Сведения по технологии производства портландцементов

Сведения по технологии производства портландцементов.

Изготовляют портландцемент мокрым или сухим способами. При мокром способе обжигают сырье влажностью 38-40%, при сухом от 10 до 12%. Наиболее распространен мокрый способ производства цемента. Известняк и глину в определенном соотношении размалывают с водой в мельнице. Жидкий шлам поступает в бассейны, где состав корректируется, затем с помощью насоса шламового питателя- во вращающуюся печь для обжига на клинклер.

Обжиг цементного сырья  ведется во вращающихся печах  и реже - в шахтных. Вращающаяся  печь представляет собой металлический  барабан, футерованный внутри огнеупорным  материалом. Печь установлена в наклонном  положении на специальных роликах; вращается со скоростью 0,6-1,2 об/мин.

Топливом для  вращающейся печи служат нефть, мазут, газ, .пылевидный уголь, подаваемые в печь с помощью форсунок. Сырье в виде шлама или слегка увлажненной пыли поступает в верхний конец барабана. Печь работает непрерывно. Загруженное сырье при вращении наклонного барабана постепенно передвигается вперед навстречу пламени. При этом протекают реакции, необходимые для получения активных клинкерных минералов. Наибольшее значение имеют процессы диссоциации карбонатов и глинистых минералов, а также взаимодействие продуктов этой диссоциации в твердом состоянии при высокой температуре - от 800 до 1350 С. Вследствие участия в реакциях в твердом состоянии продуктов диссоциации с нарушенной кристаллической решеткой взаимодействие последних идет весьма интенсивно. При дальнейшем повышении температуры, согласно законам образования эвтектик в многокомпонентных системах, происходит частичное плавление компонентов и образование жидкой фазы, наличие которой существенно ускоряет процесс образования клинкерных минералов. Спекшиеся гранулы попадают в зону охлаждения. Воздух, поступая в холодильники, охлаждает клинкер и нагревается сам. Нагретый воздух идет в зону горения, благодаря чему экономится топливо. Производительность вращающихся печей до 3000 т клинкера в сутки.

Цементный клинкер  является полуфабрикатом. Для получения  из клинкера цемента его необходимо размолоть в смеси с различными добавками. Клинкер, получаемый из шахтных  печей, дробят в дробилках, после  чего размалывают. Клинкер из вращающихся  печей поступает в мельницу без  дробления. При помоле к клинкеру добавляют 2-5% гипсового камня для  регулирования сроков схватывания, до 15% активных добавок. Клинкер может  долго сохранять свои свойства, не требует особых складов для хранения. Иногда цемент из клинкера получают на месте его применения.

На крупных бетонных заводах одним из рациональных приемов  получения вяжущего является мокрый помол цемента из привозного клинкера. При мокром помоле активность цемента  повышается примерно на 20-35%. Однако цемент мокрого помола следует применять  в дело не позднее чем через  несколько часов после изготовления. Количество добавляемого к клинкеру гипса при мокром помоле несколько большее, чем при сухом.

При производстве цемента  по мокрому способу производительность мельницы увеличивается, снижается  расход энергии, отпадает необходимость  предварительной сушки добавок, что значительно снижает удельный расход топлива; условия труда вследствие устранения пыли улучшаются.

Изготовление цемента  сопровождается химическими реакциями  на всех стадиях технологического процесса. Огромный резерв увеличения выпуска, снижения стоимости и повышения качества цемента связан с химизацией его  производства. Так, при введении в  сырьевую смесь небольших доз  разжижителей в виде сульфитно-дрожжевой бражки, триполифосфата натрия, метасиликата натрия,продуктов обработки щелочью бурого угля и других веществ значительно снижается влажность поступающего в печь шлама, в результате чего повышается производительность печи и понижается расход топлива на обжиг. Благодаря вводу в сырьевую шихту минерализаторов (плавиковый шпат, фосфогипс, фосфоросодержащие шлаки, кремнефтористый натрий, гипс и др.) интенсифицируется процесс обжига клинкера. Добавка к сырьевой смеси частично вместо части глинистого компонента фосфоросодержащих шлаков повышает производительность вращающихся печей на 8-10%, повышает марку цемента.

Химические добавки  органического происхождения (антрацит, кокс, сажа, битумные и дегтевые отходы и др.) интенсифицируют помол сырья  и клинкера.

Добавка отхода гидролизной  промышленности - сульфитно-дрожжевой  бражки к цементу в количестве 0,1-0,25% снижает его расход в бетоне или растворе на 10-15%. Ввод в цемент 0,1-0,25% таких химических веществ, как  асидол, мылонафт, олеиновая кислота, окисленный петролатум, отходы при производстве жирных кислот из парафина, кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94, и других интенсифицирует помол цемента, обеспечивает более длительную сохранность его, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона, понижает трещинообразование, защищает арматуру от коррозии. Цемент с такими добавками становится гидрофобным, т. е. способным сохранить свои свойства при длительном хранении, и более стойким в агрессивных средах.

Путем направленного  минералообразования с помощью химических средств создают малоэкзотермичные, расширяющиеся, белые, высокопрочные и другие портландцемента. Изменяя минералогический состав клинкера введением в сырьевую смесь небольших доз легирующих веществ, можно получать цементы с нормальными сроками схватывания без регулирования их добавками гипса и т. д.

Огромны потери цемента  в производстве из-за несовершенства фильтров. Применение для обеспыливания синтетических тканей из нитрона, лавсана, стеклянного волокна с обработкой их кремнийор-ганическими веществами повышает срок службы фильтров и значительно снижает потери цемента при обжиге и помоле.

При обжиге портландцемента  образуется много пылевидных продуктов, уносимых печными газами. Количество пыли, выносимое из печей, зависит  от их конструкции, наличия теплообменных  устройств, режима обжига, сырьевой шихты, вида топлива и составляет до 5% от веса сухой сырьевой шихты. Для очистки  выходящих из печей газов применяют  пылеулавливающие аппараты, в основном многопольные электрофильтры. При правильной эксплуатации коэффициент очистки  газов в электрофильтрах достигает 98-99%. Уловленная пыль представляет собой  высокодисперсный порошок, в состав которого входят неразложившийся карбонат кальция, глинистые частицы, свободная  окись кальция, щелочи, серный ангидрид, клинкерные минералы. Пыль частично или  полностью используется для производства цемента на цементном заводе, если она содержит малое количество щелочных окислов (0,7-0,8%).

В ряде случаев в  пыли накапливаются значительные количества щелочных соединений, образующихся в  результате взаимодействия щелочных окислов, возгоняемых при обжиге из сырьевой смеси, с окислами, содержащимися  в газовой среде печи. Высокощелочная пыль может быть использована для получения шлакощелочных вяжущих, калийных удобрений и как сырьевой компонент при производстве фарфора для электротехнических изделий. Пыль вращающихся печей используется также для известкования почв, для приготовления асфальтовых бетонов, а также местных бесклинкерных вяжущих.

Для сохранения активности цемента при перевозке применяется  тара из синтетических пленок.