Seo-friends.ru

Большая стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сырьевые ресурсы для цементной промышленности

Сырьевые ресурсы для цементной промышленности

Для производства портландцемента клинкера

используются в основном карбонатные и глинистые породы. Сырьевая смесь должна обеспечить получение заданного химико – минералогического состава клинкера.

Оптимальным для цементной промышленности является сырье, обладающее следующими свойствами:

1. Постоянством химического состава при таком содержании
главных

клинкерообразующих оксидов, которое бы позволяло готовить сырьевые смеси из минимального числа компонентов;

2. Высокой размалываемостью, реакционной способностью и обжигаемостью;

3. Температурные области реакций диссоциации основных компонентов сырьевых компонентов должны быть максимально приближены к друг – другу с целью снижения влияния рекристаллизационных процессов на ход клинкерообразования;

4. Физические свойства сырья (природная влажность, структура и содержание кристаллических включений другого химического состава) должны обеспечивать получение качественного клинкера при минимальных энергозатратах.

Карбонатные породы вносят в сырьевую шихту оксид кальция, глинистые — оксиды SiO2, AL2O3, Fe2O3. Однако часто у глин значения глинозёмистого модуля выше, чем у клинкера, поэтому приходится вводить третий компонент – корректирующую железистую добавку, которая вносила бы недостающее количество оксида железа Fe2O3. В этом случае используют пиритные огарки (побочный продукт производства серной кислоты), колошниковую пыль (унос из доменной печи), бедную железную руду, красный шлам (отход производства алюминия). Если величина р отклоняется в меньшую сторону ( р 3 , прочность 8-200 МПа, влажность 1-6 %.

Мел — осадочная мягкая порода. Объёмная масса 1600-2000 кг/м 3 , прочность 1-15МПа, влажность 15-30%. Представляет собой слабосцементированные частицы кальцита размером менее 0,1 мкм. Мел легко размачивается в воде.

Мрамор – плотная порода (продукт перекристаллизации известняков). Объёмная масса 2650 – 2900 кг/м 3 , прочность 50-200 МПа.

Глинистые породы. Глины – природный землистый тонкодисперсный материал, который при смешивании с водой становится пластичным. К ним относятся собственно глины, аргиллиты, сланцы, лёсс, бентонит, суглинки. Глины по происхождению разделяют на 2 класса: первичные или остаточные, вторичние или осадочные. Первичные образовались в результате разрушения горных пород ,»выветривания » ; вторичные произошли от первичных в результате их переотложения .

В составе глин различают глинистую часть, неглинистую, органический материал, обменные ионы и растворимые соли. Глинистая часть состоит из SiO2 ,AL2O3 и Н2О, входящих в глинистые минералы.

К последним относятся каолинит, монтмориллонит, галлуазит, аллофан, гидрослюды.

Аргиллиты – твёрдые породы, продукт дегидратации, спрессования и перекристаллизации глин. Сланцы – скальная порода, продукт перекристаллизации глин. Лёсс– землистая рыхлая порода, состоящая из пылевидных частиц кварца, полевого шпата, слюд, каолинита, кальцита. Пластичность его невелика. Лёсс используют в основном заводы Средней Азии и Казахстана. Суглинки – глины содержащие значительное количество кварца ( до 40% ). Глинистые сланцы – твёрдые, плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой и хорошо выраженной

сланцеватостью, способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. В глинах присутствует SiО2 в различных формах, оксиды железа, кальцит, плавиковый шпат, доломит, гипс, слюда. Вредными примесями являются МgO, содержание Na2O +K2O не должно превышать 3-4 %, а SO3 – не более 1 %.

Мергели – природная смесь глинистых минералов и кальцита.

Если состав у мергеля такой же, как и у сырьевой шихты для производства клинкера, его называют натуральным. Мергели могут быть как землистыми, так и скальными породами. Плотность 2000-2500 кг/м 3 , влажность в зависимости от содержания глинистых примесей 3-20%. Содержание глинистого компонента в составе сырьевой смеси колеблется от 15 до 25%.

Оценка качества сырья производится в основном по двум признакам: химическому составу и физическим свойствам. Из физических свойств наиболее важны влажность сырья, гранулометрический состав мягких пород, их способность размучиваться в воде, прочность и размалываемость твёрдых пород, минералогический состав и структура, наличие посторонних включений — гальки в глине, желваков кремня в известняке. Для глины важна пластичность — способность образовывать достаточно прочные гранулы для уменьшения пылевыноса из печи. Сырьевые материалы должны иметь достаточно однородный химический состав по простиранию и глубине месторождения.

Корректирующие добавки применяют для доведения до нормы значений силикатного и глинозёмистого модулей, как было сказано выше. Чаще всего для корректировки состава сырьевых смесей используют пиритные или колчеданные огарки.

В связи с дефицитом пиритных огарок на некоторых цементных заводах в качестве корректирующих железосодержащих добавок используются гранулированные шлаки цветной металлургии, которые содержат железо в основном в виде FeO. По некоторым технологическим свойствам шлаки лучше, чем огарки: они не пылят, не зависают в бункерах, однако они обладают большей твердостью, плохо размалываются, содержание железа в них меньше и поэтому требуется их больший расход.

В ОАО «НИИЦемент» В.Н.Жовтой проведена обширная работа по изысканию заменителей огарков, составлен «Кадастр природных и техногенных железосодержащих материалов для получения портландцементного клинкера» и ТУ на железосодержащие добавки. Кадастр включает некондиционные железные руды, «хвосты» обогащения, пыли, окалины, шламы, шлаки металлургических производств, медеплавильные, ванадиевые, феррошлаки и др.

Присутствие в сырье второстепенных оксидов МgO и SO3 ( в виде гипса, сульфатов щелочных металлов или сульфидов) регламентируется, а ТiO2, Р2O5, R2O, Мп2О3, Сr2O3 – не регламентируется. Щёлочи R2O даже в малых количествах вредны, другие примеси в оптимальных концентрациях играют положительную роль, облегчая спекание клинкера (МgO, Мп2О3), или повышая гидравлическую активность цемента (Р 2О5 , Сr2О3 , ТiО2). Содержание МgО в клинкере регламентировано — до 5%, других оксидов не регламентировано. Содержание щёлочей в клинкере не должно превышать 0,75 — 1,0%, Р2О5— 1 — 2%, Мп2О3 – 4% , Сr2O3 – 1,5 % .

6.3. Сырьевые материалы для производства портландцемента

Цементная промышленность — одна из наиболее материалоемких отраслей народного хозяйства. Ежегодно ею перерабатывается свыше 210 млн. т сырья. Стоимость сырья и основных материалов составляет около 1/4 себестоимости цемента. Рост выпуска цемента связан с увеличением расхода сырья, а следовательно, и затрат на его добычу. Поэтому необходимо обеспечить максимальную отдачу от каждой тонны сырья, материалов и топлива, бережно относиться к природным богатствам.

Цементная промышленность располагает разведанными запасами карбонатных и глинистых пород, обеспечивающими в основном выпуск портландцемента. Однако для улучшения снабжения цементных заводов сырьем в ближайшие годы намечены: реконструкция действующих и строительство новых карьеров на базе разведанных месторождений; дополнительное изыскание надежных месторождений сырья низкой влажности с минимальным содержанием вредных включений и однородного по химическому составу; расширение использования побочных продуктов других отраслей.

Состав сырьевой смеси должен обеспечить возможность синтеза силикатов, алюминатов и алюмоферритов с заданными соотношениями между минералами. Так как все эти клинкерные минералы — кальциевые соли, то и преобладающим компонентом сырьевой смеси должны являться также соединения кальция. В природе наиболее распространены карбонаты кальция. Они являются основным сырьем цементной промышленности. Кислотные оксиды в состав сырьевой смеси вносятся с глинистыми породами. Примерное соотношение карбонатов кальция и глинистых пород чаще всего составляет, % по массе, 75—80 и 20—25.

Карбонатные породы.Из них в цементной промышленности используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф и др. Эти породы состоят в основном из углекислого кальция СаСО3. Чаще применяют известняки и мел, осадочное происхождение которых обусловливает разнообразие химического состава и физических свойств. Качество карбонатных пород зависит от структуры, количества примесей, равномерности распределения их в массе сырья. По величине зерен известняки подразделяют на грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые. Размеры их зерен соответственно составляют: 2—1; 1—0,5; 0,5—0,25; 0,25—0,1; 0,1—0,01 мм. Мел — скрытокристаллическая слабосцементированная порода белого цвета. Он состоит почти целиком из микрозернистого (менее 0,01 мм) кальцита и мельчайших органических остатков.

Плотность известняков составляет 2000—2800 кг/м 3 , мела—1600—2400 кг/м 3 , влажность известняков —3— 10 %, мела—15—25 %, прочность на сжатие известняков— до 100 МПа, мела — 0,5—15 МПа. Для производства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании 40—43,5 % СаО, 3,2—3,7 % MgO. Желательно, чтобы сумма Na2O и К2О не превышала 1 %, а содержаниеSО3 — 1,5—1,7 %. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. Наиболее реакционноспособны мел и мелкокристаллические известняки. Полезны примеси тонкодисперсного глинистого вещества и аморфного кремнезема при равномерном распределении их в карбонатной породе. Включения же значительных количеств доломитов, имеющих низкую реакционную способность, нежелательны. В зависимости от качества сырья меняются температура обжига, производительность печи и свойства продукта. Мраморовидные известняки повышенной плотности обжигаются труднее, чем известняки обычные.

Особым видом карбонатного сырья является мергель — осадочного происхождения переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную, равномерную смесь глинисто-песчаных веществ (20—50 %) и мельчайших частиц углекислого кальция (80—50 %). В зависимости от содержания СаСОз и глинисто-песчаного вещества мергели подразделяют на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье — известковый мергель, содержащий 75—80 % СаСО3и 20—25 % глины. По химическому составу он близок к готовой портландцементной сырьевой смеси, и его использование упрощает технологию производства портландцемента. Такие мергели, в которых содержание СаСО3соответствует составу портландцементной сырьевой смеси, называют натуральными. По физическим свойствам мергели могут резко отличаться: одни имеют плотную структуру и высокую прочность, другие — мягкие, рыхлые.

Читать еще:  Формы для литья гипса цемента

Глинистые породы— второй основной компонент портландцементных сырьевых смесей — представляют собой осадочные землистые породы, сложенные из тонких частиц (менее 0,001 мм). Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы. Глинистые породы подразделяют на группу каолинитов с преобладанием минерала каолинита Al2О3-2SiO2-2H2О; группу монтмориллонитов, включающую минералы: монтмориллонит Al2O3-4SiO2-H2O+nH2O и другие; группу глинистых гидрослюд — минералов, близких по составу и структуре к монтмориллонитам, однако в состав этой группы входят до 4—10 % щелочных ионов.

Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых минералов — слоистое строение. Внутри слоев между ионами существует прочная ионная и ковалентная связь, а между ионами пакетов — слабая связь за счет остаточных сил. Это обусловливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно диспергироваться в воде, набухать, поглощая между пакетами молекулы воды.

Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический состав легкоплавких глин характеризуется наличием трех оксидов (% по массе): SiO260—80, А12О35—20 и Fe2O33—15. В небольших количествах в глинах могут содержаться СаО и MgO в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли, содержащие Na2O и К2О. Эти примеси, а также MgO нежелательны. Их содержание в глинах должно быть по возможности минимальным. При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевых шпатов и слюд. В связи с этим количество крупных фракций более 0,2 мм не должно превышать 10 %. Глинистые породы существенно отличаются по структуре и физическим свойствам. Основная их разновидность—глина— осадочная горная порода, образующая с водой пластичное тесто и сохраняющая после высыхания приданную ему форму. Глина содержит не менее 50 % частиц размером меньше 0,01 мм, в том числе не менее 25—30 % частиц меньше 0,001 мм. Плотность глины 1,7—2,1 т/м 3 , естественная влажность 10—30 %.

Наряду с глиной в цементной промышленности используют суглинки, лесс, глинистый сланец. Суглинки — глинистые породы, содержащие повышенное количество кварца. Они включают 30—40 % частиц менее 0,01 мм, в том числе 10—30 % частиц менее 0,001 мм. Плотность суглинков 1,7—2,1 т/м 3 , влажность 7—24 %. Лесс – землистая малопластичная порода, сложенная из слюд, каолинита, полевых шпатов, кальцита, кварца. Она состоит из относительно крупных частиц разменом 0,05— 0,01 мм. Ее плотность 1,4—1,85 т/м 3 , влажность 3— 14 %. Глинистый сланец — продукт перекристаллизации глин, твердая камнеподобная слоистая глинистая порода. Ее плотность 2,1—2,4 т/м 3 , влажность 2—12 %. Глинистый сланец в отличие от других глинистых пород в воде не распускается.

Различная реакционная способность глинистого сырья обусловлена особенностями дисперсности, строения и наличием примесей. Наиболее реакционноспособны мергели, бентонит; менее активно вступают во взаимодействие с СаО лесс, сланец.

Пригодность карбонатного и глинистого компонентов сырьевой смеси определяется по их химическому составу и физическим свойствам и может быть выявлена только в их взаимосвязи. Поэтому при анализе пригодности сырьевой базы необходимо иметь конкретную характеристику всех компонентов сырьевой смеси. Требования, разработанные проектными институтами, жестко нормируют возможное содержание MgO, SO3,Na2О+К2О и Р2О5в карбонатных породах в зависимости от наличия соответствующих оксидов в глинистом сырье и содержания СаО в карбонатном компоненте.

Корректирующие добавки.Только при особо благоприятном химическом составе сырьевых материалов портландцементная сырьевая смесь заданного состава может быть приготовлена из двух компонентов — карбонатного и глинистого. В большинстве случаев требуемую смесь из двух компонентов получить практически не удается, и поэтому применяют третий или даже четвертый компонент — корректирующие добавки, содержащие значительное количество одного из оксидов, недостающих в сырьевой смеси. В качестве железистых добавок обычно используют пиритные огарки с сернокислотных заводов, реже — колошниковую пыль доменных печей. Глиноземистыми добавками являются богатые глиноземом маложелезистые глины, боксит. Кремнеземистыми добавками являются кварцевые пески, опока, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть: железистых Fe2O3не менее 40 %; кремнеземистых SiO2не менее 70 %; глиноземистых А12О3не менее 30 %. Железистые добавки применяют на большинстве цементных заводов, кремнеземистые добавки — значительно реже, а глиноземистые — только в единичных случаях при использовании в качестве сырьевого компонента белитового шлама.

Побочные продукты и отходы других отраслей промышленности, используемые в качестве сырья в цементном производстве.Ряд побочных продуктов других отраслей промышленности достаточно близок по химическому составу цементной сырьевой смеси. Они могут заменять в ее составе глинистый и частично карбонатный компоненты. Как правило, такие побочные продукты проходят тепловую обработку в основном производстве, не содержат СаСО3и могут даже включать ряд клинкерных минералов. Поэтому введение их в состав сырьевых смесей позволяет снизить температуру обжига и повысить производительность печей. Наибольшее применение в цементной промышленности нашли доменные шлаки, топливные золы, нефелиновый (белитовый) шлам.

Доменные шлаки образуются при полном расплавлении в домне исходных компонентов шихты: руды и флюса — в восстановительной среде. Выход доменных шлаков составляет 40—60 % массы чугуна. Минералогический состав доменных шлаков представлен в основном силикатами и алюмосиликатами кальция.

Топливные золы образуются при сжигании топлива. Термическое воздействие на неорганическую (минеральную) часть топлива приводит к образованию твердых зерен различных соединений. Мелкие и легкие частицы с удельной поверхностью 150—300 м 2 /кг уносятся из топки газами. По химическому составу 85—90 % золы состоят из оксидов кремния, алюминия, железа, кальция и магния.

Нефелиновый (белитовый) шлам — отход комплексной переработки апатито-нефелиновых пород в глинозем, соду, поташ. Химический состав шлама, % по массе: SiO2—26—30; А12О32,2—6,5; Fe2O32,1— 5,5; СаО 52—59; MgO 2—2,5; Na2O 1—2,5. Поскольку этот шлам прошел термообработку, он состоит в основном из двухкальциевого силиката — минерала, входящего в состав цементного клинкера.

Использование в цементной промышленности побочных продуктов и отходов других отраслей — крупный шаг в разработке безотходной технологии, способствующий экологической защите и охране окружающей среды. Это направление рассматривается перспективными планами народного хозяйства до 2000 г. как одно из важнейших.

Пригодность промышленных отходов как компонента сырьевой смеси в каждом конкретном случае определяется на основании специальных исследований. Их использование связано с рядом сложностей. Молотые шлаки и нефелиновый шлам вызывают загустевание сырьевых цементных шламов, оседание крупных частиц. Повышенное содержание щелочей в нефелиновом шламе может вызывать снижение качества цемента.

В конечном счете, выбор компонентов сырьевой смеси и их соотношения определяется заданным составом портландцементного клинкера и содержанием в исходном сырье вредных примесей. Требования по ограничению их содержания в сырьевой смеси должны строго соблюдаться. Содержание P2O5в сырьевой смеси не должно превышать 0,3 %, TiO2—1,3 %. Содержание MgO, SO3и щелочей ограничивается с учетом вида используемого топлива. При обжиге на беззольном топливе содержание MgO должно быть не более 3,2 %, SO3не более 1 %, Na2O+K2O не более 0,8 %, а при обжиге на зольном топливе их содержание должно быть соответственно не более 3,1; 0,8 и 0,7 %. Избыток P2O5и TiO2 вызывает распад алита при высоких температурах. Повышенное содержание щелочей замедляет усвоение СаО в процессе обжига, вызывает образование сваров и колец в печи, снижает стойкость футеровки, а при твердении может вызывать разрушение цементного камня. Нарушение норм содержания MgO и SO3 также может стать причиной возникновения напряжений в твердеющем цементном камне и его разрушения.

Как восстановить цементную промышленность России

Сегодня на российском цементном рынке присутствует множество иностранных производителей — китайских, американских, турецких, финских и т. д. Их продукция немного дороже цемента российских предприятий. Но конкуренции у нас на рынке цемента сегодня нет (почему — станет понятно чуть позже), нет и предпосылок для развития новых технологий, разработки нового оборудования, одним словом, для развития науки. Что происходит с нашей, российской цементной промышленностью?

Крупными импортерами цемента в России являются: Турция (на долю которой приходится 37 % зарубежных поставок), Белоруссия (21 %), Иран (8 %), Латвия (7 %) и Китай (4 %). Среди прочих поставщиков — Румыния, Литва, Швеция, Южная Корея. Импорт цемента в 2012 г. по предварительным оценкам достигает 5,2 млн тонн. (Слева фото: Михаил Бугров, д.э.н., профессор, действующий член РАЕН, почетный строитель России).

Резкое увеличение импорта происходит из-за дорогой доставки отечественного цемента, из-за сокращения потребления в странах — импортерах (что приводит к переизбытку мощностей) и демпинговых цен зарубежных производителей (себестоимость производства низкая, т. к. во многих странах оно субсидируется государством). Тонна цемента на границе стоит 63–70 долларов без НДС, когда в среднем у российского производителя — 2,5 тыс. руб. (около 100 долларов).

Тенденция к усилению дефицита в последние годы связана с недостаточным использованием запасов цементного сырья. Так, в Рязанской области около 80 % богатейших сырьевых запасов остается неосвоенными.

В 2013 году российский цементный рынок наполнится новыми игроками, что будет способствовать усилению конкурентной борьбы. Все участники рынка вынуждены будут принимать невыгодные ценовые условия для обеспечения продаж своей продукции. Выходом из сложившейся ситуации может стать модернизация действующих линий и повышение качества корпоративного управления в соответствии с быстро меняющейся рыночной конъюнктурой.

Читать еще:  Самая маленькая фасовка цемента

Остановимся подробнее на некоторых факторах, мешающих развитию цементной промышленности.

Нет науки в своем отечестве?

Наше производство попадает в технологическую и техническую зависимость от иностранных фирм. Материально-техническая база большинства научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций к настоящему времени разрушена. Российские коммерческие организации не проявляют интереса к отечественному инженерному потенциалу, предпочитая импорт технологий как более быстрый (хотя и не всегда дешевый) способ модернизации производства. В результате деятельность российских научных и проектно-конструкторских организаций не оказывает существенного влияния на состояние предприятий стройиндустрии.

В связи с нынешней ситуацией — когда импортного цемента поступает в страну все больше — возникают риски, связанные с отсутствием барьеров на ввоз недоброкачественной и даже опасной продукции. Тем более что в РФ в настоящее время технического регламента по безопасности строительных материалов и изделий нет. Однако как бы ни был хорош или плох зарубежный цемент, мы должны развивать (и прежде всего восстанавливать) собственную цементную промышленность. С чего же начать?

Отрасли нужна модернизация

Чтобы предотвратить дальнейшее развитие негативных тенденций в цементном производстве, в первую очередь нужно решить две проблемы. Первая — наладить финансирование модернизации предприятий цементной промышленности. А это немалые средства: стоимость строительства нового современного завода с сухой технологией составляет 300-500 млн. евро. Ведь сегодня на многих предприятиях уровень физического износа основных фондов составляет до 70 %, используется оборудование, которому 20-30 лет, на предприятиях невысокая производительность труда. При этом производство отечественного оборудования для предприятий стройиндустрии практически приостановлено. Несмотря на то, что все промышленные показатели увеличились на 11–20 %, а рост инвестиций в стройиндустрию увеличился на 7 %, кризис для промышленности стройматериалов не закончен и, по нашим прогнозам, затягивается на годы.

Вторая задача, которую нужно решить — ликвидация технологической отсталости, ведь 86 % мощностей цементной промышленности работают сегодня по технологии мокрого производства.

Кроме того, большая проблема многих цементных предприятий в России в настоящее время — низкая энергоэффективность и, как следствие, высокая себестоимость выпускаемой продукции. Но сегодня Россия вступила в ВТО, и мы уже в Таможенном Союзе. Поэтому нам всем надо научиться работать в современных условиях. Нужен действенный план мероприятий по переходу на работу в новых условиях. Это поможет снизить себестоимость, повысить энергоэффективность, качество, то есть реализовывать инновации.

Кто следит за качеством?

Говорить о развитии и совершенствовании современного цементного производства невозможно без развития новых химических технологий. Надо стимулировать восстановление машиностроения для цементной отрасли.

В Европе качество продукта курирует Институт цементной промышленности в Дюссельдорфе, кураторство — это обязательное условие для всех участников рынка, зарубежных и отечественных. Каждая партия цемента там проходит сертификацию — на соответствие физико-механическим требованиям, химическим, требованиям минералогии. Нам тоже нужен единый для всех порядок — включить цемент в перечень продукции, обязательной к сертификации. Ведь вес импорта будет усиливаться, и мы не должны отставать! Речь прежде всего идет о качестве.

Что касается качества цемента, то на него влияет много факторов: сырье, топливо для печей, технология обжига, смешивания, помола, условия транспортировки, перегрузки, хранения. Подморозили, увлажнили, загрязнили — вот и нарушение качества. Между карьером с горной породой и бетонным заводом долгая цепочка технологических и логистических процедур. Где-то может произойти сбой. Поэтому для получения качественного цемента надо как следует поработать на всех этих этапах, соблюсти ряд требований. Кстати, нужно заметить, что большой проблемой для стройиндустрии нашей страны является тенденция использования материалов, не соответствующих экологическим стандартам и требованиям качества зданий и сооружений.

Предвижу вопрос: но ведь на каждом крупном бетоном заводе есть своя лаборатория и своя контрольная служба. Разве они не справляются с контролем качества поступающего сырья? Отвечу так. Во-первых, эти службы не цемент проверяют, а качество бетонной смеси. А во-вторых, даже когда предприятие дает нам образцы на испытание, оно в это время уже с этим цементом работает, доверяя паспорту продукта (и правильно делает, что доверяет). Бетонщики сравнивают три показателя — наши испытания, паспортные данные и свои результаты. Если они совпадают, значит, они делают вывод, что цемент хороший.

Поэтому как можно скорее нужно разработать нормативную, испытательную, производственную базу в соответствии с ЕС, гармонизировать и сблизить их по максимуму с европейскими и международными стандартами (в соответствии с поручением Председателя Правительства России Д. А. Медведева от 3 октября 2012 года).

Нужен и обязательный ежегодный контроль производства сертифицированного цемента. Нужна помощь предприятиям в модернизации с использованием лизинга. Нужна и государственная поддержка! Нужно создать испытательную систему с региональными центрами, создать реестр региональных центров в рамках Таможенного Союза.

Без руля и без ветрил.

Все эти проблемы возникли во многом из-за того, что на сегодняшний день в стране отсутствует единая государственная научно-техническая политика в сфере производства стройматериалов. Нет также и региональных программ по развитию этой отрасли. В последние годы в производстве стройматериалов происходит процесс замораживания или сворачивания перспективных научно- исследовательских работ и экспериментальных конструкторских решений. Научно-техническое развитие российских предприятий, производящих стройматериалы, основывается на зарубежных разработках и закупках импортного оборудования. Из-за нехватки финансирования или его полного отсутствия разработка и формирование системы национальных стандартов ведется с отставанием.

Думаю, большинство коллег, связанных с производством строительных материалов, со мной согласятся. Хотелось бы, чтобы согласились и те, в чьих силах реально изменить ситуацию к лучшему!

Михаил БУРОВ, директор ГУП «НИИМОССТРОЙ», д.э.н., профессор, действующий член РАЕН, почетный строитель России

Приготовение сырьевой муки для производства цемента из переувлажненного сырья

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Февраля 2013 в 00:10, курсовая работа

Описание работы

Цемент — один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.
Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и предварительного затвердения на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.

Содержание

Введение 5
1 Обзор литературных и патентных источников6
1.1 Сырьевые материалы для производства цемента 6
1.2 Общая характеристика технологических схем производства
портландцемента 9
1.3 Приготовление сырьевой смеси 11
1.4 Технология приготовления сырьевой муки из переувлажненного сырья 16
1.5 Процессы производства клинкера с использованием мела 17
1.6 Оборудование по переработке влажных сырьевых материалов 21
2 Расчет состава сырьевой смеси и материального баланса производства23
2.1 Методы расчёта сырьевой смеси23
2.2 Расчет состава сырьевой смеси24
2.3 Материальный баланс производства портландцементного клинкера по сухому способу производства из переувлажненного сырья 26
3 Характеристика готовой продукции и области ее применения29
Заключение 31
Список используемых источников 32

Работа содержит 1 файл

Сырьевая мука.docx

1 Обзор литературных и патентных источников6

1.1 Сырьевые материалы для производства цемента 6

1.2 Общая характеристика технологических схем производства

1.3 Приготовление сырьевой смеси 11

1.4 Технология приготовления сырьевой муки из переувлажненного сырья 16

1.5 Процессы производства клинкера с использованием мела 17

1.6 Оборудование по переработке влажных сырьевых материалов 21

2 Расчет состава сырьевой смеси и материального баланса производства23

2.1 Методы расчёта сырьевой смеси23

2.2 Расчет состава сырьевой смеси2 4

2.3 Материальный баланс производства портландцементного клинкера по сухому способу производства из переувлажненного сырья 26

3 Характеристика готовой продукции и области ее применения29

Список используемых источников 32

Цемент — один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.

Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и предварительного затвердения на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.

Наряду с расширением ассортимента видов цемента развивается и культура производства портландцемента, совершенствуется оборудование цементных заводов, увеличивается объем производства.

Цементная промышленность в настоящее время вступила в такой этап развития, когда техническое совершенствование производства, рост выпуска цемента, повышение технико-экономических показателей отрасли должно в основном осуществляться путем реконструкции и технического перевооружении действующих цементных заводов.

Цементная промышленность в настоящее время высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами [1]. Большинство заводов-производителей цемента отдают предпочтение сухому способу производства.

Конечно специфика сырья, а именно его высокая карьерная влажность, достигающая 30-33%, может служить веским аргументом в пользу мокрого способа. Это как раз и характерно для Республики Беларусь, где среднегодовая влажность мелов составляет 26%, а глин примерно 20% [2].

Однако постоянный рост стоимости углеводородного топлива (природного газа) вызвал необходимость пересмотра технической политики в области цементного производства. Это касается в первую очередь перехода на сухой способ обжига цементного клинкера при использовании природного сырья повышенной влажности (до 30-33%), что еще совсем недавно считалось совершенно нерациональным. Из-за достоинств с теплотехнической точки зрения сухой способ (из сыревой муки) характеризуется также меньшим объемом печных газов (на 30-40%) при одинаковой производительности печи, что влечет за собой более низкие расходы на их обеспыливание [2].

Читать еще:  Очистка цементных силосов без человека

1 Обзор литературных и патентных источников

Цемент – один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.

Портландцементом (ГОСТ 10178 – 76) называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее как на воздухе, так и в воде, получаемое путем совместного тонкого помола портландцементного клинкера и гипса, вводимого в качестве регулятора сроков схватывания.

Клинкер — важнейший компонент цемента — получают путем обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из карбонатных (75-80%) и глинистых (25-20%) пород и обеспечивающей в клинкере преобладание высокоосновных силикатов кальция [2].

1.1 Сырьевые материалы для производства цемента

Для введения необходимых оксидов СаО, SiO2, Al2O3 и Fe2O3 в состав цементного клинкера используют в основном природное минеральное сырье — известняки или мела, а также различные глины.

На сырье, используемое для производства цемента, стандартов не существует, есть только определенные ограничения по содержанию MgO и SO3.

Карбонатные породы. Для производства портландцемента могут применяться все виды карбонатных пород, в том числе чистые известняки, мел, ракушечники, известковые туфы и природные смеси известняков с глинами — мергели. Содержание СаО в карбонатном сырье колеблется от 44 до 56, а в мергелях-натуралах – от 40 до 44 %. Наилучшим карбонатным сырьем для цементной промышленности являются мел, а также карбонатные породы с однородной аморфной или мелкокристаллической структурой. Нежелательно применять сильно доломитизированные и загипсованные известняки. Наименее желательны для цементной промышленности известняки с явно выраженной кристаллической структурой (мраморы), а также окремненные известняки.

При измельчении мрамора резко увеличивается расход электроэнергии, кроме того, ухудшается спекаемость клинкера. Кремнистые известняки, в которых карбонатные породы пропитаны водным кремнеземом, также имеют повышенную прочность и трудно поддаются измельчению из-за отдельных включений и прослоек, состоящих почти полностью из халцедона.

По физическим свойствам карбонатные породы делятся на мягкие, размучиваемые водой; мягкие и средней твердости, не размучиваемые водой; плотные.

К мягким, размучиваемым водой породам принадлежат мел, а также некоторые разновидности мергелей. Мел и мягкие мергели (в частности, подгоренские и

амвросиевские) имеют относительно большую карьерную влажность (от 15-20 до

30, а иногда и до 37 %), легко разрабатываются в карьерах, могут подаваться на завод гидротранспортом, не требуют для измельчения большого расхода электроэнергии, но вызывают повышенный расход топлива при обжиге. Недостатком этого вида сырья является и то, что в осенне-зимний период оно смерзается и залипает, затрудняя транспортировку всеми видами транспорта, за исключением гидравлического.

Ракушечники и туфы в воде, как правило, не распускаются, карьерная влажность их может в отдельных случаях достигать 10-15, а иногда и 18 %. Они легко разрабатываются и измельчаются.

Известняки с мажущимися включениями – маложелательное сырье, так как его переработка, особенно в осенне-зимний период, крайне затрудняется из-за смерзаемости и налипания. При измельчении такого сырья в результате различной размалываемости трудно добиться стабильности состава шихты. Обычно оно перерабатывается мокрым способом.

Плотные известняки имеют низкую карьерную влажность (от нескольких долей до 5-6 %), обладают различной твердостью и прочностью [3].

Диоксид кремния и оксид алюминия в сырьевую смесь вводят через глинистое сырье. В общем случае глина состоит из глинистой, неглинистой частей и органических включений. В свою очередь, глинистая часть, представляющая собой кристаллические гидросиликаты алюминия, подразделяется по преимущественному содержанию соответствующих минералов на следующие разновидности: каолинитовые, галлуазитовые, монтмориллонитовые и гидрослюдистые.

К каолинитовым глинам относятся глины, содержащие в основном каолинит Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O, имеющий сложную структуру. Общая формула каолинитовой глины имеет вид Al4(OH4)8[Si2O5]. Каолинит мало набухает и плохо диспергируется в воде. Удаление кристаллизационной воды протекает в одну стадию при температуре около 500°С. Удельная поверхность его находится в пределах 15 м 2 /г.

Галлуазитовые глины содержат в своем составе не только галлуазит Al2O3 · 2SiO2 · 4H2O, но и метагаллуазит и ферригаллуазит. В этих минералах каолинитовые слои расположены беспорядочно относительно друг друга. Кристаллизационная вода удаляется при термообработке в две стадии, о чем свидетельствуют два эндотермических эффекта на кривой ДТА. Первый эндоэффект с минимумом при 125°С, а второй, связанный с удалением остатков более прочно связанной воды, — при 580°С. Удельная поверхность такой глины более развитая, чем у предыдущей, и составляет порядка 40 м 2 /г.

К монтмориллонитовой группе относятся монтмориллонит Al2O3 · 4SiO2 · пH2O, бейделит, нонтронит. Кристаллизуется монтмориллонит в виде очень мелких частичек, образующих скопления с размытыми очертаниями. Такая дисперсность глинистых частичек обусловила и гораздо большую удельную поверхность природных алюмосиликатов, достигающую 800 м 2 /г. Данная удельная поверхность положительно скажется на скорости твердофазового взаимодействия в сырьевой смеси, но в то же время при мокром способе производства цемента это повлечет за собой повышенную влажность сырьевого шлама. Кроме того, высокая дисперсность глинистых частиц обуславливает наличие тонких пор и нахождение в них цеолитной воды, имеющей большую энергию связи с кристаллической решеткой алюмосиликата. В результате относительно слабосвязанная вода из монтмориллонита удаляется в две стадии при сравнительно низкой температуре — 160 и 210°С, а цеолитная — только при 750 и 780°С.

Гидрослюды представлены следующими глинистыми минералами: монотермитом, иллитом, глауконитом. Все они являются промежуточными соединениями между минералами каолинитовой группы и слюдами, т. е. они представляют собой продукты неполной каолинитизации слюд. Эти глинистые минералы не набухают, удельная поверхность их лежит в пределах 100 м 2 /г. Гидрослюды являются одними из самых подходящих для цементной промышленности по сравнению с другими мономинеральными природными алюмосиликатами.

Однако чаще всего глинистое сырье представляет собой смесь различных глинистых минералов. Нежелательны в глинах крупные зерна кварца, полевого шпата и слюд.

Кроме карбонатного и глинистого компонентов, на которые припадает свыше 90% сырьевой смеси, практически всегда используют и железосодержащие корректирующие добавки. Традиционными видами корректирующей добавки являются пиритные (колчеданные) огарки, колошниковая пыль, пыль газоочистки, характеризующиеся довольно высоким (не менее 75%) содержанием оксидов железа [2].

Для производства цемента используют в качестве сырья побочные продукты и отходы других отраслей промышленности. Причем их применяют как в виде основных компонентов, так и модифицирующих добавок. Наиболее широко используют доменные гранулированные, электротермофосфорные шлаки, топливные шлаки и золы, нефелиновый шлам, глиносодержащие отходы. На цементных заводах Беларуси из перечисленных отходов используют преимущественно доменные шлаки.

Доменные шлаки образуются при выплавке чугуна вследствие полного расплавления железной руды и флюса в восстановительной среде. Белорусские цементные заводы используют преимущественно доменный граншлак завода «Азовсталь» (Украина) следующего химического состава (мас. %): SiO2 — 36,9; Al2O3 — 10,5; CaO — 45,9; MgO — 2,9; MnO — 2,07; S — 1,59. Температура плавления его лежит в пределах 1200-1400°С.

Доменные шлаки чаще всего используют в качестве активной минеральной добавки, при помоле цементного клинкера, а в ряде случаев и в виде сырьевого компонента вместо глины и части карбонатного компонента. В зависимости от режима охлаждения различают доменный гранулированный шлак, в котором преобладает стекловидная фаза, образующаяся вследствие резкого охлаждения расплава. При медленном охлаждении расплав застывает, образуя стеклокристаллический продукт, обладающий низкой гидравлической активностью.

Минералогический состав шлаков представлен в основном силикатами и алюмосиликатами кальция.

Гидравлическая активность доменного гранулированного шлака при содержании в нем MgO до 10% оценивается при помощи коэффициента качества (K), определяемого по формуле:

при содержании MgO более 10%:

В зависимости от величины коэффициента доменные гранулированные шлаки подразделяются на 3 сорта со значением K соответственно 1,65; 1,45 и 1,20.

Высокоосновные доменные гранулированные шлаки, содержащие преимущественно стеклофазу, гидратируются быстрее закристаллизованных медленноохлажденных. Высокая внутренняя химическая энергия стеклофазы обеспечивает такому шлаку повышенную растворимость и последующее образование кристаллогидратов.

Гранулированный шлак близок по составу портландцементной сырьевой смеси и в связи с тем, что он не содержит СаСО3, требующий затраты большого количества тепловой энергии на разложение, его выгодно использовать в качестве сырьевого компонента. Это обусловлено и тем, что в качестве кристаллических фаз в шлаке присутствуют минералы, близкие по составу минералам цементного клинкера. К сожалению, доменный молотый шлак при мокром способе производства цемента вызывает загустевание сырьевого шлама.

Наряду с вышеуказанными побочными продуктами в ряде случаев эффективно применение специально вводимых добавок, которые либо обеспечивают интенсификацию процесса обжига сырьевой смеси, либо могут придавать определенные свойства цементам. В первом случае такие добавки называют минерализаторами, в качестве которых могут использоваться фторид кальция, гексафторсиликат натрия. Перспективным минерализатором может быть шлам станции нейтрализации ОАО «Гомельский химический завод», состоящий в основном из солей плавиковой, гексафторкремниевой и ортофосфорной кислот. Минерализаторы могут снизить температуру обжига клинкера на 100-150°С, что позволит увеличить компанию вращающейся печи [2].

1.2 Общая характеристика технологических схем производства портландцемента

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector