Портландцемент. Основы технологии

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса. Портландцементный клинкер — продукт спекания сырьевой смеси надлежащего химического состава, обеспечивающего преобладание после обжига силикатов кальция.

Основными сырьевыми материалами для получения портландцемента являются известняки и глинистые породы или ихприродные смеси — мергели. Применяют также разнообразные отходы промышленности: золы, шлаки, нефелиновый шлам и др.

Химический состав портландцементного клинкера обычно находится в следующих пределах, %:

СаО         .   .  .  .	................. 63—66	MgO         ....	.  .  .  . 0,5—5
SiOo.....................	................. 21—24	SO..............................	............. 0,3—1
А1203 .................	.................. 4—8	Na.O + КгО .  .  .  .	.... 0,4—1
.................	.................. 2—4

Производство портландцемента складывается из двух стадий: получения клинкера и его измельчения с добавками.

Основными технологическими операциями производства цементного клинкера являются: разработка и подготовка сырьевых материалов, включающие добычу, измельчение и при необходимости их сушку; получение однородной сырьевой смеси при совместном измельчении и смешении компонентов; обжиг сырьевой смеси до спекания, обеспечивающего прохождение физико-химических процессов клинкерообразования, и охлаждение.

Различают два основных способа получения клинкера — мокрый и сухой. При мокром способе сырьевая смесь подготавливается и обжигается в виде водной суспензии — шлама с влажностью 35—42%. Сухой способ предусматривает высушивание материалов до их совместного измельчения. Сырьевая смесь при сухом способе поступает на обжиг в порошкообразном или гранулированном состоянии.

В большинстве стран, так же как и в СССР, наиболее распространен мокрый способ производства клинкера. Этому способствовало достижение при мокром способе высокой однородности сырьевой смеси, что благоприятно отражается на качестве клинкера. Вместе с тем при сухом способе производства затраты теплоты примерно в 1,5—2 раза ниже, чем при мокром, и могут достигать 3140 кДж/кг. В настоящее время благодаря созданию эффективных конструкций клинкерообжигательных. печей сухой способ получает более широкое распространение.

Основные сырьевые материалы, необходимые для производства цемента, добываются в карьерах вблизи заводов открытым способом. Измельчение сырьевых материалов идет в две стадии: дробление в дробилках (щековых, молотковых, валковых, конусных); помол (тонкое измельчение) в трубных шаровых или других мельницах.

Для современной технологии портландцемента характерна высокая тонкость помола сырья, при этом повышается однородность смеси и ускоряются физико-химические процессы при обжиге. Откорректированная однородная сырьевая смесь подвергается обжигу, который является решающей технологической операцией в производстве портландцемента. Обжиг осуществляется обычно во вращающихся печах. Длина современных вращающихся печей достигает 185—230 м, диаметр до 5—7 м (рис. 7.1). Производительность печи 5X185 м составляет 1800 т/сут, печи 7X230 м — 3000 т/сут.