Технологическая линия по производству общестроительных портландцементов

Оксида железа Fe2O3 растворяется в алите до 1,1 %. Ионы Fe3+ ведут себя в решетке С3S аналогично ионам Аl3+. Ионы хрома в решетке C3S могут иметь валентность 5+ или 4+ и замещать кремний по схеме:

;         

В первом случае создаются катионные вакансии ( Са- ). Наиболее   изу­чен    алит    состава   

54 СаО*16 SiO2*MgO*Al 2O3. При нормальной температуре он является моноклинным, свыше     830 оС переходит в тригональный. В медленноохлажденном клинкере может содержаться и триклинный алит.

Выделен также хлорсодержащий алит Ca3*SiO4*Cl2 в виде игольчатых кристаллов, плавящихся при 1040 оС.

В твердых растворах могут содержаться Мn3+, Ti4+, которые заме­щают Si4+ , а также комплексный ион .

              Алит является основным носителем прочности. Он схватывается в течение нескольких часов и относительно быстро наращивает прочность. Установлено, что моноклинный алит гидратируется быстрее, а триклинный приобретает более высокую прочность в поздние сроки твердения.

                   Белит — второй основной минерал ПЦ клинкера, отличается медленным твердением, но обес­печивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

Белит, как и алит, представляет собой твердый раст­вор β-двухкальциевого силиката (β-2CaO*SiO2) и не­большого количества (1—3%) таких примесей, как AI2O3, Fe2O3, Сг2О3. Он содержится в клинкерах обычных ПЦ в количестве 15—30 % и обозначается формулой β-C2S.

Чистый двух кальциевый силикат существует в пяти модификациях, интервалы стабильности некоторых из них при наг­реве и охлаждении не совпадают. При охлаждении из расплава при температуре 2130 °С кристаллизуется α-C3S, который при 1425 ± 10 °С переходит в α-C2S. Переход άн а άL - форму осуществляется при 1160 ±10 °С. В интервале температур 680—630 °С άL - превращается в β-С2S, который ниже 500°С переходит в γ-C3S. При нагреве свыше 700oC  γ - C2S переходит в άL.

В высокотемпературной форме α-C2S может растворяться значитель­ное количество добавок некоторых оксидов, которые выделяются при охлаждении в результате перехода α-формы в низкотемпературную. При этом значительно изменяется температура перехода α-  в ά - C2S этих добавок одновременно являются и стабилизатора­ми α-C2S. Наилучшая стабилизация получается при введении в a-C2S щелочных алюминатов или ферритов.

Физическое торможение перехода в цементном клинкере или шлаке происходит вследствие того, что при резком охлаждении стекло­видная фаза обволакивает зерна, предотвращая начало необходимого расширения.

Кристаллохимическая  стабилизация β-С2S происходит при введении добавок, высокотемпературные формы которых изоморфны с высоко­температурными формами C2S,  а  низкотемпературные не изоморфные с низкотемпературными формами C2S, либо добавок вызывающих изменения в решетке высокотемпературных форм.

Белит не имеет определенных сроков схватывания и при затворении водой твердеет очень медленно. В зависимости от наличия тех или примесей гидравлическая активность белита колеблется в широ­ких пределах. По данным японских исследователей, прочность α -формы примерно и три раза выше прочности  β - формы. Стечением времени (1-2 года) цементный камень из белита приобретает большую прочность, чем камень из алита.

Более важной характеристикой клинкера является соотношение между отдельными оксидами и содержание клинкерных минералов. Соотношение между основными оксидами в клинкере и сырьевой смеси определяется соответствующими модулями.

Клинкер (сырьевая смесь) характеризуется тремя модулями:

1. гидравлическим или основным                           

2. кремнеземистым или силикатным                    

3. глиноземистый или алюмосиликатный            

Чем выше гидравлический модуль, тем более быстротвердеющим будет цемент. Сырьевые смеси с высоким кремнеземистым модулем спекаются труднее, чем с низким. При одинаковым  кремнеземистом модуле легче спекаются смеси с низким глиноземистым модулем, так как они содержат повышенное количество Fe2O3. Цементы с высоким кремнеземистым и низким глиноземистыми модулями будут наиболее стойкими в сульфатных водах. Твердеют они относительно медленно,  но спустя длительное время приобретают высокую прочность. Силикатный модуль характеризует количество образующегося расплава, а глиноземистый — вязкость  расплава.

В связи с этим при расчетах цементной шихты используют коэффи­циент насыщения (КН) кремнезема оксидом кальция, в котором учиты­вается, что при обжиге клинкера сначала образуются алюминаты, алюмоферриты, сульфат кальция и двух кальциевый силикат и лишь потом трехкальциевый силикат.

Коэффициент насыщения представляет собой отношение количества оксида кальция, остающегося после полного насыщения Аl2О3,  Fe2Оз и SO3 до С3А, C4AF и CS, к количеству оксида кальция, необходимому для полного насыщения кремнезема до C 3 S:

При производстве БТЦ сырьевые смеси готовят с по­вышенным по сравнению с обычным портландцементом коэффициентом насыщения кремнезема оксидом каль­ция (КН = 0,9...0,92), их более тонко измельчают и тща­тельно гомогенизируют. Клинкер обжигают при несколь­ко более высоких температурах. [3]

Гипсовый камень 111 сорта. [7]

Технические требования:

- Гипсовый камень, используемый для производства вяжущих материалов должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013-82. Добыча и переработка камня производиться по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

- Гипсовый камень по содержанию гипса и гипсоангидритовый камень по суммарному содержанию гипса и ангидрита в пе­ресчете на гипс подразделяют на сорта, указанные в таблице 4.

Содержание гипса в гипсовом камне определяют по кристал­лизационной воде, а в гипсоангидритовом камне — по серному ангидриту (SO3 )

Таблица 4 [7]

              - Для производства цемента должны использовать гипсовый и гипсоангидритовый камень. В гипсоангидритовом камне должно быть не менее 30 % гипса (CaSO4*2H2O).

              - Гипсовый  и   гипсоангидритовый камень  применяют   в   зависимости от размера фракции.: 0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый камень для про­изводства цемента.

- Фракции размером 0 - 60 мм не должны содержать камня размером 0 - 5 мм более 30 %.

В отдельных случаях по согласованию с потребителем доля со­держания фракции размером 0 - 5 мм допускается более  30 %, но не должна превышать 40 %.

Приемка  камня

              1. Камень должен быть принят техническим контролем предприятия изготовителя.

              2. Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

              3. При отгрузке камня железнодорожным и водным видами транспорта. Размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности  карьера:

              1000т – при годовой мощности до 1000000т.

              2000т – свыше 1000000т.

Допускается отгружать партии камня меньшей массы.

              4. При отгрузке камня автомобильным транспортом партией считают количество камня одного сорта, одной фракции, отгружаемого одному потребителю в течение суток.

              5. Количество поставляемого камня определяют  по массе. Камень отгруженный в вагонах или автомобилях, взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. Массу камня отгруженного в судах, определяют по осадке судна.

              6. Изготовитель должен определять фракционный состав камня не менее одного раза в квартал, также при замене технологического оборудования или при переходе от одного забоя в другой при разработке  пласта гипсового камня.

              7. Потребитель имеет право контрольную проверку соответствия камня требованием стандарта, применяя при этом порядок подбора и метода испытания. Потребитель приобретает пробы после загрузки транспортных средств, изготовитель -  перед и во время погрузки.

              8. Пробы отбирают не менее чем из 10 мест равными частями на различной глубине, при отгрузке ж/д  и водным транспортом, а при отгрузке автомобильным не менее чем 5 машин.

              9. Минимальную массу общей пробы определяют в зависимости от максимального размера фракции:

              50 кг – при максимальном размере фракции 60 мм.

              300 кг – при максимальном размере фракции 300 мм

              10. Если при испытании пробы получены неудовлетворительные результаты, проводят повторные испытания, пробы камня, отобранные из той же  партии. При неудовлетворительном результате повторных испытаний, партия приемке не подлежит.

Требования к транспортированию и хранению.

1. Гипсовый и гипсоангидритовый камень поставляют нава­лом всеми видами транспортных средств.

2. Камень   транспортируют   железнодорожным   транспортом в соответствии с Правилами перевозок грузов и Техническими ус­ловиями погрузки и крепления грузов, утвержденными Министер­ством путей сообщения.

3. Предприятие-изготовитель   должно   сопровождать каждую отгружаемую партию документом о качестве установленной  фор­мы, в котором указывают:

- наименование и адрес предприятия-изготовителя;

- наименование камня;

- номер партии, дату отправки и объем партии;

- сорт, размер фракции;

- обозначение настоящего стандарта.

4. Гипсовый камень, предназначенный для производства гип­совых вяжущих,  применяемых  в   фарфорофаянсовой,   керамичес­кой к медицинской промышленности, а также белого, декоратив­ного и гипсоглиноземистого расширяющегося цемента, должен храниться у потребителя в закрытых складах.

              5.  При транспортировании и хранении камень   должен    быть защищен от загрязнения посторонними примесями.

Минеральные добавки. [8]

              Активными минеральными добавками называют тонкоизмельченные природные или искусственные материалы, вводимые в известковые вяжущие и цементы  для улучшения их свойств и придания специальных качеств.

              Требования к шлакам по ГОСТ 3476 – 74:

Оценка гидравлических свойств доменного гранулиро­ванного шлака определяется при помощи коэффициента качества (К), который определяется по формулам:

при содержании окиси магния до 10 %:

;

при содержании окиси магния более 10 %:

В зависимости от коэффициента качества и химического состава доменные гранулированные шлаки подразделяются на три сорта, указанные в таблице 5.

Таблица 5 [8]