Каталог

Сырьевые материалы для производства портландцементного клинкера и цемента


Сырьем для производства портландцементного клинкера служат природные карбонатные (известняки, мел, мергели, известковые туфы и др.) и глинистые породы (глины, суглинки, лёсс, глинистые сланцы), а также промышленные отходы и попутные продукты других отраслей (доменные шлаки, топливные золы, шлаки ТЭС, нефелиновые шламы и др.).

Для приготовления сырьевой смеси заданного химического состава используются различные корректирующие добавки: железосодержащие (железные руды, пиритные (колчеданные) огарки, колошниковая пыль и др.), кремнеземсодержащие (трепелы, опоки, диатомиты, кварцевый песок, маршалит) и глиноземсодержащие (высокоглиноземистые глины, бокситы). При производстве цемента с целью замедления сроков его схватывания в состав цементной шихты, наряду с клинкером, вводится гипс — двуводный сульфат кальция (CaSO4 • 2Н2О), содержание которого в цементе определяется качеством породы — гипсового камня. Предельное содержание 8Оз в цементе регламентируется ГОСТ 10178—85.

Для получения специальных цементов применяют так называемые «активные минеральные добавки», которые вводятся в цемент путем их совместного помола с клинкером. Эти добавки в соответствии с ТУ 21—26—11—90 подразделяют на природные и техногенные (побочные продукты промышленных производств). К природным активным минеральным добавкам относятся породы осадочного и вулканического происхождения (трепелы, опоки, вулканические пеплы и туфы, трассы и др.), содержащие, главным образом, кремнезем в аморфном состоянии. К искусственным активным минеральным добавкам относятся гранулированные доменные и термофосфорные шлаки (ГОСТ 3476—74), нефелиновый (белитовый) шлам, золы-уноса, топливные гранулированные шлаки и золошлаковые смеси. Содержание в цементе активных минеральных добавок определяется типом цемента и видом добавки и варьирует в широком интервале концентраций от 0 до 80%.

Оценка пригодности горных пород в качестве цементного сырья производится по химическому составу и по физико- механическим свойствам (влажности, прочности, пластичности, размолоспособности, гранулометрическому составу, липкости, способности к размучиванию в воде, фильтруемости (для шламов) и др. свойствам). К химическому составу карбонатных пород предъявляются следующие требования: содержание СаО не менее 43,5%, содержание SiOz, А12Оз, FeiOs должно обеспечивать необходимые значения коэффициента насыщения, силикатного и глиноземного модулей, ограничивается предельное содержание примесных оксидов MgO, 8Оз и RiO (NaiO -f- КзО) и иона хлора, а также ТЮ2 и PzOs- В глинистых породах содержание СаО не регламентируется, а содержание других оксидов должно находиться в пределах, обеспечивающих получение сырьевой смеси и клинкера, отвечающих по химическому составу требованиям, указанным в табл. 1 и обеспечивающих выпуск цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85.

Содержание основных оксидов в корректирующих добавках должно быть: Ре2Оз не менее 40%, SiO2 не менее 70%, AhOa не менее 30%.

С целью интенсификации процесса обжига и улучшения качества клинкера в состав сырьевой шихты могут в небольших концентрациях (0,2—1,0%) вводиться минерализаторы, легирующие и модифицирующие добавки: плавиковый шпат, отходы переработки бариевых и бариевостронциевых руд, шлаки и отходы выплавки полиметаллических руд, технический гипс (фосфогипс, борогипс, титаногипс) и др.

На производство 1 тонны цементного клинкера расходуется 1,6—2,1 тонны минерального сырья естественной влажности, причем расход карбонатного компонента составляет 75—82%, а глинистого 12—15%. Расход других видов минерального сырья в общей массе сырьевой смеси не превышает 3—13%. Выбор сухого или мокрого способа производства цементного клинкера в значительной степени зависит от естественной влажности сырьевых материалов. Наиболее благоприятными для сухого способа производства являются сырьевые материалы, естественная влажность которых не превышает: карбонатного компонента — 5,0%, глинистого — 25,0%, мергелей «натуралов» —10,0%. При такой влажности компонентов влажность сырьевой смеси составит 8—10%, что позволяет получать сырьевую муку с влажностью 1—2% при использовании для её подсушки только тепла отходящих печных газов.

Если суммарная влажность сырьевой смеси превышает 15%, целесообразно производить клинкер по мокрому способу.