Портландцемент. Мокрый и сухой способы производства

 

МИНОБР НАУКИ РОССИ                                                                                 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ           «Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова» Факультет: «Инженерно-строительный»                                                                              Кафедра: «ГиСМ»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

«Портландцемент. Мокрый и сухой способы производства»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

   студент гр.                                                               

Проверил:

   преподаватель                                                                          

 

Ижевск, 2015 г.

Содержание

1. Введение………………………………………………………………………………….3
2. Портландцемент………………………………………………………………………….4
3. Способы производства портландцемента……………………………………………...5
1. Мокрый способ производства……………………………………………………...5
2. Сухой способ производства…………………………………………………………9
4. Заключение……………………………………………………………………………...12
5. Литература………………………………………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

      Портландцемент  является одной из разновидностей  цемента. Само слово "цемент" относится  к собирательным понятиям —  он объединяет различные виды  вяжущих материалов, полученных  путем обжига некоторых горных  пород и подвергнутых измельчению. Вяжущими их назвали за способность  соединять (связывать) в единое целое как отдельные частицы мелких наполнителей, так и более крупные фрагменты.

     Цемент не  является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий  и энергоемкий, однако результат  стоит того - на выходе получают  один из самых популярных строительных  материалов, который используется  как самостоятельно, так и в  качестве составляющего компонента  других строительных материалов (например, бетона и железобетона).

    В России производство  портландцемента было расширено  в конце XIX в. Над его созданием  и совершенствованием много работал  А. Р. Шуляченко, которого называют “отцом русского цементного производства”. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы вытеснили цементы иностранного производства. В России первый завод по производству портландцемента был построен в 1856 г., а к началу 1-й Мировой войны уже работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн т цемента в год. Заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для его производства.

    Всего существует  три основных способа производства портландцемента: мокрый, сухой и комбинированный (в данной работе мы рассмотрим лишь первые два). Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки. Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.

 

 

 

 

 

2. Портландцемент. Состав.

     Портландцементом ГОСТ 30515 – 97 называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, состоящий преимущественно из высокоосновных силикатов кальция, а также алюминатов и алюмоферритов кальция. Обычный силикатный цемент, или портландцемент, получаемый совместным тонким измельчением клинкера и гипса, представляет собой зеленовато-серый порошок, который при смешивании с водой затвердевает на воздухе (или в воде) в камнеподобную массу. Гипс вводят в состав портландцемента для регулирования сроков схватывания. Он замедляет начало схватывания и повышает прочность цементного камня в ранние сроки. Наряду с обычным портландцементом (без добавок), обозначаемым индексом ПЦ Д0, выпускают два вида портландцемента с минеральными добавками, обозначаемые индексами ПЦ Д5 и ПЦ Д20. В первый допускается вводить дополнительно до 5 % активных минеральных добавок, а во второй свыше 5, но не более 10 % добавок осадочного происхождения (трепел, опока), или до 20 % добавок вулканического происхождения, глиежей, гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков. Соотношение клинкера, гипса и добавок характеризует вещественный состав портландцемента. Качество клинкера зависит от химического и минералогического состава. Химический состав характеризуется содержанием различных оксидов, а минералогический – количественным соотношением минералов, образующихся в процессе обжига. Портландцементный клинкер состоит в основном из, % по массе: СаО-64…67; SiO2- 21…25; Аl2O3 – 4…8; Fе2O3 — 2…4. Кроме того, в составе клинкера могут присутствовать MgO, ТiO2, щелочи и др.

     Важнейшие оксиды, входящие в состав клинкера (СаО, SiO2 , Аl2O3 и Fе2O3), взаимодействуют в процессе обжига, образуя клинкерные минералы. Портландцементный клинкер состоит из ряда кристаллических фаз, отличающихся друг от друга химическим составом. Основные минералы клинкера: алит – 3СаО • SiO2 (сокращенная запись С3S); белит — 2СаО • SiO2 (С2S); трехкальциевый алюминат 3 СаО • Аl2O3 (C3А) ; алюмоферриты кальция переменного состава от 8 СаО • 3 Аl2O3 • Fе2O3 до 2СаО • Fе2O3 (С8A3F…C2F).

     Минералогический состав клинкера влияет на технологию производства портландцемента и его свойства. Знание минералогического состава клинкера позволяет прогнозировать свойства портландцемента: скорость набора прочности при различных условиях твердения, стойкость в пресных и минерализованных водах, тепловыделение при твердении и др. Это дает в соответствии с видом сооружения и условиями его эксплуатации подбирать нужный цемент.

 

 

 

3. Способы производства портландцемента.

3.1. Мокрый способ производства цемента

     При мокром способе производства сырьевые материалы измельчают и сырьевую смесь смешивают с водой. Получаемая сметанообразная масса — сырьевой шлам — содержит 32—45% воды.

     В зависимости от физических свойств исходных сырьевых материалов и других факторов при получении портландцемента по мокрому способу применяют разные схемы производства (рис. 3.1) отличающиеся одна от другой способом приготовления сырьевой смеси.  
 
 
Рис. 3.1.Технологическая схема производства цемента по мокрому способу:

14 -бункер, 21 — вращающаяся  печь, 22-колосниковый холодильник, 23 -  вентилятор острого дутья, 24-вентилтор  общего дутья, 25 – скруббер, 26 –  электрофильтр, 27-дымосос, 28-труба для  выброса  газов, 29 - винтовой конвейер  для транспортирования пыли, 30-пнеамовинтовой  насос, 31-ковшовый конвеер, 32- бункерное приемное устройство для разгрузки добавок, 37 –силосы.

 
     На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента, в которой приведены основные технологические переделы без указания дозировочных и транспортных устройств и другого вспомогательного оборудования, выглядит следующим образом . 
     Начальная технологическая операция получения клинкера — измельчение сырьевых материалов. При использовании в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках или в мельнице самоизмельчения (рис.3.2).

 

 

Рис. 3.2. Мельница сухого самоизмельчения        «Аэрофол »: 1 – загрузочная цапфа; 2 – поперечные била; 3 – зубчатые выступы; 4 – разгрузочный патрубок

Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках (рис. 3.3):

 

 

 Рис. 3.3. Технологическая схема двухступенчатого дробления известняка:

1 – вентилятор; 2 – ленточный  конвейер; 3 – рукавный фильтр; 4 –  молотковая дробилка;   5 – щековая дробилка; 6 -  пластинчатый питатель; 7 – загрузочный бункер; 8 – самосвал.

 

Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк. В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке. 
     Выходящий из мельниц сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами (рис.3.4).

 

Рис. 3.4. Вращающаяся печь размером 5Ч185 м:

1 – дымосос; 2 – питатель  для подачи шлама; 3 – барабан; 4 – привод; 5 – вентилятор с  форсункой для вдувания топлива; 6 – колосниковый охладитель.

 

     Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников направляют непосредственно на помол в цементные мельницы. Перед помолом клинкер дробят. Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками.

      Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа (цементные силосы). Отгружают цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.5 Схема производства портландцемента по мокрому способу:

 

 

 

 

 

 

3.2. Сухой способ производства

     При сухом  способе производства (рис. 3.6) портландцемента выбор схемы зависит от физических и химических свойств сырья.

     Схема производства  портландцемента по сухому способу  во вращающихся печах при использовании  в качестве сырья известняка и глины приведена на рис. 5. Производство портландцементного клинкера в этом случае складывается из следующих операций.

     После выхода  из дробилки известняк и глину  высушивают до влажности примерно 1%, после чего измельчают в  сырьевую муку. Помол и сушку сырьевой смеси целесообразно вести одновременно в одном аппарате — сепараторной мельнице. Этот способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, работающих по сухому способу.

     Сырьевую муку  заданного химического состава  получают путем дозирования сырьевых компонентов в мельницу с последующим усреднением и корректированием сырьевой шихты в специальных смесительных силосах, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром (содержанием СаСОз).

     Затем подготовленная  сырьевая смесь поступает в  систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких ступеней циклонов. Время пребывания смеси в циклонных теплообменниках не превышает 25—30 с. Из циклонов материал подается в печь, откуда клинкер пересыпается в холодильник. После охлаждения клинкер направляется на склад. Другие технологические операции при сухом способе производства — подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемента, его хранение и отправка потребителю — такие же, как и при мокром способе.

 

 

 

  

Рис. 3.6. Технологическая схема производства цемента по сухому способу:  14 — мельничный вентилятор, 15 — кондиционер, 26 —рукавный фильтр, 27 — циклонные теплообменники, 29 — колосниковый холодильник, 33 — дробилка клинкере, 34— конвейер клинкере, 35 — силосы, 36 — регулировочный шибр,  З8 - питатель-дозатор, 39 — дробилка, 40 —сушильная установка, 41 — дымосос, 42 — вентилятор, 43 — весовой дозатор. 44 —кои-веяер, 45— трубная мелышца, 46 — элеватор, 47 —сепаратор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.7. Схема производства портландцемента по сухому способу:

 
Заключение

   Существует также  третий способ производства портландцемента  – комбинированный. В этом случае сырьевая смесь в виде шлама, полученного по мокрому способу производства, подвергается обезвоживанию и грануляции, а затем обжигается в печах, работающих по сухому способу.

    У каждого из  этих способов есть свои преимущества  и недостатки. Способ производства цемента выбирают в зависимости от технологических факторов, а также от вида и сорта топлива, предназначенного для обжига клинкера. С технологической точки зрения целесообразность применения того или иного способа обусловливается составом и свойствами сырья — влажностью, однородностью, твердостью, размучиваемостью. При влажном, легко размучиваемом сырье с низкой степенью однородности лучше использовать мокрый способ производства, при неразмучиваемом однородном сырье с низкой влажностью — сухой.