Технологія виготовлення портландцементу

Портландцемент є найважливішою в'яжучою речовиною. З виробництва і застосування він займає перше місце серед інших в'яжучих речовин. В 1990 р. виробництво портландцементу в СРСР дорівнювало 140...142 млн т, значно перевищуючи рівень виробництва цементу в інших країнах, в тому числі США.

Винахід портландцементу (1824 р.) пов'язаний з іменами Єгора Герасимовича Челієва — начальника майстерень військово-робітничої бригади і Джозефа Аспдіна — муляра з англійського міста Лідса.

Портландцемент — гідравлічна в'яжуча речовина, що твердне у воді і на повітрі. Його одержують тонким помолом опаленої до спікання сировинної суміші вапняку і глини, що забезпечує домінування в клінкері силікатів кальцію. Сировинна суміш, що спеклася у вигляді зерен розміром до 40 мм, називається клінкером, від якості його залежать найважливіші властивості цементу: міцність і швидкість її зростання, довговічність, стійкість у різноманітних експлуатаційних умовах.

Для регулювання термінів тужавлення в звичайних цементах марок 400...500 при помолі до клінкеру додають гіпс не менше 1,0 % і не більш 3,5 % від маси цементу в перерахунку на ангідрид сірчаної кислоти (SО₃), а в цементах високомарочних і швидкотверднучих — не менше 1,5 % і не більш 4,0 %. Портландцемент випускають без добавок або з активними мінеральними добавками.

Якість клінкеру залежить від його хімічного і мінерального складів. Для виробництва портландцементного клінкеру застосовують вапняк і глину. Вапняк в основному складається з двох оксидів: СаО і СО₂, а глина — з різноманітних мінералів, що містять в основному три оксиди: SiО₂, A1₂О₃ і Fe₂О₃. В процесі випалу сировинної суміші виділяється С0₂, а чотири оксиди СаО, SiО₂, A1₂О₃ і Fe₂О₃ утворюють клінкерні мінерали. Вміст оксидів у цементі приблизно такий, в %: 64...67— СаО, 21...24— SiО₂, 4...8— A1₂О₃, 2...4— Fe₂О₃.

Окрім означених основних оксидів, в портландцементному клінкері можуть бути присутні оксиди MgO, K₂О і Na₂О, що знижують якість цементу.

Портландцемент виготовляють на заводах з різноманітних видів природної сировини і за неоднаковою технологією виробництва, і відрізняється він як за хіміко-мінералогічним складом, так і за властивостями. Вимоги стандарту не відбивають повністю деяких важливих для будівництва властивостей цементу: стійкості цементного каменя в агресивних середовищах, морозостійкості, інтенсивності тепловиділення, деформативної спроможності і т. ін. Однак в цьому значну роль відіграє мінералогічний склад клінкеру, що має прямий зв'язок з основними фізико-механічними властивостями портландцементу і дозволяє розробляти портландцемент для бетону конкретних експлуатаційних умов.

Сировина для виробництва портландцементу повинна містити 75...78 % СаСО₃ і 22...25 % глини. Гірські породи, що задовольняють означені вимоги, в природі зустрічаються рідко. Тому для виробництва портландцементу поряд з вапняком і глиною слід застосовувати так звані наповнювачі, що коригують склад і містять значну кількість одного з оксидів, якого не вистачає в сировинній суміші. Так, недостатня кількість SiО₂ компенсується додаванням висококремнеземистих речовин (опоки, діатоміта, трепела). Збільшити вміст оксидів заліза можна шляхом додавання руди. Підвищення вмісту глинозему А1₂О₃ досягається доданням високоглиноземистої глини.

Крім того, цементна промисловість дедалі ширше починає використовувати побічні продукти, наприклад, відходи різних галузей промисловості — доменні шлаки, нефелиновий шлам (відходи виробництва глинозему) та ін. Використання в цементній промисловості побічних продуктів і відходів інших галузей — великий крок у розробці - маловідхідної технології, що сприяє охороні навколишнього середовища.

Як паливо застосовують природний газ, скорочується використання кам'яного вугілля і мазуту. Сьогодні вітчизняна цементна промисловість значною мірою працює на газоподібному паливі як найбільш ефективному.

Технологічний процес виробництва портландцементу складається з таких основних операцій: видобутку вапняку і глини, підготовки сировинних матеріалів і добавок, що коригують склад та властивості, приготування з них однорідної суміші заданого складу, випалу суміші і помолу клінкеру в тонкий порошок разом з гіпсом, а інколи з добавками.

Дата добавления: 2015-11-16