Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

кафедра строительных материалов Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева (зав. кафедрой — д-р техн. наук, проф. Г. И. Горчаков) 13 страница



В зависимости от скорости гашения различают строительную негашеную известь: быстрогасящуюся со скоростью гашения не более 8 мин; среднегасящуюся со скоростью гашения до 25 мин и медленногасящуюся со скоростью гашения не менее 25 мин.

Содержание активных CaO + MgO для гидратной извести должно быть не менее 70%, а влажноеть — не более 4%.

Гашение извести в пушонку производят в специальных ма­шинах — гидраторах. Для гашения извести-кипелки в известко­вое те сто применяют известегаситель ЮЗ, в котором комовая известь одновременно размалывается, перемешивается с водой до образования известкового молока и сливается в сепаратор- отстойник. После отстаивания известкового молока образуется известковое тесто. Нельзя применять известковое тесто с боль­шим содержанием непогасившихся зерен извести, так как гаше-4 ние этих зерен может произойти в кладке, что приведет к рас-1 трескиванию затвердевшего известкового раствора. Измельчение! извести в гасителе ЮЗ способствует практически полному гаше-1 нию извести, тогда как в других машинах количество непога-| сившихся зерен (отходов) может достигать 30%.

Твердение извести может происходить только в воздушно­сухих условиях. Испарение воды (что имеет место при этом) вы­зывает слипание мельчайших частиц Са(ОН)2 в более крупные и их кристаллизацию. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя каркас, окружающий частицы песка. Наряду с этим происходит карбонизация гидрата оксида кальция за счет поглощения углекислоты воздуха по реакции

Са(0Н)2 + С02 + гсН20 = СаС03 + (я + 1)Н20

Таким образом, твердение известковых растворов есть след­ствие их высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН)2, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Это объясняется тем, что кристаллизация гидрата оксида кальция происходит не интенсивно и кристаллы слабо связаны друг с другом. Кроме того, образовавшаяся на поверхности корка СаС03 препятствует прониканию воздуха внутрь известкового раствора и тормозит дальнейшее развитие процесса карбонизации. Гидрат оксида кальция кристаллизуется тем быстрее, чем интенсивнее испаря­ется вода, поэтому для твердения извести необходима положи­тельная температура.

Воздушную известь широко применяют для приготовления строительных растворов в производстве известково-пуццолано- вых вяжущих, для изготовления искусственных каменных мате­риалов — силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, а также в качестве покрасоч­ных составов.



Транспортируют комовую известь навалом, защищая от увлажнения и загрязнения, а молотую — в специальных бумаж­ных мешках или металлических закрытых контейнерах. Известко­вое тесто перевозят в специально для этого приспособленных кузовах самосвалов. Известь негашеная должна храниться в за­крытых складах, защищенных от попадания влаги. Гидратную известь можно хранить непродолжительное время в мешках и сухих складах. Молотую известь не следует хранить более 30 сут, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет актив­ность.

§ 5.8. Экономика производства извести

Себестоимость 1 т строительной комовой извести около 18,5 руб/т, т. е. существенно выше среднеотраслевых издержек производства цемента. Причиной такого положения являются не­достаточно высокий технический уровень производства извести, слабая концентрация производства, повышенные издержки на сырье и топливо (табл. 5.5).

Таблица 5.5. Структура цеховой себестоимости комовой извести

Статьи калькуляции

Затраты, % к итогу

Статьи калькуляции

Затраты, % к итогу

Сырье

 

Заработная плата с начисле­

 

Топливо

 

ниями

 

Электроэнергия

 

Цеховь1е расходы и расход

 

 

 

по содержанию оборудования

 

 

 

Итого

 

 

Колебания в уровне себестоимости извести велики. Так, по Белгородскому заводу себестоимость извести в 2...2,5 раза ниже, чем по другим заводам.

Решающим образом на себестоимость извести влияет средняя мощность предприятия. На мелких, технически слабо оснащен­ных предприятиях выпускается более половины всей продукции. При этом себестоимость на мелких заводах со среднегодовой мощностью до 10 тыс. т почти в 2 раза выше, чем на крупных предприятиях. Следовательно, экономически целесообразно стро­ительство цехов извести большей мощности по новым типовым проектам с применением более совершенных конструкций извест­ково-обжигательных печей.

Производство извести на предприятиях по изготовлению сили­катных изделий осуществляется в основном в шахтных и вра­щающихся печах. Среднегодовое время работы шахтных печей в целом по СССР колеблется в очень широких пределах—от 187 до 346 сут.

Характеристика работы печей по величине съема продукции приведена в табл. 5.6.

Таблица 5.6. Группировка заводов по съему извести с 1 м3 объема шахтиых печей

Съем с 1 м3 объема печи в сутки, кг

Количество

заводов

Удельный вес, %

в количестве заводов

в выпуске извести

До 500

 

9,2

5,1

501.„700

 

20,4

14,4

701...900

 

33,3

28,6

Свыше 900

 

37,1

51,9

Итого

     

Улучшение работы шахтных печей по съемам и использова­нию их во времени даст возможность на 10... 12% увеличить вы­пуск товарной извести и снизить ее себестоимость. Свыше 25% себестоимости извести составляют материальные затраты, среди которых особенно велики затраты на сырье. Исследования ВНИИСтрома показали, что эти затраты на предприятиях, рабо­тающих на собственном сырье, в 2,5 раза меньше, чем на пред­приятиях, получающих известняк со стороны. Привозной извест­няк в большинстве случаев является нефракционированным, что вынуждает организовать дробление и сортировку.

Осуществление концентрации карьерного хозяйства и комп­лексной механизации работ на карьерах позволяет снизить себе­стоимость камня на 30...40% и расходы на его транспортировку. Упорядочение карьерного хозяйства и снабжение известково­обжигательных цехов силикатных заводов позволит снизить це­ховую себестоимость извести на 7...8%.

Затраты на топлива также являются весьма значительными в себестоимости извести. Перевод предприятий на газообразное топливо не только удешевляет продукцию (1,5...2 руб/т), но и улучшает качество извести. Важное условие сокращения расхода топлива и улучшения качества извести — обеспечение оптималь­ного режима сжигания топлива в печи.

Предприятия известковой промышленности характеризуются невысоким уровнем механизации труда (30...60%), поэтому важ­нейшей задачей является механизация погрузочно-разгрузочных работ и транспортирование известняка и топлива к печам.

Осуществление мероприятий по снижению себестоимости об­жига извести, организация снабжения заводов фракционирован­ным известняком и углем, механизация трудоемких работ и улучшение организации труда позволяют снизить себестоимость извести на действующих предприятиях не менее чем на 20...25%.

В 1985 г. в СССР было произведено 9,4 млн. т строительной извести. В ближайшей перспективе будет увеличено производство извести, существенно повышена степень концентрации и техни­ческая оснащенность производства на базе строительства спе­циализированных известковых заводов годовой мощностью 300 тыс. т и более; постепенно осуществлена ликвидация мелких и нерентабельных предприятий и цехов, оснащенных устаревши­ми типами печей; созданы крупные специализированные карьеры, обеспечивающие известковые заводы фракционированным изве­стняком; повышено качество и расширен ассортимент известко­вых вяжущих. Важнейшей задачей наращивания мощностей при этом является строительство новых высокомеханизированных предприятий с эффективными обжиговыми агрегатами.

5.Б. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

§ 5.9. Гидравлическая известь

Ф Гидравлическая известь — продукт умеренного обжига при температуре 900...1100°С мергелистых известняков, содержащих

6...20% глинистых примесей. При обжиге мергелистых известня­ков после разложения углекислого кальция часть образующейся СаО соединяется в твердом состоянии с оксидами Si02; А12Оз; Ре20з, содержащимися в минералах глины, образуя силикаты 2Ca0-Si02, алюминаты С,аО-А12Оз и ферриты кальция 2Ca0-Fe203, обладающие способностью твердеть не только на воздухе, но и в воде. Так как в гидравлической извести содержится в значи­тельном количестве свободный оксид кальция СаО, то она, так же как и воздушная известь, гасится при действии воды, причем чем больше содержание свободной СаО, тем меньше ее способ­ность к гидравлическому твердению.

Строительную гидравлическую известь выпускают в виде тон- коизмельченного порошка, при просеивании которого остаток частиц на сите № 008 не должен превышать 15%. Кроме гли­нистых и песчаных примесей мергелистые известняки обычно содержат до 2...5% углекислого магния и другие примеси. Для производства гидравлической извести необходимо применять из­вестняки с возможно более равномерным распределением гли­нистых и других включателей, так как от этого в значительной степени зависит качество получаемого продукта.

Для характеристики химического состава сырья, содержаще­го известняк и глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются гидравлическим или основным модулем, ко­торый для гидравлической извести составляет 1,7...9:

т = %СаО/ {% (Si02 +Al203 + Fe203)]

Различают гидравлическую известь двух видов: слабогидрав­лическую с модулем 4,5...9 и сильногидравлическую с модулем

1.7...4.5.

Гидравлическая известь, затворенная водой, после предвари­тельного твердения на воздухе продолжает твердеть и в воде, при этом физико-химические процессы воздушного твердения сочетаются с гидравлическими. Гидрат оксида кальция при испа-' рении влаги постепенно кристаллизуется, а под действием угле­кислого газа подвергается карбонизации. Гидравлическое твер­дение извести происходит в результате гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция так же, как в портландцементе. Предел прочности образцов через 28 сут твердения должен быть не менее: для слабогидравлической и сильногидравлической со­ответственно при изгибе — 0,4 и 1,0 МПа и при сжатии — 1,7 и 0,5 МПа.

Гидравлическая известь по химическому составу должна со­ответствовать требованиям, указанным в табл. 5.7. Она должна


выдерживать испытание на равномерность изменения объема. Гидравлическую известь применяют в тонкоизмельченном виде для приготовления строительных растворов, предназначенных для сухой или влажной среды, бетонов низких марок и т. д. Гидравлическая известь дает менее пластичные, чем воздушная, растворы, быстрее и равномернее твердеющие по всей толще стены и обладающие большей прочностью.

Таблица 5.7. Технические требования к гидравлической извести

Химический состав

Нормы для извести, % по массе

слабогидравли­

ческой

сильногидрав­

лической

Содержание активных:

 

 

не менее

 

• 5

не более

   

Содержание активной MgO,

   

не более

 

 

Содержание углекислоты COj,

   

не более

 

 

Потери при прокаливании, не

   

более

 

 

 

§ 5.10. Портландцемент

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди других вяжущих веществ. В 1990 г. выпуск портландцемента отечественной промышленностью достигнет 140... 142 млн. т, зна­чительно превысив уровень производства цемента в других стра­нах, в том числе США.

Изобретение портландцемента (1824 г.) связано с именами Егора Герасимовича Челиева — начальника мастерских военно­рабочей бригады и Джозефа Аспдина — каменщика из англий­ского города Лидса.

• Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твер­деющее в воде и на воздухе. Его получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм назы­вается клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях.

Для регулирования сроков схватывания в обычных цементах марок 300...500 при помоле к клинкеру добавляют гипс не ме­нее 1,0 % и не более 3,5 % от массы цемента в пересчете на ан­гидрид серной кислоты SO3, а в цементах высокомарочных и быстротвердеющих — не менее 1,5% и не более 4,0%. Портланд­цемент выпускают без добавок или с активными минеральными

добавками.

ГОСТ 10178—85 предусматривает выпуск трех разновид­ностей портландцемента: ДО — без добавок, Д5 — с введением до 5 % активных минеральных добавок всех видов и Д20, в кото­рую разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок, в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа) или до 20% доменных и электро- термофосфорных гранулированных шлаков, глиежей и прочих активных минеральных добавок.

• Клинкер. Качество клинкера зависит от его химического и минералогических составов. Для производства портландцемент- ного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основ­ном состоит из двух оксидов: СаО и СОг, а глина — из различ­ных минералов, содержащих в основном три оксида: Si02, AI2O3 и РегОз. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется СОг, а оставшиеся четыре оксида: СаО, Si02, AI2O3 и РегОз — образуют клинкерные минералы. Содержание оксидов в цементе примерно следующее: 64...67% СаО, 21...24% Si02, 4...8% А1203, 2...4% Ре2Оз.

Кроме указанных основных оксидов в портландцементном клинкере могут присутствовать MgO и щелочные оксиды К20 и Na20, снижающие качество цемента. Оксид магния, обожжен­ный при температуре около 1500°С, при взаимодействии с водой очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже за­твердевшем растворе или бетоне, поэтому содержание оксида магния в портландцементе не должно быть более 5%. Наличие в цементе щелочных оксидов выше 1 % может вызвать разруше­ние отвердевшего бетона на таком цементе.

Указанные выше основные оксиды находятся в клинкере не в свободном виде, а образуют при обжиге четыре основных ми­нерала, относительное содержание которых в портландцементе следующее (%): трехкальциевый силикат 3Ca0-Si02 (алит) —

45...60; двухкальциевый силикат 2Ca0-Si02 (белит) — 20...35; трехкальциевый алюминат ЗСаО-АЬОз — 4...12; четырехкальци­евый алюмоферрит 4СаО-А1гОз-Ре2Оз—10...18. Сокращенное обозначение этих минералов следующее: C3S, C2S, С3А и C4AF.

• Алит (C3S) — основной минерал клинкера, быстро твердеет и практически определяет скорость твердения и нарастания проч­ности портландцемента. Он представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2...4%) MgO, AI2O3, Р2О5, Сг20з и других примесей, которые могут су­щественно влиять на структуру и свойства портландцемента.

• Белит (P-C2S) — второй по важности и содержанию силикат­ный минерал клинкера, медленно твердеет и достигает высокой прочности при длительном твердении. Белит в клинкере представ­ляет собой твердый раствор двухкальциевого силиката (p-C2S) и небольшого количества (1...3%) А120з, Fe203, MgO, Сг2Оз и др. В связи с тем что белит при медленном охлаждении клин­


кера теряет вяжущие свойства, переходя из P-C2S в y^S, это явление предотвращается быстрым охлаждением клинкера.

Содержание минералов-силикатов в клинкере в сумме состав­ляет около 75%, поэтому гидратация алита и белита в основном определяет свойства портландцемента. Оставшиеся 25% объема клинкера между кристаллами алита и белита заполнены кри­сталлами С3А, C4AF, стекла и второстепенными минералами.

• Трехкальциевый алюминат (С3А) при благоприятных усло­виях обжига образуется в виде кубических кристаллов. Он очень быстро гидратирует и твердеет. Продукты гидратации имеют по­ристую структуру и низкую прочность. Кроме того, СзА явля­ется причиной сульфатной коррозии цемента, поэтому его содер­жание в сульфатостойком цементе ограничено 5%.

• Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF) — алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера, представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, обыч­но ее состав близок к 4СаО-А120з-F2O3. По скорости гидрата­ции этот минерал занимает как бы промежуточное положение между алитом и белитом и не оказывает определяющего значения на скорость твердения и тепловыделение портландцемента.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5... 15%, которое в основном состоит из СаО, AI2O3, MgO, К2О и Na20.

При правильно рассчитанной и тщательно подготовленной и обожженной сырьевой смеси клинкер не должен содержать свободного оксида кальция СаО, так как пережженная при тем­пературе около 1500°С известь, так же как и магнезия' MgO, очень медленно гасится, увеличиваясь в объеме, что может при­вести к растрескиванию уже затвердевшего бетона.

Портландцемент, получаемый на заводах из различных видов природного сырья и с неодинаковой технологией производства, отличается как по химико-минералогическому составу, так и по свойствам. Требования стандарта не отражают полностью неко­торых важных для строительства свойств цемента: стойкости цементного камня в агрессивных средах, морозостойкости, интен­сивности тепловыделения, деформативной способности и т. д. Однако в этом значительную помощь оказывает знание мине­ралогического состава клинкера, который имеет прямую связь с основными физико-механическими свойствами портландцемента и позволяет проектировать портландцемент для бетона конкрет­ных эксплуатационных условий.

• Производство портландцемента. Сырье для производства портландцемента должно содержать 75...78% СаСОз и 22...25% глинистого вещества. Горные породы, удовлетворяющие указан­ным требованиям, в природе встречаются редко. Поэтому для производства портландцемента наряду с известняком и глиной следует применять так называемые корректирующие добавки, со­держащие значительное количество одного из оксидов, недостаю­щих в сырьевой смеси. Так, недостаточное количество 5Юг ком­пенсируется введением высококремнеземистых веществ (опоки, диатомита, трепела). Увеличить содержание оксидов железа моЖно путем введения колчеданных огарков или руды. Повы­шение содержания глинозема AI2O3 достигается добавлением вы­сокоглиноземистых глин.

Кроме того, цементная промышленность все шире начинает использовать побочные продукты, например отходы разных от­раслей промышленности — доменные шлаки, нефелиновый шлам (отход при производстве глинозема) и др. В них содержится 25.-30% SiCb; 50...58% СаО; 2...5% А1203; 3...8% других оксидов. Если к сырью такого состава добавить 15...20% извест­няка, то состав смеси получается аналогичный используемому для получения портландцемента.

Использование в цементной промышленности побочных про­дуктов и отходов других отраслей — крупный шаг в разработке безотходной технологии, способствующей охране окружающей среды. Это направление работ рассматривается перспективными планами народного хозяйства до 2000 г., как одно из важнейших.

В качестве топлива применяют природный газ, сокращается использование каменного угля и мазута. В настоящее время отечественная цементная промышленность в значительной мере работает на газообразном топливе, как наиболее эффективном.

Технологический процесс производства портландцемента состоит из следующих основных операций: добычи известняка и глины, подготовки сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовления из них однородной смеси заданного состава, обжига смеси и измельчения клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом, а иногда с добавками.

В зависимости от приготовления сырьевой смеси различают два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой. При мокром способе сырьевые материалы измельчают и смешивают в присутствии воды и смесь в виде жидкого шлама обжигают во вращающихся печах; при сухом способе материалы измельчают, смешивают и обжигают в сухом виде. В последнее время все шире начинает применяться комбинированный спо­соб приготовления сырьевой смеси, по которому сырьевую смесь подготовляют по мокрому способу, затем шлам обезвоживают и из него приготовляют гранулы, которые обжигают по сухому способу.

Каждый из способов имеет свои положительные и отрицатель­ные стороны. В водной среде облегчается измельчение материа­лов и быстро достигается однородность смеси, но расход топлива на обжиг смеси в 1,5...2 раза больше, чем при сухом способе. Развитие сухого способа длительное время ограничивалось вследствие низкого качества получаемого клинкера. Однако успе­хи в технике помола и гомогенизации сухих смесей обеспечили качество портландцемента.

В настоящее время получает всемерное развитие сухой способ Производства цемента с печами, оборудованными циклонными теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами (см. рис. 5.8), Производительность технологической линии с печью 4,5X80 м циклонными теплообменниками и реактором-декарбонизатором' составляет 3000 т клинкера в сутки. При этом способе производ­ства цемента расход топлива снижается на 30...40% по сравне­нию с мокрым, а металлоемкость печных агрегатов — в 2,5...3 ра­за. Намечается также освоение технологии и строительство це­ментных заводов с реактором-декарбонизатором с печами 5\ ХЮ0 м производительностью 5000 т клинкера в сутки.

По мокрому способу (рис. 5.5) сырьевые материалы, достав­ляемые из карьера на завод в кусках, подвергают предваритель­ному измельчению (до крупности не более 5 мм). Твердые поро­ды дробят в дробилках, а более мягкие (глина, мел) измельчают перемешиванием с водой в глиниболтушках. Болтушка представ­ляет собой круглый железобетонный резервуар диаметром

5...10 м и высотой 2,5...3,5 м, футерованный чугунными плитами. Вокруг вертикальной оси в болтушке вращается крестовина с подвешенными в ней на цепях стальными граблями для измель­чения кусков глины. Полученный в глиноболтушке шлам с влаж­ностью около 45 % выпускается через отверстие с сеткой и пере-

Рис. 5.5. Технологическая схема производства портландцемента по мокрому

способу:

/ — подача известняка из карьера; 2 — дробилка для известняка; 3 — подача глины из карьера; 4 — подача воды; 5 — бассейн для размешивания глины; 6 — сырьевая мельница; 7 — шлам-бассейиы; 8—вращающаяся печь; 9 — холодильник; 10 — подача топлива; // — склад гипса; 12 — элеватор для подачи гипса из дробилки в бункер; 13— склад клинкера; 14 — шаровая мельница; 15— снлосы для цемента; 16 — упаков­ка цемента


 

чивается в трубную (шаровую) мельницу, куда непрерывно Сдается дробленый известняк. Трубная мельница (рис. 5.6) Поедставляет собой стальной цилиндр длиной до 15 м, диаметром о 3,2 м, вращающийся на полых цапфах, через которые мель­ницу с °ДН0Й стороны загружают, а с другой стороны — разгру­жают. Внутри мельница разделена перегородками с отверстиями на три камеры. В первой и второй камерах имеются стальные или чугунные шары, а в третьей — небольшие цилиндрики. Через по­лую цапфу шлам поступает в первую камеру трубной мельницы. При вращении мельницы шары под действием центробежной силы и силы трения прижимаются к стенкам, поднимаются на некоторую высоту и падают, разбивая и растирая зерна ма­териала. Трубные мельницы являются непрерывнодействующим оборудованием, Тонкоизмельченный материал в Виде сметанооб­разной массы — шлама — подается насосом в шлам-бассейны, представляющие собой железобетонные или стальные резервуары цилиндрической формы. В них окончательно корректируется хи­мический состав шлама и создается некоторый запас для беспе­ребойной работы печей. Из бассейнов шлам поступает в баки, а затем равномерно подается во вращающуюся печь для обжига. Вращающаяся печь (рис. 5.7) представляет собой длинный цилиндр из листовой стали, облицованный внутри огнеупорным материалом. Длина печей 150... 185...230 м, диаметр 4...5...7 м. Барабан печи установлен с наклоном 3,5...4° и вращается вокруг своей оси с частотой 0,5...1,4 мин-1. Вращающиеся печи работа-

15 к

Рис. 5.6. Шаровая многокамерная мельница:

1, 10 — торцовое днище; 2 — подшипник; 3 — загрузочная воронка; 4 — пустотелая цапфа; 5 — межкамерные перегородки; 6 — корпус; 7 — крышка; 8 — диафрагмеииая перегородка; 9 — конус; 11 — лопасти; 12 — разгрузочный конус; 13 — кожух; 14 — сито; 15 — разгрузоч­ный патрубок; 16 — разгрузочные отверстия


 

Рис. 5.7. Вращающаяся печь:

1 — дымосос; 2 — питатель для подачн шлама; 3 — барабан; 4 — привод; 5 — вентилятор с форсункой для вдувания топлива; 6 — холодильник


 

ют по принципу противотока. Шлам загружается с верхней сто­роны печи и передвигается к нижнему концу.

Топливо в виде газа или пыли каменного угля вдувается вместе с воздухом с противоположного конца печи и сгорает, создавая температуру 1500°С. Дымовые газы удаляются со сто­роны поднятого конца печи. Шлам, перемещаясь вдоль барабана, соприкасается с горячими газами, идущими ему навстречу, и постепенно нагревается.

Образованию портландцементного клинкера предшествует ряд физико-химических процессов, протекающих в определенных тем­пературных границах — технологических зонах печного агрега­та — вращающейся печи. При мокром способе производства це­мента по ходу движения обжигаемого материала условно выде­ляют следующие зоны: I — испарения, II — подогрева и дегидра­тации, III — декарбонизации, IV — экзотермических реакций, V — спекания, VI — охлаждения. Рассмотрим эти процессы на­чиная с поступления сырьевой смеси в печь, т. е. по направле­нию с верхнего ее конца (холодного) к нижнему (горячему).

В зоне испарения при постепенном повышении температуры с 70 до 200°С испаряется влага; сырьевая смесь подсушивается. Подсушенный материал комкуется. Перемещаясь, комья распа­даются на более мелкие гранулы. В печах сухого способа зона испарения отсутствует.

В зоне подогрева при постепенном нагревании сырья с 200 до 700°С выгорают органические примеси, из глиняных минера­лов удаляется кристаллохимическая вода (при 450...500°С) и образуется безводный каолинит Al203-2Si02. Зоны испарения и подогрева при мокром способе занимают 50...60% длины печи.

В зоне декарбонизации температура обжигаемого материала повышается с 700 до 1100°С; происходит диссоциация карбона­тов кальция и магния с образованием свободных СаО и MgO. Одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды S1O2, AI2O3, Fe203, которые вступают в химическое вза­имодействие с СаО. В результате этих реакций, происходящих в твердом состоянии, образуются минералы ЗСаО-АЬОз, СаО-АЬОз и частично 2Ca0-Si02.

В зоне экзотермических реакций при температуре 1200... 1300°С завершается процесс твердофазового спекания материа­ла, образуются ЗСаО-АЬОз, 4СаО-АЬОз-РегОз и белит, резко уменьшается количество свободной извести, но достаточное для

насышения двухкальциевого силиката до трехкальциевого.

В зоне спекания при температурах 1300... 1450... 1300°С проис­ходит частичное плавление материала (20...30% обжигаемой сМеси)- В расплав переходят все клинкерные минералы, кроме 2Ca0-Si02, все легкоплавкие примеси сырьевой смеси. Алит кристаллизуется из расплава в результате растворения в нем оксида кальция и двухкальциевого силиката. Это соединение плохо растворимо в расплаве, вследствие чего выделяется в виде мелких кристаллов, которые в дальнейшем растут. Понижение температуры с 1450 до 1300°С вызывает кристаллизацию из расплава ЗСаО-АЬОз, 4СаО-А1гОз- РегОз и MgO (в виде пери- клаза), которая заканчивается в зоне охлаждения.


Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 23 | Нарушение авторских прав







mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.025 сек.)







<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>