Гидравлические вяжущие материалы. Виды цементов, производство портландцемента. Технико-эконом. и эколог. оценка процессов.

Гидравлические вяжущие вещества после смешивания с водой твердеют, прочность получающегося камня сохраняется или повышается не только на воздухе, но и в воде, их применяют в надземных, подземных, гидротехнических и других сооружениях. К гидравлическим вяжущим веществам относятся— портландцемент и его разновид­ности, глиноземистый цемент, пуццолановые и шлаковые цементы, гидравлическая известь и романцемент. Основными характеристиками вяжущих веществ являются нор­мальная густота теста, скорость схватывания и механическая проч­ность после затвердения, тонкость помола Св-ва: 1) мин.в-ва легко затвердевают.,2) легко превращаються в твердое камневидное тело. Технология производства портландцемента по сухому и мокрому способу. Портландцемент представляет собой продукт тонкого измельче­ния цементного клинкера, получаемого в результате обжига до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в цементе силикатов кальция. Это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее на воздухе и в воде. В зависимости от метода приготовления сырьевой смеси раз­личают мокрый и сухой способы производства портландцемента. По мокрому способу сырьевые материалы, достав­ляемые из карьера на завод, подвергают предварительному из­мельчению до крупности частиц не более 5 мм: твердые породы (известняк) — в щековых или валковых дробилках, мягкие компоненты (мел, глину) — перемешиванием с водой в бассейнах-глино-болтушках. Полученный глиняный шлам, или суспензия, выпускается через отверстие с сеткой и перекачивается в трубную мельницу, куда непрерывно подается дробленый известняк или меловой шлам. Далее материал подается насосом в шламбассейны, представляющие собой железобетонные или стальные резервуары цилиндрической формы. В них окончательно корректируется химический состав шлама и создается некоторый запас последнего для обеспечения бесперебойной работы печи. Обжиг сырьевой смеси производится в специальных вращаю­щихся печах из листовой стали . Вращающиеся печи работают по принципу противотока. Сырье­вая смесь подается в печь со стороны ее верхнего (холодного) конца, а топливно-воздушная смесь вдувается со стороны нижнего (горячего). Сырьевая смесь, поступающая в печь, медленно перемещаясь вдоль барабана, проходит шесть зон. В зоне испарения (до 200 °С) испаряется свободная вода, про­исходит высушивание сырьевой смеси, подсушенный материал комкуется. Дальнейшее высушивание смеси, выгорание органических при­месей, начало дегидратации глины — удаления химически связан­ной воды, разрушение глинистых минералов происходит в зоне подогрева (200...700 °С). В третьей зоне — зоне декарбонизации (700...1100 °С) —за­вершается процесс диссоциации карбонатных солей кальция и маг­ния. Появляются значительные выделения свободного оксида каль­ция. Термическая диссоциация СаСОз — эндотермический процесс, поэтому потребление теплоты в третьей зоне печи наибольшее. В этой же зоне происходит распад дегидратированных глинистых минералов на оксиды SiO2, А12Оз, Ре2Оз, которые вступают в хими­ческое взаимодействие с СаО. В зоне экзотермических реакций (1100...1300 °С) идет процесс образования основных клинкерных минералов (2CaO-SiO2, ЗСаО-А12О3, 4СаО-А12О3-Ре2О3). При температуре 1300...1450 °С в зоне спекания в образую­щейся жидкой фазе происходит образование главного минерала клинкера — алита (3CaO-SiO2). В зоне охлаждения раскаленный клинкер охлаждается в колос­никовых холодильниках до температуры 50...200 °С и в виде мелких камнеподобных зерен — гранул темно-серого или зеленовато-серо­го цвета — направляется на склад. На складе клинкер вылежива­ется две недели. Измельчение клинкера (помол) производится в трубных много­камерных мельницах. Добавки измельчаются вместе с клинкером (совместный помол) или раздельно и затем смешиваются с клин­керным материалом. Готовый портландцемент пневматически транспортируется в силосы для охлаждения. Затем его расфасовы­вают (по 50 кг) в многослойные бумажные мешки, внутренний слой которых пропитан битумом, или загружают в специально оборудованные автомобильные (цементовозы), железнодорожные или водные транспортные средства. Сухой способ производства цемента отличается тем, что сырьевые материалы влажностью менее 10 % после предваритель­ного дробления сразу измельчаются в шаровых мельницах. Полу­ченные порошкообразные компоненты тщательно смешиваются в смесителях и после корректирования и усреднения до заданного химического состава смесь подается во вращающуюся печь на обжиг. Сухой способ производства цемента отличается тем, что сырьевые материалы влажностью менее 10 % после предваритель­ного дробления сразу измельчаются в шаровых мельницах. Полу­ченные порошкообразные компоненты тщательно смешиваются в смесителях и после корректирования и усреднения до заданного химического состава смесь подается во вращающуюся печь на обжиг.