Главная → Статьи

Производство портландцемента

Портландцемент — основное вяжущее, применяемое в современном строительстве для изготовления монолитных и сборных железобетонных конструкций. Это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в результате тонкого измельчения клинкера с небольшой добавкой гипса. Клинкер представляет собой материал в виде окатанных зерен размером 3…20 мм, образующийся при обжиге до спекания (при температуре 1450 °С) сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Добавку (3…6%) гипса вводят для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Изобретение портландцемента связывают с именами Джозефа Аспдина и Егора Герасимовича Челие-ва. Каменщику из английского города Лидса Д. Асп-дину в декабре 1824 г. был выдан патент на изготовление вяжущего вещества путем обжига смеси извести с глиной. За сходство по цвету с естественным камнем из каменоломен близ города Портленда Д. Аспдин назвал это вяжущее портландцементом. Однако Д. Аспдин не доводил смесь до спекания, что является основным условием производства портланд-цементного клинкера. В то же время начиная с 1817 г. в России военный техник Е. Г. Челиев изготовлял вяжущее путем обжига смеси извести с глиной, доводя их до спекания. Полученный цемент он широко использовал как универсальное вяжущее при возведении разнообразных каменных строений в Москве, сильно пострадавшей от пожара 1812 г. Свои работы Ё. Г. Челиев обобщил в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов, и штукатурки каменных и деревянных строений», вышедшей в ноябре 1825 г. Описанный Е. Г. Челиевым способ изготовления вяжущего принципиалыю не отличается от технологии изготовления современного портландцемента.

Сырьевыми материалами для изготовления порт-ландцементного клинкера служат карбонатные и глинистые горные породы. Главное химическое соединение карбонатных пород (известняка, мела)—карбонат кальция СаС03. Глинистые породы (в основном глины) содержат различные алюмосиликаты типа Al203-mSi02-ttH20. Для получения клинкера исходные сырьевые материалы берут примерно в соотношении 1 : 3, т. е. на 1 мае. ч. глины должно приходиться 3 мае. ч. известняка. Известна горная порода — мергель, представляющая собой природную тесную смесь известняка и глины именно в таком соотношении. Там, где есть запасы мергеля, цементные заводы пользуются этим сырьем.

Производство портландцемента включает в себя следующие технологические операции: приготовление сырьевой смеси, обжиг этой смеси и получение клинкера, помол клинкера с добавкой гипса.

Приготовление сырьевой смеси заключается в получении однородной тонкоизмельченной смеси известняка и глины. Эту операцию осуществляют сухим или мокрым способом. При сухом способе подвергают совместному измельчению сухие материалы, из которых удаляют свободную влагу до остаточной влажности не более 1…2%. Сухой способ особенно выгоден, если влажность сырья небольшая.

Мокрый способ производства клинкера применяют при значительной влажности материалов. Для этого мягкие, распускающиеся в воде сырьевые материалы — мел, глину измельчают и перемешивают в водной среде. Влажность получаемой суспензии настолько велика, что образуется текучая масса, называемая сырьевым шламом. Основной недостаток мокрого способа подготовки сырья состоит в том, что воду, содержащуюся в шламе, затем приходится удалять испарением (в цементной печи), а это связано с излишними затратами топлива и энергии — в 1,5… 2 раза больше, чем при сухом способе. Поэтому вновь строящиеся и проектируемые цементные заводы в наглей стране рассчитаны на изготовление цемента по сухому способу как более экономичному. Такая же тенденция наблюдается и во всех промышленно развитых странах мира.

Обжиг сырьевой смеси — наиболее энергоемкая и ответственная операция, в результате которой образуется клинкер. Обжиг проводят во вращающихся печах, которые представляют собой огромные цилиндрические барабаны диаметром до 5 м и длиной до 230 м. Угол наклона продольной оси барабана к горизонту 3…4 Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть печи, при медленном вращении барабана постепенно перемещается к нижнему, выходному, концу. В печь загружают исходную сырьевую смесь, а выгружают из нее цементный клинкер. Образование клинкера сопровождается рядом сложных физических и химических процессов.

По выходе из вращающейся печи клинкер, состоящий из прочных камневидных окатанных гранул («горошка»), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100…200°С. После этого его выдерживают на складе 1…2 нед.

Помол клинкера с добавкой гипса — заключительная технологическая операция. В результате получают тонкозернистый порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета, который и называют портландцементом.

Полученный в результате помола портландцемент хранят в больших железобетонных банках — силосах, вмещающих до 10 тыс. т цемента. Здесь он постепенно охлаждается, а остатки содержащегося в нем свободного оксида кальция, взаимодействуя с влагой воздуха, гасятся. Это значительно улучшает технологические свойства цемента. Из силосов цемент отгружают потребителям в вагонах-цементовозах, автоцементовозах, крытых железнодорожных вагонах. Часть цемента упаковывают в пяти- или шестислойные бумажные мешки.

Цемент поставляют на строительство, заводы и полигоны партиями. Размер партии может достигать 3000…4000 т. Каждую партию цемента завод сопровождает паспортом, в котором указаны полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста. Потребитель цемента имеет право проверить его качество. Отобранные для этой цели пробы отправляют в организации по государственным испытаниям цемента.

При транспортировании цемент должен быть защищен от воздействия влаги и загрязнения. Хранят цементы всегда раздельно по маркам и видам. Не допускается смешивать разные цементы, так как это может привести к непредсказуемому результату.

Ваш отзыв