Технологическая линия по производству специального клинкера глиноземистого

Введение в глиноземистый цемент 25—30 % ангидрита значительно ослабляет  действие повышенных температур при  его твердении. Образующийся в этом случае трехкальциевый гидроалюминат  взаимодействует с ангидритом, давая  гидросульфоалюминат, способствующий росту прочности системы.

     Ангидрито-глиноземистый цемент  характеризуется нормальным ростом прочности при твердении даже при 40—60 °С. Такие же результаты получают и при введении двуводного или полуводного гипса. По данным А. В. Вол-женского и М. В. Пулина, смеси глиноземистого цемента с полуводным гипсом в соотношении от 15—40 до 85—60% (цемент : гипс) характеризуются особо быстрым твердением и высокой прочностью. Так, бетоны, изготовленные из гипсоглиноземистой смеси (80+20 % цемента) при расходе вяжущего около 500 кг/м3 через 4 ч твердения приобретают прочность до 15—20, через 1 сут —20—25 и через 3 сут — 30 МПа при хранении во влажной среде. Коэффициент размягчения таких бетонов 0,7—0,75 при исходной жесткости бетонной смеси 30— 40 с.

При добавлении в глиноземистый  цемент извести или портландцемента  в количестве 8—10 % и более сроки  его схватывания сокращаются, а  прочность резко падает. Это является следствием образования при твердении  цемента ЗСаО-А1203-6Н20 из низкоосновных  гидроалюминатов кальция и гидроксида кальция, в частности, выделяющегося  при гидролизе C3S, содержащегося  в портландцементе. Как, известно, ЗСаО-А1203-6Н20 характеризуется пониженными вяжущими свойствами но сравнению с 2СаО-А1203-8Н20. Таким образом, смешение глиноземистого цемента с этими вяжущими недопустимо.

 

1.3 Свойства и область применения глиноземистого цемента.

  Водопотребность глиноземистого  цемента несколько выше, чем портландцемента,  и составляет 25—28 %. Однако значительная  часть воды не остается в  свободном состоянии, как в  портландцементе, а расходуется  на гидратацию без образования  пор в цементном камне. Поэтому,  несмотря на повышенную водопотребность  глиноземистого цемента, плотность  его камня больше, чем плотность  камня портландцемента. Этому  способствует выделение при гидратации  гелеобразных масс А1(ОН)₃. Поэтому усадка камня глиноземистого цемента меньше, чем портландцемента, а морозостойкость соответственно выше.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее, но не быстросхватывающееся вяжущее вещество. Начало схватывания  его должно наступать не ранее  чем через 30 мин, конец — не позднее  чем через 12 ч с момента затворения. С повышением тонкости помола и температуры  воды сроки схватывания сокращаются. Они резко уменьшаются также  при добавке значительных количеств  извести и портландцемента с  одновременным снижением прочности. Поэтому смешивать глиноземистый  цемент с другими вяжущими нельзя.

Быстрый рост прочности — основное отличительное  свойство глиноземистого цемента. К  моменту окончания схватывания, примерно через 5—б ч, прочность его  может составить 30 % и более марочной, через 1 сут твердения — свыше 90 %, а в 3-суточном возрасте достигается  марочная прочность.

Марка глиноземистого цемента соответствует  минимальному пределу прочности  при сжатии образцов из раствора состава 1:3 пластичной консистенции через 3 сут  твердения. Глиноземистый цемент выпускают  трех марок: 400, 500, 600. При этом нормируется  прочность при сжатии не только в 3-суточном, но и в суточном возрасте. Для глиноземистого цемента марок 400, 500, 600 она должна составлять соответственно 23, 28, 33 МПа. Максимум прочности на 40—50 % выше марочной и в большинстве  случаев достигается к 1—3 годам  твердения.

Глиноземистый цемент отличается повышенной стойкостью против сульфатных, хлористых, углекислых и других минерализованных вод. Это  объясняется плотностью и водонепроницаемостью бетона на глиноземистом цементе, отсутствием  в нем легкорастворимых веществ  и защитным действием пленок гидроксида алюминия, обволакивающих зерна цементного камня. Однако растворы щелочей разрушают  цементный камень и бетон на глиноземистом  цементе.

Его недостатком является высокая чувствительность к повышенным температурам (свыше 25 °С) при твердении, в результате чего может произойти разрушение изделий. Чувствительность глиноземистого цемента к температурному режиму твердения необходимо учитывать еще и потому, что его гидратация сопровождается выделением большого количества теплоты. В первые сутки твердения, выделяется 70—80 % всего количества теплоты (у портландцемента — только к 7-суточному сроку). Это дает возможность применять глиноземистый цемент при пониженных температурах, но исключает использование его в массивном бетоне, в условиях жаркого климата и при пропаривании. Во избежание перегрева бетона рекомендуется затворять глиноземистый цемент холодной водой, употреблять охлажденные заполнители, вести бетонирование послойно.

Несмотря  на высокое качество, глиноземистый  цемент не получил столь широкого распространения, как портландцемент, так как сырье для его производства ограничено, а стоимость в 5—6 раз  выше. Глиноземистый цемент целесообразно  использовать в тех случаях, когда  специфические его свойства —  высокая прочность в короткие сроки твердения, стойкость против агрессивного воздействия, интенсивное  тепловыделение — экономически оправдывают  его применение вместо обычного портландцемента. Его используют для заделки пробоин  в морских судах, для быстрого сооружения фундаментов под машины, при скоростном строительстве, аварийных  работах, зимнем бетонировании, строительстве сооружений, подвергающихся воздействию/ минерализованных вод и сернистых газов. На основе глиноземистого цемента получают жаростойкие бетоны.

1.4  Сырьевые  материалы для   производства  продукта:

вещественный, химический  и  минералогический состав.

 

     В качестве основного сырья для изготовления глиноземистого цемента используют бокситы и известняки (или известь). Боксит представляет собой гидроксид алюминия с примесями SiO₂, Fe₂O₃, ТiO₂, СаО и MgO. По количеству связанной воды различают бокситы, приближающиеся к диаспорам (А1₂О₃-Н₂О) и к гидроаргиллитам (А1₂О₃-ЗН₂О). Плотность боксита 2800—3500 кг/м³ в зависимости от содержания железа. Пригодность бокситов для производства глиноземистого цемента оценивают по величине их кремниевого модуля, представляющего отношение содержания А1₂О₃ к SiO₂ (по массе). Этот показатель должен быть не менее 5—6.

К известняку, используемому для  производства глиноземистого цемента, не предъявляется каких-либо особых требований, кроме ограничения содержания SiO₂ (до 1,5 %) и MgO (до 2 %). Особенно нежелательно присутствие в сырье кремнезема, который при взаимодействии с СаО и А1₂О₃ образует геленит C₂AS. На каждый процент кремнезема получается 4,5 % геленита. Поскольку геленит в кристаллическом виде гидравлической активностью не обладает, то значительная часть глинозема связывается в инертном соединении.

Для получения глиноземистого цемента  используются способ спекания и способ плавления. Выбор способа в основном зависит от химического состава  бокситов.

 

Транспортирование сырья.

 Для доставки сырья на  завод используют железнодорожный  и автомобильный транспорт, воздушно-канатные  дороги, ленточные конвейеры.

Применение железнодорожного транспорта эффективно при перемещении значительных объемов сырья на расстояния более  8 км. Основное достоинство железнодорожного транспорта: надежность работы в любых климатических условиях, невысокий расход энергии и рабочей силы. Однако его применение связано с большими капитальными затратами.

    Автомобильный транспорт целесообразно применять для перевозки материалов при сложном рельефе поверхности, малых объемах перевозок, а также небольших (до 8 км) расстояниях. Его преимуществами являются подвижность и маневренность, минимальные капитальные затраты. Однако высокая стоимость обслуживания и ремонта машин повышает затраты на транспортирование, особенно при больших расстояниях.

Ленточные конвейеры предназначены  для перемещения рыхлых и мелкокусковых  пород на расстояние 1— 6 км при благоприятных климатических условиях. Конвейерный транспорт хотя и связан с большими капитальными затратами, дешев в эксплуатации, высокопроизводителен, обеспечивает поточность транспортирования, что создает благоприятные предпосылки для его автоматизации. Распространение этого способа транспорта сдерживается некоторыми его недостатками: необходимостью предварительного дробления материалов, высоким износом лент, зависимостью качества доставляемого продукта от климатических и метеоусловий.

Рост объема добычи на карьерах требует  совершенствования технологии горнотранспортных   разработок, в частности перехода от цикличных видов транспорта к  транспорту непрерывного действия. Действующие  установки непрерывного транспорта (ленточные конвейеры, гидротранспорт) являются звеньями циклично-поточной технологии, которая обеспечивает снижение транспортных расходов на 25—35 % и повышение производительности труда рабочих карьеров в 1,5—2 раза.

Следующая ступень в совершенствовании  технологии добычи и переработки  твердого сырья — создание непрерывной  технологии горнотранспортных работ  с переработкой (дроблением) взорванной горной массы в передвижных дробильных агрегатах непосредственно на карьере  и последующим транспортированием системой ленточных конвейеров на завод. В перспективе приготовление  сырьевых смесей будет организовываться в карьерах с последующей доставкой  на предприятия.

 

Складирование сырья.

    На цементном заводе необходимо иметь запас сырья, топлива, который обеспечивал бы непрерывную работу предприятия на случай перебоев в снабжении (при непогоде, аварии транспортных устройств и т. д Нормативные запасы сырья и топлива хранят на складах. Обычно склады добавок совмещают со складами сырья или клинкера. Кроме того, в. соответствии с потребностью в соответствующих материалах и оборудовании на цементных заводах строят склады огнеупорных материалов, мелющих тел, материальные склады. Последние различают по назначению, конструкции и используемым средствам механизации. Назначение склада определяется видом хранящихся материалов. По конструкции принципиально можно выделить два типа складов: открытые и закрытые, каждый из которых включает несколько разновидностей.

К открытым складам относят: эстакадно-гравитационные, в которых отсыпка штабеля  производится ленточным конвейером, разгрузка — ленточными конвейерами, установленными в подштабельных  галереях; штабельные, оснащенные мостовыми  перегружателями; склады, на которых  штабель формируется бульдозерами; усреднительные, оборудованные штабелеукладчиками и разгрузочными машинами. Открытые склады проще, дешевле, но они не обеспечивают хорошей сохранности материалов.

    При строительстве новых заводов проектируют главным образом склады закрытого типа. Они бывают ангарного типа, оборудованные мостовыми кранами с грейферами; эстакадно-гравитационные — с конвейерной загрузкой и выгрузкой или с использованием для разгрузки роторных экскаваторов; силосные — в виде железобетонных емкостей цилиндрической формы; усреднительные.

Особенно широкое распространение  в последнее время получили усреднительные склады. Чаще производят предварительное  усреднение только карбонатного компонента, поскольку глинистые и мергелистые  породы химически более однородны. Желательно предварительное усреднение и гранулированных доменных шлаков, используемых в составе сырьевых смесей. Необходимо отметить, что усреднительные склады предназначены только для  твердых материалов крупностью не более  25 мм.

Приемка камня.

1. Камень должен быть принят  техническим контролем предприятия  изготовителя.

 2. Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

3. При отгрузке камня железнодорожным  и водным видами транспорта. Размер  партии устанавливают в зависимости  от годовой мощности  карьера:

1000т – при годовой мощности  до 1000000т.

2000т – свыше 1000000т.

Допускается отгружать партии камня  меньшей массы.

4. При отгрузке камня автомобильным  транспортом партией считают  количество камня одного сорта,  одной фракции, отгружаемого одному  потребителю в течение суток.

5. Количество поставляемого камня  определяют  по массе. Камень  отгруженный в вагонах или  автомобилях, взвешивают на железнодорожных  или автомобильных весах. Массу  камня отгруженного в судах,  определяют по осадке судна.

6. Изготовитель должен определять  фракционный состав камня не  менее одного раза в квартал,  также при замене технологического  оборудования или при переходе  от одного забоя в другой  при разработке  пласта гипсового  камня.

7. Потребитель имеет право контрольную  проверку соответствия камня  требованием стандарта, применяя  при этом порядок подбора и  метода испытания. Потребитель  приобретает пробы после загрузки  транспортных средств, изготовитель -  перед и во время погрузки.

8. Пробы отбирают не менее  чем из 10 мест равными частями  на различной глубине, при отгрузке  ж/д  и водным транспортом,  а при отгрузке автомобильным  не менее чем 5 машин.

9. Минимальную массу общей пробы  определяют в зависимости от  максимального размера фракции:

50 кг – при максимальном размере  фракции 60 мм.

300 кг – при максимальном размере  фракции 300 мм

    Если при испытании пробы получены неудовлетворительные результаты, проводят повторные испытания, пробы камня, отобранные из той же  партии. При неудовлетворительном результате повторных испытаний, партия приемке не подлежит.

 

Требования к транспортированию  и хранению

1. Бокситы  и известковый камень поставляют навалом всеми видами транспортных средств.

2. Камень   транспортируют   железнодорожным   транспортом  в соответствии с Правилами  перевозок грузов и Техническими  условиями погрузки и крепления грузов, утвержденными Министерством путей сообщения.

3. Предприятие-изготовитель   должно   сопровождать каждую отгружаемую  партию документом о качестве  установленной  формы, в котором указывают: