29. Основы технологии портландцемента.

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность (или даже повышают ее) не только на воздухе, но и в воде.

По своему химическому составу гидравлические вяжущие вещества представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех видов:

СаО-SiO2-Al2O3-Fe2O3.

Эти соединения образуют три основные группы гидравлических вяжущих: силикатные цементы, состоящие в основном (на 75%) из силиката кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности – главные вяжущие современного строительства; алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются алюминаты; главным из них является глиноземистый цемент и его разновидности; гидравлическая известь.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (3-5%).

Клинкер представляет собой зернистый материал, полученный обжигом до спекания (при 14500C ) сырьевой смеси, состоящей из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликаты (глины, мергеля, доменного шлака и др.).

Обеспечению заданного состава и качества клинкера подчинены все технологические операции при производстве портландцемента.

Обжиг сырьевой смеси осуществляется во вращающихся печах.

Вращающаяся печь представляет собой длинный, расположенный слегка наклонно цилиндр, из листовой стали с огнеупорной футеровкой внутри. Длина печей 95-185-230 м, диаметр 5-7 м.

Вращающиеся печи работают по принципу противотока.

Сырье подается автоматическим питателем в печь со стороны ее верхнего (холодного) конца, а со стороны нижнего (горячего) конца вдувается топливо (природный газ, мазут, воздушно-угольная смесь). Горячие газы поступают навстречу сырью.

Сырье занимает только часть печи и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны.

1. В зоне испарения происходит высушивание сырья при постепенном повышении температуры с 70-800C, поэтому первую зону называют зоной сушки. Подсушенный материал комкуется, при перекатывании комья распадаются на более мелкие гранулы.

2. В зоне подогрева при постепенном нагреве сырья с 200 до 7000C, сгорают органические примеси, из глинистых материалов удаляется химически связанная вода.

3. В зоне кальцинирования температура обжигаемого материала поднимается до 11000C, появляется значительное количество оксида кальция, в этой же зоне происходит распад глинистых минералов на оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3 которые взаимодействуют с СаО. Образуются минералы 3СаО.Al2O3 и, частично, 2СаО.SiO2 – белита.

4. В зоне экзотермических реакций (1100-12500C) происходят реакции образования 3СаО.Al2O3 , 4СаО.Al2O3.Fe2O3 и белита.

5. В зоне спекания (1300-14500C) образуется главный минерал клинкера – алит 3СаО.SiO2.

6. В зоне охлаждения температура клинкера понижается с 1300 до 10000C, здесь полностью формируется его структура и состав.

Цементный клинкер выходит из вращающейся печи в виде мелких камнеподобных гранул «горошка» темно-серого или зеленовато-серого цвета. По выходе из печи клинкер интенсивно охлаждается до 100-120 0C.

Помол клинкера в тонкий порошок производится в трубных мельницах. Материал измельчается под действием загруженных в барабан мелющих тел – стальных шаров. При вращении мельницы мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, дробя и истирая зерна материала.