Головна

Енерговитрати на отримання клінкеру

  1.  Б) отримання вигод у вигляді відстрочки чи розстрочки платежів;
  2.  Б) право на отримання в майбутньому майна у володіння, користування або розпорядження;
  3.  Види силікатних виробів, їх отримання, властивості, застосування в будівництві
  4.  Питання № 19. Оксиди хлору (I, IV, VI, VII), брому (I, III, IV), йоду (V). Характер зв'язку галоген-кисень. Фіз і хім св-ва. Їх отримання і застосування.
  5.  Питання № 22. кисневмісних к-ти галогенів типу НХО2 і НХО4 їх солі. Номенклатура. Будова м-л. Стійкість. Окислювальні і кислотні св-ва. Отримання і застосування.
  6.  Питання № 8. Озон як аллотропная модифікація кисню. Будова м-ли. Фіз і хім св-ва. Взаємодія озону з Ме і неМе. Отримання і застосування озону. Озоніди.
  7.  Вимушене отримання сертифіката, обумовлене політикою уряду або вимогами споживачів.
 Країна  Питома витрата тепла для отримання клінкеру, ккал / кг
 сухий спосіб  мокрий спосіб
 Польща
 Франція -
 Німеччина  711,1 -
 Японія  1318,2
 США
 Росія
 Білорусь

Знизити енергоємність при виробництві цементу по мокрому способу, а, отже, і його собівартість, в якій енерговитрати складають 50 - 75%, можна перш за все за рахунок зменшення вологості шламу на 9 - 15% введенням спеціальних пластифікуючих добавок.

Ефективно також замінити частину палива висококалорійними відходами - зношеними автомобільними покришками. Це дозволяє частково вирішити екологічні та економічні питання. Їх застосування не тільки економить енергоресурси, але і дозволяє знизити температуру випалу на 100 оЗ без погіршення властивостей клінкеру.

Сухий спосіб, який доцільний тільки в тому випадку, якщо вологість сировини не більше 15%, завдяки його техніко-економічних переваг в порівнянні з мокрим, незважаючи на складність перемішування сухих порошкоподібних матеріалів до заданої однорідності і складності пиловловлюючого обладнання, знаходить все більше поширення. Так в Білорусі з трьох діючих цементних заводів два працюють по мокрому способу і один - Білоруський цементний завод у м Костюковичи по сухому способу.

В останні роки ведуться дослідження можливості застосування нових видів енергії і в цілому технологій для отримання клінкеру. Це зокрема радіаційна обробка сировини в мікрохвильовій печі, випал в киплячому шарі. Одним з перспективних методів, який може знайти широке практичне застосування, є отримання клінкеру способом плавлення, яке проводять як з використанням конверторів, так і плазмових печей.

Електродугові і електроплазменние печі, що мають ККД 50 - 70%, в даний час успішно експлуатують при виробництві вогнетривів, кварцового скла, в металургійній промисловості. Працююча дослідно-промислова плазмова установка доводить ефективність цієї технології для отримання цементу і її переваги в порівнянні з традиційною, які полягають, перш за все, в значній інтенсифікації процесу (освіта мінералів відбувається протягом декількох хвилин), підвищеному вмісті в клінкері основоположного мінералу - З3S на 10%, можливості виключення тонкого подрібнення сировинної суміші в кульових млинах в зв'язку з тим, що через високий перепаду температур при подачі суміші через канал плазмотрона відбувається термічне саморуйнування матеріалу.

Якість клінкеру оцінюють співвідношенням кристалічної і аморфної - склоподібної складовими клінкеру, залежними від швидкості охолодження спеченого продукту, і ступенем його подальшого подрібнення. Останній процес внаслідок високої міцності клінкеру вимагає великих енерговитрат - до 20% енергії, що витрачається, знизити які можна або за рахунок створення напружено дефектної структури шляхом грануляції розплаву на виході з печі в пароповітряної середовищі, або введення в млини спеціальних органічних добавок (СДБ, милонафт) в кількості 0,02 - 0,5%, що полегшують помел.

Зменшення енерговитрат можливо також в результаті вторинного використання тепла відхідних газів з печі випалу і виділяється при охолодженні клінкеру, а також застосування безвідходної, комплексної переробки сировини.

Випал до спікання підготовленої сировини супроводжується складними фізичними (випаровування вільної та кристалізаційної води) і хімічними процесами (розкладання мінералів на оксиди, утворення нових сполук), в результаті яких з вихідних компонентів виходить спечений матеріал - клінкер, що складається в основному з наступних чотирьох мінералів: 3СаО ? SiО2 (З3S) - трехкальциевого силікату - Аліто (45 - 60%); 2СаО ? SiО2 (З2S) - Двухкальціевий силікату - білить
 (10 - 30%); 3СаО ? Al2О3 (З3А) - трехкальциевого алюмината - цілить
 (5 - 12%); 4СаО ? Al2О3? Fe2О3 (З4АF) - чотирьохкальцієвого алюмоферитів - (10 - 20%) і склоподібної застиглої маси.

Після випалу отриманий клінкер направляють в спеціальні холодильники для швидкого охолодження матеріалу, т. К. Швидкість охолодження впливає на кількість застиглої стеклофази, яка забезпечує підвищену хімічну активність, тепловиділення при реакції з водою і сульфатостойкость портландцементу. Охолоджений клінкер, двуводний гіпс або Гіпсовмісткі відходи (фосфогіпс, борогіпсу, фторогіпс) в кількості 3 - 5% (для регулювання схоплювання цементу) і в ряді випадків мінеральні добавки (шлак і золи, природні осадові і вулканічні породи) надходять в кульові млини, подрібнення в яких відбувається за рахунок истирающего і ударної дії Меля тіл у вигляді сталевих куль і циліндрів різного розміру. Зі збільшенням ступеня розмелювання клінкеру підвищується активність одержуваного цементу, однак треба враховувати той факт, що в цьому випадку в значній мірі збільшується витрата електроенергії. Тому визначено оптимальний розмір цементних зерен від 5 до 40 мкм. Згідно ГОСТ 30515-97 цей показник оцінюють по тонкощі помелу (Залишок на ситі 008 не повинен перевищувати 15% або питомої поверхні, Яка становить від 2500 до
 5000 см2/ Г. Обов'язковими обумовленими значеннями для загальнобудівельних цементів є також активність цементу, терміни схоплювання цементного тіста нормальної густоти (початок - не раніше 45 хв, кінець - не пізніше 10 годин), рівномірність зміни обсягу, Що залежить від змісту вільної СаО (не більше 1%) і дозування гіпсу. На підставі отриманих результатів цементу присвоюють марку (300, 400, 500, 550, 600), чисельно рівну активності - среднеарифметическому значенням межі міцності на стиск в кгс / см2 з урахуванням міцності на вигин зразків-розміром 40х40х160 мм, складу за масою Ц: П = 1: 3
 з підібраним кількістю води, тверділи 28 діб у вологих природних умовах. Класи цементу по гарантованої міцності на стиск 22,5; 32,5; 42,5 і 52,5 МПа відповідно. Насипна щільність цементу складає 1300 кг / м3, Справжня 3100 - 3200 кг / м3.

Якість цементів оцінюють за основними і рекомендованим показникам.

До основнихналежать такі:

- Хімічний речовинний і мінералографіческій складу;

- Межа міцності на стиск і вигин;

- Рівномірність зміни обсягу в процесі гідратації;

- Питома ефективна активність природних радіонуклідів;

- Активність цементу при пропарюванні для портландцементів з добавками;

- Нормальна густота цементного тіста (НГ), що представляє водо-цементне відношення, виражене у відсотках, при якому досягається задана (нормована) пластичність цементного тесту.

До рекомендованих ставляться як показники загального характеру: терміни схоплювання, тонкість помелу, так і спеціального призначення: корозійна стійкість, зміст вільної СаО, вогнетривкість, гідрофобність і т. д.

Для раціонального використання цементу при виробництві збірного залізобетону введено визначення міцності (активності) після термовлажностной обробки в спеціальних пропарювальних камерах за заданим режимом. На підставі отриманих даних роблять висновок про ступінь ефективності використання цементу на підприємствах будіндустрії при отриманні збірних бетонних та залізобетонних виробів і конструкцій або в монолітному будівництві на будівельному майданчику.

При змішуванні портландцементу з водою складові його мінерали гидратируют з утворенням нових кристалічних сполук, що обумовлюють твердіння цементного тіста і міцність штучного каменю. Склад новоутворень залежить від мінералогічного складу цементу, вологості і температури навколишнього середовища. Так Аліто гидратирует з утворенням кристалічних гідросилікатів кальцію - СаОрSiО22Про - ГСК і гідроксиду кальцію - Са (ОН)2 - СН, які надають початкову міцність і стійкість цементному каменю. Певна концентрація Са (ОН)2 в розчині не тільки забезпечує стабільність освіченою в результаті гідратації сполукам, а й корозійну стійкість сталевої арматури, яка застосовується при отриманні залізобетону.

Гідратація Беліта протікає поступово протягом усіх 28 діб з утворенням ГСК. Найбільша активність по відношенню до води трехкальциевого алюмінат. Саме цей мінерал впливає на терміни схоплювання цементу. Продукти його гідратації є крупнокрісталліческіе нестабільні з'єднання, що підвищують початкову міцність, але знижують морозостійкість і корозійну стійкість цементного каменю.

Гідратація чотирьохкальцієвого алюмоферитів протікає аналогічно Двухкальціевий силікату. Всі реакції гідратації супроводжуються виділенням тепла. За екзотермічного ефекту мінерали клінкеру розташовуються в наступній послідовності: З3А - З3S - З4АF - З2S.

Знаючи мінералогічний склад цементу, можна зробити попередні, орієнтовні висновки щодо його застосування. Так, цементи з підвищеним вмістом С3S і С3А будуть володіти високим тепловиділенням і швидкістю набору міцності. Отже, їх раціонально використовувати при низьких температурах бетонування або при виробництві збірного залізобетону, зменшивши температуру і тривалість термообробки. Однак ці цементи через високий тепловиділення можна використовувати при бетонуванні масивних фундаментів і гідротехнічних споруд, так як різкий перепад температури всередині бетону, що твердіє і на поверхні конструкції викличе деформації, що призводять до появи тріщин. Не можна ці цементи застосовувати і при наявності сульфатосодержащіх агресивних середовищ. Так звані белітовие цементи з підвищеним вмістом С2S повільно тверднуть, більш корозійностійкої. Отже їх ефективно використовувати при річному монолітному будівництві, при небезпеки корозійного впливу.

В результаті часткового переходу води при гідратації в хімічно пов'язане стан, а також її випаровування з суміші в процесі твердіння відбувається усадка цементного каменю, супроводжувана появою мікротріщин на його поверхні, яка призводить до формування пористої структури. Причому, чим більше водовяжущее, в даному випадку водо-цементне відношення, тим пористість буде більше, а міцність відповідно менше. Крім відкритих капілярних пор, утворених за рахунок випаровування «зайвої», що не бере участь в реакціях води, в цементному камені є замкнуті пори, заповнені повітрям, який потрапляє в цементне тісто при його приготуванні і перемішуванні.

Структура цементного каменю справляє визначальний вплив на такі властивості, як водонепроникність, воздухостойкость, морозостійкість. Якщо цикли висихання і зволоження, що супроводжуються усадкою і набуханням цементного каменю, повторюються, то це призводить до накопичення залишкових деформацій, появі тріщин і, як наслідок, зниження міцності. Для виключення цих процесів необхідно знизити В / Ц і забезпечити заданий температурно-вологісний режим тверднення. До недоліків цементного каменю відноситься також повзучість, яка проявляється у збільшенні деформацій під впливом довготривалих постійних за величиною навантажень. Зниження повзучості досягають за рахунок введення жорсткого недеформіруемое заповнювач і зниження витрати цементу. Одним з найважливіших експлуатаційних властивостей цементного каменю є його морозостійкість. Руйнівна дія води, що переходить в лід зі збільшенням в обсязі до 9%, залежить в першу чергу від її кількості, отже за рахунок зниження В / Ц і підвищення вмісту резервних замкнутих повітронаповненим пір, недоступних проникненню води, можливе регулювання цієї властивості в широких межах.

У бетоні цементний камінь не тільки повинен забезпечити монолітність, міцність цього композиційного штучного кам'яного матеріалу, але і довговічність його служби в конструкціях при різних умовах експлуатації. Перш за все, це зміна температурно-вологісного режиму, про що говорилося вище, і дія агресивних середовищ: рідких, газоподібних і твердих. У зв'язку з розширенням промислового виробництва і особливо підприємств хімічного профілю питання це дуже важливий. У Білорусі особливо гостро ця проблема стоїть при зведенні фундаментів, т. К. Підйом мінералізованих грунтових вод в більшості районів високий.

Дія агресивних середовищ посилюється, якщо конструкції перебувають під навантаженням. Звідси випливає складність і актуальність даної властивості. По механізму дії і характеру руйнування визначено три види корозії цементного каменю. перший вид - вилуговування. В даному випадку руйнування відбувається в результаті розчинення і вимивання гідроксиду кальцію з цементного каменю при фільтрації води під тиском. Так як всі утворені в результаті реакції гідратації портландцементу кристалогідрати хімічно стійкі тільки при певній концентрації гідроксиду кальцію, то її зниження викликає їх часткове руйнування і, як наслідок, падіння міцності.

Ступінь руйнування залежить в першу чергу від обсягу відкритих капілярних пор і кількісного вмісту в них розчину вільного гідроксиду кальцію певної концентрації. Отже, підвищивши щільність цементного каменю, можна значно збільшити стійкість виробів на основі портландцементу до цього виду руйнування.

Другий вид - кислотна корозія, Яку можна спостерігати при дії на цементний камінь кислот і солей з кислою реакцією, утворених сильною кислотою і слабкою основою, наприклад, хлорид або нітрат амонію. Кислоти вступають в реакцію з кристалічними продуктами гідратації цементу, утворюючи або легко розчинні сполуки, або гелевидні, що не володіють міцністю. Ці агресивні середовища викликають найсильніші руйнування, інтенсивність яких залежить від концентрації агресивного розчину, його температури і швидкості руху потоку по відношенню до руйнується поверхні. Так як дія розчинів пов'язано з хімічною реакцією між цементним каменем і агресивним середовищем, то найбільш надійний спосіб захисту - зміна складу самого в'яжучого, т. Е. Застосування спеціального цементокіслото-стійкого.

Третій вид - сольова корозія. Вона має місце при дії солей на цементний камінь. Накопичуючи в порах кристали самої агресивного середовища, за умови наявності випаровує і відсутності взаємодії з цементним каменем (хлорид і карбонат натрію), або кристалічні продукти реакції цементного каменю з сульфатосодержащімі середовищами викликають початкове ущільнення і зміцнення структури. Надалі при заповненні порового простору цей процес супроводжується зростанням залишкових деформацій, які призводять до руйнування матеріалу. Підвищити стійкість можна в першому випадку, збільшивши щільність цементного каменю, у другому - підібравши спеціальний сульфатостійкий складу портландцементу.

Всі газоподібні продукти, перебуваючи в атмосфері, є кислі оксиди, які проявляють свою активність тільки при підвищеній вологості повітря, розчиняючись в найтоншої плівки води, що покриває поверхню матеріалів, і утворюючи концентровані розчини кислот, які руйнують цементний камінь за механізмом другого виду корозії. Що стосується органічних речовин, то можна відзначити інтенсивне руйнування цементного каменю під дією органічних кислот, середньоагресивному сира нафта і слабоагресивних продукти її перегонки: масла, бензин і т. Д.

До поняття довговічності можна віднести також такі властивості цементного каменю, як вогнестійкість і вогнетривкість. Цементний камінь відноситься до негорючих матеріалів, він не плавиться при температурі до 1100 оС. Однак помітне температурний вплив, що виявляється в розкладанні утворилися в процесі гідратації кристалогідратів, супроводжуване зниженням міцності, починає проявлятися вже при
 150 - 200 оЗ і різко зростає при 500 - 700 оС. В зв'язку з цим звичайний портландцемент не рекомендується застосовувати при температурах вище
 250 - 300 оЗ, т. К. При тривалому знаходженні в умовах цих температур падіння міцності становить понад 10%. Підвищити вогнетривкість можна або шляхом зміни складу цементу, або введенням термостійких мінеральних добавок.

 Портландцемент, властивості цементу і цементного каменю |  різновиди портландцементу


 Отримання виробів і конструкцій з металів |  Застосування металів у будівництві |  Застосування металів у будівництві |  МІНЕРАЛЬНІ В'ЯЖУЧІ ВЕЩЕСТВА |  Твердіння мінеральних в'яжучих |  гіпсові в'яжучі |  повітряна вапно |  Магнезіальні в'язкі речовини |  Рідке скло, кислотостойкий цемент |  Гідравлічне вапно і романцемент |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати