Цех по производству ШПЦ

                                1.Номенклатура и применение 

          Шлакопортландцемент (ГОСТ 10178-85) является гидравлическим вяжущим веществом, получаемым путем совместного, тонкого измельчения портландцементного клинкера и вяжущего гранулированного доменного или электротермофосфорного  шлака с добавлением 3-6% двуводного гипса;

шлакопортландцемент можно изготовить тщательным сливанием тех же материалов, измельченных раздельно.

          По ГОСТ 10178-76 доменного шлака  в этом цементе должно быть  не менее 21% не более 10% массы  цемента; часть шлака можно  заменить активной минеральной  добавкой (треплом) не более 10% массы цемента, что способствует улучшению технических свойств вяжущего. Наиболее быстрое твердение происходит при 30-40% шлака.

          Гипс вводят в шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака. Дозировку гипса нужно устанавливать экспериментально.

          Содержание S0з в клинкере должно  быть не менее 1, 0% не более 4, 0% по массе. Отличительной его способностью является повышенная прочность при изгибе (возр. 28 суток) 5, 9    и при сжатии (возр. 28 суток) 49 МПа. В отличии от пуццолановых портландцементов ШПЦ не вызывает повышения водопотребности растворов и бетонных смесей. При несколько замедленном росте прочности в первой, после затворения период, он интенсивно наращивает] ее в последующем. За срок от 7 суток до одного года прочность у ШПЦ – в нормальных температурно-влажностных условиях возрастает примерно в 2.5  раза.

           Твердение ШПЦ на основе доменного  шлака при обычной температуре  сопровождается связыванием воды, не испаряющейся при 105°С, в количестве 15% массы вяжущего. При этом возникают конструкционные поры, суммарный объем которых равен 0, 4-0, 5 см/г связанной воды, не испаряющейся при 105°С. Пористость при твердении портландцементов достигает в среднем 0, 28 см/г неиспаряющейся воды.

            Истинная плотность ШПЦ колеблется в пределах 2, 8-3, 0 г/см³, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака. Плотность в рыхло-насыпном состоянии 900-1200 кг/м³, а в уплотненном -1400-1700 кг/м³.

            Водопотребность ШПЦ существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов. В ряде случаев при ровной удобообрабатываемости в растворные или бетонные смеси на ШПЦ-е нужно добавлять воды меньше, чем при использовании портландцемента. Водоотделением из теста, полученного затворением ШПЦ-та, несколько больше, чем из теста портландцемента. С увеличением тонкости помола его водоудерживающая способность значительно возрастает.

            Для повышения активности ШПЦ-ов применяется мокрый помол шлаков и последующее слепление шлакового шлама в бетономешалке с портландцементом. Было установлено, что выделение тепла при твердении ШПЦ-та понизилось, что особенно ценно для массового бетона. ШПЦ при твердении обычно отмечается равномерным изменением объема. 

           Тепловыделение при твердении  ШПЦ меньше, чем у ПЦ, причем  тем меньше, чем больше в нем  шлака, и тем значительнее, чем  выше его удельная поверхность.

           Жаростойкость ШПЦ значительно  превосходит жароспособность ПЦ. ШПЦ способен без снижения прочности выдержать длительное воздействие высоких температур (600-800°С). Это объясняется, главным образом, пониженным содержанием свободного Са (ОН)₂.

           Положительной особенностью ШПЦ,  в отличие от пуццолановых, является  сравнительная воздухоспособность, обеспечивающая нормальное твердение бетона наземных сооружений. ШПЦ не оказывает коррозирующего действия на заложенную в бетон стальную арматуру и достаточно прочно сцепляется с ней.

           Морозостойкость уменьшается с  увеличением содержания шлака.  Этой объясняется несколько меньшей плотностью и повышенной водопроницаемостью бетонов на ШПЦ. Бетоны на ШПЦ обычно выдерживают 50-100 циклов замораживания и оттаивания. Поэтому его не рекомендуют для изделий и конструкций, работающих в особо суровых условиях, например в плитах-оболочках гидротехнических сооружений, размещаемых в зоне меняющегося уровня воды и систематически замерзающих и оттаивающих в водо-насыщенном состоянии.

          Основные назначения ШПЦ: для бетонных и железобетонных сборных изделий, подвергаемых пропарке, монолитных «массивных» бетонных и железобетонных надземных, подземных и подводных конструкций при действии пресных и минеральных вод. Он особенно эффективен в крупных гидротехнических сооружениях. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                

 
 

                                    2. Технология производства     

      2.1Выбор способа и технологической схемы производства 

          Технологический процесс получения  шлакопортландцемента на заводах полным производственным циклом (включая получения клинкера) состоит из следующих основных операций:

   1. Изготовление  портландцементного клинкера;

   2. Подготовка  гранулированного шлака;

   3. Получение  шлакопортландцемента совместным помолом этих двух материа-        

       лов и гипса. 

          Помол клинкера может проектироваться  как по открытому, так и по  замкнутому циклу в сравнении  с помолом по открытому циклу  эффективнее в тех случаях,  когда необходимо получить цемент  с высокой удельной поверхностью  или цементы различной тонкости помола, а также когда измельченные компоненты сильно отличаются по размолоспособности. Цементы с удельной поверхностью выше 3500 см/г получать помолом по открытому циклу неэффективно. Расстояние между соседними мельницами принимается 12, 18, 24 и 30 м в зависимости от размеров мельниц и общего компоновочного решения.

          Достоинством помола в замкнутом  цикле является возможность увеличивать  загрузку мельницы мелющими телами до 30%, что повышает ее производительность при одновременном увеличении удельной поверхности готового продукта. Кроме того, уменьшается износ мелющих тел и броне футеровки, повышается активность цемента и потребителю отгружают продукт с несколько пониженной температурой. А это означает, что могут ни понадобиться специальные холодильники для охлаждения готового цемента.

          Технология производства шлакопортландцемента отличается тем, что гранулированный доменный шлак подвергается сушке при температурах, исключающих возможность его рекристаллизации, и в высушенном виде подается в цементные мельницы. При помоле ШПЦ-та производительность многокамерных трубных мельниц понижается, что объясняется, по-видимому низкой средней плотностью шлака, ограничивающей возможность    достаточного заполнения по массе объема мельниц.

           Для получения каждого компонента  с наиболее приемлемой для  него тонкостью помола следует  размалывать клинкер и шлак  раздельно. В зависимости от  сравнительной сопротивляемости клинкера и шлака измельчению принимают две схемы помола. По первой клинкер предварительно измельчают в первой мельнице, а затем уже во второй совместно со шлаком. Такая схема рекомендована Южшпроцементом для получения быстро-отвердевающего ШГЦ. Она рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинкера. В этом случае достигается особо тонкий помол клинкера, что

 ускоряет  твердение ШПЦ. Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измельченные компоненты еще дополнительно истирают друг друга. Высокая тонкость помола - развитая удельная поверхность - особенно важна для клинкерной части цемента.

          Технология быстро-твердеющего ШПЦ была разработана Южшпроцементом для основных шлаков и НИИцементом - для кислых. По схеме Южшпроцемента помол ШПЦ осуществляется по двустадийной схеме; в начале на одной мельнице измельчается только клинкер, который затем направляется во вторую мельницу для совместного тонкого измельчения со шлаком и гипсом. В результате получается клинкерный компонент с большой удельной поверхностью, обеспечивающей высокую интенсивность твердения ШПЦ-та.

           Степень гидравлической активности  шлаков по аналогии с ПЦ. клинкером может быть в некоторой мере охарактеризована модулем основности и модулем активности. Модуль основности Мо доменного шлака представляет собой отношение содержащихся в нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов:

Мо= (СаО+ MgO) / (SО₂+ Аl₂Оз). В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                    

                           2.2 Описание технологического процесса 

          Гранулированный шлак предварительно  сушат в сушильных барабанах  до влажности, не превышающей 1-2%. Шлак не следует нагревать не выше 600-700°С, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.

          Высушенный шлак, портландцементный  клинкер и гипс дозируют и  направляют на помол в трубную  мельницу.

          Основными факторами, определяющими  выбор схемы дробления сырьевых  материалов, являются их физические свойства, а также размеры кусков, поступающих на измельчение. Оптимальная степень предварительного измельчения сырьевых материалов зависит от их размолоспособности.

          Дробление материалов может производиться  в одну, две или три стадии. Крупность кусков материалов, поступающих в мельницу, должна быть не выше 10-15 мм для клинкера, 30 мм для гипса. Влажность клинкера не должна

превышать 0, 5%, гипса (как добавки к клинкеру) -10%, гранулированного шлака 2%.

          Трубные мельницы с открытым  циклом измельчения применяют  для помола сырьевых материалов, а также клинкера. Для получения цемента с удельной поверхностью 3000-3500 см/г и выше применяют обычно более экономичные мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздушными сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки в двухкамерными мельницами.

           Измельченный в мельнице материал  поступает в сепаратор, где  из него выделяются фракции тех размеров, какие требуются для готового продукта, а более крупные частицы направляются снова в мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на 10-20%.

            На помольных установках с  сепараторами создается возможность  получать высоко-прочные быстро-твердеющие цементы с удельной поверхностью до 3500-4000 см /г и более при пониженном содержании в них тончайших частиц, быстро теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25-35°С), что положительно сказывается на его измельчении. Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянных загрузках и размерах мелющих тел. 
 
 
 
 

           2.3 Технологическая схема производства шлакопортландцемента

 
 
 

Клинкер                                                     Гипс                                                Шлак

                                                                                  

   

Транспортёр                                        Транспортёр                                 Транспортёр

   
 

Элеватор                                         Дробилка                               Бункер

  
 

Бункер                                                   Элеватор                                          Дозатор                    

 

Дозатор                                                     Бункер                    ПОС       Сушильный барабан

 

                                                                Дозатор                                          Элеватор