Основы технологии портландцемента.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее, в составе которого преобладают силикаты кальция ( 70-80%). Портландцемент получают совместным измельчением клинкера и гипса. Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания. Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины.

Сырьем для производства портландцемента служат:

1.карбонатные породы (известняк, мел, известковый туф) обеспечивающие содерж-ие СаСОз в пределах 75-78%; 2.глинные породы (глина, глинистые сланцы-22-25%); 3.корректирующие добавки.

Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса.

При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига.

При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства. Комбинированный способ совмещает в себе два способа: мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.

Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450^оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны:

1) В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала, его подсушка.

2) В зоне подогрева материал нагревается до 500-700^оС;начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al₂O₃*2SiO₂.

3) В зоне декарбонизации температура материала повышается до 900-1100^оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al₂O₃, СаО*Al₂O₃, 2CaO*SiO₂ –белит.

4) В экзотермической зоне (t до 1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C₂S,алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al₂O₃, 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃).

5)При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO₂.

6) В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе.

Помол клинкера производится в трубных мельницах. ПЦ выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция. Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета.