Разработать материальный баланс и проектные технологические решения цеха обжига цементного завода

3. Измельчают совместно  цементный клинкер, гипс и микронаполнитель.

4. Осуществляют ступенчатый  помол, при котором в одной  мельнице предварительно измалывается  цементный клинкер с добавкой  гипса; полученный порошок направляется  во вторую мельницу, куда одновременно  поступает микропаполнитель и где они тонко измельчаются. При использовании твердого высокоабразивного кварцевого песка либо кристаллического известняка проявляется абразивное действие микронаполнителя, повышающего дисперсность клинкерных частиц. Целесообразность введения в портландцементы инертного материала вытекает из этого, что, как сейчас признано, крупные зерна клинкера размером более 50—60 мкм медленно гидратируются и поэтому их роль в процессе твердения цемента незначительна. В связи с этим неполная замена таких клинкерных зерен частицами инертного материала должна несколько замедлять твердение цемента и снижать его прочность.

   Вместе с тем частицы микронаполнителя принимают некоторое участие в формировании структуры цементного камня. Они раздвигают зерна гидратирующего цемента и этим содействуют ускорению процессов гидратации. Зерна микронаполнителя создают поверхность, на которой могут располагаться гидратные новообразования, появляющиеся в результате гидратации через раствор особо дисперсных зерен клинкера. Они способствуют росту кристаллов гидратных соединений и их уплотнению. Наши исследования показали, что тонкоизмельченные кварцевые микронаполнители обладают химической активностью. Интенсивное образование гидросиликатов кальция серии CSH(B) наблюдается, как известно, в условиях автоклавного твердения при меньшей дисперсности кварцевых зерен.

   Микронаполнители в виде карбонатов кальция либо магния также не могут считаться химически инертными веществами.

   Песчанистый портландцемент получают путем совместного помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка и используют для производства асбестоцементных листов с применением автоклавной обработки в течение 8 ч при 0,9 МПа. В результате гидратации песчанистого цемента при насыщенном паре высокой температуры гидроксид кальция химически взаимодействует не только с песком, но частично и с волокнами асбеста, что позволило организовать на трех заводах выпуск асбестоцементных изделий автоклавным способом. Отличительными особенностями песчанистого цемента в нормальных условиях твердения является пониженное тепловыделение при гидратации. Другие строительно-технические свойства песчанистых цементов зависят от физико-химической характеристики клинкера и песка и его содержания в цементе по массе, а также от способа измельчения цемента и удельной поверхности его компонентов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

3.1 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВЫМ  МАТЕРИАЛАМ

   Для изготовления песчанистого портландцемента  применяют:                           

- портландцементный  клинкер нормированного состава;                             

- гипсовый  камень;

- песок.

   Основными видами сырья, применяемого для производства портландцементного клинкера, являются известковые и глинистые породы. Используются и другие виды природного сырья, а также исскуственные материалы, являющиеся отходами других отраслей промышленности.

   Известняк – основной вид карбонатного сырья  при производстве портландцемента. К известнякам обычно относят  породы осадочного происхождения.

   Для производства портландцементного клинкера наиболее пригодные мергелистые  известняки (известняки с примесью глинистых частиц) с невысоким  пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевые включения.

   Карбонатный компонент должен быть сложен  тонкодисперсным  кальцитом; включения трудно измалываемого  крупнокристаллического кальцита недопустимы  из-за слабой его реакционной способности  при обжиге портландцементного клинкера.

   Объемная  масса плотных известняков достигает 2400-2700кг/м³. Известняк содержит до 90% и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. По химическому составу этот материал характеризуется преимущественным содержанием окиси кальция    (до 50 % и более), (до 40 % и более). Известняк содержит также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание окиси кальция более 3-3,5% и серного ангидрита более 1,5-1,7 %  недопустимо. Прочность на сжатие  250 – 300  МПа.

   Глинистые   породы -  второй   основной   компонент  портландцементных 

сырьевых  смесей. Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы.

   Характерный признак кристаллических решеток  всех глинистых материалов – слоистое строение. Это обуславливает способность  глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно деспиргироваться в воде, набухать.

   Для цементного производства используют следующие  виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистые сланцы, лесс и лессовидные  суглинки.

   Глины – тонкодисперсные осадочные  горные породы, образующие с водой  пластичное тесто и сохраняющие  после высыхания приданную им форму, состоящие из различных минералов: каолинита, гидрослюд и других гидроалюмосиликатов,

   Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в  пределах одного месторождения. Химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов  - 60…80%, - 5…20%, - 3…15%. В небольших количествах в глинах могут содержаться и в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли содержащие . Эти примеси, а также нежелательны. Их содержание в глинах по возможности должно быть минимальным.

   К химическому составу глинистых  пород, используемых при производстве цемента, предъявляются следующие  требования. Количество неограниченно. Допустимое содержание зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием не более 5%. Содержание в сумме не должно превышать 3-4%, а не более 1%.

   Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси  необходимое количество и соотношение  кислотных оксидов , ,

   Глина должна иметь равномерную структуру, не содержать включений крупных  зерен кварца других крупнообломочных пород,  вызывающих затруднения при  помоле и трудно осваиваемые при  обжиге.

   При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический  кварцевый песок, крупные частицы  полевого шпата и слюд. В связи  с этим количество крупных фракций  более 0,2мм не должно превышать 10%.

   Влажность глин колеблется в пределах 15 - 25 %. Объемная масса комовой глины 1800 - 2000 . Плотность глин составляет 1,7-2,1 . Глина содержит не менее 50% частиц размером 0,01мм, в том числе не менее 25-30% частиц размером 0,001мм.

   Гипс  при получении портландцемента  вводится в клинкер в виде гипсового  камня. Гипсовый камень - горная порода осадочного происхождения.

   Гипс  в цемент вводят при  помоле клинкера в количестве 3-5% для регулирования  сроков схватывания цемента. Требования к качеству гипсового камня регулируются ГОСТ 4013-82. По содержание в предварительно высушенном веществе гипс подразделяется на сорта.  

   Гипсовый  и гипсоангидритовый камни применяют  в зависимости от размера фракций:

   60-300 мм гипсовый камень для производства  гипсовых вяжущих;

   0-60 мм гипсоангидрит и гипсовый камень для производства цемента;

   Для фракции 60-300 мм содержание камня размером менее 60 мм не должно превышать 5%, а  более 300 мм не более 15%, при этом максимальный размер камня не должен превышать 350 мм. Фракции размером 0-60 мм не должна содержать камня размером 0-5 мм более 30%

    В качестве наполняющих тонкоизмельченных добавок обычно используют: кварцевые и полевошпатные пески, песчаники, различные известковые породы и др. ГОСТ 4797-69 предъявляет требования к микронаполнительным добавкам по тонкости помола - остаток на сите - 02 не должен превышать 5% и сквозь сито - 008 должно проходить не менее 65% материала; нормализуется также содержание примесей, оказывающих отрицательное влияние на твердение цемента.

   Как отмечалось ранее, даже при длительном твердении бетонов клинкерные частички размером более 40— 60 мк обычно полностью не гидратируются и выполняют в цементном камне роль микронаполнителя. Клинкерные частички такого размера без существенного снижения прочностных характеристик портландцемента могут быть замещены в нем подобными же частичками, но из других, в том числе и инертных материалов.

   При изготовлении бетонов и растворов низких марок требуются вяжущие сравнительно невысоких марок. При использовании обычных портландцементов расчетное количество цемента для получения заданной прочности бетона или раствора часто оказывается недостаточным для придания бетонной или растворной смеси требуемой удо-боукладываемости и исключения водоотделения. Разбавление портландцемента в этом случае добавками-наполнителями позволяет без перерасхода цемента получить требуемую удобообрабатываемость смеси и повысить плотность бетона или раствора.

   Наконец, при изготовлении автоклавных бетонных изделий введение в портландцемент кремнеземистых добавок-наполнителей способствует значительному повышению прочности бетонов. При водотепловой обработке бетонов в автоклаве при 170—200°С (9—16 ат) происходит химическое взаимодействие между клинкерными минералами и измельченными кремнеземистыми добавками (в том числе и кристаллическим кварцем). В результате дополнительно образуется значительное количество цементирующих новообразований, таких как CSH(B) и гидрогранаты 3CaO-Al₂0₃-nSi0₂- (6—2п)Н₂0, и при оптимальном содержании молотых кремнеземистых добавок достигается прочность, значительно превышающая прочность бетонов на исходном портландцементе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА  И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА, ВКЛЮЧАЯ  ГРАФИК ТЕПЛОВОЙ  ОБРАБОТКИ 

   Гипс двуводный           Мел                             Глина                       Вода     Газ        Песок

       Добыча                     Добыча                         Добыча                                              Добыча 

   Дробление        Гидрофобизация            Первичное дробление                        Сушка