Главная->Системи промислових технологій в галузях економіки->Содержание->3. Основи технологій виробництва цементу

ВИГОТОВЛЕННЯ НЕМЕТАЛЕВИХ МІНЕРАЛЬНИХ ВИРОБІВ БУДІВЕЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ТЕХНОЛОГІЇ БУДІВНИЦТВА

3. Основи технологій виробництва цементу

Цемент – це тонкоподрібнений порошок штучної неорганічної в’яжучої речовини, виготовленої з вапнякової сировини (вапняк, мергель). При суміші з водою (водними розчинами солей та іншими рідинами) він спочатку ущільнюється, а потім твердіє, з’єднує заповнювачі чи каміння. Його використовують найбільше у виробництві бетонних та залізобетонних виробів і конструкцій, для виготовлення будівельних розчинів.

До цементів відноситься велика група гідравлічних речовин, головною складовою частиною яких є силікати кальцію і алюмінати кальцію, які утворюються в результаті випалу до спікання сировинної суміші належного складу.

У виробництві цементу використовуються переважно легкоплавкі глини, аргіліти і глинисті сланці, що складають частину цементної шихти. Другою основною її складовою є карбонатні породи.

Сировиною для виробництва цементу служать вапняк і глина, які змішують у певному співвідношенні (75—80% вапняку і 20— 25% глини) випалюють до спікання при температурі близько 1450 °C. Випалювання проводять у спеціальних циліндричних печах, викладених всередині вогнетривким матеріалом. Сучасні потужні цементні печі досягають у довжину 185 м і мають внутрішній діаметр до 5 м їх встановлюють дещо нахиленими. Шихту завантажують у верхній кінець печі. Піч повільно обертається, і завантажений матеріал, пересипаючись, рухається до нижнього кінця, назустріч розжареним газам — продуктам горіння палива (розпиленого вугілля або горючих газів).

При обпаленні в цементному матеріалі послідовно відбуваються такі головні хімічні перетворення. При 100-120°С випаровується волога. При 500 °C вигоряють органічні домішки. При 800-1000°С розкладається вапняк:

· CaCO₃ = CaO + CO₂ ↑

При 1000-1300°С оксид кальцію взаємодіє з діоксидом силіцію SiO₂ і Al₂O₃ з глини з утворенням силікатів і алюмінатів кальцію:

· 3CaO + SiO₂ = 3CaO • SiO₂ (Ca₃SiO₅)

· 2CaO + SiO₂ = 2CaO • SiO₂ (Ca₂SiO₄)

· 3CaO + Al₂O₃ = 3CaO • Al2O₃ (Ca₃(AlO₃)₂)

При 1300-1450°С відбувається спікання утворених силікатів і алюмінатів кальцію.

Куски спеклої цементної маси, яку називають клінкером, вивантажуються з нижнього кінця печі і після охолодження розмелюються, внаслідок чого утворюється сіро-зелений порошок, який і називають цементом.

Склад цементу виражають звичайно процентним вмістом CaO, SiO₂, Al₂O₃ і Fe₂O₃. До складу цементу як домішки входять і інші речовини. Звичайний, або так званий силікатний, цемент містить: CaO (60-67%); SiO₂ (17-25%); Al₂O₃ (3-8%); Fe₂O₃ (0,3-6%).

Цемент звичайно використовують у суміші з піском. На одну частину маси цементу беруть 3-5 частин піску. З такої суміші разом з водою виготовляють напіврідку тістоподібну масу, яку називають цементним розчином. Цементний розчин через деякий час тужавіє, а потім твердне в каменеподібну речовину. Твердіння цементного розчину при звичайній температурі продовжується майже місяць. Обумовлюється це явище складними хімічними реакціями, головніші з яких можна зобразити такими рівняннями:

· Ca₃SiO₅ + 5H₂O = Ca₂SiO₄ • 4H₂O + Ca(OH)₂

· Ca₂SiO₄ + 4H₂O = Ca₂SiO₄ • 4Н₂О

· Ca₃(AlO₃)₂ + 6H₂O = Ca₃(AlO₃)₂ • 6Н₂О

Змішування цементного розчину з гравієм і щебенем дає бетон. Якщо бетоном наповнити залізний каркас (залізні стержні, дріт тощо), то тоді його називають залізобетоном. Цемент (бетон) дуже міцно зв'язується з залізом і має однаковий з ним коефіцієнт теплового розширення, при цьому бетон має високий опір до стиснення, а металоконструкція - до згину. Бетон і залізобетон мають дуже високу твердість і механічну міцність. їх широко використовують при будівництві гідроелектростанцій, мостів, каналів, заводських корпусів і в житловому будівництві.

Цементна сировина досить широко розповсюджена на території України. В останні десятиріччя не тільки дуже зросла кількість цементних комбінатів, але й якість сировини (значно збільшилась частка високоякісних сортів цементу).

На території України утворились п’ять великих зон виробництва цементу: південно-східна (Донецька обл.), західна (Рівненська, Івано-Франківська, Львівська і Хмельницька області) та південна (Миколаївська обл.).

У Донбасі зосереджені дуже великі запаси високоякісних карбонатних порід (мергелі, доломіт, вапняки, крейда), з яких виробляють напівфабрикат цементу – клінкер. Тому тут споруджено найбільші цементні підприємства України – Амвросіївський (до нього належать п’ять заводів і чотири кар’єри), Краматорський та Єнакієвський цементні комбінати.

Найбільшими виробниками цементу є ВАТ "Балцем" (м. Балаклея, Харківська область), ВАТ "Подільський цемент" та ВАТ "Кривий Ріг Цемент". При цьому слід відзначити, що ВАТ "Балцем" практично не виробляє власного клінкеру, а лише використовує імпортований клінкер для кінцевого помолу цементу.

1 2 3 4 5 6

Категорії

ВИГОТОВЛЕННЯ НЕМЕТАЛЕВИХ МІНЕРАЛЬНИХ ВИРОБІВ БУДІВЕЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ТЕХНОЛОГІЇ БУДІВНИЦТВА

Схожі підручники