Портланд цемент өндірісі үшін шикізат материалдарын есептеу арқылы дәлелдеу.Шыны өндірісінің даму тарихы. Портландцементты клинкер өндіріс тәсілінің дәлелдеуі.Негізгі қасиеттері мен қолдану салалары

Пән: Құрылыс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

СӨЖ

Тақырыбы: Портланд цемент өндірісі үшін шикізат материалдарын есептеу арқылы дәлелдеу. Шыны өндірісінің даму тарихы. Портландцементты клинкер өндіріс тәсілінің дәлелдеуі. . Негізгі қасиеттері мен қолдану салалары.

Орындаған: Орынгалиева М. М

Тобы: ХН-221

Тексерген: Лебаева Ж. Т

Семей 2015

Портландцемент

Портландцемент қазіргі кездегі өндірістік, азаматтық, тұрмыстық, ауылшаруашылық, гидротехникалық және жол құрылысындағы негізгі материал болып табылады. Еліміздегі құрылыстың қарқынды өсуі цемент өндірісінің жылдамдығының өсуіне, 1953 ж. 15 млн. т-дан 1970 ж. 95 млн. т-ға шейін, себепші болды. Цемент сапасы үздіксіз жоғарылап келеді, атап айтқанда беріктілік көрсеткіштері өсіп келеді - портландцементтің орташа маркасы 500-ден асты.

Портландцемент құрамы

Портландцемент деп біріккенге дейін күйдірілетін, нәтижесінде клинкерде кальций силикаттарының басым мөлшері түзілетін әктас пен саздың шикізаттық қоспасын ұсақтау нәтижесінде алынатын, суда да, ауада да қатаятын гидравликалық байланыстырушы затты айтамыз. Біріккен, өлшемі 40 мм-ге дейін жететін шикізаттық қоспа клинкер деп аталады; цементтің маңызды қасиеттері клинкердің сапасына тәуелді: даму жылдамдығы мен беріктілігі, төзімділігі, түрлі эксплуатациялық шарттарға тұрақтылығы.

Цементтің бірігу мезгілдерін реттеу үшін ұсату кезінде клинкерге күкірт қышқылының ангидридіне SO ₃ санағанда цемент салмағының 1, 5%-нан кем емес және 3, 5%-дан аспайтын мөлшерде гипс қосады. Портланцементті қоспаларсыз немесе цемент салмағының 15%-на дейінгі мөлшерде белсенді минералды қоспалар қосып шығаруға болады.

Клинкер саасы оның химиялық және минералогиялық қасиеттеріне байланысты.

Портланцемент өндірісінде қолданылатын әктас негізінен екі тотықтан тұрады - СаО мен СО ₂ , ал саз - құрамында негізінен SіO ₂ , А1 ₂ О ₃ , Fe ₂ O ₃ тотықтары бар түрлі минералдардан тұрады. Шикізат қоспаларын күйдіру процессі барысында СО ₂ жойылып, қалған тотықтар СаО, SiO ₂ , А1 ₂ О ₃ мен Fe ₂ O ₃ клинкер минералдарын түзеді. Портландцемент клинкерының химиялық құрамы негізгі тотықтардың келесі пайыздық мөлшермен сипатталады.

Кальций тотығының жоғары мөлшері (қышқыл тотықтармен химиялық байланысы бар болған жағдайда) портландцементтің қатаю жылдамдығының жоғары екендігін, өте берік екендігін және суға төзімділігі біраз төмен екендігін көрсетеді. Кремноземның жоғары мөлшері цементтің бастапқы кезеңде қатаю уақытын баяулатады, мұндай цементтер жоғары суға төзімділігімен ерекшеленеді. Жоғары мөлшері цементтің бастапқы кезеңдерде жылдам қатаюына септігін тигізеді, алайда цемент төмен суға төзімділігімен, сульфатқа төзімділігімен және аязға төзімділігімен сипатталады. Темір тотығы клинкердің бірігу температурасын төмендетеді және цементтің сульфатты суларға төзімділігін жоғарылатады.

Негізгі тотықтардан басқа портландцемент клинкерінде басқа да тотықтар болуы мүмкін: магний тотығы MgO, сілтілік тотықтар К ₂ О мен Na ₂ O, олар цемент сапасын төмендетеді. Шамамен 1500 °С температурада күйдірілген магний тотығы сумен әрекеттескенде баяу сөндіріліп, қатайған ерітіндіде немесе бетонда жарықтардың пайда болуына әкеледі. Цемент құрамында дан жоғары мөлшерде сілтілік тотықтардың болуы мұндай цемент негізіндегі қатты бетонның бұзылуына әкеледі.

Атап айтылған тотықтар клинкерде бос күйінде болмай, кристалл құрылымды минералдар түріндегі кальций силикаттарын, алюминаттары мен алюмоферриттерін түзеді және бір бөлігі шыны тәрізді фаза қосылыстарының құрамына кіреді.

Алит пен белит мөлшерінің қосындысы әдетте 70-80%-ға тең, яғни портландцемент клинкерінде калций силикатының мөлшері басым болып келеді. Бірақ оның құрамында негізгі минералдардан бөлек біраз мөлшерде басқа да минералдар болады - кальций алюминаттары мен алюмоферриттері 5СаО • АlО ₃ , 8СаО • 3А1 ₂ О ₃ • Fe ₂ О ₃ , сонымен қатар кальций ферриты 2СаО • Fe ₂ О ₃ . Клинкерде кристалдық фазалармен қатар кристалданбаған шыны түріндегі аморфты заттар (6-10%), біраз мөлшерде магний тотығы (5%-дан төмен) да бар, кейде клинкердің толық күйдірілмеу салдарынан кальций тотығы (1%-ға шейін) да кездеседі.

Дұрыс есептеліп, мұқият дайындалған және күйдірілген шикізат қоспасынан тұратын клинкер құрамында бос кальций тотығы СаО болмау керек, себебі күйіп кеткен (шамамен 1500° С температурада) әктас дәл магнезия сияқты көлемі ұлғайып, өте баяу сөнеді, бұл қатып қалған бетонның жарыла бастауына әкеледі.

Клинкердің минералогиялық құрамы - оның толық және сенімді сипаттамаларының бірі. Совет және шет ел ғалымдарының зерттеулері бойынша, портландцементтің барлық дерлік құрылыстық қасиеттері клинкердің минералогиялық құрамына байланысты.

Портландцемент өндірісі

Портланцемент өндірісінің шикізатының құрамында 75-78% СаСОз мен 22-25% сазды заттар болуы қажет. Бұл - кальций карбонатының жоғары мөлшері бар карбонатты жыныстар мен кремнозем, глинозем мен темір тотықтары бар сазды жыныстар. Ізбес тас пен бор (мел) кең қолданылады. Мергелдер бағалы шикізат болып келеді, себебі құрамы СаО, SiO ₂ , R ₂ O ₃ бойынша қыздырылған затқа шаққанда олар клинкерге жақын.

Көрсетілген талаптарға сай тау жыныстары табиғатта сирек кездеседі. Сондықтан ізбес тас және сазбен қатар шикізат қоспасына жетпей тұрған бір, тіпті екі тотықтың едәуір мөлшері бар түзетуші қоспаларды қолданылады. Осылайша жетпей тұрған SiO ₂ орнына жоғары кремноземды заттарды (опокалар, диатомиттер, трепелдер) қосады. Темір тотықтарының мөлшерін көбейту үшін колчедан огароктарын немесе рудаларын қосуға болады. Глиноземның А1 ₂ О ₃ көп мөлшері қажет болса, жоғары глиноземды садарды қосуға болады.

Бұдан басқа, цемент өндірісі қосалқы өнімдерді кеңінен қолданыла бастады (әр түрлі өндіріс салаларының қалдықтары, мысалы домна шлактары, нефелин шламы және т. б. ) . Нефелин шламы глинозем өндірісінде қалдық ретінде алынады, оның құрамында 25-30% SiO ₂ , 50-58% СаО, 2-5% А1 ₂ О ₃ , 3-5% Fe ₂ O ₃ және 3-8% басқа да тотықтар болады. Егер осындай құрамды шикізатқа ізбес тастың 15-20% мөлшерін қосатын болса, онда портландцемент алуда қолданылатын шикізат құрамына ұқсас қоспа алынады.

Отын ретінде ұсақталған тас көмір (немесе антрацит), мазут және табиғи газ қолданылады. Қазіргі уақытта отандық цемент өндірістері тиімді болып саналатын газ тәріздес отында жұмыс жасайды.

Портландцемент өндірісінің технологиялық процесі келесі негізгі операциялардан тұрады: ізбес тас пен сазды тауып, шикізат материалдары мен толықтырушы қоспаларды дайындау, олардан берілген құрамды, біртекті қоспа дайындау, қоспаны күйдіру, гипспен бірге, кейде қоспалармен бірге клинкерды ұсақ ұнтақ қылып үгіту. Шикізат қоспасын дайындау тәсіліне байланысты портландцемент өндірудің екі жолы бар: дымқыл және құрғақ. Дымқыл жолда шикізат материалдарын судың қатысында ұсатып, араластырады да, сұйық шлам түріндегі қоспаны айналмалы пештерде күйдіреді; құрғақ әдісте материалдарды құрғақ күйінде ұсатып, араластырып, күйдіреді. Осы негізгі әдістермен қатар біріктірілген тәсілді кең қолдана бастаған: шикізат қоспасын дымқыл әдіспен дайындап, шламды сусыздандырады, одан гранулалар дайындап, құрғақ әдіс бойынша күйдіреді.

Әр тәсілдің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Сулы ортада материалдарды ұсақтау жеңілірек және қоспа жылдамырақ біртекті болады, бірақ күйдіруге жұмсалатын отын құрғақ әдіспен салыстырғанда 1, 5-2 есе көп шығындалады. Алынатын клинкер сапасының төмен болуына байланысты құрғақ әдістің қолданысы шектелген болатын. Алайда құрғақ қоспаларды ұсақтау және гомогендеу техникасының дамуына байланысты портландцемент сапасы жоғарылап, соңғы онжылдықта бұл әдіс дами түсуде. Біріктірілген әдісте дымқыл әдіспен салыстырғанда отын шығыны 20-30%-ға төмендейді, бірақ электр қуатының шығыны жоғарылап, өндіріс еңбекті көп қажет етеді. КСРОда цементтің 85%-ы дымқыл әдіспен өндірілген, ал АҚШ-та - 60%-ға шейін, Англия мен Францияда бұл әдіс басымырақ. Жапония, Германия, Италия мен Швецияда құрғақ әдіс басымырақ.

Портландцементтің дымқыл әдіспен өндірісі келесі технологиялық сызба бойынша (38) жүзеге асады. Карьерден зауытқа жеткізілетін кесек шикізат материалдарын алдын ала ұсақтайды (ірілігі 5 мм-ден аспайтындай етіп) . Қатты жыныстарды уатқыштарда уатады; ал жұмсағырақтарын (саз, бор) саз шайқағышта сумен араластырып ұсатады. Шайқағыш - диаметрі 5-10 және биіктігі 2, 5-3, 5 м, шойын тақталармен футирленген домалақ темір бетон сұйыққойма. Шайқағышта тік осьтің айналасында крестовина айналып тұрады, оған шынжыр көмегімен саз бөлшектерін ұсақтайтын болат ашалар ілінген. Саз шайқағыштан алынған ылғалдылығы шлам торлы тесіктен шығарылып, түтікті диірменге салынады, онда ұсақталған ізбес тас үздіксіз жіберіліп тұрады.

Түтікті диірмен - бұл ұзындығы 15 және диаметрі 3, 2 м-ге дейін болатын, қуыс шетмойында (цапфа) айналатын, сол арқылы диірмен бір жағынана толтырылып, бір жағынан босатылатын болат цилиндр. Диірмен іш жағынан үш камераға өтетін тесіктері бар бөгеттерге бөлінген: бірінші және екіншіде болат немесе шойын шарлары орналасқан, ал үшіншіде - шағын цилиндрлер. Қуыс шетмойын арқылы шлам түтікті диірменнің бірінші камерасына келіп түседі. Диірмен айналғанда центрге татқыш күштің және үйкеліс күшінің әсерінен шарлар қабырғаға жабысып, біраз биіктікке дейін көтеріліп, төмен құлайды да, материал дәндерін жарады және үгітеді. Түтікті диірмендер үздіксіз жұмыс жасайтын қондырғылар болып келеді. Қаймақ тәрізді масса түрінде (шлам) ұнтақталған материал насос арқылы цилиндр формасындағы темір бетон немесе болат сұйыққойма болып келетін түзеткіш шлам-бассейндерге жіберіледі. Онда шламның химиялық құрамы біржола түзетіліп, пештің қауіпсіз жұмыс жасауы үшін біраз қор жасалады. Бассейнде шлам тұрып қалмас үшін оны әрбір уақыт сайын сығылған ауа ағынымен немесе маханикалық піскектермен араластырып отырады. Бассейндерден шлам бактарға түседі, содан соң бір қалыпты түрде айналмалы пешке күйдіру үшін жіберіледі.

Айналмалы пеш болаттан жасалған, ішкі жағынан отқа төзімді материалмен қапталған ұзын цилиндр болып келеді. Пеш ұзындығы 185, диаметрі 5 м. Пеш барабаны 3-4° иіліммен орналасқан және өз осінің бойымен 0, 5-1, 4 айн/мин жылдамдықпен айналады. Шлам пештің жоғарғы жағынан жүктеліп төменгі жағына жылжиды. Газ, мазут немесе тас көмір шаңы түріндегі отын пештің төменгі қарама-қарсы жағында ауамен байланысады да, жанады, солайша пештің ішінде температура шамамен 1500° С болады. Түтінді газдар пештің жоғарғы жағынан шығып отырады.

Барабанның бойымен жүріп шлам қарсы келе жатқан ыстық газдармен жанасып, онда фихика-химиялық процестер басталады. Алдымен механикалық байланысқан су буланып, масса кеуіп, түйірлер пайда болады. Содан соң органикалық заттар жанып, дегидратация басталады - химиялық байланысқан гидратты сулар жойылады. 800-900° С температурада кальций карбонаты келесі реакция бойынша ыдырайды

СаСОз = СаО + СО ₂ .

Түзілген көмірқышқыл газы жану өнімдерімен бірге жойылады, ал СаО шамамен 1000° С температурада саз тотықтарымен химиялық реакцияға түсіп, екікальцийлы силикат, үшкальцийлы алюминат пен төрткальцийлы алюмоферрит түзеді. 1300° С температурада үшкальцийлы алюминат пен төрткальцийлы алюмоферрит балқып, сұйықтық түзеді, оның ішінде ерітінді қаныққанға дейін біраз СаО мен 2CaO-SiO ₂ ериді; еріген күйінде олар өзара әрекеттесіп, үшкальцийлы силикат ЗСаО · SiO ₂ - портланцементтің маңызды минералын түзеді.

Пайда болған кызған клинкер тоңазытқышқа түсіп, қарсы келген суық ауаның әсерінен лезде суиды. Айналмалы пештердің тоңазытқыштарынан шыққан шамамен 100° С және одан да жоғары температурадағы клинкер қоймаға түсіп, ақырғы рет суытылып 15-20 тәул бойы тынады. Тыну барысында егер клинкерде бос күйінде СаО болса, ол ауа ылғалымен сөнеді. Бұл қатты клинкердің кішіреюіне әкеледі, осының салдарынан оны үгіту кезінде энергия шығыны төмендеп, үгіту уақыты да азаяды. Дұрыс, анықтап ұйымдастырылған технологиялық процестері бар жоғары механикалық зауыттарда клинкер сапасы жоғары болатыны соншалық, оларды тындыру қажет болмайды.

Күйдіруден кейінгі технологиялық операция - ұсату. Клинкерді түтікті көпкамералы диірмендерде гипс пен белсенді минералды қоспалармен бірге ұсатады. Диірмендерден дайын портландцемент (температурасы 100°С және одан да жоғары болатын) пневматикалық көлікпен силостарға суытуға жіберіледі. 7-14 тәуліктен кейін цементті салмағы 50 кг қөпқабатты қағаз дорбаларға буады немесе арнайы дайындалған автомобильді, темір жол немесе су көліктеріне тиеп, тұтынушыға жібереді.

Портланцемент өндірісінің құрғақ әдісін егер шикізат ретінде мергелдер немесе қатты ізбес тас пен біраз ылғалдылығы бар саздар алынған жағдайда қолданылады. Үгітілген құрғақ шикізат қоспасын күйдірмес бұрын өлшемі 20-40 мм түйіршіктер түрінде түйіріп айналмалы немесе шахталы пештерде күйдіріп алады. Шахта пештерінде күйдірген жағдайда үгіту құрылғыларында дайындалатын ұсақ көмір түйіршіктерге престеледі.

Біріктірілген әдісте дымқыл әдіспен дайындалған шикізат материалдары мен шамамен 40% ылғалдылығы бар шлам фильтрлерде 16-18% ылғал қалғанша сусызданады. Алынған «кебіндіден» түйіршіктер дайындап, оларды құрғақ әдіс бойынша күйдіреді.

Шыны алу технологиясы: шыны массасын алу.

1) Шыны массасын алу келесі операциялардан тұрады:

а) шикізат материалдарын дайындау ;

Шыны пісіруде қолданылатын шикізат материалдары негізгі және қосымша болып бөлінеді. Соңғысы шыны сапасын жақсарту үшін және айрықша қасиеттері бар шынылар алу үшін қолданылады.

Негізгі шикізат материалдарының құрамында кремнозем, бор және фосфор гидридтері, алюминий оксиді, сілтілік және сілтілік жер металдарының оксидтері, қорғасын, мырыш және т. б. оксидтер болады.

Шынының негізгі бөлігі болып келетін кремнозем үгітілген кварц түрінде енгізіледі. Құмның шыны пісіруге жарамдылығы құрамында қоспа болумен және гранулометриялық (дәнді) құрамымен анықталады. Зиянды қоспаларға әуелі сары-жасыл түстер беретін темір мен хром қоспалары жатады. Шыны пісіретін құм дәндерінің өлшемі 0, 2-0, 5 мм аралығында болуы керек.

Өндірістік шыны өндірістерінің көбінде қолданылатын алюминий оксиді саз, каолин, алюминий тотығының гидраты немесе таза глинозем түрінде енгізіледі.

Натрий оксиді кальцинирленген сода немесе (біраз) селитрамен бірге енгізіледі. Калий оксиді қышқыл немесе азотқышқылды (селитра) тұздар түрінде енгізіледі; негізінен ыдыс-аяқ, түсті, оптикалық және кейбір техникалық шынылар өндірісінде қолданылады. Литий оксиді опал немесе кейбір арнайы шынылар алуда қолданылады және құрамында литий бар минералдардан алынады. Кальций оксиді негізінен бор немесе ізбестас түрінде енгізіледі; магний оксиді - доломит, магнезит немесе күйдірілген магнезия түрінде енгізіледі. Барий оксиді көмірқышқылды, азотқышқылды және (сирек) күкіртқышқылды барий күйінде пайдаланылады; оптикалық шынылар мен хрустальдар өндірісінде қолданылады. Сол өндірістерде жоса мен глет түрінде енгізілетін қорғасын оксиді де қолданылады. Мырыш оксиді сол күйінде немесе мырыш белилы түрінде енгізіледі; оптикалық, химия-лабораториялық және кейбір басқа да шынылар өндірісінде қолданылады.

Шыны пісіруде сонымен қатар құрамында бір уақытта тиісті тау жыныстары, домна шлагы, шыны бор және т. б. болатын материалдар қолданылады.

Қосымша шикізат материалдарына ашық рең берушілер, түссіздендіргіштер, бояғыштар, сөндіргіштер, сонымен қатар тотықтырғыштар (көміртекті заттар) жатады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.