Компонент
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
SO3
|
Ппп
|
Сумма
|
Известняк,
84,56 вес. ч.
|
6,44
|
1,65
|
0,97
|
40,35
|
1,43
|
0,49
|
33,23
|
84,56
|
Глина,
15,44 вес. ч.
|
7,96
|
2,41
|
0,73
|
1,62
|
0,63
|
0,04
|
2,05
|
15,44
|
Состав сырьевой смеси, %
|
14,4
|
4,06
|
1,7
|
41,97
|
2,06
|
0,53
|
35,27
|
100,00
|
Состав клинкера, %
|
22,25
|
6,27
|
2,63
|
64,84
|
3,18
|
0,82
|
-
|
100,00
|
Z= 100/ (100 – п.п.п)= 100/ (100–35,27)=
1,54487
Коэффициент насыщения
CaO – 1,65*Al2O3-0,35*Fe2O3 64,84–1,65*6,27–0,35*2,63
2,8*SiO2 2,8*22,25
Силикатный модуль
SiO2 22,25
Al2O3+ Fe2O3 6,27+2,63
Глиноземный модуль
Al2O3 6,27
Fe2O3 2,63
2. Виды портландцемента
Портландцемент
Портландцемент
и его разновидности являются основными вяжущими веществами в строительстве.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким
помолом портландцемнтного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.
Порталандцементный
клинкер – продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси,
состоящей из известняка и глины или некоторых материалов (мергеля, доменного
шлака и прочие). При обжиге обеспечивается преимущественное содержание в
клинкере высокоосновных силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания
портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 1,5–3,5%
(по массе цемента в пересчете на SO3).
По составу
различают: портландцемент без добавок; портландцемент с минеральными добавками;
шлакопортландцемент и другие.
Белый
портландцемент
Обыкновенный
портландцемент имеет зеленовато-серый цвет из-за относительно высокого
содержания в нем окрашивающих окислов: окиси железа и окиси марганца. Клинкер
же, не содержащий этих окислов или содержащий их в незначительном количестве
имеет белый цвет. Это достигается применением соответствующего сырья – белых
частиц глин, каолинов и известняков с минимальным содержанием указанных
окислов.
Белый портландцемент
в отличие от обыкновенного имеет повышенный силикатный модуль (3,0–3,8) и
высокий глиноземистый модуль (10 и более), а коэффициент насыщения низкий – 0,80–0,87.
Обжиг клинкера белого портландцемента производится при более высокой
температуре 1600–1650 0С, в связи с чем производительность печей
снижается, а стоимость цемента увеличивается. Белый портландцемент делится на
марки 300,400 и 500, а по степени белизны подразделяется на три сорта: высший,
БЦ-1 и БЦ-2. Остальные свойства как у обычного портландцемента.
Цветной
портландцемент
Цветной
портландцемент изготовляют совместным тонким измельчением белого
маложелезистого или цветного клинкера, активной минеральной добавки (белого
диатомита), красящей добавки (пигмента) и гипса. Цветные клинкеры получают,
вводя в сырьевые смеси минеральные красители: мумию или сурик (красный
пигмент), умбру (коричневый), охру (желтый), окись хрома (зеленый), сажу
(черный), ультрамарин (синий). Красящие пигменты для цветных цементов должны обладать большой
красящей способностью, высокой стойкостью к щелочам (в частности, к Са(ОН)2,
образующемуся при твердении цемента), солнечному свету и атмосферным
воздействиям, не должны содержать вредных примесей и растворимых солей.
Сульфатостойкие
портландцементы
Такие
портландцементы изготовляют на основе клинкера нормированного минерального
состава и применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций,
обладающих коррозионной стойкостью при воздействии сред, агрессивных по
содержанию в них сульфатов.
Одним из
основных путей получения сульфатостойкого цемента является уменьшение
содержания в клинкере трехкальциевого алюмината не < 5%. По вещественному
составу эти цементы подразделяют на следующие виды: сульфатостойкий
портландцемент марки 400, сульфатостойкий портландцемент с минеральными
добавками марок 400 и 500, сульфатостойкий шлакопортландцемент марок 300 и 400
Сульфатостойкий
портландцемент предназначается для изготовления бетонов, подвергающихся
действию сульфатной коррозии и для бетонов повышенной морозостойкости.
Пуццолановый
портландцемент
Пуццолановый
цемент собирательное название группы цементов в состав которых входит не менее
20% активных минеральных добавок.
В
современном строительстве основной вид пуццоланового цемента – пуццолановый
портландцемент получаемый совместным помолом портландцементного клинкера (60–80%)
активной минеральной добавки (20–40%) и небольшого количества гипса. От
обычного портландцемента он отличается повышенной коррозионной стойкостью
(особенно в мягких и сульфатных водах) меньшей скоростью твердения и пониженной
морозостойкостью. Пуццолановый цемент применяют в основном для получения
бетонов используемых в подводных и подземных сооружениях.
Пластифицированный
портландцемент
Пластифицированный
портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,15–0,25%
сульфитно-дрожжевой бражки (в расчете на сухое вещество). Оптимальное содержание добавки для
данного цемента устанавливается опытным путем и зависит от минералогического
состава клинкера, тонкости помола цемента и содержания в нем гидравлических
добавок. Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать
растворным и бетонным смесям повышенную подвижность.
Пластифицирующий
эффект используется для уменьшения водоцементного отношения и повышения
плотности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Если же сохранить В/Ц,
то можно снизить расход цемента (примерно на 10–15%) без ухудшения качества
бетона.
Пластифицированные
портландцементы рекомендуются для бетонных и железобетонных конструкций и
сооружений, подвергающихся систематическому замерзанию и оттаиванию или
увлажнению в пресной воде и высыханию.
Гидрофобный
портландцемент
Гидрофобный
портландцемент изготовляют, вводя в мельницу при помоле клинкера 0,1–0,2%
мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других
гидрофобизующих добавок. Эти вещества, адсорбируясь на частицах цемента,
понижают его гигроскопичность, поэтому гидрофобный цемент при хранении даже в
очень влажных условиях не портится, т.е. не комкуется и сохраняет свою
активность. В связи с этим гидрофобные портландцементы рекомендуется поставлять
в районы с высокой влажностью воздуха, а также в тех случаях, когда неизбежно
длительное хранение цемента.
При
изготовлении бетонных смесей, когда происходит смешивание гидрофобного цемента
с заполнителями и водой, целостность адсорбционных пленок на частицах цемента
нарушается, и он нормально реагирует с водой. Гидрофобизующие вещества,
введенные при помоле клинкера, действуют и как пластификаторы, т.е.
пластифицируют бетонные смеси. Такие вещества сохраняются в отвердевших
материалах, существенно повышая их водо- и морозостойкость и увеличивая
сопротивляемость агрессивным воздействиям среды.
Тампонажный
портландцемент
Тампонажный
портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он
предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных
скважин испытывают при температуре 22±2 °С, для горячих скважин – при 75±3 °С. Предусматривается
выпуск специальных разновидностей тампонажного портландцемента: утяжеленного,
песчанистого, солестойкого низкогигроскопичного.
Быстротвердеющий
портландцемент
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более быстрым
нарастанием прочности: через 3 суток твердения его прочность на сжатие не менее
25 – 28 МПа, т.е. более половины его марочной 28-суточной прочности (40 и 50
МПа). БТЦ получают совместным тонким измельчением специального
портландцементного клинкера и гипса. При помоле
допускается введение не более 10% активных минеральных добавок осадочного
происхождения и не более 15% доменных и электротермофосфорных гранулированных
шлаков, глиежей.
В настоящее
время БТЦ – основной вид вяжущего для изготовления сборного железобетона.
Применение БТЦ в заводском производстве железобетонных конструкций позволяет
снизить расход цемента в бетоне на 10 – 15%, ускорить тепловую обработку при
меньших энергозатратах, увеличить оборот металлических форм и тем самым
сэкономить металл.
Разновидностью
быстротвердеющего портландцемента является особо быстротвердеющий
портландцемент (ОБТЦ). Получают ОБТЦ так же, как и БТЦ Особо быстротвердеющий
портландцемент марки 600 должен в односуточном возрасте иметь предел прочности
при сжатии 20–25 МПа, а в трехсуточном – 30–35 МПа.
Шлакопортландцемент
– гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого
измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным и
электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения
быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда
размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть
не менее 21% и не более 80% по массе (ГОСТ 10178 -85). Гипс вводят в
шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве
активизатора твердения шлака.
По своим
физико–механическим свойствам шлакопортландцемент близок к обычному
портландцементу, но выгодно отличается от него более низкой стоимостью. При
прочих равных условиях стоимость его на 10 – 15% ниже стоимости
портландцемента.
Схематически
твердение шлакопортландцемента можно себе представить как результат ряда
процессов, протекающих одновременно, а именно:
гидролиза и
гидратации клинкерных минералов;
взаимодействие
гидрата окиси кальция с глиноземом и кремнеземом, находящимися в шлаковом
стекле, с образованием гидросиликатов, гидроалюминатов, а также
гидросиликоалюминатов кальция;
взаимодействие
трехкальциевого гидроалюмината кальция клинкера с сульфатом кальция с
образованием гидросульфоалюмината кальция.
Шлакопортландцемент
твердеет несколько медленнее, чем портландцемент, в особенности при пониженных
положительных температурах. Это объясняется значительным содержанием шлака.
Однако при тончайшем помоле, в особенности двухступенчатом, и содержании шлака
около 30–35% скорость твердения шлакопортландцемента такая же.
B
зависимости от прочности на сжатие шлакопортландцемент выпускают четырех марок:
300, 400, 500 и 600.
Вследствие
меньшего содержания гидрата окиси кальция продукты гидрации
шлакопортландцемента более устойчивы, что обусловливает повышенные
солестойкость и водостойкость.
По
морозостойкости шлакопортландцемент уступает портландцементу в различной
степени в зависимости от содержания в нем шлака и химико-минералогического
состава исходного клинкера.
Шлакопортландцемент
характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также
меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне – усадкой (на воздухе) и
набуханием (в воде).
Строительно-технические
свойства шлакопортландцемента обусловливают и области его практического применения
– те же, что и портландцемента аналогичных марок. Его целесообразно
использовать для производства монолитных и сборных железобетонных конструкций и
деталей, в особенности с применением тепловлажностной обработки, а также для
изготовления строительных растворов. Шлакопортландцемент предназначен в
основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных
конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализированных вод
с учетом норм агрессивности воды – среды.
Вследствие
пониженного тепловыделения при твердении и малой усадки шлакопортландцемента
его можно весьма эффективно применять для внутримассивного бетона
гидротехнических сооружений. В силу пониженной морозостойкости
шлакопортландцемента его нельзя применять для бетонных и железобетонных
конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и
оттаиванию или увлажнению и высыханию.
Для бетона
дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб,
железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор высоковольтных линий
электропередач, контактной сети железнодорожного транспорта и освещения следует
поставлять цемент, изготовляемый на основе клинкера нормированного состава
с содержанием трехкальциевого алюмината (С3А) в количестве не более 8%
по массе.
Начало
схватывания портландцемента для бетона дорожных и аэродромных покрытий должно
наступать не ранее 2 ч, портландцемента для труб – не ранее 2 ч 15 мин
от начала затворения цемента. Удельная поверхность должна быть не менее 280 м2/кг.
3. Характеристика
сырьевых материалов
Известняк
Для
производства портландцемента можно применять различные виды карбонатных пород:
известняк, мел, известковый туф, известняк–ракушечник, мергелистый известняк,
мергель и т.п. Углекислый кальций в известняках представлен минералом
кальцитом. Кальцит имеет твердость 3. Известняки – осадочные породы. По
происхождению различают известняки органогенные – продукты деятельности
микроорганизмов, химические – полученные осаждением из растворов и обломочные –
продукты переотложения разрушенных известковых пород. Известняки содержат
примесные минералы – алюмосиликатные минералы глин, примеси кварца, халцедона,
опала, окиси железа, пирита (FeS2), гипса, фосфорита (апатита), барита (BaSO4).
Известняки обычно загрязнены карбонатом магния, который образует с карбонатом
кальция двойную соль – доломит. Примеси в известняках находятся в виде
самостоятельных соединений, и известняк представляет собою механическую смесь
минералов (кроме MgCO3). При содержании глинистых минералов до 30% известняк называют
глинистым, при содержании более 30% – мергелем.
По
физическим свойствам различают кристаллический известняк (мрамор), плотные
известняки, землисто-рыхлые известняки или мелы. Кроме того, встречаются
известковый туф, известняк-ракушечник. Мрамор – плотная порода (продукт
перекристаллизации известняков) с объемной массой 2650–2900 кг/м3 и
прочностью 50 – 200 МПа. Плотные известняки имеют объемную массу 2200–2600 кг/м3
и прочность 8–200 МПа. Мел сложен из частиц скрытокристаллической структуры с
размером частиц менее 0,1 мим.
Глинистые
породы
Из
глинистых пород используют обычно глину, суглинок, глинистый сланец,
мергелистую глину, лесс, лессовидный суглинок. Основой глины являются водные
алюмосиликатные минералы в виде тонких частиц (< 2 мкм), причем встречаются
мономинеральные и полиминеральные глины. Глинистое вещество – это в основном
гидроалюмосиликаты m Al2O3 * n SiO2 * p H2O, где значения коэффициентов при окислах для отдельных глинистых
минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также
входить K, Na, Mg, Ca, Fe.
К глинистым
минералам относится каолинит – слоистый минерал состава Al2O3·2SiO2·2H2O,
в глинах он присутствует в виде частиц размером 0,3–0,4 мкм; монтмориллонит – слоистый
минерал состава Al2O3·2SiO2·2H2O, в
котором в твердом растворе находится до 5% Fe2O3, 4 – 9%
MgO, до 3,5% СаО. Бентонитовые глины состоят из очень тонких частиц (~ 2·10-9 м)
монтмориллонита. Гидрослюды – минералы, близкие по составу и структуре к
монтмориллонитам, однако в состав последних входят щелочные ионы, содержание
которых может достигнуть 4 – 10%. Аргиллиты – твердые породы, продукт дегидратации, прессования и
перекристаллизации глин. Сланцы – скальная порода, продукт перекристаллизации
глин. Лесс – землистая порода, сложенная из слюд, каолинита, полевых шпатов,
кальцита, кварца. Суглинки – глины, содержащие значительное количество кварца
(до 40%).
Глинистые
породы содержат нужные для производства портландцемента кислотные окислы SiO2, Al2O3 и Fe2O3, в известняках находится основной окисел СаО. Главным признаком
пригодности глины для производства портландцемента, являются значения ее
силикатного и глиноземного модулей, которые определяют величину этих модулей в
портландцементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит
немного глинистых примесей.
Карбонатное
и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть возможно более однородным по
составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других
обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе
обжига.
Доменные
шлаки
Железные
руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей
(кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемых в совокупности пустой породой. Некоторые из
них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна.
Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления
руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только
восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с
рудой и топливом.
Так как
пустая порода в руде редко бывает легкоплавкой, то для ее удаления в шихту
вводят специальные добавки – плавни (флюсы), способные образовывать с ней
легкоплавкие соединения. В качестве плавней применяют обычно карбонатные породы
– известняк, доломит и т.п.
В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами
пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие
силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400–1500 °С эти соединения
плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей
плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т
чугуна на коксе в среднем получается 0,5–0,7 т шлака.
Химический
состав доменных шлаков зависит от состава руды,
плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна.
Обычно в
состав доменных шлаков входят оксиды CaO, Si02, А1203,
MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда Ti02 и
соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие
оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных
шлаках являются CaO, Si02, A1203 и отчасти
MgO, суммарное содержание которых достигает 90–95%.
По
химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера
лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество
кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция.
Гипс вводят в состав портландцемента для регулирования сроков схватывания.
Он замедляет начало схватывания и повышает прочность цементного камня в ранние
сроки. Количество гипса в цементе нормируется по содержанию SO3. В обычных цементах оно должно быть не менее 1,0 и не более 3,5%,
а в высокопрочных и быстротвердеющих – не менее 1,5 и не более 4,0%.
4. Способы
производства портландцементов
В настоящее
время применяют три способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов:
мокрый (помол и смешение сырья осуществляются в водной среде), сухой (материалы
измельчаются и смешиваются в сухом виде) и комбинированный.
Каждый из
этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде
облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается
высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при
мокром способе в 1,5–2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно
возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой
смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции
испарителей воды.
Сухой
способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с
мокрым, длительное время ограниченно применялся вследствие пониженного качества
получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации
сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных
портландцементов и по сухому способу. Это предопределило рост производства
цемента по этому способу.
Сущность
комбинированного способа заключается в том, что сырьевую смесь готовят по
мокрому способу, затем шлам обезвоживается на пресс-фильтрах, просушивается,
гранулируется и направляется в печь, при этом влажность гранул 16–20%. Комбинированный
способ по ряду данных почти на 20–30% снижает расход топлива по сравнению с
мокрым способом, но при этом возрастают трудоемкость производства и расход
электроэнергии.
При
производстве портландцемента мокрым способом применяют следующую
технологическую схему. Поступающий из карьера твердый известняк с размерами
кусков до 1 м подвергается одно-, двух- или трехстадийному дроблению в
дробилках с доведением кусков до 8–10 мм. Поступающую из карьера мягкую
глину с размерами кусков до 500 мм измельчают в вальцовых дробилках до
кусков размером 0–100 мм, а затем отмучивают в болтушках. Получаемый
глиняный шлам с влажностью 60–70% подают в сырьевую мельницу, где он
размалывается совместно с раздробленным известняком.
Полученный
шлам, влажность которого находится в пределах 32–40%, центробежными насосами
транспортируется в вертикальные шламовые бассейны, где он корректируется. Это
необходимо для того, чтобы обеспечить постоянство заданного заводской
лабораторией химического состава шлама. Откорректированный шлам поступает из
вертикальных бассейнов в горизонтальные, где и хранится до подачи в печь для
обжига. В вертикальных бассейнах шлам перемешивается сжатым воздухом, а в
горизонтальных – механическим путем и сжатым воздухом. Перемешивание
предотвращает возможность осаждения шлама и позволяет достичь полной его
гомогенизации. При использовании сырьевых компонентов, имеющих постоянный
химический состав, корректирование шлама производят не в вертикальных, а
непосредственно в горизонтальных бассейнах большой емкости. Обжиг шлама на
клинкер осуществляется во вращающихся печах. Они представляют собой стальной
барабан, который состоит из обечаек, соединенных методом сварки или клепки, и
имеет внутреннюю футеровку из огнеупорного материала. Профиль печей может быть
как строго цилиндрическим, так и сложным с расширенными зонами. Расширение
определенной зоны производят для увеличения продолжительности пребывания в ней
обжигаемого материала.
Печь,
установленная под углом 3…4 к горизонту, имеет частоту вращения 0,5…1,5 мин-1.
Вращающиеся печи в основном работают по принципу противотока. Вращающуюся печь
можно разделить на 5 рабочих зон:
Зона
испарения – Сырье поступает в печь с верхнего (холодного) конца, а со стороны
нижнего (горячего) конца вдувается топливно-воздушная смесь, сгорающая на
протяжении 20…30 м длины печи. Горячие газы, перемещаясь со скоростью 2…13 м/с
навстречу материалу, сначала подогревают его до 100 °С, а в конце он приобретает температуру 200°С. В начале шлам разжижается, затем комкуется. Печи оснащены
цепными завесами засчет чего материал налипает на звенья, подсыхает и
распадается на гранулы. Длительность пребывания материала в печи зависит от ее
частоты вращения и угла наклона, составляя, например, в печи размером 5 * 185 м
около 2 ч.
Зона
подогрева – здесь материал нагревается до температуры 500°С-600°С. На
этом этапе выгорают органические примеси и начинаются реакции. Происходит
дегидратация глиняных минералов и образование оксидов алюминия, кремния и
железа, начинается частичное разложение карбонатов с образованием СаО и МgО.
Зона
кальценирования – здесь протекает реакция разложения карбоната Са при
температуре 900°С -1200°С.
СаО® СаО+СО2
Мощные
вентиляторы удаляют СО2 из зоны обжига. На этом этапе начинают образовываться соединения
типа СаО*Аl2О3, появляется
небольшое количество белита 2СаО*SiO2, оксиды СаО, Fe2O3, SiO2 находятся в активном
состоянии.
Зона
экзотермических реакций – реакции происходят при температуре 1200°С – 1300°С и с
выделением тепла 100 ккал. В этой зоне происходит образование двухкальциевого силиката
(белита) 2СаО*SiO2, однокальциевый алюминат
насыщается известью до образования трехкальциевого алюмината 3саО* Аl2О3, образуется четырехкальциевый алюмоферрит (целит)
4СаО*Аl2О3*, Fe2O3. В большом количестве содержится свободная известь. Образование минералов
происходит в твердо-фазовом состоянии.
Зона
спекания (зона усвоения извести) – при температуре 1300°С – 1450°С
происходит частичное плавление материала с образованием жидкой фазы. Чтобы поучить
качественный клинкер материал должен находиться в зоне определенное время 6–30 мин
(время зависит от размера гранул). За это время 3саО* Аl2О3 и 4СаО*Аl2О3*, Fe2O переходит в расплав 2СаО*SiO2. В результате происходит взаимодействие белита 2СаО*SiO2 с СаО и образуется алит 3СаО*SiO2. Процесс его образования постепенно замедляется и известь нацело
практически не связывается. Содержание свободных оксидов кальция около 1%, т. к.
будет иметь место запоздалая гидратация обожжённой извести при которой цемент характеризуется
неравномерным изменением объёма.
Зона
охлаждения- с температурой 1100°С – 1200°С клинкер выходит из печи, после чего сразу попадает в
холодильник. В холодильнике клинкер подвергается резкому охлаждению для:
1)
Сохранения жидкой фазы в стекловидном состоянии, которая является
более реакционноспособной.
2)
Сохранения мелкокристаллического строения остальных клинкерных
минералов.
3)
Для помола клинкера его температура должна быть 45°С – 50°С для
предотвращения износа мельниц.
После
обжига и охлаждения клинкер направляется на склад для магазинирования – вылеживания
с целью гашения свободной извести, при этом клинкер может специально
обрызгиваться водой. При этом он становится более рыхлым, облегчается помол и
уменьшаются сроки схватывания. Полученный клинкер дозируется и отправляется в
цементную мельницу. На механизированном шихтовальном дворе складируются также
гидравлические добавки и гипс, которые по мере надобности подаются в бункеры
цементных мельниц для совместного помола с клинкером.
Полученный
портландцемент транспортируется из мельниц пневматическим путем в силосы для
хранения. После определения качества цемента часть его поступает в упаковочную
машину. Здесь он автоматически насыпается в бумажные мешки, которые затем
отгружаются с завода железнодорожным, автомобильным или водным транспортом.
Остальную часть цемента отправляют навалом в специальных железнодорожных
вагонах или в контейнерах цементовозах.
5. Расчет
производительности и определение годового фонда рабочего времени основных
технологических цехов
Расчет
производительности основных цехов начинается с определения годового фонда
рабочего времени.
Расчетный
годовой режим работы цехов определяется по формуле:
Тгод=(Nгод – Nпр – Nвых)*Тсут,
где Nгод
– количество календарных дней в году, 365;
Nпр
– количество праздничных дней в году, 12;
Nвых
– количество выходных дней в году, 100;
Тсут
– суточный фонд рабочего времени.
Таблица 5.1
Основные режимы работы цехов
№
|
Наименование цеха
|
Суточный фонд рабочего
времени, ч
|
Тгод, ч
|
1
|
Складское хозяйство
|
16
|
4048
|
2
|
Цех дробления
|
16
|
4048
|
3
|
Цех сушки
|
24
|
6072
|
4
|
Цех обжига
|
24
|
8040
|
5
|
Цех помола клинкера
|
24
|
6072
|
Расчет производительности
технологической линии начинается с основного оборудования. Производительность
вычисляется по формуле:
Пгод
= Пчас * Тгод * n * Кисп,
где Пчас
– часовая производительность основного оборудования, 80;
n – количество единиц оборудования, 2;
Кисп
– коэффициент использования оборудования, 0,95.
Пгод
=80*6072*2*0,95= 922944 т/г.
7. Подбор
основного технологического оборудования
Расчет
производительности производят на каждой технологической операции, данные
приводят в сводной ведомости Табл. 5.2
Таблица 5.2
№
|
Наименование
оборудования
|
Годовой
фонд
рабочего
времени,
Тгод,
ч
|
Потребная
производительность,
т/ч
|
Часовая
|
Суточная
|
Годовая
|
Линия
известняка
|
1
|
Экскаватор
|
4048
|
147,16
|
2354,56
|
595705
|
2
|
Ж/Д
транспорт
|
4048
|
147,01
|
2352,21
|
595110
|
3
|
Бункер
известняка
|
4048
|
146,87
|
2349,87
|
594516
|
4
|
Мостовой
грейферный кран
|
4048
|
146,72
|
2347,52
|
593922
|
5
|
Щековая
дробилка
|
4048
|
146,57
|
2345,17
|
593328
|
6
|
Элеватор
|
4048
|
146,43
|
2342,83
|
592736
|
7
|
Питатель
|
6072
|
97,52
|
2340,49
|
592143
|
Линия
глины
|
8
|
Экскаватор
|
4048
|
26,87
|
429,92
|
108771
|
9
|
4048
|
26,84
|
429,50
|
108663
|
10
|
Склад
глины
|
4048
|
26,82
|
429,07
|
108554
|
11
|
Ленточный
транспортер
|
4048
|
26,79
|
428,64
|
108446
|
12
|
Глиноболтушка
|
4048
|
26,76
|
428,21
|
108337
|
13
|
Питатель
пластинчатый
|
4048
|
26,74
|
427,78
|
108229
|
14
|
Питатель
|
6072
|
17,81
|
427,36
|
108121
|
Линия
помола сырья
сырья
|
15
|
Шаровая
мельница
|
6072
|
192,02
|
4608,46
|
1165941
|
16
|
Питатель
|
6072
|
191,06
|
4585,53
|
1160140
|
Линия
обжига
|
17
|
Ленточный
транспортер
|
8040
|
144,15
|
3459,64
|
1158981
|
18
|
Вертик.
шламбассейн
|
8040
|
144,01
|
3456,19
|
1157823
|
19
|
Горизонт.
шламбассейн
|
8040
|
143,86
|
3452,74
|
1156667
|
20
|
Вращающаяся
печь
|
8040
|
143,72
|
3449,29
|
1155511
|
21
|
Холодильник
колосниковый
|
8040
|
75,14
|
1803,34
|
604120
|
22
|
Дозатор
клинкера
|
6072
|
99,39
|
2385,44
|
603516
|
Линия
шлака
тшса
|
23
|
Ж/Д
транспорт
|
4048
|
75,06
|
1200,98
|
303849
|
24
|
Прирельсовый
склад
|
4048
|
74,99
|
1199,78
|
303545
|
25
|
Ленточный
транспортер
|
6072
|
49,94
|
1198,58
|
303242
|
27
|
Валковая
дробилка
|
6072
|
49,89
|
1197,39
|
302939
|
28
|
Сушильный
барабан
|
6072
|
49,84
|
1196,19
|
302637
|
29
|
Ленточный
транспортер
|
6072
|
45,92
|
1102,07
|
278825
|
30
|
Дисковый
питатель
|
6072
|
45,87
|
1100,97
|
278546
|
Линия
гипса
|
31
|
Экскаватор
|
4048
|
11,54
|
184,60
|
46703
|
32
|
Ж/Д
транспорт
|
4048
|
11,53
|
184,41
|
46657
|
33
|
Прирельсовый
склад
|
4048
|
11,52
|
184,23
|
46610
|
34
|
Ленточный
транспортер
|
4048
|
11,50
|
184,05
|
46564
|
35
|
Валковая
дробилка
|
4048
|
11,49
,
|
183,86
|
46517
|
36
|
Тарельчатый
питатель
|
4048
|
11,48
|
183,68
|
46471
|
37
|
Весовой
дозатор
|
6072
|
7,65
|
183,49
|
46424
|
Линия
помола цемента
|
38
|
Шаровая
мельница
|
6072
|
152
|
3648
|
922944
|
39
|
Пневматический
насос
|
6072
|
151,85
|
3644,35
|
922021
|
40
|
Силос
|
4048
|
227,54
|
3640,71
|
921099
|
Склад
готовой продукции
|
41
|
Весовой
дозатор
|
4048
|
90,93
|
1454,83
|
368072
|
42
|
Упаковочная
машина
|
4048
|
90,84
|
1453,37
|
367703
|
43
|
Автотранспорт
|
4048
|
136,53
|
2184,42
|
552659
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Список
литературы
1. Сулименко Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов
и изделий на их основе: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая
школа, 2000 – 303 с., ил.
2. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине
«Минеральные вяжущие вещества». Эталон пояснительной записки. -
Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2004
3.
ГОСТ 10178–85 (2002) «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические
условия»
4.
www.bibliotekar.ru
5.
www.rim-beton.ru-cement