Производство портландцемента

Основные сырьевые материалы: известняки с высоки содержанием карбоната кальция CaCO₃ (мел, плотный известняк, мергель и др.) и глинистые породы (глины, глинистые сланцы). В среднем на 1 т цемента расходуется около 1,5 т минерального сырья, примерное соотношение между карбонатной и глинистой составляющими сырьевой смеси 3:1 (т.е. 75 % известняка и 25 % глины). В сырьевую смесь вводят добавки, корректирующие химический состав, регулирующие температуру спекания смеси, кристаллизацию минералов клинкера. Недостаточное количество SiO₂ компенсируется введением высококремнеземистых опоки, диатомита, трепела. Содержание Fe₂O₃ повышают введением руды, Al₂O₃ – высокоглиноземистых глин и т. д.

Для производства портландцемента в качестве сырьевых материалов также используют побочные продукты промышленности, например металлургические и топливные шлаки, золы ТЭС, нефелиновый шлам (отход при производстве глинозема).

В качестве топлива в основном применяют природный газ, использование каменного угля и мазута сокращается.

Производство портландцемента состоит из следующих основных операций: добыча сырьевых материалов, подготовка сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовление из них однородной сырьевой смеси заданного состава, обжиг смеси до спекания, измельчение клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом и при необходимости с добавками.

В зависимости от приготовления сырьевой смеси различают способы производства портландцемента: мокрый, сухой и комбинированный. При мокром способе сырьевые материалы измельчают и смешивают в присутствии воды и смесь в виде жидкого шлама обжигают во вращающихся печах; при сухом способе материалы измельчают, смешивают и обжигают в сухом виде; при комбинированном – сырьевую смесь подготавливают по мокрому способу, затем шлам обезвоживают и из него приготавливают гранулы, которые обжигают по сухому способу.

Каждый из способов имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Коррозия цементного камня. Коррозия цементного камня в водных условиях по ряду ведущих признаков делят на три вида:

I вид коррозии – разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболее растворимой является гидрооксид кальция Ca(OH)₂, образующийся при гидролизе С₃S. Растворимость гидрооксида кальций невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15 ^оС), но из цементного камня под воздействием проточных мягких вод количество растворенного и вымытого гидрооксида кальция непрерывно растет, цементный камень становится пористым и теряет прочность.

Защита от коррозии I вида. Предохранять от коррозии может защитная корка из углекислого газа, образующаяся на поверхности бетона в результате реакции между:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

Растворимость CaCO₃ в воде почти в 100 раз меньше растворимости Ca(OH)₂.

Также повышать стойкость цементного камня в пресных водах можно введением в цеемент гидравлических добавок. Они связывают Ca(OH)₂ в малорастворимые соединения – гидросиликаты кальция:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + (n – 1)H₂O = CaO · SiO₂ · n H₂O

Следующим видом защиты является применение белитового цемента, содержащего ограниченное количество С₃S и выделяющего при твердении минимальное количество свободной гидроокиси кальция.

II вид коррозии – разрушение цементного камня водой, содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющими цементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легко растворимы и уносятся фильтрующей через бетон водой, либо выделяются в виде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами, например:

Ca(OH)₂ + MgSO₄ +2H₂O = CaSO₄ · 2H₂O + Mg (OH)₂

Гидрооксид магния – аморфное вещество, не обладает связностью и легко вымывается из камня

или

Ca(OH)₂ + MgСl₂ = CaCl₂ + Mg (OH)₂,

При этом образовавшийся хлорид кальция хорошо растворяется в воде и уносится фильтрующей водой.

III вид коррозии - коррозия цементного камня под воздействием сульфатов. В порах цементного камня происходит отложением малорастворимых веществ, содержащихся в воде, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Их накопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряжения в стенках пор и приводят к разрушению цементного камня.

Дата добавления: 2013-12-13