клинкер, карбонатные породы, глинистые породы, минерализаторы

сырьевые материалы, производство цемента

Для получения портландцементного клинкера требуемого состава сырьевую смесь составляют из нескольких компонентов. Основные компоненты: известковый, состоящий преимущественно из углекислого кальция (карбонатная порода), и глинистый, содержащий большое количество кислотных окислов SiO₂ и А1₂О₃. В некоторых случаях, когда имеется возможность, два основных компонента заменяют одним мергелем, представляющим собой природную смесь глинистых веществ и СаСО₃ в необходимом для производства клинкера соотношении. Иногда вместо природного глинистого компонента используют отходы (шлаки, золы, нефелиновый шлам и др.) различных отраслей промышленности, имеющие подходящий состав.
Для регулирования содержания в смеси того или иного окисла в нее вводят корректирующие добавки. Если в сырьевой смеси недостает кремнезема, добавляют трепел, песок, опоку, диатомит и другие вещества с высоким содержанием SiO₂; при недостатке глинозема (А1₂О₃) применяют бокситы, алюминиевые шлаки или глину с высоким содержанием А1₂О₃; недостаток окиси железа компенсируют добавкой железной руды, колчеданных огарков, колошниковой пыли.
Пригодность сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера устанавливают на основании их технологического изучения и технико-экономического анализа вопросов, вытекающих из организации цементного производства в данном районе (способ производства, вид топлива, качество цемента).

Карбонатные породы. Карбонатные породы образовались в ос.новном из остатков животного мира, осевших на дне водоемов, а также из химических осадков углекислого кальция. Они встречаются в природе в виде известняков, мела, известнякового туфа, известняка-ракушечника и мрамора. Все разновидности карбонатных пород находят применение в производстве портландцемента, за исключением мрамора. Чаще всего используют известняки и мел, осадочное происхождение которых обусловливает разнообразие их химического состава и физических свойств.
Химически чистый углекислый кальций содержит 56% СаО и 44% СО₂. Наряду с СаСО₃ природные известняки содержат MgCO₃ , Аl₂O₃ , SiO₂ и др.
Плотность и прочность карбонатных пород колеблются в лил значительных пределах: от плотных известняков плотностью 1500-2000 кгс/см²до мягких, рыхлых пород мела, способного распускаться в воде.
Физические свойства карбонатных пород, используемых для производства портландцемента, учитываются при выборе способа приготовления сырьевой смеси.
Карбонатные породы считаются пригодными для производства цемента при следующем химическом составе: СаО - не менее 40 - 43,5%; MgO - не более 3,2-3,7% при содержании окиси магния в глинистом компоненте не более 1% или из расчета получения клинкера с содержанием MgO не более 5%. Количество SiO₂, А1₂О₃, Fе₂0з в сочетании с содержанием их в глинистом компоненте должно обеспечивать получение необходимых значений коэффициента насыщения, кремнеземного и глиноземного модулей в сырьевой смеси и клинкере. Желательно, чтобы сумма Na₂O и К₂О не превышала 1%, а содержание SO₃ не было больше 1,5-1,7%.

Глинистые породы. Для цементного производства используют следующие виды этих пород: легкоплавкие глины, глинистый мергель, глинистый сланец, лёсс.
Глины представляют собой тонкодисперсные горные породы, легко распускающиеся в воде. Глины имеют разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. В тех случаях, когда глины содержат значительное количество грубых включений, обломков горных пород, их необходимо предварительно обогащать.
Минералогический состав глин представлен различными гидроалюмосиликатами, из которых наиболее часто встречаются каолинит, монтмориллонит и гидрослюды. Обычно глины содержат в виде примеси кварцевый песок.
Химический состав глин характеризуется в основном содержанием трех окислов: кремния 55-80%, алюминия 5-20% и железа 3-15%. В небольшом количестве могут содержаться в глинах СаО и MgO, хотя в отдельных разновидностях глин содержание окиси кальция может достигать 25%, а окиси магния"-5%" Присутствуют в глинах и растворимые соли NaCl, KC1. Эти примеси, а также MgCOs нежелательны, и их содержание в глинах, используемых для производства портландцемента, должно быть по возможности минимальным.
Мергели представляют собой природную смесь глинисто-песчаных веществ (20-50%) и мельчайших частиц углекислого кальция (50-80%)- В зависимости от содержания СаСО₃ и глинисто-песчаного вещества мергели разделяются на песчаные, глинистые и известковистые.
Наиболее ценное сырье - известковистый мергель, содержащий примерно 75-80% СаСО₃ и 20-25% глины. По химическому составу он близок клинкеру, что значительно упрощает производство портландцемента.
Мергели, в которых содержание CaСОз соответствует искусственно составленной портландцементной сырьевой смеси, называются натуральными.
По физическим свойствам мергели, подобно карбонатным породам, могут резко отличаться один от другого. Одни имеют плотную структуру и прочны, другие подобны мелу - мягкие, рыхлые.
Лёсс представляет собой пористую осадочную горную породу серо желтого цвета, близкую по химическому составу глинистым мергелям, но отличающуюся более грубо дисперсными частицами. Лёсс состоит в основном из частиц размером 0,1-0,5 мм; глинистые частицы (меньше 0,01 мм) содержатся в незначительном количестве, но в то же время в лёссе почти нет частиц песка с зернами круп.нее 0,25 мм.
Глинистые сланцы относятся к породам метаморфическим (видоизмененным). Образовались они в результате видоизме.нения глин под действием большого давления, которое возникает при перемещении верхних слоев земной коры в более глубокие. По химическому составу глинистые сланцы подобны глинам, но отличаются от них физическими свойствами - они обладают высокой плотностью, прочностью и не размокают в воде.
Установлены следующие ориентировочные требования к химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента. Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание MgO зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием MgO не более 5%. Количество SiO₂, A1₂O_{3 >} Fe2O₃ в сочетании с окислами известкового компонента должно обеспечивать получение необходимых значений коэффициента насыщения, кремнеземного и глиноземного модулей сырьевой смеси и клинкера (с учетом возможности введения корректирующих добавок). Желательно, чтобы содержание Na₂O и КгО в сумме не превышало 3.4%, a SO₃ было не более 1%.

Промышленные отходы. В качестве сырьевых компонентов на некоторых цементных заводах используются отходы различных отраслей промышленности. Наиболее широко применяют доменные шлаки (см. - 12) и нефелиновый шлам, представляющий собой отход глиноземного производства. Нефелиновый шлам состоит из 80-85% тонкодисперсного частично гидратированного двухкальциевого силиката. Состав шлама доводят до состава портландцементной сырьевой смеси. Недостатками шлама являются повышенное содержание щелочей и необходимость использования двух корректирующих добавок для повышения содержания АО₃ и Fe2O₃ в сырьевой смеси.

Минерализаторы. Минерализаторами называются вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. При использовании минерализаторов повышается реакционная способность портландцементной сырьевой смеси и создаются благоприятные условия для образования двухкальциевого и трехкальциевого силикатов.
В качестве минерализаторов в цементной промышленности используют плавиковый шпат - флюорит (CaF₂), кремнефтористый натрии (Na₂SiFa₆), апатит (Са₅/РО₄/₃F) , гипс, фосфогипс и другие.
Введение небольших количеств (0,5-1%) этих химических веществ в портландцементную сырьевую смесь способствует снижению требуемой температуры клинкерообразования, а соответствующим подбором этих соединений можно регулировать минералогический состав клинкера и, следовательно, свойства будущего цемента.

Дополнительно:

Copyright © 2007-2023, Интернет-журнал о цементе РуЦЕМ. РУ (RuCEM. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34787 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций от 25 декабря 2008 года, Отраслевой портал ЦЕМЕНТ. РУ (CEMENT. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34786 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 25 декабря 2008 года. Учредители: Очкин Ю.И., Ерокин Ю.А. Главный редактор: Ерокин Ю.А. Адрес электронной почты Редакции: yerokin@yandex.ru Телефон Редакции: +7 (8453) 68-33-82 Администрация портала не несет ответственности за содержание информации и рекламы оставленной третьими лицами. При использовании информации, активная ссылка на RuCEM.RU обязательна 16+