Aprospect.ru

Агентство недвижимости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

1. 2 Требования к химическому составу сырьевых материалов, используемых для производства цемента

1.2 Требования к химическому составу сырьевых материалов, используемых для производства цемента.

Цементная промышленность — одна из наиболее материалоемких отраслей экономики. Ежегодно ею перерабатывается свыше 70 млн. т сырья. Стоимость сырья и основных материалов составляет около 1/4 себестоимости цемента [2].

Разнообразные виды сырья, применяемого при производстве портландцементного клинкера, должны обеспечить получение в результате обжига продукта, содержащего в качестве основных фаз силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в определенном соотношении. Для высокотемпературного синтеза этих фаз сырьевые компоненты должны содержать преимущественно оксиды Ca, Si, Al, Fe при минимальных количествах вредных примесей. В природных видах сырья данные оксиды могут входить в состав различных минералов:

СаО – в кальцит, доломит, анкерит, полевые шпаты, гипс, волластонит и др.;

SiO2 – в кварц, халцедон, опал, полевые шпаты, глинистые минералы, слюда и др.;

Al2O3 – в глинистые минералы, полевые шпаты, гидроксиды алюминия (гиббсит, бемит, диаспор) и др.;

Fe2O3 – в железняк, магнетит, гетит, лимонит, сидерит, слюды, глинистые минералы, пирит и другие .

К вредным примесям относятся оксиды Mg, S, P, Ti, K, Na.

Сырьевые материалы для производства портландцементного клинкера, портландцемента и его разновидностей можно разделить по своему назначению на следующие группы: материалы для получения портландцементного клинкера и материалы, применяемые в качестве добавок при помоле цемента.

К материалам для получения портландцементного клинкера относят:

основное сырье — карбонатный и алюмосиликатный компонент цементной сырьевой смеси;

добавки, корректирующие химический состав цементной сырьевой смеси;

добавки — интенсификаторы измельчения сырьевой смеси, разжижители шлама, активизаторы грануляции сырьевой смеси, повышающие механическую и термическую прочность сырьевых гранул;

добавки — интенсификаторы минералообразования клинкера, регулирующие процессы кристаллизации составляющих его минералов (минерализаторы, катализаторы и модифицирующие вещества).

Основное количество минерального сырья расходуется в виде карбонатного и алюмосиликатного компонентов и корректирующих добавок к цементной сырьевой смеси, а также активных минеральных добавок при производстве цемента. Доля остальных материалов в общем балансе сырья, расходуемого при производстве клинкера, портландцемента и его разновидностей, весьма мала.

Цементная промышленность располагает разведанными запасами карбонатных и глинистых пород, обеспечивающими в основном выпуск портландцемента [5].

Карбонатные породы. Для производства портландцемента можно применять различные виды карбонатных пород: известняк, мел, известняк-ракушечник, известковый туф, мергель и т.п.

Во всех этих горных породах наряду с углекислым кальцием главным образом в виде кальцита, могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кремнезема, гипса и ряда других. Полезны примеси тонкодисперсного глинистого вещества и аморфного кремнезема при равномерном распределении их в карбонатной породе. Содержание MgO и SO3 в известняковых породах должно быть ограничено.

Для производства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании не менее 40-43% СаО; 3,2-3,7% MgO. Желательно, чтобы сумма Na2O и K2O не превышала 1%, а содержание SO3 — 1,5-1,7%. В производстве портландцемента большое значение имеют и физические свойства известняковых пород, главным образом твердость, определяющая выбор того или иного дробильного и помольного агрегата [2].

По своему генезису глинистые породы представляют собой: собственно глины, аргиллиты (частично обезвоженные и перекристаллизованные глины), сланцы (слоистые, полностью перекристаллизованные, не распускающиеся в воде глины), лесс (рыхлая глинистая порода), суглинок (коллоидальная пластичная глина, разбухающая в воде).

Глинистые породы являются основными носителями примесей, главным образом щелочей, серы, хлора, а также тяжелых металлов.

Анализ химического состава глин свидетельствует об относительно высоком содержании в них щелочей и серы.

Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых минералов — слоистое строение. Внутри слоев между ионами существует прочная ионная и ковалентная связь, а между ионами пакетов — слабая связь за счет остаточных сил. Это обусловливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно диспергироваться в воде, набухать, поглощая между пакетами молекулы воды.

Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический состав легкоплавких глин характеризуется наличием трех основных оксидов (% по массе): SiO2 — 60-80; Al2O3 — 5-20; Fe2O3 — 3-15. В небольших количествах в глинах могут содержаться CaO и MgO в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли, содержащие Na2O и K2O. Эти примеси, а также MgO нежелательны. Их количество в глинах должно быть по возможности минимальным. При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевых шпатов и слюд. В связи с этим количество крупных фракций более 0,2 мм не должно превышать 10%. 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 .

Пригодность карбонатного и глинистого компонентов сырьевой смеси определяется по их химическому составу и физическим свойствам и может быть выявлена только в их взаимосвязи. Оценка качества цементного сырья производится на основании установленных практикой технических требований

Читайте так же:
Расход цемента при заливке фундамента

Согласно этим требованиям, содержание СаО в натуральном мергеле должно быть не менее 40 и 42,5% в других карбонатных породах при хороших показателях значений силикатного и глиноземного модулей.

Содержание SiO2, Al2О3 и Fe2O3 в сочетании с их содержанием в глинистом компоненте должно обеспечивать благоприятные значения коэффициента насыщения (КН), силикатного (n) и глиноземного (р) модулей. Содержание MgO должно быть не более 3,3-3,5%, но не менее 1%. Содержание R2О должно быть не выше 1%, P2O5 не более 0,5% и SO3 не более 1,5-1,7%. Содержание SiO2, Al2О3 и Fe2O3 в глинистых породах должно обеспечивать оптимальные значения КН, силикатного и глиноземного модулей. В соответствии с этим значение силикатного модуля в глинах принимается обычно 2,5-3,5, глиноземного 1,5-2,5. Таким значениям модулей соответствует содержание в глинах SiO2 — 50-65%; Al2О3 — 15-20%; Fe2O3 — 5-10%

Количество MgO вместе с содержащемся в карбонатном компоненте должно быть в клинкере не более 4,5%. Содержание K2O + Na2O не более 3%, SO3 не более 1%.

Примесь кварцевых зерен затрудняет помол сырья, а включения крупной гальки и кремния делают глину непригодной для производства портландцемента без предварительного обогащения.

Состав сырьевой смеси должен обеспечить возможность синтеза силикатов, алюминатов и алюмоферритов с заданными соотношениями между минералами. Так как все клинкерные минералы — кальциевые соли, то преобладающим компонентом сырьевой смеси должны являться также соединения кальция. Кислотные оксиды в состав сырьевой смеси вносятся с глинистыми породами. Примерное соотношение карбонатов кальция и глинистых пород чаще всего составляет, в процентах по массе, 75-80% и 20-25%.

В качестве сырьевых материалов, содержащих оксиды кальция, кремния и алюминия, можно использовать и другие природные виды сырья, а также искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним относятся основные и кислые доменные шлаки, отход, получаемый при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др.

Помимо основных (карбонатных и глинистых) сырьевых материалов для приготовления сырьевой смеси для обжига клинкера используют различные корректирующие добавки [2].

Корректирующие добавки:

— железосодержащие (пиритные огарки, колошниковая пыль, конверторный шлам, феррошлак);

— кремнеземсодержащие (кварцевый песок, маршалит, опока, кремнегель, отработанные формовочные массы, диатомит);

— алюмосодержащие (бокситы, золы, углемоечная порода, алюминатные глины);

— комбинированные (базальты, золы, шлаки).

Содержание определяющих оксидов практически во всех добавках (природных и техногенных) колеблется в довольно широких пределах .

Огарки и колошниковая пыль — мелкозернистые материалы с влажностью около 20%. Пески (маршалит) — мелкозернистая порода с естественной влажностью 2%, объемной массой 2600 кг/м 3 . Опоки — большей частью кусковидный пористый материал с объемной массой 1200 — 2600 кг/м 3 , естественной влажностью от 1 до 40%. Диатомит отличается относительно низкой объемной массой — 1500 кг/м 3 , высокой пористостью (до 60%) и водопоглащением (около 40%). Отработанные формовочные массы — сухой мелкозернистый материал (естественная влажность около 1%, плотность 2600 кг/м 3 , объемная масса 1300-1400 кг/м 3 ). Базальты — плотные породы (плотность до 3000 кг/м 3 ) с объемной массой 1600-2700 кг/м 3 и естественной влажностью 1-4 %. Кремнегель, конверторный шлам — тонкодисперсные материалы с высокой влажностью. Бокситы — разнообразные по структуре породы от твердых и плотных до мягких, глиноподобных.

В качестве добавок, корректирующих значения силикатного и глиноземного модулей, применяют различные материалы. Чтобы увеличить содержание в сырьевой смеси Fe2O3, используют колчеданные огарки, колошниковую пыль, железную руду. Колчеданные (железные, пиритные) огарки являются отходом сернокислого производства, а колошниковая пыль — доменного. Для повышения содержания SiO2 употребляют трепел, диатомит, опоку, маршалит, кварцевый песок, а для повышения содержания Al2O3 — боксит и богатые глиноземом маложелезистые глины. Чаще всего используют железосодержащие корректирующие добавки [2].

В конечном счете выбор компонентов сырьевой смеси и их соотношения определяются заданным составом портландцементного клинкера и содержанием в исходном сырье вредных примесей. Требования по ограничению их содержания в сырьевой смеси должны строго соблюдаться. Содержание P2O5 в сырьевой смеси не должно превышать 0,3%, TiO2 – не более 1,3%. Содержание MgO, SO3 и щелочей ограничивается с учетом вида используемого топлива. При обжиге на беззольном топливе содержание MgO должно быть не более 3,2%, SO3 не более 1%, Na2O + K2O не более 0,8%, а при обжиге на зольном топливе их содержание должно быть соответственно не более 3,1; 0,8 и 0,7%. Избыток P2O5 и TiO2 вызывает распад алита при высоких температурах.

Повышенное содержание щелочей замедляет усвоение СаО в процессе обжига, вызывает образование сваров и колец в печи, снижает стойкость футеровки, а при твердении может вызвать разрушение цементного камня.

Нарушение норм содержания в сырьевой смеси MgO и SO3 также может стать причиной возникновения напряжений в твердеющем цементном камне и его разрушения.

Оптимальным соотношением SO3/MgO/R2O считается 4/9/1,5 при R2O = 1,1-1,35% и 1,0-1,2/2,5-3,0/1,0 при R2O = 0,5-1,2%. Эффективным показателем сырьевой смеси может служить отношение MgO/(SO3 + R2O). Оптимальные значения этого показателя на уровне не менее 2,0.

Читайте так же:
Пескобетон м300 расход цемента

Интенсифицирующее влияние на процессы клинкерообразования оказывает комплекс (Mn2O3 — TiO2 — SО3) при соотношении компонентов 0,6-1,21/0,5-1,0/0,3-0,8.

Выше были рассмотрены материалы, применяемые для приготовления сырьевых смесей для обжига портландцементного клинкера, являющегося основной составляющей портландцемента, который получают путем тонкого измельчения портландцементного клинкера и добавок различного функционального назначения [6].

К материалам, добавляемым к клинкеру при производстве цемента, относят:

добавки–регуляторы сроков схватывания цемента;

гидравлические (активные минеральные) добавки;

пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, придающие цементам специальные технические свойства;

интенсификаторы процесса измельчения цемента.

Из наиболее перспективных способов повышения качества цемента без существенного изменения технологии его производства, является введение в его состав различных добавок, активно влияющих в процессе гидратации цемента на формирование структуры и свойства цементного камня

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Производство цемента: сырье, виды

В скором времени цемент в Ростове будут производить самостоятельно. Там собираются открывать цементный завод. Изготовление этого материала является дорогостоящим и энергоемким процессом. Но все затраты окупаются, ведь это – наиболее востребованный материал на строительном рынке всего мира. В последние годы производство цемента на многих заводах увеличилось. В связи с этим вырос и экспорт этого материала.

Производство происходит поэтапно. Первый этап — получение клинкера. Самый дорогостоящий. Это обусловлено тем, что для его получения требуется: разработка известняковых месторождений; измельчение полученного материала; подсушивание, помол и добавление нужных компонентов; обжиг полученной смеси. На втором тапе требуется измельчение клинкера с добавлением различных добавок. Второй этап так же проходит несколько ступеней: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Все добываемое для производства этого материала сырье имеет свои качественные характеристики. Поэтому для разных видов сырья используют свои способы производства: мокрый, сухой или комбинированный.

Мокрый способ получил свое название потому, что измельчение сырья производится в водной среде, затем шлам отправляют на обжиг. Во время обжига происходит выделение из шлама углекислоты, затем клинкер растирают до порошкообразного состояния. Этот порошок и становится конечным продуктом. Для мокрого способа используют мел, глину и железосодержащие добавки.

Для сухого способа характерно высушивание полученного сырья перед помолом или в процессе помола. На выходе получается тонкоизмельченный порошок.

Комбинированный способ производства цемента предполагает использование как мокрого, так и сухого способа производства. Существует две разновидности комбинированного способа. 1 – сырьевую смесь готовят в виде шлама, затем убирают лишнюю воду и полусухую смесь отправляют в печи для обжига. 2 – сырьевую смесь изготавливают сухим способом, затем добавляют небольшое количество воды и гранулированную смесь подают на обжиг.

Для каждого из вышеперечисленных способов существует специальное оборудование. И должна строго соблюдаться последовательность операций.

В настоящее время цемент в Ростове можно приобрести как от российских, так и от зарубежных производителей. А наша компания поможет вам выбрать приемлемый для вас вариант. Для его производства в основном используют глинистые и карбонатные породы, другое природное сырье, а так же промышленные отходы. К карбонатным породам относятся: известняк, известняк-ракушечник, мел, мергелистый известняк, мергель, метаморфические либо осадочные горные породы доломитового, карбонатно-глинистого и известнякового состава. От их структуры и физических свойств будет зависеть их ценность. Так, породы, имеющие кристаллическую структуру, по своим качествам хуже пород с аморфной структурой. Породы с аморфной структурой лучше взаимодействуют с другими веществами при обжиге.

Мел – известняковая горная осадочная порода, которая легко растирается. Мергель – переходная порода. Может иметь различную структуру, плотность и влажность. Растворы из него применяются при кладке печей, каминов и др. Для создания цемента из известняковых пород лучше подходят пористые и мергелистые виды, без содержания кремния. К горным породам, применяющимся при производстве, относятся: суглинок, глина, лесс, глинистый сланец, лессовидные суглинки. Глины состоят из различных минералов, которые при взаимодействии с водой разбухают и становятся пластичными. Использование глины при сухом способе производства позволяет гранулировать шлам. Суглинок отличается от глины более высоким содержанием в нем пылеватых и песчаных частиц. Глинистые сланцы отличаются более или мене постоянным составом веществ и в них меньшее содержание влаги. Лесс – рыхлая и пористая горная порода, включающая в себя содержание полевого шпата, кварца и прочих силикатов. Он имеет невысокую пластичность. Лессовидный суглинок – переходный материал, свойства которого находятся между свойствами суглинков и лесса.

Цены на цемент в Ростове колеблются от 100 рублей за мешок и выше. Все зависит от закупаемой партии, чем больше партия – тем меньше цена. Также наблюдается зависимость от производителя. Российский продукт немного дороже турецкого, т.к. при его производстве используется мокрый способ, требующий больших затрат.

Читайте так же:
Сульфоалюминатный цемент что это

Производители предлагают большой выбор видов цемента, отличающихся различными качественными характеристиками и свойствами: портландцемент и его разновидности; белый; цветной; гидрофобный; глиноземистый; магнезиальный; пластифицированный; пуццолановый; расширяющийся; сульфатостойкий; тампонажный; шлаковый и многие другие. Все эти виды отличаются по области применения, свойствам, применяемым при производстве сырьем, прочности, проценту даваемой усадки и др.

После окончания производства, цемент расфасовывают в мешки по 50 кг. С точки рения безопасности (для сохранения всех качеств и свойств), лучше всего подходят его перевозки в биг-бегах и слим-бегах. Биг-беги представляют собой плотный мешок из синтетического материала. На мешках обязательно проставляется маркировка – характеристика прочности продукта. Маркировка происходит по двум признакам: нагрузка, которую он способен выдерживать, и процентное соотношение содержащихся в нем добавок. Прочность цемента обозначается буквами «М» или «ПЦ», в зависимости от производителя, и стоящими рядом с ними цифрами. Именно цифра будет указывать на выдерживаемую нагрузку. Самым высоким показателем прочности является отметка 700. Но наибольшим спросом пользуется материал с маркировкой 350-500. Содержание добавок отмечается буквой «Д» и стоящей за ней цифрой. Цифра указывает на процент добавок, входящих в состав. Количество добавок указывает на область применения того или иного вида. Кроме того, наличие различных добавок будет влиять не только на свойства продукта, но и на свойства бетона, в который он будет добавлен. Например, для климата России одной из важных характеристик является морозостойкость – способность цемента выдерживать частые замораживания и последующие оттаивания, без особого вреда для остальных показателей. Такая маркировка подходит не для всех видов. Исключением являются глиноземистые, быстротвердеющие и шлакопортландцементы. Прочность обычно указывается на момент 28 суток. Для быстротвердеющих и шлакопортландцементов прочность устанавливается на 3 и 28 сутки, а для глиноземистых – на 3 сутки.

Наша компания осуществляет поставку не только в Ростове, но и в другие города по приемлемым ценам. Мы готовы помочь каждому клиенту. Обращайтесь к нам и вы будете приятно удивлены качеством поставляемого стройматериала.

Добыча сырья для производства цемента, его транспортирование и хранение.

Сырье, необходимое для изготовления цемента, добывают, как правило, в карьерах, расположенных вблизи заводов. На привозном сырье, удорожающем производство, работают редко. Целесообразно привозить только те материалы, которые употребляются в небольших количествах, например корректирующие добавки.

Весьма важны не только химический состав сырья, но и его физические свойства. К ним относятся: крепость породы, угол ее естественного откоса, влагоемкость, водопроницаемость, разрыхляемость (степень увеличения объема после добычи по сравнению с массивом горной породы), объемный вес, предел прочности при сжатии и ударе. Изучая условия залегания, необходимо определить мощность вскрыши, характер залегания полезного ископаемого, чередование различных пластов сырья и их мощность, угол наклона этих пластов, уровень и приток грунтовых вод и т. д.

В процессе разработки карьера уточняют свойства сырья и условия его залегания. Это осуществляется путем опережающих разведочных работ, на основании результатов которых составляют опережающую карьерную сетку с указанием химического состава сырья, его свойств и условий залегания.

Сырье в карьерах цементных заводов обычно добывают открытым способом одним или несколькими уступами. Предварительно вскрывают полезное ископаемое, т. е. удаляют покрывающие его породы и земляной нанос. Кроме того, готовят подъездные пути, по которым отвозят породу и доставляют к заводу полезное ископаемое. Пустую породу перевозят в опрокидываемых вагонетках и сваливают в выработанные места карьеров. Для нормальной эксплуатации карьера необходимо, чтобы работы по удалению пустой породы (вскрыши) шли с достаточным опережением основных работ по добыче (не менее 8-10 месяцев). Вскрышные работы проводят обычно в теплое время года, так как зимой удалять замерзший грунт трудно. Отношение между мощностью полезного ископаемого и мощностью вскрыши колеблется в известняковых карьерах от 1 : 0,5 до 1: 3. Высота отступа для твердых пород обычно составляет 10-15 м, а для мягких — 8-10 м.

Вскрышные работы, а также добыча сырья в карьерах при мягких породах могут осуществляться экскаваторами или гидромеханическим способом — путем размывания породы струей воды, подаваемой под давлением. При твердых породах куски их отделяют от горного массива взрывом, после чего экваторами загружают в вагонетки или автосамосвалы и доставляют в сырьевое отделение завода.

Добытое в карьере сырье, а также прибывающие по железной дороге топливо и другие материалы перевозят в различных транспортных устройствах. Если карьер находится на расстоянии более 8 км от завода и в нем добывается большое количество сырья, то при надлежащем рельефе местности используют железнодорожный транспорт широкой колеи (1524 мм) и перевозят сырье в саморазгружающихся вагона думпкарах грузоподъемностью 60 т и более. При расстоянии примерно до 8 км целесообразно применять автомобили-самосвалы грузоподъемностью 5-45 т.

Для транспортирования сырья по сильно пересеченной местности служат подвесные канатные или как их иначе называют воздушноканатные дороги. Они состоят из двух стальных несущих канатов, по которым движутся четырехколесные вагонетки емкостью до 1,5 м3 и ведущего тягового каната для передвижения вагонеток. По одному несущему канату движутся груженые, а по другому — порожние вагонетки. На такой дороге имеются погрузочная и разгрузочная станции, а при извилистой трассе устанавливают еще одну или несколько промежуточных угловых станций. Карбонатный компонент при воздушноканатной дороге дробят в карьере и подвозят автотранспортом к погрузочной станции.

Читайте так же:
Цементный раствор с церезитом расход

Мягкие, рыхлые и мелкокусковые породы можно доставлять на завод при сравнительно небольшом расстоянии и благоприятных климатических условиях ленточными конвейерами мягкие сырьевые материалы (глину, мел) можно подавать на завод гидротранспортом. В этом случае их вначале обрабатывают в установленной на карьере болтушке.

Южгипроцемент разработал конструкцию комбайна для добычи, переработки и гидротранспорта мягких пород. Сырье добывают с помощью вращающегося ротора с ковшами. Ленточный транспортер доставляет материал в мельницу — мешалку. Образующийся шлам откачивается насосом и по магистральному шламопроводу поступает на завод. Вся установка находится на гусеничном ходу и передвигается по мере продвижения забоя.

Наиболее высоки капиталовложения при воздушноканатном и железнодорожном транспорте, самые низкие при автомобильном. Однако эксплуатационные расходы при доставке автотранспортом более высокие. Самые низкие они при использовании воздушноканатных дорог и ленточных конвейеров.

На крупных заводах целесообразно всегда иметь запас сырья или шлама, который обеспечил бы непрерывную работу на случай прекращения добычи сырья в карьере (непогода, авария экскаваторов или транспортных устройств). Для хранения нормативных запасов сырьевых материалов, клинкера, топлива, гипса, корректирующих и других добавок на заводах устраивают склады (шихтовальные дворы). Погрузочно-разгрузочные работы на территории складов должны быть механизированы. С этой целью применяют мостовые краны с грейфером, мостовые перегружатели (козловые краны), тельферы, ленточные транспортеры и другое оборудование.

Склад представляет собой бетонированную площадку, вдоль которой установлены железобетонные колонны для ферм перекрытия, несущие одновременно и подкрановые пути. Между колоннами имеются подпорные стены высотой до 6 м, что позволяет насыпать материал более толстым слоем. Часть склада, где хранится топливо, а в районах с мягким климатом и ряд других материалов, делают открытыми. В отдельных случаях применяют и силосные склады. На крупных заводах для разгрузки железнодорожных вагонов устанавливают вагоноопрокидыватели.

Производство глиноземистого цемента.

Сырьем для глиноземистого цемента служат бокситы и известняки. Известняки были уже описаны на странице о производстве цемента, поэтому здесь мы ограничимся рассмотрением бокситов.

Бокситы представляют собой смесь какого-либо гидрата окиси алюминия (бемита y-Аl2О32О; диаспора a-Аl2О32О или гидраргиллита y-Аl2 O 3 -3Н2О), являющегося главной составной частью, с глинистым веществом, кварцем, окислами железа и титана и т. д. Бокситы встречаются в ограниченном числе мест. Они служат также сырьем для производства глинозема, электрокорунда, огнеупоров.

По химическому составу бокситы неоднородны. Содержание в них отдельных окислов колеблется в довольно широких пределах; так, например, АI2О3 в них может быть 30-75%; S iO 2 2-20%; Fе2 O 3 2-40%; TiO до 5% и связанной воды 10-25%. Для производства глиноземистого цемента необходимо, чтобы кремневый модуль или коэффициент качества (%Аl2О3/%Si O 2) боксита был не меньше 2.

Известняк, используемый в производстве глиноземистого цемента, не должен содержать больше 1,5% S iO 2 и 2% MgO.

Существуют два способа производства глиноземистого цемента. Первый из них основан на спекании сырьевой смеси, а второй — на ее плавлении. По первому способу тонкоизмельченная и тщательно перемешанная смесь боксита и известняка обжигается до спекания при температуре 1150-1250°С; полученный продукт обжига размалывается в тонкий порошок. Обжиг до спекания можно вести во вращающихся, шахтных, кольцевых, камерных, туннельных печах и на спекательной решетке. При обжиге не во вращающихся печах сырьевую шихту нужно брикетировать. Во вращающихся печах обжиг можно вести как по сухому, так и по мокрому способу производства. При обжиге шихты в печах, где возможна присадка золы, следует применять малозольное или беззольное топливо.

В процессе производства глиноземистого цемента методом спекания приходится сталкиваться с затруднениями, вызываемыми малым интервалом плавкости, т. е. малой разницей между температурами плавления и спекания. Чем больше этот интервал, тем удобнее вести обжиг сырьевой смеси до спекания, так как возможные местные перегревы в печи не вызывают расплавления или сваривания обжигаемого материала. Сырьевая смесь, содержащая повышенное количество окислов железа; имеет близкие температуры спекания и плавления (разница между ними не более 30-50 0С) и поэтому непригодна для получения глиноземистого цемента методом спекания. Следует отметить, что температура плавления цементного клинкера превышает температуру его спекания примерно на 300°С.

При обжиге глиноземистого цемента методом спекания требуются более чистые бокситы с небольшим содержанием кремнезема (до 8%) и окиси железа (до 10%). При получении глиноземистого цемента методом плавления можно, использовать сырье с большим количеством примесей и менее тонко размалывать сырьевую смесь. Указанные трудности препятствуют распространению метода спекания, несмотря на меньший расход топлива и более легкую размалываемость клинкера.

Читайте так же:
Расчет цемента для бетонной стяжки пола

Глиноземистый цемент можно получать плавлением в вагранках, электрических, доменных печах, а также в конвертерах. Вагранки с водяным охлаждением применяют при небольшом объеме производства. Стенки ее сделаны из пустотелых металлических коробок, по которым циркулирует вода. На металлических стенках, с внутренней стороны, в процессе работы вагранки образуется обмазка, которая и служит огнеупорным футеровочным слоем. Сырьевую смесь подготавливают так же, как и при обжиге цемента в шахтных печах. Шихту в виде брикетов загружают через загрузочное отверстие вперемешку с коксом, откуда она поступает в цилиндрическую или коническую шахту. В нижнюю часть печи — горн — подается необходимый для горения воздух. Расплавленная при 1500-1600°C шихта собирается на дне горна и через определенные промежутки времени выпускается из печи сквозь выпускное отверстие. В процессе плавки кокс восстанавливает железо, содержащееся в шихте в окисной форме, до FeO и частично до металлического железа, причем высокоглиноземистый шлак вследствие меньшего удельного веса собирается над восстановленным железом, которое стекает в нижние слои расплава и может удаляться. Кремнезем в вагранке не восстанавливается, поэтому для такого производства требуются высокосортные бокситы с небольшим содержанием примесей. Потребляет эта печь довольно большое количество малозольного топлива — кокса (35-40% от веса цемента). Все это ограничило сферу распространения печей такого типа.

В электрических печах используется теплота, развиваемая током, проходящим через расплавленную шихту. Шихта обычно состоит из боксита, извести, металлических добавок (железная стружка, скрап) и кокса. Кокс является восстановителем кремнезема и окислов железа, а металлические добавки вводятся для связывания образующегося кремния в ферросилиций. В этих печах можно плавить шихту в сильно восстановительных условиях. Это необходимо при использовании сырья с высоким содержанием кремнезема. Восстановление кремнезема начинается при температуре 1150-1200°С и идет достаточно интенсивно при температуре 1800-2000 0 С при избытке углерода. Часть кремния (до 15%) при этом улетучивается, а остальное его количество растворяется в расплаве так же восстановленного железа и образует малокремнистый ферросилиций. Удельный вес его достигает 6,5, а удельный вес высокоглиноземистого шлака около 3,0.

При таком способе производства бокситы должны содержать не более 15-18% Si O 2; 15-17% окислов железа, отношение АI2О3 к Si O 2 должно быть не менее 3. В электрические печи сырье подают в виде кусков размером 20-40 мм, причем известняк обычно предварительно обжигают до удаления СО2, боксит же сушат, а иногда и обжигают для обезвоживания. При загрузке в электрическую печь влажного боксита и необожженного известняка, они, попадая сразу в зону с высокой температурой, вызывают бурление расплава, выбросы и взрывы, а выделяющаяся из известняка углекислота, кроме того, реагирует с углеродом электрода, ускоряя его обгорание.

В нижней части печи скопляется ферросилиций, а в верхней — глиноземистый цемент, очищенный от кремнезема, что улучшает качество цемента. Оба материала при температуре 1550-1650°С периодически выпускают через летки в изложницы. Электроплавка дает возможность получать из низкосортных бокситов высококачественный глиноземистый цемент.

В электрических печах можно получать глиноземистый цемент и в окислительных условиях. При этом в шихту не вводят восстановитель и она должна содержать небольшое количество кремнезема.

При доменной плавке шихта состоит из железистого боксита, известняка, металлического лома и кокса. В доменной печи шихта подсушивается и декарбонизируется. Окислы железа восстанавливаются газами, содержащими СО, а также твердым углеродом. В горне печи образуется в верхней части высокоглиноземистый шлак, а в нижней чугун. Оба материала периодически выпускаются из домны, причем температура шлака составляет 1600-1700°C, а чугуна 1450-1550°С. Охлаждают высокоглиноземистый шлак в изложницах или же разливают его на площадках слоем 100-150 мм. Домна является агрегатом, производящим три ценных продукта: чугун, глиноземистый цемент и доменный газ. Содержание окислов железа при этом не ограничивается, так как они восстанавливаются и переходят в чугун. Кремнезем восстанавливается лишь в небольшой степени, и поэтому коэффициент качества (А12О3/SiО2) должен быть не менее 7.

Глиноземистый цемент можно получать и путем плавления в конвертере.

Расплавленная масса охлаждается медленно. Это повышает качество глиноземистого цемента, так как образующиеся при медленном охлаждении кристаллические алюминаты кальция обладают более высокими гидравлическими свойствами.

Дробление и помол получаемых при плавлении в домнах и других печах глиноземистых шлаков осуществляются в мощных дробилках и мельницах и связаны с большим, чем при производстве цемента, расходом энергии (80-110 квт-ч на 1 т цемента) вследствие высокой твердости шлаков (7,0-7,5 по шкале Мооса). Охлажденный шлак подвергается двухступенчатому дроблению на щековой и конусной дробилке, а затем измельчается в трубных мельницах. Глиноземистый цемент измельчается до прохождения сквозь сито № 008 не менее 90% подвергаемой просеиванию пробы (ГОСТ 969-41). В состав глиноземистого цемента при помоле можно вводить до 2% специальных добавок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector