список используемой литературы

1. К.В. Чаус, Ю.Д. Чистов, Ю.В. Лабзина: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций М.:Стройиздат 1988

2. С.Г. Гаряев, М.В. Сопин Основы технологии и технико-экономическая оценка производства строительных материалов, изделий и конструкций БелГТАСМ

3. Конспект лекций доцента кафедры маркетинга Никифоровой Евгении Петровны.