Описание технологического процесса.

 

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса мероприятий. Первый из них включает изготовление клинкера, а второй – получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом.

Производство портландцемента состоит из следующих основных операций:

- добычи известняка (мела) и глины;

- подготовки сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава;

- обжига сырьевой смеси до спекания с получения клинкера;

- помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса;

В качестве мела при производстве портландцемента используется мел Брянского месторождения, а в качестве глинистого сырья – глина того же месторождения. В качестве добавки, вводимой при помоле клинкера, применяется двуводный гипс.

Породы мела дробятся в одну стадию. Мел подается в молотковую дробилку, где он измельчается до кусков размером 10 мм. После дробления мел дозируется весовыми дозаторами и подается в шаровую мельницу для совместного помола с глинистым материалом.

Глина, в свою очередь, дробится в валковой дробилке и после перерабатывается в водную суспензию (шлам) в глиноболтушках. При этом получается суспензия с размером частиц до 3-5мм. После предварительной подготовки глина дозируется и подается в шаровую мельницу.

Так как в сульфатостойком портландцементе ограничено содержание оксида железа (до 5%), то в такой мельнице рекомендуется вместо стальных шаров применять кварцевые, а внутри мельницу футеровать кварцевыми бронеплитами. Поток сырьевых материалов в шаровой мельнице можно осуществлять по открытому и закрытому циклам.

В настоящее время для мокрого измельчения известняка совместно с глиной получили широкое распространение мельницы самоизмельчения “Гидрофол”.

При смешивании мела с глиной не всегда удается получить шлам требуемого химического состава из-за разнородности сырья, несовершенства дозирующих устройств и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в систематическом контроле содержания компонентов в сырьевой смеси и, в случае отклонения от принятых величин, в корректировании состава шлама. Для этого в него вводят недостающий компонент в соответствующем количестве.

В зависимости от состава и однородности сырья, а также от качества выпускаемого цемента, сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней и по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Корректирование и усреднение шламов осуществляется в шлам-бассейнах.

После корректирования шлам подается на обжиг. Обжиг тонкоизмельченной сырьевой смеси – важнейшая стадия технологии производства цемента. Для обжига сырьевой смеси применяются вращающиеся печи. Температура обжига смеси во вращающихся печах достигает 1500°С.

После печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается до температуры 150-200°С.

До помола клинкер подвергается маганизированию, которое заключается в том, что после об­жига клинкер до трех и более суток хранится на складе, в результате чего клинкер остывает до тем­пературы окружающей среды (ниже 30°С). Кроме того, имеющаяся в клинкере негашеная известь, частично гасится парами воды при контакте с влажным воздухом; в клинкере заканчивается пере­ход недостаточно стабилизированного минерала белита из β- в γ- модификацию с увеличением объ­ема, что растрескивание, а иногда и частичное рассыпание клинкерных зерен; может происходить частичная кристаллизация стекловидной фазы с ослаблением межкристаллических связей в зерне клинкера, вплоть до распада. Отмеченные эти превращения делают клинкер более рыхлым, что об­легчает его помол в мельнице, увеличивая ее производительность и уменьшая удельный расход электроэнергии на производство цемента.

Многие свойства портландцемента определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., но и в большей степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000-8000 см²/г. С этого предела обычно наблюдается ухудшение прочностных показателей.

Помол клинкера осуществляется в многокамерных шаровых мельницах, куда одновременно подается гипс. При помоле материалов наблюдается значительное выделение тепла, вызывающее нагрев мелющих тел и материала до температуры 120-150°С и более, что отрицательно сказывается на производительности помольных установок. По данным С.М. Рояка и В.З. Пироцкого, на измель­чение клинкера до удельной поверхности 2500 см²/г при температуре 40°С затрачивается около 24 кВт ч/т, при температуре 120°С - 34 кВт ч/т и при 150°С - 39 кВт-ч/т. При тонкости помола до 3300 см²/г с увеличением температуры материала расход еще более повышается (до 130 кВт ч/т при 150°С). Это объясняется значительной агрегацией мелких частиц при повышенных температурах, вследствие испарения воды, адсорбированной частицами и препятствовавшей их слипанию. В свя­зи с этим следует размалывать только холодный клинкер. Чтобы снизить температуру цемента и предотвратить слипание частиц в камеры мельницы впрыскивают распыленную воду в количестве 0,5-1% от массы цемента, при достижении цементом температуры выше 100-110°С.

Снизить температуру цемента можно также интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляются наиболее тонкие фракции цемента. Большие объемы холодного воздуха (до 300см³ на 1т цемента), пропускаемые через мельницу, охлаждают футеровку корпуса, мелющие те­ла и цемент.

После помола клинкер идет на склад в цементные силосы и со склада отгружается потребите­лю.