Гидросиликатное Твердение воздушной извести. Стадии, добавки.

Изготовление изделий из известково-песчаных смесей длительное время не получало развития вследствие того, что при обычных температурах гашения известь твердеет очень медленно, а изделия на ее основе имеют небольшую прочность. Если же известково-песчаные силикатные изделия обрабатывать паром повышенного давления — 9—16 атм, — что соответствует температурам 174,5— 200° С, то в автоклаве происходит химическое взаимодействие между известью и кремнеземом песка с образованием гидросиликатов кальция, обеспечивающих высокую прочность и долговечность получаемых изделий.
Способ водотепловой обработки известково-песчаных смесей был предложен В. Михаэлисом в 1880 г. и был положен в основу производства силикатного кирпича, а в последнее время — крупноразмерных силикатных конструкций и изделий.
При автоклавном твердении известково-песчаных материалов известь в основном не представляет собой вяжущего, при гидратации и карбонизации которого возникает прочное камневидное тело требуемой прочности, как при обычных температурах. В данном случае известь является одним из двух компонентов, в результате взаимодействия которых образуется гидросиликат кальция — основное цементирующее вещество автоклавных известково-песчаных материалов.
Необходимая прочность их достигается не путем физического сцепления гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а вследствие химического взаимодействия между основными компонентами сырьевой смеси — известью и кварцевым песком.
Твердение известково-кремнеземистых материалов в условиях термообработки паром в автоклавах является следствием ряда сложных физико-химических процессов, проходящих в три стадии:

1. образование кристаллических зародышей гидросиликатов, некоторый рост кристаллов и увеличение их числа без срастания;

2. формирование кристаллического сростка;

3. разрушение (ослабление) сростка вследствие перекристаллизации контактов между кристаллами.

Твердеют новообразования, количество и состав которых непрерывно меняется, в течение гидротермальной обработки изделия.

22.Гидравлическая известь. Гидравлический модуль. Производство, св-ва и применение. Гидравлическая известь-продукт,получ-й обжигом не до спекания мергелистых известняков, кот. содержат 6-25% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей. Выпускают в виде тонкомолотого порошка, хар-го остатком на сите 0,2 не более 1%. Хим состав хар-т гидравлический модуль- процентное отношение СаО к % оксидов. Для гидр-ой извести ОМ=1,7-9. Производство. Добыча—дробление—обжиг—гашение—отстаивание—сепарация—измельчение непогасившегося прод-та(-применение негашеной гидр-ой извести или гашенная) -гашенная гидравлическая известь. Свойства. Пластность: -истинная 2,6-3г/см3,-насыпная в рыхлом состоянии 700-800,-насыпная в уплотненном состоянии 1000-1100. Схватыване медленное, зависит от содержания СаО. Сроки от 30мин-2ч до 8-16ч. Прочность строительных р-в на гидр-ой извести 2-10МПа, на сильногидр-ой прочнее, чем на слабогидр-ой. Применение: Штукатурные и кладочные р-ры пригодны во влажной и сухой среде.Бетоны низких марок. Смешанные цементы (известково–шлаковые,известково-пуцолановые и др.)

23. Романцемент.Получение, св-ва и применение. Продукт обжига сырья, содержащего не менее 35% глинистых примесей. Сырье: мергель-смесь известняков и глин. В нем не допускается содержание СаО(не более 3-5%).Гидравлический модуль не более 1,7.В этом случае СаО при обжиги связывается в алюминаты, силикаты и ферриты Са. Для регулирования св-в вводят до 5% гипса и до 15% АМД. Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания и замедления гидратации алюминатов Са. При взаимодействии гипса с алюминатами на пов-ти частиц образуется пленка этрингита. Производство схоже с гидравлической известью.t=800-1100. Свойства: истинная плотность=2,6-3,насыпная=800-1000.Сроки схватывания от 20мин до 24ч.По прочности на сжатие различают марки:25,50,100,150. Применение. Более высокая стойкость при эксплуатации во влажных условиях и при переменном увлажнении и высушивании. Применяется для бетонов и р-ов низкой прочности, стеновых камней,мелких блоков. Твердение ускаривается пропариванием.

24.Св-ва воздушной извести. Область применения. Плотность: истинная (для НИ – 3,1-3,3г/см³ - зависит от t° обжига, наличия примесей, недожога; для ГИ – 2-2,23г/см³ - зависит от степени кристаллизации); средняя (КНИ 1,6-3г/см³ зависит от t° обжига); насыпная (молотой НИ в рыхлом насыпном 900-110, в уплотненном 1100-1200; ГИ в рыхлом 400-500, в уплотненном 600-700); средняя (известкового теста 1400кг/м³). Пластичность – хар-ся способностью вяж. предавать р-рам бетона пластичность, удобоукладываемость. Пластичность р-ров, изготовленных с применением И, обусловлена ее высокой водоудерж. способностью. Мелкодисперсные частицы Са(ОН)2 адсорбционно удерживают на своей пов-ти большое кол-во Н2О, создавая комплексы, работающие как шарниры. Водопотребность и водоудерживающая способность зависят от вида и дисперсности извести.ГИ обладает повышенной водопотребностб за счет высокой дисперсности. Площадь пов-ти частиц негашеной извести гораздо меньше, след-но, водопотребность ниже. Из НИ можно изготовлять изделия с гораздо меншим содержанием воды при тойже пластичности теста, след-но, прочность возрастает. Скоростьсхватывания. Р-ры на ГИ схватываются очень медленно. Отформованные образцы необходимо выдерживать в течении 7-8 сут. до момента набора, достаточного для распалубки прочности. Объемныеизменения. 3 вида: 1.неравномерное – обусловлено замедлением гидратациейчастиц пережега и примесей, 2. усадка и набухание, 3.температурные деформации. Кол-во пережега ≤ 5%. Прочность зависит от условий твердения и содержания воды. Р-ры на ГИ в течениие месяца набирают прочность до 1,5МПа. При автоклавн. тверд. в течение нескольких часов – 30-40МПа. Долговечность зависит от вида И вяж. и условий эксплуатации. Во влажных Условиях И р-ры и бетон постепенно теряют прочность и разрушаются. Высокими эксплуатац. хар-ками обладает известь автоклавного твердения. Применение –используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок (работающих в воздушно-сухих условиях), изготовлении плотных силикатных изделий (кирпича, крупных блоков, панелей), получении смешанных цементов.

25.Магнезиальные вяжущие в-ва. Каустический магнезит. К ним относятся каустический магнезит и доломит.Сырьем явл магнезит(может содержать примеси,может встречаться в кристолическом и аморфном виде) и доломит(наиболее распространен) Магнезит каустический получают либо обжигом природного магнезита Mg(CO₃) при температуре выше температуры его разложения (диссоциации) и ниже температуры спекания, либо путем улавливания пыли, образующейся при производстве периклазового порошка (Корнеев, Зозуля, 2004). При обжиге природных магнезитов максимальная гидравлическая активность образующегося каустического магнезита достигается в диапазоне температур 650-900^оС, при более высоких температурах активность падает, а при температуре 1400^оС и выше образуется «намертво обожженный» магнезит, практически не проявляющий вяжущих свойств. В результате декарбонизации Mg(CO₃) при низких и умеренных температурах образуется свободный оксид магния, отличающийся от периклаза более низкими показателями преломления, увеличенными параметрами кубической элементарной ячейки и более низкой плотностью. Именно такой оксид магния (каустический магнезит) используется в качестве вяжущего вещества, которое при затворении раствором MgCl₂ способно быстро твердеть и набирать прочность на воздухе.

26. Магнезиальные вяжущие вещ-ва. Каустический доломит. К магнез. вяжущим веществам относят каустический магнезит и каустический доломит. Кауст. магнезитом или доломитом называют продукты, получ. обжигом природного магнезита (MgCO3) или доломита (CaCO3-MgCO3) с последующим измельч. их в порошок. При обжиге доломита в интервале темпер. 650—750° С углекислый кальций не разлагается и, не обладая вяжущ. св-ми, снижает активность получ. кауст. доломита. Доломит обжигают обычно только в шахтных печах с выносными топками, хотя для этой цели могут быть исп. печи и других типов. При затворении кауст. доломита водой процессы гидратации прот. медленно и затвердевший камень имеет небольшую прочность. Однако, если затворить их водными раств-ми солей хлористого или сернокислого магния и некоторых других солей, можно получить вяжущие вещ. относительно высокой прочности. Так, например, марки вяжущего, хар-щие предел прочности при сжатии стандартных образцов состава 1:3 (каустический магнезит — песок), приготовленных из раствора, жесткой консистенции и испытанных на 28-й день, могут быть: 400, 500 и 600, образцы на каустическом доломите имеют марки 100, 150, 200, 300. Магнез. вяж. вещ-ва облад. отличит. особ-тью хорошо сцепляться с органич. мат-ми— древесными стружками, опилками, древесной шерстью и в то же время предохр. их от загнивания. Находясь продолж. время под действием влажного воздуха, эти вяж. вещ. в значительной степени теряют свою активность.Кауст. доломит — более дешевый материал, из него получают изд. несколько меньшей прочности, чем кауст. магнезит; исп-ся как заменитель (в некоторых случаях) кауст. магнезита. Магнез. вяж-ие вещ-ва целесообразно применять лишь для изделий, эксплуатирующихся в сухих помещ. и констр-ях, не соприкасающихся с влагой.

35(2). способы повышения эффективности изготовления п/ц-ного клинкера мокрым способом. Влажность шлама сырьевой смеси составляет до 42%. Установлено, что уменьшение влажности на 1% приводит к понижению производительности печи на 1,5%. Приёмы устранения недостатков: 1) наиболее полное использование теплоты, идущей на обжиг клинкера; 2) уменьшение влажности сырьевой смеси; 3)простейшим приёмом уменьшения влажности шлама явл-ся введение разжижителей, кот позволяют получить шлам в жидко-текучем состоянии при меньшем кол-ве воды; 4)эффективно понижают влажность шлама испарители шлама. Их устанавливают вне зоны печи; 5)понижение влажности возможно используя вакуум, для этого применяют вакуум-фильтры.

27. Портландцемент.Состав и классификация. Портландцемент предст. собой гидравлич. вяж-ий продукт тонкого помола цем-ого клинкера, кот. получ-ся путем обжига до спекания прир. сырья или искусств. сырьевой смеси опред. состава. Сырье, пригодное для получ. порт-нта должно иметь 75-78% карбоната кальция и 22-25% глины. Такое прир. сырье встр-ся крайне редко, поэтому заводы произ-щие цемент отлично работают на искусств. смесях из карбонатных пород и глины. Спёкшаяся сырьевая смесь в виде зерен 40-50 мм наз-ся клинкером. Получение портландцемента хор. Качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%. Классиф-ция порт-нта. В наст. время наряду с обыкновенным портландцементом выпускают большое колич-во его разновидностей - быстротвердеющий, пласти-ванный, гидрофобный и сульфатостойкий портл-ты. Эти цементы рек-тся только в тех случаях, когда их спец. св-ва могут быть исп. с максимальной эффективностью. Быстро-щий порт-нт (БТЦ) хар-ся более интенсивным нараст. прочности в первые 3 сут твердения. Быстрое тверд. цемента дост-ся за счет содержания в клинкере активных минералов (C3S+C3A = 60 - 65%), а также за счет повышения тонкости помола клинкера до удельной поверхности 3500 - 4000 см²/г. Пластифицированный порт-т (ППЦ) пол. помолом порт-ного клинкера совместно с гипсом и пластифицирующими добавками СДБ в количестве 0,15 - 0,25% по массе цемента. Гидрофобный порт-нт (ГПЦ) получ. введ. при помоле порт-ого клинкера гидрофобизирующей добавки в кол-ве 0,1 - 0,3% по массе цемента. Сульфатостойкий порт-нт (СПЦ) изг. тонким помолом из клинкера след. минер. сос-ва: C3S - не более 50 %, С3А - не более 5%, С3А+C4AF - не более 22 %, MgO - 5%. Белый и цветные пор-ты изгот. из сырьевых мат-ов, харак-ся малым сод. окрашивающих оксидов (железа, марганца, хрома), из чистых известняков, мраморов и белых каолиновых глин.А также Портландцементы с активными минеральными добавками.

28. Портландцеметный клинкер.Химический и минералогический состав. Портландцементный клинкер - продукт обжига до спекания тонкодисперсной однород.сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины и некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При обжиге обесп-ся преимущ-ное содерж. в клинкере высокоосновных силикатов кальция. Качество клинкера оцен-ся химическим, минералогическим составами. Химический состав клинкера хар-ся следующими пределами содержания главных оксидов (% по массе): СаО —63—68; Si02 — 21—24; А1203 — 4—8; Fe203 — 2—4. В небольших кол-вах в виде разл. соед-ий в клинкер могут входить оксиды магния и хрома, серный и фосфорный ангидрид, щелочи натрия и калия, диоксид титана. В клинкере главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллич. структуры, а часть их входит в стекловидную фазу. Портландцементный клинкер имеет сложный минералогический состав. Клинкер состоит из следующих основных клинкерных минер.: трехкальциевого силиката ЗСаОSiO₂ (алит), двухкальциевого силиката 2СаО. SiO₂ (белит), трехкальциевого алюмината 3СаО. Аl₂О₃, четырехкальциевого алюмоферрита 4CaOАl₂О₃ Fe₂O₃. Часто исп. их сокращенное обознач.: соответственно C₃S, C₂S, С₃А и C₄AF. Содержание этих минералов в порт-ом клинкере обычно колеблется в следующих пределах: 40 - 65% C₃S; 15 - 40 % C₂S; 2 - 15 % C₃A и 10 - 20% С₄АF.

38. переход от мокрого способа пр-ва к сухому. Другие способы пр-ва п/ц. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на фильтрах до влажности 16-18%, затем направляют на обжиг. При сухом способе сырьевую смесь готовят в виде порошка, который затем гранулируют с добавкой 15% воды и направляют на обжиг в виде гранул размером 10-15 мм. Схема позволяет использовать преимущества подготовки сырья по мокрому способу и снизить затраты ~ на 10%. Капитальные затраты ~ на 10%.При базировании комбинированного способа на приготовление сырья сухим способом технологическая схема производства отличается появлением дополнительной операции – грануляции сырьевой смеси. Аппарат – тарельчатый гранулятор.

29. Характеристики портландцем. клинкера. Качество клинкера оцен-ся химическим, минералогическим и фазовым составами. Повыш. содерж. второстепенных составляющих клинкера оказывает обычно отриц. влияние на св-ва порт-нта, так как свободные (несвязанные) оксиды кальция и магния гидратируются очень медленно в уже затвердевшем цементе. Увелич. объема, происх. при этом, может вызвать растрескивание цем. камня. Кол-во СаО в клинкере не должно превышать 1 %, a MgO (в виде кристаллов периклаза) —5 %. На кач-во порт-та влияет не только мин-ский состав клинкера, но и его стр-ра, характер кристаллизации отдельных минералов. Для получ. клинкера оптимальной структуры необх. однородность и малая запесоченность сырья, тонкий помол сырьевой смеси, исп-ие беззольного топлива, резкий обжиг и резкое охлаждение. При мелкой крист-ции клинкерных минералов без изменения фазового состава можно добиться знач. повышения прочности. Клинкер (сырьевая смесь) хар-ся двумя модулями, выраж-ми соотношения между колич-ми главных оксидов, — силикатным п=% SiOJ% (A!203+Fe203), и глиноземным р= %Al203/%Fe203, а также коэффициентом насыщения(КН). Силикатный модуль показывает, какое количество минералов-силикатов (C3S + C2S) по отношению к минералам-нлавням (C3A+C4AF) сод-ся в клинкере. Величина силикатного модуля должна быть в пределах 1,7—3,5. Глиноземный модуль отражает соотнош. минералов-плавней между собой и должен находиться в пределах 1—3. Величина КН клинкера хар-ет соотнош. между C3S и C2S и устан-ся в зав-сти от физико-химических свойств сырья, условий его переработки и обжига клинкера и практически нах-ся в пределах 0,82—0,96. При КН выше 0,96 количество C3S в клинкере больше 60 % — клинкер относится к алито- вым; при КН меньше 0,82 количество алита меньше 38 % — клинкер отн-ся к белитовым. Цементы с высоким силикатным модулем п, т. е. с повышенным содержанием C3S и C2S, медленно схватываются и твердеют, но со врем. проч-ть их знач. возрастает. Цем. с высоким глиноз.модулем р, т. е. с повышенным сод. С3А, быстрее схват -ся и твердеют, но достигнутая в первые сроки твердения прочность в дальнейшем возрастает незначительно или почти не возр.

30. Технология получения портландцем. Сырьевые материалы. Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%. Технология получения цемента. Основные технологические операции, выполняющиеся для получения цемента:1-добыча сырья и приготовление сырьевой смеси;2-обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера;3-помол цементного клинкера с добавкой. Добыча сырья. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Первичная обработка. После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок. Конечная обработка. Далее полученный клинкер ещё раз размалывают и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Поскольку у каждого вида исходного сырья есть свои особенности: минеральный состав, влажность, прочность каждое производство имеет свою уникальную технологию, позволяющую добиться необходимых свойств цемента.В основном при производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий:1-мокрый;2-сухой;3-комбинированный;4-мокрый способ.Исходным сырьем для производства портландцемента служат горные породы - мергели, известняковые (известняки, мел, ракушечник, известковый туф и др.) и глинистые горные породы. С известняком в состав цемента. вносится основной оксид CaO; с глиной - оксиды кремния, алюминия, железа; с мергелем - все необходимые оксиды.Сырьем для произ-ва порт-нта является порт-цем-ный клинкер, осн. оксидами которого служат CaO, SiO2, Al2O3 и Fe2O3. В зависимости от преобладания того или иного оксида используемое для произ-ва клинкера сырье можно разд. на три группы: 1) сырье, в кото-ром преобладает CaO- карбонатный компонент; 2) сырье, в котором пре-облад. алюмосиликаты - глинистый компонент; 3) корректирующие до-бавки, восполняющие недостаток в сырьевой смеси того или иного оксида.

31. приготовление сырьевых смесей для пр-ва клинкера. Производство п/ц – сложный технологический и энергоёмкий процесс, включающий: а)добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов, известняка и глины; б) приготовление сырьевой смеси; в)обжиг сырьевой смеси до спекания – получение клинкера; г) помол клинкера с добавкой гипса – получение п/ц; д)магазинирование готового продукта. Обеспечению заданного состава и кач-ва клинкера подчинены все технологические операции. Приготовление сырьевой смеси состоит в тонком измельчении и смешении взятых в установленном соотношении компонентов, что обеспечивает полноту прохождения химических р-ций между ними и однородность клинкера. Сырьевую смесь приготавливают сухим мокрым и комбинированным способами. В водной среде облегчается измельчение и при помоле достигается однородность, но расход топлива при обжиге в 1,5-2 раза выше, чем при сухом. При сухом способе снижается кач-во клинкера. Сущность комбинированного заключается в том, что готовят смесь по мокрому способу, затем шлам обезвоживают на специальных установках и затем обжигают. Сокращается расход топлива на 20-30%.

32. производство п/ц. мокрый способ. Производство п/ц – сложный технологический и энергоёмкий процесс, включающий: а)добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов, известняка и глины; б) приготовление сырьевой смеси; в)обжиг сырьевой смеси до спекания – получение клинкера; г) помол клинкера с добавкой гипса – получение п/ц; д)магазинирование готового продукта. При влажности сырья более 25% целесообразно применять мокрый способ. При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси происходит в водной среде. Продукт сырьевая шихта влажностью 30-60%. Дробление в зависимости от крупности и твердости сырья может быть одностадийное и многостадийное. В зависимости от размера продукта дробления различают грубое, среднее и тонкое дробление. При большой крупности и твердости на первой стадии применяются щековые дробилки (измельчение до 30-40 мм).Вторая стадия – молотковые или конусные дробилки. Третья стадия – коротко-конусные дробилки (10-12 мм).Помол происходит в трубных мельницах по замкнутому и по открытому цеху. Приготовление шлама осуществляется в спец. агрегатах – глиноболтушки. Мягкие глины распускают в воде сразу. Корректируют шлам по содержанию в нем свободной извести, по коэф. насыщения и по какому-либо модулю. В случае необходимости в шлам добавляют недостающие компоненты. Обжиг во вращающихся печах. Здесь происходят хим. реакции, в результате которых образуется определенные клинкерные материалы. Совместный помол гипса и добавок с клинкером – в шаровых мельницах.

37. технология получения п/ц клинкера во вращающихся печах по сухому способу производства. При влажности сырья до 1% применяют сухой способ. При этом сырьевую смесь готовят в виде тонко измельченного сухого порошка. В естественных условиях влажность < 7% нереальна, поэтому перед или в процессе измельчения материала всегда подсушивают. Последовательность операций также подготовка сырьевых материалов и обжиг включает процессы дробления, сушки и совместного помола. Выгодно процесс сушки и помола совмещать, продукт измельчения – однородный порошок. Особенность обжига при обжиге сырьевой смеси по сухому способу материал перед подачей во вращающую печь нагревают в циклонных теплообменниках до t=600-700 C. Здесь же происходит частичная декарбонизация в-ва. По технико-экономическим показателям сухой способ гораздо лучше мокрого. Преимущества: снижение удельного расхода топлива ~ в 2 раза, рост годовой производительности из расчета на одного рабочего ~ 40%, уменьшение себестоимости продукции ~ на 10%, сокращение капиталовложения на строительство предприятия до 50%.

33. добыча, дробление, помол, корректировка и гомогенизация шлама. Добыча компонентов п/ц осуществляется с помощью специального оборудования. В одном случае их добывают в шахтах, в другом – с помощью поднятия верхнего слоя земли. Дробление осуществляется в дробилках (щековые, конусные). Щековые дробилки позволяют получить дроблёный материал 30-40 мм. На второй стадии дробления могут использоваться молотковые и конусные дробилки. Молотковые дробилки могут выпускать материал в кусках, размер которых в 2 и более раз меньше размера выпускаемой щели. Из конусных дробилок выходит 15-40% материала с размерами кусков меньше чем размер щели. В конусных дробилках материал измельчается раздавливанием и изломом. Используются для дробления очень твёрдых материалов. Кач-во дробления и пр-во дрольного оборудования зависит от объёма подачи мат-ла и объёма его переработки. Помол клинкера в тонкий порошок производится преимущественно в сепараторных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу. При работе по открытому циклу мельница работает «на проход», то есть материал непрерывно поступает со стороны камер грубого помола, п измельчённый материал выходит из камеры тонкого помола и далее транспортируется в силосы. Замкнутый цикл помола включает помольный агрегат и центробежный сепаратор, отделяющий крупные зёрна, возвращаемые на домол, в рез-те чего достигается высокая тонкость помола. Корректировка состава разнородного сырья не позволяет получать постоянно точный состав шлама. В зав-сти от состава и однородности сырья сырьевая смесь корректируется: 1)по содержанию CaCO₃ в смеси; 2) по требуемому значению коэф насыщения – степень насыщения СО₂ силикатом; 3) по модулю. Осуществляется усреднение шлама в вертикальных и горизонтальных шлам-бассейнах. Гомогенизация и перемешивание в шлам-бассейнах осуществляется пневматически. Получаемый шлам сливают в горизонтальный бассейн.

34.обжиг сырьевой смеси. Термические превращения сырьевых компонентов шихт. Тонкоизмельчённые и тщательно перемешанные сырьевые смеси поддаются обжигу при температуре 1673-1773⁰К в цементно-обжиговых печах. Образующийся в результате обжига спёкшийся камнеобразный продукт наз-ся п/ц клинкером, хар-ся сложным минералогическим составом и сложной микрокристаллической стр-рой. Характер изменеия физических св-в материалов, приготовленных по сухому или по мокрому способу по мере нагревания до определённого интервала оказывается различным. А химические превращения, основанные на химических реакциях в обоих системах одинаковы. При нагревании до 100⁰С из сырьевой смеси удаляется капельно-жидкая вода, в интервале температур 373-573К удаляется адсорбционная и часть кристаллизованной воды, а при температуре 673-973К удаляется основная масса кристаллизовано-связанной воды (до3%). Остаточное кол-во влаги выходит из состава кристаллических решёток алюмосиликата. Сырьевой шлам поступает во вращающуюся печь, поддаётся воздействию горячих газов. Температура поднимается до 200⁰ С, вязкость не остаётся постоянной. До 150⁰С вязкость уменьшается, а затем растёт. Исходная влажность 35-40%. При повышении температуры в стр-ре шлама образуются крупные, рыхлые агрегаты, вбирающие в себя свободную воду и вязкость возрастает. По мере испарения воды шлам становится более вязким, компонуется в гранулы различного размера.

35(1). Влияние различных технологических факторов на процессы образования минералов при обжиге.

На пример обжига клинкера. На процессы, протекающие при обжиге сырьевых смесей, влияют как заведомо присущие сырью свойства (химический и минералогический состав сырья, температурный интервал плавления, вид и количество примесей и др.), так и ряд переменных параметров не менее существенно сказывающихся на эффективности трансформации сырье - клинкер, но поддающиеся регулированию (коэффициент насыщения и модульные характеристики, дисперсность и гранулометрия, скорость и температура нагрева и т.д.) Влияние химического состава сырьевых смесей. Увеличение скорости роста прочности цемента может быть достигнуто при получении клинкера с высоким содержанием алита, а в ранние сроки твердения - и С₃А, что возможно при обжиге
сырьевых смесей с высоким содержанием СаО, т.е. с высоким КН. Но при высоком КН спекаемость клинкера ухудшается.
Увеличение силикатного модуля n снижает реакционную способность сырьевой смеси. Между КН и количеством
связанной извести существует почти прямолинейная зависимость. При производстве высокопрочных и быстротвердеющих цементов не рекомендуется обжигать клинкер, содержащий более 65-70% алита и 8% С₃А. Влияние минералогического состава. Реакционная способность сырьевой смеси в первую очередь зависит от природы алюмосиликатного компонента. Наименее активным является кварц; несколько большими активностями обладают халцедон и опал. Высокотемпературные модификации еще более активны (тридимит и кристобалит), что объясняется разрыхлением кристаллической решетки при полиморфных превращениях.

36. реакции в твёрдом, жидком состоянии и при охлаждении клинкера по мокрому способу пр-ва. По мере повышения температуры структурные эл-ты кристаллических решёток твёрдых тел (атомы, молекулы) начинают движение при достижении высоких амплитуд колебания и для перехода их в другое состояние. Перемещение (диффузия): узел решётки -> междоузлие (в узле) -> междоузлие (с вытеснением зерна) -> узел -> вакантные пустоты (занятые гидратогруппой, молекулами воды). С появлением расплава материалы могут перекристаллизовываться. Расплав возникает в грануле ввиде капель разного диаметра. Гранула представляет собой конгломерат несовершенных кристаллов. Появившейся расплав смачивает кристаллы и сближает их за счёт сил поверхностного натяжения. С повышением температуры химические связи в решётках разрываются постепенно, кристаллы постепенно размягчаются и превращаются в вязкую жидкость, структура которой близка к структуре твёрдого вещества. Если с повышением температуры связь разрушается быстро и не равномерно, то вблизи точек постепенно возникает хаотическое положение место стабильной жидкости. Жидкая фаза п/ц в интервале температур 1400-1500⁰С не является истинным раствором, эта структурная жидкость содержит агрегаты. Их присутствие обуславливается природой расплава, неустановившемся равновесием или пересыщенным состоянием р-ра. Св-ва расплава: 1)вязкость – определяется в зав-сти от энергетической активности вязкого течения; 2)поверхностное натяжение; 3)плотность насыщения; 4)диффузия разных ионов.

39. холодильники вращающихся печей. Виды. Топливо для печей обжига. Наиболее распространёнными явл-ся рекуператорные, колосниковые и барабанные холодильники. Рекуператор состоит из нескольких коротких цилиндров, укреплённых на корпусе печи и они вращаются вместе с печью. Диаметр одного цилиндра от 6-24. Кол-во до9-11. цилиндры футурованы жаростойкими чугунными плитами, имеющими направленные лопасти. Имеются холодильные барабаны типа футурованные керамикой, выполняющие роль термоизоляции. Колосниковые холодильники работают по принципу просачивания воздуха сквозь слой клинкера. Холодный воздух подаётся под решётку с температурой 80-100⁰С. В промышленности применяют холодильники с неподвижным колосниковым ремнём. Подача воздуха может осуществляться с разным давлением. Барабанные холодильники предст собой металлический барабан диаметром 2,5-6м, длина 20-100м, кот вращается на бандажах и опорных роликах с частотой 3-6 об/мин. Горячая часть барабана отфутурована шамотным кирпичом. Угол наклона 4-6⁰. Остальная часть в шахмотном порядке обусловлена лопастями, кот пересыпает клинкер. Барабан холодильника охлаждет клинкер с 1000-1100⁰С до 300⁰.

Формирование клинкера происходит в зоне спекания и поэтому тепловое напряжение этой зоны высокое. Характер сгорания топлива, длина и форма факела зависят от кинетики спекания сырьевой смеси. Изменяя длину факела и угол его наклона можно активно влиять на процессы образования минералов и кристаллизацию. Твёрдое топливо для п/ц должно иметь теплотворную сп-сть не менее 2100кДЖ/кг, зольность 10-30%, влажность не более 2%. В виде топлива используют каменный уголь, сланцы, бурый уголь, кокс. При нагревании твёрдого топлива разлагается с образованием летучих компонентов. Жидкое топливо – смесь углеводорода, кот при повышении температуры разлагается и испаряется, в рез-те этого распада обр-ся более простые соединения. Подача в печь жидкого топлива осущ-ся через специальные устр-ва (форсунки). Газообразное топливо. Газ подаётся в печь через форсунки. Исп-ние газового топлива позволяет снизить удельный расход тепла и электроэнергии.

40. помол клинкера. Многие св-ва клинкера и п/ц (активность, скорость твердения) опр-ся не только химическим и минералогическим составом, не только формой кристаллов, но и в том числе тонкостью помола, и формой частиц порошка. Зёрна цементного порошка имеют размер от 5-10мкм с тенденцией увеличиваться до30-40. Удельная пов-сть 3500-5000см²/г. Увеличение удельной пов-сти приводит к снижению прочности, морозостойкости. Все твёрдые мат-лы хар-ся сопротивлением к измельчению. Это зависит от макростр-ры мат-ла и физических св-в. Для помола клинкера с добавками применяют исключительно шаровые мельницы с применением одностадийного или двухстадийного измельчения. Шаровые мельницы открытого типа наз-ся трубными. Длина шаровых мельниц должна превышать в 4-5раз диаметр. Трубные мельницы разделяют по длине дырчатыми перегородками. Футуровка мельниц осуществляется гладкими бронированными плитами из особопрочной стали. Вентиляция осуществляется пропусканием через барабан воздуха 0,5-0,7 м/с при помощи асперационной системы, в кот входят вентиляторы, циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры.

 

41. Хранение, упаковка и отправка цемента.

Готовый продукт после помола взвешивают для определения эффективности помольной установки и отправляют на склады с помощью пневмовинтовых насосов. Время хранения цемента в силосах используется для определения физико-механических свойств и марки цемента. Силоса должны быть объёмами обеспечивающими хранение 10-11 суточной выробатки цемента. В процессе хранения свободная известь CaO догашивается, что улучшает свойства п/ц. Хранение(время) влияет на сроки схватывания. При транспортировке п/ц пневмотранспортом предотвращает пыление и потерю материала. На короткие расстояния п/ц может перемещаться по горизонтали и по вертикали. Под каждой мельницей устанавливается камерные питатели, для учота выпуска и от питателей направляется материал в циклоны над силосами. Силосы представляют собой ж/б банки на колоннах. d-диаметр(10-18м), высота от 25-30м. Днище выкладывают керамическими бетонными или металлическими плитами. Под плиты подают обезвоженный, очищенный от масла сжатый воздух под давлением 0,5 - 0,6Мпа. Это позволяет аэрировать цемент и делать его способным вытекать через данные или боковые разгружатели с помощью резиновых рукавов. Стенки силосов покрыты слоем плёнки ПВХ для предотвращения доступа воздуха, влаги. При появлении трещин, дефектов на пов-сти избирательно ремонтируют, покрывая липкой лентой волокна. Потребителю п/ц поставляется валом, автотранспортом, ж/д вагонами. 10% пакуют в мешки, изготовленные из нескольких слоёв непромокаемой бумаги, выдерживающей нагрев до 150⁰С. Систему упаковки и отгрузки автоматизированной на п/ц отправке потребителю выдают паспорт, в котором указывается завод изготовитель, марка и название.

42. Взаимодействие цемента с водой и химический состав новообразования.

Взаимодействие п/ц с водой приводит к образованию новых гидратных соеденений, которые и определяют все основные свойства бетона(сроки схватывания, твердение, прочность). Состав новообразования зависит от химического состава клинкера и минералогического состава п/ц. Клинкерная часть состоит (обычный п/ц): 1. алит C₃S-45-60%. 2. белит C₂S-10-30%. 3. алюминат С₃А-5-12%. 4. алюмофирит С₄AF-10-20%. 5. стекловидная фаза 5-15%. 6. свободный CaO до 1%. 7. свободный MgO-до 5%.

Алит, присутствующий в клинкере в виде твердого раствора C₃S с небольшим количеством MgOи Al₂O₃, при реакции с водой дает различные гидросиликаты кальция в зависимости от температуры среды и концентрации гидрата окиси кальция в жидкой фазе. Чем меньше концентрация Са