Splavmetal.ru

Сплав Металл
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство цемента

Производство цемента

Нарисунке 1.7 показана схема производства цемента, включающая в себя такие взаимосвязанные операции как дробление, измельчение сырья, классификацию, просеивание, гомогенизацию, сушку сырьевой смеси, нагревание, высокотемпературный обжиг и охлаждение клинкера.

Технологический процесс производства цемента состоит из трех основных стадий:

— добыча сырьевых материалов, дробление, усреднение сырья, тонкий помол сырья, корректировка и гомогенизация сырьевой муки, приготовление угольного порошка;

— обжиг сырьевой муки с получением клинкера, охлаждение клинкера;

— помола клинкера с добавками гипса с получением портландцемента, хранение, упаковка и поставка цемента потребителям.

Далее подробно рассматриваются отдельные этапы технологии производства цемента. Всеобъемлющая информация доступна в [53, 54, 55, 56].

Сырье и топливо

В сырье и топливе основное различие имеется между первичными и вторичными используемыми материалами. Первичными материалами являются любые природные вещества, которые были подвергнуты обработке перед использованием в производстве цемента, например, уголь, бурый уголь, газ, известняк, глина, песчаник и т.д.). Вторичные материалы имеют промышленное происхождение. Они образуются в качестве отходов промышленных процессов, таких как отработанные автомобильные шины, отходы пластмассы, осадки сточных вод, формовочный песок из литейных производств и т.д. Исключением является нефтяной кокс, который несмотря на предыдущую конверсию, относится к основным материалам, а не к вторичному топливу.

Рисунок 1.7 — Технологическая схема с производства цемента [52]

Сырьевые материалы

В связи с высокими потоками сырьевой массы цементные заводы в первую очередь располагаются вблизи источников сырья. Рисунок 1.8 показывает месторождения полезных ископаемых и участки расположения цементных заводов в Германии. Камень, который имеет нужный химический состав, однородную текстуру для получения цементного клинкера (естественная смесь известняка и глины – мергель) редко встречается в природе в достаточном количестве. Скорее всего встречается сырье – осадочные отложения, которые, как правило, содержат много других компонентов, помимо необходимого известняка и глины.

Известняки и глины это отложения, которые встречаются в больших количествах только в морской зоне. Они образуются в результате выветривания остатков или растворения существующих пород или новообразованиями путем отложения микроорганизмов. Под давлением со стороны верхних слоев эти рыхлые материалы затвердевают в осадочных породах (диагенеза). Оригинальные горизонтальные отложения, как правило, нарушаются тектоническими процессами. Поэтому отложения (пласты) материалов, например, наклонены, сложены или сломаны. Расположение и локальные изменения необходимо учитывать при производстве.

Известняки состоят, в основном, из карбоната кальция, в ее наиболее устойчивой модификации в форме кальцита. Кроме того, они часто содержат магний, алюминий и железо в карбонатных и силикатных соединениях и SiО2 (диоксид кремния, обычно в виде кварца).

Глины обломочные (греч:Broken) отложения, они состоят в основном из преобразованных частиц других пород. Основными компонентами глин являются алюмосиликаты со слоистой структурой. Примерами глинистых минералов являются иллит, монтмориллонит, каолинит и галлуазит. В дополнение к глинистым минералам глины содержат кварц, кальцит, гипс, лимонит, пирит, полевой шпат, углеродсодержащие компоненты. Они могут быть включены среди других в различных соотношениях. Глины в основном сбрасывались в море и всегда были в очень тонко измельченной форме.

Естественная смесь глины и известняка называется мергель (мергели бывают глинистые и известковые). Для того, чтобы производить цемент в качестве основных компонентов требуются известняки (носитель CaO), алюмосиликатный компонент (носитель SiО2 и А12O3), а также корректирующая добавка – носитель Fe2O3. Они должны быть тщательно смешаны в соответствии с их собственным и желаемым химическим составом клинкера. Важными факторами, наряду с другими, являются также тонкость и однородность сырья (сырьевой муки), поскольку в процессе обжига клинкера происходят реакции между сосуществующими фазами. В большой реакционной способности сырьевой шихты играют роль удельная поверхность и гомогенное распределение минеральных фаз: чем выше гомогенность, тем выше скорость процессов клинкерообразования за счет быстрой диффузии анионов и катионов. Материалы, состав которых в их естественном виде (мергель) уже близок к тому, что в клинкере, являются более благоприятными в их реакционной способности, потому что в них уже природой составлена очень мелкокристаллическая и однородная смесь. В противоположность этому, смеси, составленные из чистого сырья известняка и глины, ведут себя во время обжига менее благоприятно.

Читайте так же:
Что долговечнее пенобетон или кирпич

Оксиды SiО2, Al2O3 и Fe2O3 обычно вносятся в состав сырьевой смеси глинистой породой (глина, мергель, песок и содержащие сырье материалы, такие как песок или песчаный мергель, известняк). Эти компоненты приводят иногда к неблагоприятно высокой концентрации, в частности, щелочей — K2О, Na2О, сульфатов (например, гипса CaSО4·2Н2О) и в более низких количествах

Рисунок 1.8 Расположение цементных заводов в Германии [62]

примесей хлора. Они могут привести к трудностям в процессе обжига клинкера.

Если в сырьевой шихте, состоящей из известняка и глины, не достигнут заданный желаемый химический состав, то необходима дополнительная корректировка состава сырьевой смеси путем добавления необходимых оксидов в нужных количествах. В корректирующих добавках необходимые вещества, например железо, должны находиться в относительно высоких концентрациях и не включать какие-либо нежелательные компоненты, такие как щелочи и тяжелые металлы в высоких концентрациях. Они служат для точной настройки химического состава сырьевой шихты и улучшения ее спекаемости. Для этого используются, например, огарки и железная руда, кварцевый песок и др. В печной системе циклично может происходить критическое накопление летучих тяжелых металлов, таких как Ti, As, Pb и Hg. Коллапс (выгорание) цепей может привести к увеличению выбросов. Таким образом, состояние цепной завесы во время обжига клинкера необходимо строго контролировать и, при необходимости, прерывать сбросы загрязняющих веществ [57, 58, 59, 60, 61].

Отходы

Для защиты природных ресурсов и экологически безопасной утилизации промышленных побочных продуктов в последние годы в производстве цемента широко используются вторичные материалы. В зависимости от химического состава они могут заменить различные компоненты сырьевой смеси для получения клинкера. Выбор наиболее часто используемого вторичного сырья показан ниже в таблице 1.8. Использование вторичного сырья контролируется специальной процедурой утверждения, при этом особое внимание уделяется на содержание тяжелых металлов [58 63 64].

Таблица 1.8 — Вторичное сырье для производства цемента [64]

Вносимый оксид (компонент)Источник вторичного сырья
Ca — носительПромышленная известь Известковый шлам Карбидный шлам
Si — носительФормовочный песок Микросилика
Fe — носительОгарки Синтетический гематит Красный шлам алюминиевого производства Колошниковая пыль от производства стали
Si -, Al -, Ca-носительГранулированные доменные и фосфорные шлаки Отходы бумажного производства Микрокремнезем Летучие золы и шлаки сжигания каменного и бурого углей
SO3 — носитель (помол цемента)Химические гипсы, фосфогипс Отработанные старые формы керамического производства
F — — носитель (фтор — как минерализатор обжига)СаF2 – отход фильтрации стоков

Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 2517 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

§ 22. Склады для усреднения сырья

Для получения качественного портландцемента необходимо, чтобы химический состав сырьевой смеси был однородным и соответствовал расчетному. Однако различные слои добываемого в карьере материала могут иметь значительные колебания химического состава. Поэтому состав сырьевой смеси необходимо тщательно контролировать.

Для обеспечения заданного состава сырьевой смеси в настоящее время широко используют склады для усреднения дробленого сырья. Применение таких складов снижает капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с переработкой сырья. В зависимости от климата склады могут быть открытыми или закрытыми.

Читайте так же:
Тип вагонов для цемента

Для автоматического управления приготовлением сырьевой смеси создают на складе несколько штабелей: два — для известняка с высоким и низким титром (содержанием углекислого кальция СаС03); если второй компонент сырьевой смеси — твердый материал, то еще штабель глинистого сланца или мергеля. После дробления известняка отбирают пробы и делают анализ на содержание СаС03. По данным анализа в зависимости от содержания СаСОз (низкое или высокое) известняк подают в один из двух штабелей для усреднения.

Существует несколько способов формирования штабеля для усреднения кусковых материалов (известняка, мергеля, сланца). Наибольшую степень усреднения обеспечивают вытянутые в длину штабели. При формировании штабеля загрузочное устройство совершает возвратно-поступательные движения вдоль штабеля. Материал в штабель укладывают узкими полосами, тонкими слоями, конусами, сливающимися в штабель.

При разгрузке штабеля иногда материал разделяется по крупности по высоте штабеля. Поэтому разгрузку ведут специальными машинами по всей площади торца, что также обеспечивает высокую степень усреднения. Такая машина передвигается вдоль штабеля и снимает материал с торца штабеля по всей высоте, разрыхляя материал скребками или боронами, охватывающими всю поверхность торца штабеля. Бороны колеблются и теребят поверхность штабеля под углом, равным углу естественного откоса. Материал собирается лопастным питателем и далее подается на ленточный конвейер.

При разгрузке используют и другой тип колесной машины, также передвигающейся вдоль штабеля. Такая разгрузочная машина представляет собой сочетание разрыхлительных борон, роторного экскаватора и реверсивного ленточного конвейера. Применение колесных машин позволяет не только улучшить усреднение, но и увеличить вместимость складов.

Иногда процесс усреднения сырья и приготовление смеси совмещают. В этом случае в дробилку, измельчающую сырье до кусков размером 50 мм, поступают сырьевые компоненты, которые дозируются питателями, управляемыми ЭВМ. Дробленый материал укладывается в штабель, причем по пути к укладке для анализа отбирается проба. Результат анализа сообщается ЭВМ, которая хранит данные о составе сырьевой смеси по слоям и управляет питателями, регулируя соотношение между компонентами, подаваемыми в мельницу.

Смотрите также:

Химический состав приготовляемой сырьевой смеси должен обеспечивать заданный минералогический состав клинкера.
. но и средством гомогенизации (усреднения) состава сырьевой муки, выданной помольным агрегатом.

Усреднение и гомогенизацию сырьевой муки при сухом способе осуществляют в
Технология гипсовых вяжущих а- и Р-модификаций полугидрата сульфата кальция из природного сырья.
Корректирование состава шлама. Обжиг сырьевой смеси.

Ш Сырье и производство. Для получения доброкачественного портландцемента химический состав клинкера, а следовательно, и
Технология портландцемента в основном сводится к приготовлению сырьевой смеси надлежащего состава, ее.

1. Приготовление сырьевой шихты. Сырьевые материалы. Основными видами сырья, применяемого для производства
Для получения сырьевой шихты заданного химического состава применяют так называемые корректирующие добавки.

. материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига сырьевой смеси материалов
сырьевой смеси из исходных материалов: мокрый (помол и смешение сырья осуществляются в водной среде), сухой (материалы.

Результаты испытаний пробы шлама, отобранной из контрольного бачка печи, характеризуют качество всего технологического процесса приготовления сырьевой смеси, включая корректирование и гомогенизацию.

Известняк

глауконитовый известнякИЗВЕСТНЯК (а. limestone; н. Kalkstein; ф. calcaire; и. caliza) — осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко — из арагонита.

  • Химические свойства

Состав известняка

Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO2 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO2+R2О3. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

Читайте так же:
Предприятия занимающаяся производством цемента

Описание и виды

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый. Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. пишущий) мел. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой объёмной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

Реклама

По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др. По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки. Органогенные (биогенные) известняки представляют собой скопления карбонатных остатков или целых скелетных форм морских, реже пресноводных организмов, с небольшой примесью преимущественно карбонатного цемента. Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных источников (травертин). Обломочные известняки образуются в результате раздробления, смыва и переотложения угловато-окатанных обломков карбонатных и других пород и скелетных остатков, преимущественно в морских бассейнах и на побережьях. Известняки смешанного происхождения представляют собой комплекс отложений, возникших в результате последовательного или параллельного наложения различных процессов образования карбонатных осадков.

Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый; присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород; она слагает различные формы рельефа Земли. Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу; составляют 19-22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

Свойства известняка

Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м 3 , колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м 3 (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м 3 (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Во влажном состоянии прочность известняков часто снижается. Для большей части месторождений характерно наличие известняков, не однородных по прочности. Потери на износ, истирание и дробимость увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков. Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Читайте так же:
Чем оттереть цемент с пола

пизолитовый известняк

Применение известняка

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. В металлургии известняк служит флюсом. В производстве извести и цемента известняк — главный компонент. Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги. Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.

Месторождения известняка

Месторождения известняка широко распространены в CCCP, особенно в Центральном экономическом районе, на Северном Кавказе, в Поволжье, Прибалтике, Крыму, Молдавской CCP, Азербайджанской CCP и др. Главнейшие разрабатываемые в CCCP месторождения: Афанасьевское (Московская область) — белый известняк, используемый для производства цемента; Барсуковское (Тульская область) — флюсовый известняк; Гурьевское (Венёвское) месторождение (Тульская область) — плотный известняк, используемый для щебня; Окницкое (Молдавская CCP) — ракушечно-оолитовый известняк для производства пильных стеновых блоков; Бодракско-Альминское (Крым) — мягкий белый ракушечный пильный известняк для изготовления облицовочных и стеновых материалов; Шахтахтинское (Азербайджанская CCP) — серовато-жёлтый и светло-коричневый пильный кавернозный травертиновый известняк для облицовочных плит; Жетыбайское (полуостров Мангышлак, Казахской CCP) — розовый, светло-серый, cepo-жёлтый пористый ракушечный пильный известняк для облицовочных плит.

Химический состав известняка для производства цемента

Сырьем для производства портландцемента служат в основном известковые и глинистые материалы, которые берутся в таких пропорциях, чтобы обеспечить определенный химический состав сырьевой смеси, необходимый для правильного обжига. При этом очень важно, чтобы химический состав оставался максимально постоянным, так как даже небольшие отклонения в содержании основных компонентов смеси могут значительно изменить свойства конечного продукта — цемента.

В качестве известковых материалов для производства портландцемента применяются: разновидности известняка, мергель, отходы производства щелочей. Из глинистых материалов используются: глина, глинистый сланец, доменный шлак, зола.

Сырьевые смеси могут состоять из двух и более компонентов. Возможны такие комбинации, как известняк и глина, известняк и «цементный камень», известняк и доменный шлак и др., а также смеси указанных основных компонентов с добавкой кремнезема из песчаника и железной руды, но без известковистых соединений, как, например, волластонит или гранит. В отдельных случаях применяются и смеси с видоизмененным известняком, содержащим известковистые минералы. Эти известняки обычно бывают загрязнены сланцами, глинистыми сланцами, гранитом и другими интрузивными породами, что затрудняет приготовление соответствующей сырьевой омеси для обжига клинкера.

Сырьевые материалы для цементной промышленности иногда содержат нежелательные компоненты.

«Цементный камень» долины Лихай

Главные месторождения «.цементного камня» в США находятся в долине Лихай (Восточная Пенсильвания). Они были открыты в начале нынешнего столетия. «Цементный камень» — это вид глинистого известняка, принадлежащий к так называемой джексонбургской формации и считающийся пригодным для производства хорошего портландцемента без добавки дополнительных материалов. Действительно, по своему химическому составу он вполне подходит для выпуска портландцемента типа I.

Читайте так же:
Фильтры wam для цемента

«Цементный известняк» долины Лихай

В некоторых районах долины Лихай, где расположены типичные месторождения «цементного камня», находятся залежи и другого вида известняка, тоже джексонбургской формации, который получил название «цементного известняка». Он содержит от 78 до 85% СаС03 и меньше 5% MgC03, т. е. представляет собой идеальное высококальциевое сырье, которое можно смешивать с породой, содержащей сравнительно мало извести. В некоторых карьерах эти два вида цементного сырья залегают близко один от другого, а в ряде мест «цементный известняк» совершенно не встречается.

Химический состав известняковых месторождений долины Лихай и других районов удовлетворял требованиям цементного производства до тех пор, пока выпускался лишь один вид цемента. Но для производства портландцемента типа II пришлось значительно изменить состав сырьевой смеси, что в скором времени привело к истощению многих месторождений высококачественного известняка.

Многие фирмы предпочитают ввозить для своих заводов высококачественный известняк с содержанием СаС03 свыше 90%, чтобы не истощать собственных карьеров, оставляя в них породу с малым содержанием СаС03.

Известняк и глина (или сланец)

На многих цементных заводах применяют сырьевую смесь из известняка и глины (или глинистого сланца). Обычно такие заводы строятся у самых известняковых карьеров и недалеко от месторождений глины или сланца.

Следует иметь в виду, что не всякий известняк пригоден для производства портландцемента. Месторождения известняка, содержащего большие примеси MgC03, обычно не могут быть использованы. Точно так же присутствие включений пирита или гипса может повысить содержание сульфатов в цементе, что нежелательно. Встречаются месторождения мела, засоренного большим количеством кремневой гальки, в связи с чем его трудно использовать для производства цемента.

В тех случаях, когда для составления сырьевой смеси применяется известняк с высоким содержанием извести, его необходимо смешать с глиносодержащими материалами такого химического состава, который мог бы обеспечить получение клинкера заданного состава.

Мергель и глина (или сланец)

Месторождения мергеля, представляющие собой обычно земляные россыпи известняка или мела, смешанные с глиной, сравнительно мало используются цементной промышленностью США. Они эксплуатируются главным образом в штатах Мичиган, Южная Каролина и Миссисипи.

Характер месторождения обычно определяет и способ производства цемента — сухой или мокрый. Типичные мергели способны удерживать от 20 до 34% влаги, поэтому их более выгодно применять при мокром способе производства, смешивая мергель и глину (или сланец) с водой перед помолом. В этом случае для получения однородной сырьевой смеси устанавливают несколько смесительных шламбасоейнов.

Известняк-ракушечник

На заводах, расположенных вдоль Мексиканского залива и на Калифорнийском побережье, в качестве известкового компонента используют известняк-ракушечник. Ракушки добыйаются со дна океана, промываются, просеиваются и смешиваются с глиной или другими материалами для получения сырьевой смеси. Обычно такие заводы работают по мокрому способу, причем шлам иногда характеризуется повышенной водопотреб-ностью, что объясняется наличием морских органических примесей в ракушках.

Доменный шлак

Доменный шлак, отход металлургического производства, состоит в основном из тех же окислов, что и портландцемент: кремнезема, глинозема, окиси железа и извести. Он отличается от портландцемента лишь меньшим содержанием извести.

При изготовлении сырьевой смеси шлак смешивается в расчетных количествах с известняком, измельчается и обжигается в печи как обычно.

Химические отходы

Для замены известняка при производстве портландцемента могут быть использованы отходы производства щелочей или синтетического сернокислого аммония, содержащие осажденную известь или карбонат кальция.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector