Развитие мокрого способа производства цемента (стр. 2 из 8)

Прочность при изгибе в возрасте 1 суток для цементов типа I и II для низких и нормальных температур должны быть не менее 2,7 мПа; для цементов типа III -0,7 мПа.

Тонкость помола (остаток на сите № 008) по ГОСТ 66-13 для цементов типа I, II должна быть не более 12 %, удельная поверхность - не менее 270 м²/кг. Для облегченного цемента типа III тонкость помола должна составлять -10 %.

Водоотделение для I и II типов -8,7 мл, для III типа -7,5 мл. Растекаемость цементного теста непластифицированного для I и II типов составляет 200 мм, а пластифицированного для I и II типов -220 мм. Плотность цементного теста для облегченного цемента III типа составляет 1,50 г/см³.

Потери при прокаливании у цементов I типа должны быть равными 5 %. Массовая доля нерастворимого остатка для I типа - не более 5 %. Массовая доля оксида серы (SО₃) должны находиться в пределах 1,5-3,5 % для цементов типа I, II, III. Массовая доля хлор-иона (Сl^-) для цементов типа I, II, III должна составлять 0,1 %.

Тампонажные цементы предназначены для изоляции нефтяных, газовых и специальных скважин от проникания в них грунтовых вод. Цементное тесто для тампонирования скважин имеет хорошую подвижность при перекачивании насосами и транспортировании по трубопроводам, для этого его приготавливают при повышенном водоцементном отношении равном 0,4-0,5. Тампонажные цементы обладают быстрым ростом прочности в начальные сроки твердения, коррозийной устойчивостью к солевым растворам в пресной воде, повышенной трещиностойкостью.

[10]

1.3Характеристика клинкера и добавок

Завершающей стадией производства цемента является процесс помола клинкера и добавок. Клинкер представляет собой гранулы шаровидной формы диаметром до 50 мм. Его получают путем обжига до спекания сырьевой смеси во вращающихся печах. По химическому составу клинкер состоит, в основном, из (% по массе): СаО -64-67; SiO₂ -21-25, Al₂O₃ -4-8, Fe₂O₃ -2-4. Кроме того в состав клинкера входят (% по массе): 0,5-1 -щелочей (Na₂O +K₂O); 0.5-5 MgO; 0,1-0,3 TiO₂; 0,1-0,3 -P₂O₅.

Главные оксиды - SiO₂, Al₂O₃, СаО и Fe₂O₃ - при обжиге взаимодействуют между собой, образуя клинкерные минералы, соотношение которых определяет свойства портландцемента. Клинкер состоит из кристаллов различной формы, между которыми размещено промежуточное вещество, представленное стекловидной фазой.

Минералогический состав клинкера представлен следующими минералами: алит (трехкальциевый силикат -3СаО × SiO₂), белит b-модификация (двухкальциевый силикат -

2СаО ×SiO₂), трехкальциевый алюминат (3СаО ×Al₂O₃) и алюмоферриты кальция переменного состава от 8 СаО ×3 Al₂O₃ ×Fe₂O₃ до 2СаО ×Fe₂O₃. Содержание в клинкере трехкальциевого алюмината для цементов типов I, II, III должно содержаться не более 5 %. Сумма С₃А и С₄АF должна быть не более 22 %.

Наряду с главными клинкерными минералами в состав клинкера входит незакристаллизованное стекло, которое имеет переменный состав со значительным количеством Al₂O₃ и Fe₂O₃. Минералогический состав клинкера влияет на технологию производства портландцемента и его свойства.

Кроме химического и минералогического составов, клинкер характеризуется определенными соотношениями четырех основных оксидов. Эти соотношения называются модулями и коэффициентом насыщения. В цементном производстве для характеристики состава клинкера пользуются двумя модулями - силикатным (п) и глиноземным (р).

Силикатный (кремнеземный) модуль характеризует отношение в клинкере минералов-силикатов (С₃S +C₂S) к минералам-плавням (С₃А и С₄АF) и определяется как отношение количества оксида кремния в клинкере к суммарному содержанию в нем оксидов алюминия и железа. Для портландцемента силикатный модуль находится в пределах от 1,7 до 3,5.

Глиноземный (алюмосиликатный) модуль характеризует соотношение С₃А и С₄АF в клинкере и выражается отношением оксида алюминия и оксида железа. Величина глиноземного модуля для портландцемента находится в пределах от 1,0 до 3,0.

Коэффициент насыщения - это наиболее важная характеристика портландцементного клинкера, его величина определяет соотношение в клинкере между минералами-силикатами С₃S и C₂S.

При производстве портландцементного клинкера основная задача состоит в том, чтобы при минимальном количестве свободного оксида кальция получить продукт, содержащий как можно больше трехкальциевого силиката.

Необходимой добавкой при помоле клинкера является гипс, который вводится в виде гипсового камня. По химическому составу он представлен, в основном, двуводным сернокислым кальцием СаSО₄×2Н₂О. Химически чистый двуводный сернокислый кальций содержит, %: СаО -32,56; SО₃ -46,51 и Н₂О -20,93.

Введение гипса в цемент позволяет замедлить сроки схватывания при твердении цементного камня. Гипсовый камень должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013-82.

Для производства цемента используют гипсовый камень с размером частиц до 60 мм, поэтому перед подачей в цементную мельницу предусматривается его дробление.

Для связывания в воде нерастворимые соединения свободного гидрата оксида, который выделяется в процессе твердения цемента необходимо вводить активные минеральные добавки. В данном проекте в качестве активных минеральных добавок предусмотрено использование доменного шлака полусухой грануляции. Доменный шлак получают в результате обжига железной руды совместно с флюсами в восстановительной среде с использованием кокса в качестве топлива и восстановители оксидов железа до металлического Fе и получения чугуна. Грануляция шлака происходит путем его быстрого охлаждения. Доменный шлак по химическому составу, в основном, (на 90 % и более) состоит из четырех оксидов - SiO₂, Al₂O₃, СаО, MgO.

Введение доменного гранулированного шлака в качестве активной минеральной добавки улучшает строительно-технические свойства цемента: повышает его водонепроницаемость, морозостойкость, коррозийностойкость. Кроме этого снижается себестоимость цемента, так как он является отходом производства; успешно решаются вопросы охраны окружающей природы, экологической защиты земель, воды и атмосферного воздуха, предотвращая образование завалов.

[1,2,11]

2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обоснование выбора схемы технологического процесса

Помол клинкера может осуществляться по открытому и по замкнутому циклу. При открытом цикле помола материал один раз проходит через мельницу и в качестве готового продукта поступает на дальнейшее хранение.

При помоле в замкнутом цикле измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор (воздушно-проходной или циркуляционный), который отделяет готовый продукт от крупки и она возвращается обратно в мельницу на домол. Крупка циркулирует в системе, пока не измельчится до требуемой тонкости.

Выбор схемы зависит от ассортимента выпускаемой продукции. В данном проекте выпуск ассортимента по замкнутому циклу более рационален. Использование данной схемы производства позволяет получить портландцемент высокого качества за счет более тонкого помола цемента.

Клинкер, гипс и шлак со склада транспортируются грейферными кранами в бункера мельниц. Из бункеров клинкер и добавки поступают в весовые дозаторы и в определенном соотношении попадают в загрузочное устройство мельницы, где происходит помол шихты за счет действия на нее мелющих тел.

Размолотый в мельнице материал поступает в двухходовой переключатель, который подает его в аэрожелоб. С помощью элеватора материал подается на высоту, где по аэрожелобу он направляется в центробежный сепаратор. Восходящий воздушный поток, создаваемый вентилятором, встроенным внутри сепаратора, взвешивает частицы и классифицирует их по размеру, причем грубые частицы крупки достигают стенок внутреннего корпуса и, сползая по внутреннему корпусу, направляется на домол. Мелкие частицы с воздушным потоком через жалюзи проходят во внешний корпус сепаратора, где благодаря резкому снижению скорости движения воздуха достигают стенок и конической части внешнего корпуса и как готовый продукт направляется в бункер пневмовинтового насоса. Насос перекачивает цемент по трубопроводу в силоса, где он хранится.

При данной схеме помола пневмовинтовые насосы устанавливают в одном помещении под пылеулавливающими устройствами, что улучшает условия их обслуживания. Кроме этого снижается расход электроэнергии на помол цемента.