Реферат: Развитие мокрого способа производства цемента

В данном проекте цемент типа III выпускается облегченный.

В зависимости от температуры применения цементы типа I , II , III предусмотрено выпускать для низких и нормальных температур (15-50 Å С) и для умеренных температур (51-100 Å С). К данным типам цемента требования по сульфатостойкости не предъявляются.

Вещественный состав цементов:

- для типа I -с одержание клинкера составляет 100%, минеральные добавки не вводятся;

- для типа II - содержание клинкера должно находиться в пределах 80-94 %; количество минеральных добавок 6-20 %;

- для типа III - содержание клинкера -30-89 %, минеральные добавки отсутствуют. Предусмотрен ввод специальной добавки - облегчающей (в том числе природная пуццолановая) в количестве 11-70 % от массы цемента.

Требования к физико-механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цементов предусмотрены ГОМТом 1581-96.

Прочность при изгибе в возрасте 1 суток для цементов типа I и II для низких и нормальных температур должны быть не менее 2,7 мПа; для цементов типа III -0,7 мПа.

Тонкость помола (остаток на сите № 008) по ГОСТ 66-13 для цементов типа I , II должна быть не более 12 %, удельная поверхность - не менее 270 м² /кг. Для облегченного цемента типа III тонкость помола должна составлять -10 %.

Водоотделение для I и II типов -8,7 мл, для III типа -7,5 мл. Растекаемость цементного теста непластифицированного для I и II типов составляет 200 мм, а пластифицированного для I и II типов -220 мм. Плотность цементного теста для облегченного цемента III типа составляет 1,50 г/см³ .

Потери при прокаливании у цементов I типа должны быть равными 5 %. Массовая доля нерастворимого остатка для I типа - не более 5 %. Массовая доля оксида серы ( S О₃ ) должны находиться в пределах 1,5-3,5 % для цементов типа I , II , III . Массовая доля хлор-иона (С l ^- ) для цементов типа I , II , III должна составлять 0,1 %.

Тампонажные цементы предназначены для изоляции нефтяных, газовых и специальных скважин от проникания в них грунтовых вод. Цементное тесто для тампонирования скважин имеет хорошую подвижность при перекачивании насосами и транспортировании по трубопроводам, для этого его приготавливают при повышенном водоцементном отношении равном 0,4-0,5. Тампонажные цементы обладают быстрым ростом прочности в начальные сроки твердения, коррозийной устойчивостью к солевым растворам в пресной воде, повышенной трещиностойкостью.

[ 10 ]

1.3 Характеристика клинкера и добавок

Завершающей стадией производства цемента является процесс помола клинкера и добавок. Клинкер представляет собой гранулы шаровидной формы диаметром до 50 мм. Его получают путем обжига до спекания сырьевой смеси во вращающихся печах. По химическому составу клинкер состоит, в основном, из (% по массе): СаО -64-67; SiO ₂ -21-25, Al ₂ O ₃ -4-8, Fe ₂ O ₃ -2-4. Кроме того в состав клинкера входят (% по массе): 0,5-1 - щелочей ( Na ₂ O + K ₂ O ); 0.5-5 MgO ; 0,1-0,3 TiO ₂ ; 0,1-0,3 - P ₂ O ₅ .

Главные оксиды - SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , СаО и Fe ₂ O ₃ - при обжиге взаимодействуют между собой, образуя клинкерные минералы, соотношение которых определяет свойства портландцемента. Клинкер состоит из кристаллов различной формы, между которыми размещено промежуточное вещество, представленное стекловидной фазой.

Минералогический состав клинкера представлен следующими минералами: алит (трехкальциевый силикат -3СаО × SiO ₂ ), белит b -модификация (двухкальциевый силикат - 2СаО × SiO ₂ ), трехкальциевый алюминат (3СаО × Al ₂ O ₃ ) и алюмоферриты кальция переменного состава от 8 СаО × 3 Al ₂ O ₃ × Fe ₂ O ₃ до 2СаО × Fe ₂ O ₃ . Содержание в клинкере трехкальциевого алюмината для цементов типов I , II , III должно содержаться не более 5 %. Сумма С₃ А и С₄ А F должна быть не более 22 %.

Наряду с главными клинкерными минералами в состав клинкера входит незакристаллизованное стекло, которое имеет переменный состав со значительным количеством Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ . Минералогический состав клинкера влияет на технологию производства портландцемента и его свойства.

Кроме химического и минералогического составов, клинкер характеризуется определенными соотношениями четырех основных оксидов. Эти соотношения называются модулями и коэффициентом насыщения. В цементном производстве для характеристики состава клинкера пользуются двумя модулями - силикатным (п) и глиноземным (р).

Силикатный (кремнеземный) модуль характеризует отношение в клинкере минералов-силикатов (С₃ S + C ₂ S ) к минералам-плавням (С₃ А и С₄ А F ) и определяется как отношение количества оксида кремния в клинкере к суммарному содержанию в нем оксидов алюминия и железа. Для портландцемента силикатный модуль находится в пределах от 1,7 до 3,5.

Глиноземный (алюмосиликатный) модуль характеризует соотношение С₃ А и С₄ А F в клинкере и выражается отношением оксида алюминия и оксида железа. Величина глиноземного модуля для портландцемента находится в пределах от 1,0 до 3,0.

Коэффициент насыщения - это наиболее важная характеристика портландцементного клинкера, его величина определяет соотношение в клинкере между минералами-силикатами С₃ S и C ₂ S .

При производстве портландцементного клинкера основная задача состоит в том, чтобы при минимальном количестве свободного оксида кальция получить продукт, содержащий как можно больше трехкальциевого силиката.

Необходимой добавкой при помоле клинкера является гипс, который вводится в виде гипсового камня. По химическому составу он представлен, в основном, двуводным сернокислым кальцием Са S О₄ × 2Н₂ О. Химически чистый двуводный сернокислый кальций содержит, %: СаО -32,56; S О₃ -46,51 и Н₂ О -20,93.

Введение гипса в цемент позволяет замедлить сроки схватывания при твердении цементного камня. Гипсовый камень должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013-82. Для производства цемента используют гипсовый камень с размером частиц до 60 мм, поэтому перед подачей в цементную мельницу предусматривается его дробление.

Для связывания в воде нерастворимые соединения свободного гидрата оксида, который выделяется в процессе твердения цемента необходимо вводить активные минеральные добавки. В данном проекте в качестве активных минеральных добавок предусмотрено использование доменного шлака полусухой грануляции. Доменный шлак получают в результате обжига железной руды совместно с флюсами в восстановительной среде с использованием кокса в качестве топлива и восстановители оксидов железа до металлического F е и получения чугуна. Грануляция шлака происходит путем его быстрого охлаждения. Доменный шлак по химическому составу, в основном, (на 90 % и более) состоит из четырех оксидов - SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , СаО, MgO .

Введение доменного гранулированного шлака в качестве активной минеральной добавки улучшает строительно-технические свойства цемента: повышает его водонепроницаемость, морозостойкость, коррозийностойкость. Кроме этого снижается себестоимость цемента, так как он является отходом производства; успешно решаются вопросы охраны окружающей природы, экологической защиты земель, воды и атмосферного воздуха, предотвращая образование завалов.

[ 1,2,11 ]

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обоснование выбора схемы технологического процесса