Портланцемент. 
Сухий спосіб производства

Міністерство освіти й науки України.

Придніпровська Державна академія будівництва та архітектури.

Кафедра Технології будівельних матеріалів, виробів.

та конструкцій.

Реферат Портландцемент. Сухий спосіб виробництва.

Виконав: Курочкін М.П.

Перевірив: Мосьпан В.І.

Дніпропетровськ 2003р.

Портландцементом називається гідравлічне скорозшивач, одержуване тонким подрібненням портландцементного клінкеру з гіпсом, котрий іноді зі спеціальними добавками. По речовинному складу (ГОСТ 10 178 — 76) розрізняють портландцемент без добавок, портландцемент з мінеральними добавками, шлакопортландцемент. Властивості портландцемента визначаються, перш всього якістю клінкеру. Введені до нього добавки призначені їхнього регулювання. Портландцемент та її різновиду є основним матеріалом в будівництві. Він дає змогу будувати бетонні і залізобетонні конструкції найрізноманітніших будинків та споруд. Велетенські темпи будівництва у СРСР зумовили різке зростання виробництва цементу. Виробництво портландцемента може бути розділено на два комплексу операцій. Перший включає виготовлення клінкеру, другий — отримання портландцемента подрібненням клінкеру що з гіпсом, Активними мінеральними та інші добавками. Одержання клінкеру — найскладніший і энергоёмкий процес, вимагає великих капітальних і експлуатаційних витрат. Питома вартість клінкеру сягає 70 -80% загальної вартості портландцемента. Виробництво портландцемента складається з таких операцій: видобутку вапняку і глини, підготовці сировинних матеріалів також приготування їх однорідної суміші заданого складу, випалу сировинної суміші матеріалів до спечення та придбанням клінкеру, помелу клінкера на порошок з гаком кількістю гіпсу, котрий іноді добавок.

Основне завдання є отримання клінкеру з заданим фазовим складом, що залежить від складу і забезпечення якості сировини, обраного співвідношень між вихідними матеріалами, необхідної дисперсности і однорідної сировинної суміші і від правильного режиму випалу і охолодження клінкеру. Нині застосовують три основних способи підготовки сировинної суміші із вихідних матеріалів: «мокрий», у якому помел і змішання сировини ввозяться мокрою середовищі, «сухий», коли матеріали змішуються і подрібнюються в сухому вигляді й комбінований. Сухий спосіб, попри техніко-економічні переваги по порівнянню з мокрим, тривалий час знаходив обмежений застосування внаслідок зниженого якості одержуваного клінкеру. Проте успіхи у техніці тонкого подрібнення і гомогенізації сухих сумішей забезпечив можливість отримання високоякісних портландцементов і з сухому способу. Це обумовило різке зростання за останні десятиліття виробництва цементу у цій способу. Виготовлення клінкеру по сухому способу тех-нічно та економічно більш доцільно у випадках, коли вихідні сировинні матеріали характеризуются:

Вологістю до 10 — 15%; Відносної однорідністю за хімічним складом і зниження фізичної структурі, що забезпечує можливість отримання гомогенної сировинної борошна при подрібнюванні сухого сировини. При сухому способі витрати тепла на випал клінкеру досягають 3150 — 4190 кДж/кг, що менше витрат під час виробництва по мокрому способу. При сухому способі виготовлення клінкеру вихідні матеріали після роздрібнення піддаються высушиванию і спільному помоле в кульових та інших млинах до залишку 6 — 10% на ситі № 008. Ліплять сировинну борошно: 1) в коротких обертових печах з попереднім теплової обробкою её:

в циклонных теплообменниках, у яких отходящими з печей газами матеріал нагрівається до температур 800 — 850*С із застосуванням часткової декарбонизацией його (на 30 — 40%); в циклонных теплообменниках, а далі у спеціальних реакторах, у яких температура борошна підвищується до 920 — 950*С, а декарбонизация матеріалу перед його надходженням в піч сягає 85 — 90%. Такий ефект виходить рахунок спалювання в реакторах додаткового невеликої кількості палива; в конвеєрних кальцинаторах рахунок тепла відведених з печей газів; 2) нарешті, сировинну ціни на борошно вигляді гранул можна обпалювати в автоматичних шахтних печах. Залежно від способу випалу сировинної борошна схеми виробництва кілька відрізняються. Підготовка сировини й його випал у обертових печах з теплообмінниками, декарбонизаторами і кальцинаторами. Клінкер по сухому способу у обертових печах з циклонными теплообмінниками, а новітніх системах, а поєднані із реакторами одержують у по технологічної схемою. Видобувають вапняк і глину з урахуванням їх властивості тими самими приёмами, які використовуються при мокрому способі виробництва. Наступна їх переробка визначається специфікою сухого способу виробництва. Видобутий вапняк спочатку піддають двухстадийному, інколи ж одностадийному дробленню до шматків розміром 1 — 3 див. Отриману щебёнку направляють на усреднительный склад, де з допомогою комплексу машин здійснюється первинна гомогенізація сировини. Видобуту глину спочатку також піддають дробленню пі одночасної сушінню із наступною подачею отриманого матеріалу на усреднительные склад для гомогенізації. З цих складів вапняки глина направляються через автоматичні дозатори в необхідному співвідношенні щодо маси в кульові млини, де здійснюються сушіння тонку помел сировини. Для сушіння в млини направляють димові гази, які утворюються у обертових печах при жигани палива. Кульові млини часто працюють у замкнутому циклі з сапораторами. З млинів борошно як пылегазовой суміші направляють у осадительные циклони, потім у горизонтальні электрофильтры, у яких виділяється твёрдая фаза. При організації великих підприємств із продуктивністю однієї технологічної лінії 3000 тонн на добу встановлюють дві кульові млини розміром 4,2×10м. Дають 120 — 130 т/ч борошна із залишком 10 — 12% на ситі № 008.

Сировину завантажую шматками розміром до 30 — 50 див. У млин подають гарячі гази, які сушать матеріал до вологості 0.5 — 1%. Ці самі гази виносять измельчённый продукт, і потім виділяється з потоку в прохідних сипаратарах і циклонах, причому більші частки повертаються на домол. Іноді після такий млини встановлюють звичайну шарову для домола матеріалу. Витрата електроенергії на помел матеріалів бесшаровых млинах зменшується проти видатками на помел в трубних млинах приблизно на 25%. Продуктивність таких млинів 250 — 300 т/час і більше. Сировинна борошно, отримувана внаслідок помелу в млинах, іде на гомогенизацию і коригування у спеціальні залізобетонні силосы місткістю до 500 — 2000 м/куб. Чим неоднороднее сировину, тим менше зазвичай місткість окремих силосів. Борошно у яких перемішують стиснутим повітрям, вводимым через керамічні, укладываемые на днище силосів. Повітряні струменя, проникаючі на борошно аэрируют її, що супроводжується зменшенням объёмной маси. Одночасно матеріал набуває велику плинність. Все ширше починають застосовувати каскадні млини без мелющих тіл, сировинні матеріали у яких подрібнюються під впливом падаючих шматків самого матеріалу. Отже, працюють вони без спеціальних мелющих тіл чи з дуже малим ох кількості. Нині застосовують кілька радикальних способів подачі повітря на силосы для перемішування матеріалу. За одним із них днище силосу поділяють на кілька секторів з роздільної поданням о них повітря. Останній вкупі з граничним прийнятим тиском подається спочатку у одне із секторів, а інші надходить під малим тиском й у невелику кількість. Це обумовлює різну ступінь аерації матеріалу над різними секторами днища й різні показники їх объёмной маси, що зумовлює волнообразному його перемішуванню. Через кожні 20 — 30 хв. У сектори починають послідовно інтенсивно подавати повітря. Застосовують також «гейзерный» спосіб перемішування борошна з повітря в концентричні секції днища при різному тиску у кожну. Після гомогенізації перевіряють склад сировинної борошна за змістом окису кальцію (титр борошна). Якщо він відповідає необхідному, то суміш направляють на випал. Якщо ж виявляється відхилення, то борошно з цих двох силосів направляють втретє у тому співвідношенні, щоб отримати суміш необхідного складу. Після заповнення загального силосу матеріали у ньому старанно перемішують до повної однорідності. Нарешті, використовується спосіб безупинної гомогенізації, у якому борошно безупинно подається на гору великого силосу, заповненого вже аэрированной і гомогенизированной сумішшю. Одночасно у днища силосу безупинно відбирається готовий матеріал. Місткість силосу приймається рівної 8 — 10- кратної годинниковий продуктивності млинів. Висота силосів в 1.5 — 2 разу більше їх діаметра. Для перемішування застосовують зазвичай повітря, очищений від оливи й парів води, під тиском до 0,15 — 0,2 МПа. Через 1 м/кв в пористих плитах подається один хв. Близько 2 м/кв повітря. Витрати електроенергії на гомогенизацию становлять 0,4 — 0,6 кВт.год. на 1 т. борошна; загальний витрата енергії протягом усього установку сягає 2,2 — 2,5 кВт ч/т. У місці виходу готової борошна з силосів встановлюють пробоотборники, автоматично що відбирають проби масою 10 — 15 г/т матеріалу. Силосы постачають також пристроями для абеспыливания відпрацьованого повітря і видалення повітря з готової борошна. Там, коли борошно ліплять у обертових печах, снабжённых циклонными теплообмінниками, суху суміш із силосів з допомогою пневмонасосов тієї чи іншої типу направляють у приймальний бункер пічний установки. Звідси елеватором матеріал подають на стрічковий конвейер-дозатор передавальний їх у газоход батарейного циклону. Ось він підхоплюється отходящими газами з одного циклону і надходить у інший циклон. Далі так само він проходить газоходы і циклони і надходить у піч. Під час пересування газоходам і циклонам сировинна борошно поступово нагрівається, і вступає у останній циклон з температурою 8000 -850*С частково (на 30 -49%) декарбонизированной. Нагрівається борошно в газовому потоці циклонных теплообмінників дуже інтенсивне. Гази системою циклонів рухаються під дією дымососа. Відпрацьовані гази з температурою 200 — 300*С очищаються від пилу в циклоні і электрофильтрах або ж спочатку йдуть на сушіння борошна. Які Працюють печі з циклонными теплообмінниками мають розміри 5×75 і 7×95 метрів із добової продуктивністю 1600 і 3000 тонн. Готуються до випуску печі продуктивністю 5000 тсут. Ці печі характеризуються витратою палива 3250 — 3500 кДж на 1 кг. клінкеру. Потужні печі оснащують двома гілками чотирьох східчастих теплообмінників. Винесення найбільш теплоёмкого процесу декарбонізації з обертовою печі в спеціальний реактор із подачею сюди більшу частину палива дає високий техническиё ефект. Так, по виробничим даним, якщо печі з циклонными теплообмінниками дають на добу близько 1.5 т клінкеру з 1 мкуб обсягу печі, те в печей, які працюють із декарбонизатором, питома продуктивність збільшується в двоє і більше при практично однаковому витратах палива (3200 — 3300 кДжкг клінкеру). Як вказувалося сировинну борошно при сухому способі виробництва можна обпалювати у обертових печах, що працюють у поєднані із конвейерными кольцинаторами, а також у шахтних печах. Зокрема й й інші випадках борошно до надходження на випал гранулируют й отримують гранули розміром від 5 — 10 до 20 — 30 мм. Нині цієї мети використовують тарельчатые грануляторы замість раніше поширених барабанних. Тарельчатый гранулятор має має похило встановлений обертався диск з Бортами. Подавану на диск борошно обприскують краплями води, і з увлажнённой до 12 — 15% борошна утворюються кульки. Надалі під час обертання диска кульки окатываются, і налипают нові порції матеріалу і виходять великі гранули. Поступово накопичуючись у нижній частині тарілки, вони пересипаються потім через її борт і чинять в бункер над конвеєрним кальцинатором. Вони уявляють собою нескінченну колосниковую грати, складену із окремих колосників і рухливу зі швидкістю 30 — 50 м/ч. Колосниковая ґрати криється у щільний кожух. Сировинні гранули подаються з бункера на конвеєр шаром 15 — 20 див. Через цю верству просасываются гази, які у кальцинатор з температурою 1000 — 1100*С з короткій обертовою печі. Просасывание газів може здійснюється, як при одноразовому, і дворазовому проходженні крізь матеріал. Застосовується інший метод. І тому кальцинатор вертикальної стінкою поділяють на дві камери. Гази з печі спочатку вступають у верхнє відділення камери, далі під впливом тяги вентилятора просасываются згори донизу через шар гранул і з частині камер направляються через циклони до іншої камери. Тут вони знову пронизують шар матеріалу і видаляються з кальцинатора дымососом з температурою 100 — 150*С. Матеріал спочатку подсушивается. Далі дегидратируется і лише частково декарбонизируется, і робить на випал в піч з температурою близько 800*С. Гранули, невдалі через отвір в ґратам, потрапляють на конвеєр і з допомогою елеватора направляють у піч. Сюди по гвинтовому конвеєра рухається пилу з циклонів .Обертові печі у поєднанні з описаними кальцинаторами характеризуються різної добової продуктивністю до 1000 — 3000 т. Розрахована на випуск 1800 т на добу, складається з печі розміром 5×85м. І кальцинатора з майданом ґрати 200 м кв. Витрата тепла в печах з кальцинаторами становить приблизно 3150 -3550 кДж/кг клінкеру. ІЗ обертовою печі клінкер направляють у холодильник і далі складу і помел. Обертові печі з кальцинаторами, часто хто з зниженими коефіцієнтами використання за часом (трохи більше 0.8 — 0.85) й погано піддаються автоматизації, реконструюються і переводяться працювати з теплообмінниками, що сприяє значному зменшенню питомих витрат праці, палива й електроенергії та підвищенню продуктивності печей. Випал в шахтних печах. Шахтні печі розраховані на продуктивність до 150 — 250 т. клінкера на добу. Вони на короткопламенных видах палива. Ці печі характеризуються зниженим витратою тепла — 3750 — 4600 кДж/кг клінкеру. Разом про те за якістю одержуваного клінкеру ці печі поступаються обертовим. Процес випалу клінкера на сучасних печах повністю автоматизовано. Висота шахти звичайно знаходиться не більше 8 — 10 м. А діаметр її 2.5 — 2.8 м. Піч конструкції Гипроцемента має висоту 8 м. І внутрішній діаметр 2.85 м. Потужність її до 250 т. клінкера на добу. Пі витратах тепла 4200 кДж/кг. У печі обпікається сировинна борошно, змішана з паливної крупкою і піддана грануляції. Сировинна борошно і паливна крупка із окремих бункерів, розміщених над шахтою, з допомогою стрічкових вагових дозаторів направляють у суворо встановленому кількості в змішувальні свердло, а далі в тарельчатый гранулятор. Звідси гранули обертовою воронкою завантажуються в піч, де розподіляються рівним шаром. Паливо згоряє рахунок повітря, подаваного під розвантажувальну грати внизу печі під тиском 25 — 30 кПа. Частина повітря надходить у зону горіння. Передбачено також запровадження певної кількості повітря, обогащённого киснем, до зони інтенсивного горіння палива. Готовий клінкер розвантажується з допомогою рещётки, яка може обертатися з різну швидкість, залежно від перебігу прцесов випалу. Щоб запобігти вибивання повітря з печі, при розвантаження продукту встановлюють двох або трёхшлюзовый затвор. Верхню частина печі футеруют огнеупором, а низу встановлюють чавунні кільця, краще що витримують абразивне дію клінкеру. При випалюванні матеріалу в шахтних печах сировинні гранули на початку піддаються сушінню отходящими димовими газами. Потім за мері переміщення їх вниз зону вищих температур і нагрівання до 400 — 500*С у яких проходить дегидратация глинистих мінералів. Саме тоді починається горіння палива, що у гранулах. Це принципово підвищує температуру матеріалу, що супроводжується декарбонизацией вапняку і виділенням СО2. Вуглекислий газ здатний взаємодіяти з вуглецем. Освіта окису вуглецю у своїй матеріалу супроводжується виникненням середовища яка може викликати відновлення окису заліза до Fe2O4 чи FeO, погіршують якість клінкера й які полегшують збирання матеріалу в великі шматки та її привары до стінок печі. Щоб запобігти такі небажані явища слід частина повітря який буде необхідний горіння палива, вводити до зони спечення матеріалу. Усе це ускладнює управління процесами випалу і клинкерообразование в шахтних печах і призводить іноді до їх зниження якості продукту. Виниклий клінкер у нижній частині печі інтенсивно охолоджується. Потім його вивантажують та питаннями спрямовують, звісно ж, складу і помел. Іноді клінкер готують випаленням сировинних гранул, полеченных з суміші борошна измельчённым паливом на спекательных рещётках, подомным агломерационным машинам. Однак це спосіб з низки недоліків отримав обмежений застосування. Розробляються також нові шляхи випалу сировинних сумішей, зокрема у «киплячому» шарі. Сутність цього способу у тому, що за шар мелкозернистой чи гранульованої сировинної суміші просасываются знизу вгору гарячі гази зі швидкістю 1,5 — 3 м/с, коли він гранули перебувають у безупинному возвратно-поступательном русі («киплячому» стані). Ряд досліджень показав, що у умовах випал гранул площею 2 — 5 мм. Закінчується за тридцяти — 40 хв, причому виходить цемент високих марок.

Использованная література: Мінеральні в’яжучі речовини. (А. У. Волженский.) 1986 р. Мінеральні в’яжучі речовини. (Ю. С. Бурів. А. У. Волженский. В.С. Колокольніков.).