При производстве портландцемента

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах.Цемент – это собирательное название группы гидравлических вяжущих веществ, представляет собой тонкоразмолотый минеральный порошок, способный при смешении с водой образовывать пластичную массу, с течением времени затвердевающую в камневидное тело. В данной работе будет рассмотрена технология производства портландцемента.

Наиболее распространенный цемент, называемый портландцементом – это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе.

Как правило техника промышленная переработка сырья проходит три этапа развития. На первомэтапе используется далеко не оптимальный режим производства и узко ограниченный круг сырья. Второйэтап характеризуется постепенным расширением сырьевых возможностей и уточнением технологического процесса, базирующихся главным образом на экспериментальных и практических данных и лишь частично на научно обоснованных положениях. В это время производство обычно опирается на эмпирические правила, рецепты, коэффициенты.

На третьем этапе развития находятся производства, для которых главным фактором является не рецептура и не формальные эмпирические коэффициенты, а обстоятельные научные знания.

В настоящее время технолог может выпускать на одном и том же заводе цементы различных свойств в зависимости от требований строителей, может приготовить цемент из многих видов сырья. Если сырье не отвечает нужным требованиям, химия и технология силикатов располагают обширным запасом технических приемов, позволяющих довести качество сырья до требуемых кондиций.

Технология современного портландцемента рассчитана на отклонения в химическом и минералогическом составе сырьевых компонентов в достаточно широких пределах. Это обстоятельство позволяет все шире использовать промышленные отходы для производства портландцемента.

Нефелиновый шлам по сравнению со многими другими промышленными отходами является наиболее стабильным продуктом. По химическому составу он близок к портландцементу, что видно из данных таблицы 1. Это обстоятельство и позволило предположить, что нефелиновый шлам может быть рационально использован в качестве цементного сырья.

Таблица 1 – Сравнение химических составов нефелинового шлама и портландцемента

Вид вяжущего вещества	Окислы в %
Вид вяжущего вещества	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	R₂O	Прочие
Портландцемент	20-25	3-7	2-5	60-63	0,4-4,4	0,1-2,5	0,03-0,30
Нефелиновый шлам	24-30	3-6	2-5,5	52-55	0,2-2,2	1,0-3,0	1,0-5,5

Научно–исследовательские работы под руководством В. А. Кинда в этом направлении были начаты еще в 1931 г. в связи с решением апатито–нефелиновой проблемы Кольского полуострова. На основании полученных результатов Гипроцемент разработал проект первого цементного завода, где в качестве основного компонента служил нефелиновый шлам. Строительство данного завода было осуществлено перед самым началом Великой Отечественной войны.

Цементный цех Волховского алюминиевого завода (ВАЗ) работает с 1952 г. и является первым предприятием, применяющим в качестве сырьевого компонента нефелиновый шлам. Цех оснащен двумя печами размером 3,0х2,7х3,0х127 м, тремя сырьевыми и тремя цементными мельницами размером 2,2х13,0 м. В качестве сырья используются известняк, нефелиновый шлам, боксит и огарки.

На заводе производится совместным размолом сырьевых компонентов приготовление сырьевой шихты. Исследования Гипроцемента показали, удельный расход электроэнергии при совместном помоле составляющих до остатка 10% на сите № 008 на 25% меньше, чем при раздельном помоле известняка, боксита и нефелинового шлама. Кроме того, схема совместного помола сырьевых материалов является наиболее рациональной и по балансу воды.

Сырьевая смесь, приготовленная мокрым способом с нефелиновым шламом, проявляет склонность к осаждению, что связано с повышенным удельным весом частиц шлама. Чтобы устранить это явление, в шихту необходимо вводить сульфитно–спиртовую барду.

При пуске цементного цеха ВАЗ работниками Гидроцемента было установлено, что нефелиновый шлам может быть использован для получения цемента, если кремнеземистый модуль его не более 4,8, глиноземистый модуль не менее 1,0, а общее содержание щелочей не превышает 2%, из них водорастворимых щелочей должно быть не более 0,5%.

Многолетняя практика работы цементного цеха Волховского алюминиевого завода показала, что нефелиновый шлам является высоко эффективным сырьевым компонентом, обеспечивающий получение цемента марки 500 и выше.

На основании опыта цементного цеха ВАЗ в 1959 г. было предусмотрено расширение Пикалевского цементного завода до трех технологических линий с установкой печей 4,5x170 ми с учетом полного использования отхода глиноземистого производства–нефелинового шлама.

Глина и частично известняк сырьевой смеси заменены шламом, содержание которого достигает 40–50%. Для получения сырьевой смеси необходимого химического состава в качестве добавок применяются боксит и огарки.

В одной из особенностей сырьевой смеси, приготовленной на основе нефелинового шлама, является пониженный расход компонентов на 1 т клинкера (1,25–1,28 т) по сравнению с расходом для обычной сырьевой смеси (около 1,5 т). Отсюда и выход клинкера из 1 т сырьевой смеси, содержащей нефелиновый шлам, примерно на 15–20% больше выхода клинкера из обычной сырьевой смеси.

Использование нефелинового шлама увеличило производительность печей на 25–30%; так, производительность малогабаритных печей размером 3,6x60 м с переходом на нефелиновый шлам составляет 19–20 т/ч. При введении в шихту нефелинового шлама новый вращающиеся печи дают 60–63 т/ч клинкера. Увеличение производительности печей обусловлено и уменьшением удельного расхода материалов, и облегчением процесса клинкерообразования.

Данные указывают на то, что нефелиновый шлам является эффективным сырьевым компонентом портландцементного производства. При его использовании повышается производительность по клинкеру основного оборудования (мельниц, печей), что проводит к значительному уменьшению производственных затрат,следовательно, к снижению себестоимости цемента.

Работа Волховского и Пикалевского заводов показала эффективность нефелинового шлама в качестве сырьевого компонента и позволила приступить к строительству крупного цементного завода.

Для обжига клинкера на строящемся заводе устанавливаются вращающиеся печи размерами 5,8x4,8x5,3x175 м. Следовательно производительность такой печи при работе на сырьевой смеси с нефелиновым шламом составит 2500т/сутки клинкера. Удельный расход тепла при обжиге смеси с влажностью 32%, составляющей из известняка и нефелинового шлама, составит 1200 ккал/кг клинкера.

Для помола клинкера и добавок устанавливаются цементные мельницы размером 3,2x14,0 м, производительностью 60 т/ч каждая.

На Волховском и Пикалевском цементных заводах, применяется четырехкомпонентная сырьевая смесь из известняка, нефелинового шлама, боксита и колчеданных огарков. Такая сырьевая смесь имеет невысокие глиноземистый и кремнеземистый модули и поэтому легко обжигаются.

Опыт показал, что обжиг шихты, состоящей только из известняка и шлама, весьма затруднителен; реакции клинкерообразования протекают медленно; значительное количество извести остается несвязанной. Для интенсификации процессов клинкерообразования, а также для удаления щелочей, содержащихся в значительном количестве в нефелиновом шламе (до 2%).

Высокая эффективность использования нефелинового шлама как компонента портландцементной сырьевой смеси обусловлена значительной подготовленностью этого материала к процессу клинкерообразования в цементном производстве. Действительно, нефелиновый шлам уже подвергался обжигу при 1350⁰ Си состоит главным образом из двухкальциевого силиката, он содержит очень мало связанной CO₂и представляет собой измельченный материал.Состав шлама доводят до состава портландцементной сырьевой смеси.

Недостатками шлама являются повышенное содержание щелочей и необходимость использования двух корректирующих добавок для повышения содержания АО₃ и Fe₂O₃ в сырьевой смеси.

По гранулометрическому составу нефелиновый шлам–суспензия с размерами зерен до 0,5 мм; это позволяет уменьшить число и мощность машин грубого помола.

В настоящее время вопрос о целесообразности использования отходов промышленности в качестве цементного сырья почти не встречает возражений. Тем не менее в этом направлении нужны еще большие усилия. Все еще продолжается строительство новых цементных заводов на естественном сырье в местах, обеспеченных отходами промышленности, пригодными для цементного производства.

Кроме того, портландцемент полученный с добавлением в состав нефелинового шлама, широко применяют для получения конструкционных железобетонных изделий таких как многопустотные панели перекрытия, лестничные площадки, лестничные марши, карнизы и другие конструкционные изделия [2].

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 284; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!