Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ту известняк для цементного производства

Способ получения магнезиального портландцемента Советский патент 1937 года по МПК C04B9/20

Описание патента на изобретение SU52032A1

Основным сырьем для изготовления портланд-цемента является известняк и глина. Содержание магнезии в полученном готовом продукте допускается по ОСТу не выше 5%, так как большее содержание разрушающим образом действует на бетон в дальние сроки и ограничивает в силу незначительного допустимого содержания ее в цементе использование магнезиальных известняков.

Предлагаемый способ заключается в том, что содержание магнезии в портланд-цементе доводится до 10% путем связывания ее в соединения, обеспечивающие полное постоянство объема в готовом продукте как в первые, так и в последующие сроки службы бетона, изготовленного на магнезиальном портланд-цементе.

Сырыми материалами для производства магнезиального портланд-цемента являются известково-магнезиальные породы, оказывающиеся по содержанию в них МдО (свыше 8%) непригодными для производства обычного портландцемента, малозапесоченные глины, пригодные для производства портландцемента, и для связывания окиси магния в 4СаО. 2МдО. f.f),. ., в

сырьевую смесь добавляют пиритные огарки с содержанием в них наибольшего количества РезО, а в случае малого содержания в глине AlsOg в сырьевую смесь вводят породы, богатые содержанием flUO:, (боксит, алит, каолин и др.).

Состав сырьевой смеси в зависимости от процентного содержания в ней МдО колеблется в достаточно широких пределах, но содержание МдО в расчете на клинкер не допускается в последнем свыше 10%.

В настоящее время более детально изучен минеральный состав магнезиального портланд-цемента, в результате чего выяснилось, что основным минералом является алит (ЗСаО. SiO.,) при незначительном количестве двухкальциевого силиката, магниевый браунмиллерит 4СаО. 2МдО. . Fe2O;5 и в допускаемом проценте (2-4%) периклаз (свободная МдО).

Показатели механической прочности магнезиального портланд-цемента колеблются так же, как и для обычного портланд-цемента.

Технологический процесс производства магнезиального портланд-цемента мало чем отличается от производства

обычного портланд-цемента мокрым и сухим способом на заводах, оборудованных вращающимися печами. К особенностям производства магнезиального портланд-цемента нужно отнести необходимость лучшей гомогенизации сырьевой смеси, вследствие ее более сложного состава; кроме того, обжиг клинкера ведут на более удаленной от головки печи зоне, чем при обжиге обычного портланд-цементного клинк ра. При обжиге магнезиального портланд-цементного клинкера не допускается образование свара клинкера в печи, так как при этом происходит разложение магниевого браунмиллерита с выделением свободной МдО.

При расчете сырьевой смеси для производства магнезиального портланд-цемента авторы исходили из того предположения, что основными соединениями магнезиального портланд-цемента являются 3-кальциевый силикат ЗСаО . SiO, (алит), 2-кальциевый силикат 2CaOSiO, (белит) и брауимиллерит 4СаО . Я1зОз . В состав последнего в магнезиальный пор.тландцемент входят 2 молекулы МдО, образуя соединение следуюш,его состава: 4СаО. 2МдО. . fe.,O,. Кроме этих основных соединений, по исследованиям Бейтса и предварительным данным авторов настоящего изобретения, в магнезиальном портландцементе МдО связывается в виде ортосиликата МдО. СаО. SiO -монтичеллита. При этом по данным Бейтса количество монтичеллита (при содержании магнезии в цементе от 10 до 11%) равно 9-10%, если содержание RjOj в цементе превышает 10-11%. При меньшем содержании полуторных окислов количество монтичеллита, при данном содержании МдО — незначительно. Наконец, в случае, если отношение

то образуется соединение

то избыточное количество AlaO связывается с МдО в виде МдО. . Для расчета сырьевой смеси обыкновенно задаются определенной степенью насыщения известью. Под этим понятием в магнезиальном портланд-цементе подразумевается

2,8 510.2 + 2,2 flljO;,

в случае, если при расчете принято отношение

, равное 0,64. FeoO.

При расчете сырьевой смеси для магнезиального портланд-цемента важно не только обеспечить насыщение известью кремнезема для получения активной части в клинкере, но также важно достигнуть связывания определенной части МдО в виде соединения с нормальной скоростью гидратации или же вообще неспособного гидратировать. Поэтому расчет магнезиального портланд-цемента ведут, исходя из следующих соединений: активная часть — алит ЗСаО. SiO,; магнезиальная часть-магниевый браунмиллерит 4 СаО. 2МдО. . , для образования которого вводят такое количество железных огарков, которое обеспечило бы связывание МдО в количестве от 3,5 до 4% при условии богатой глиноземом глины.

В расчетную формулу не вводится монтичеллит, который принят при содержании в клинкере 10-11% МдО равным 10%; монтичеллит связывает 2,5% МдО.

Свободная магнезия в клинкере допускается в количестве общее содержание МдО в клинкере можно допустить не свыше 10%.

Обжиг производят на дальней зоне при работе на низкокалорийном топливе. Использование низкокалорийного топлива имеет большое значение и применение местного топлива при данном способе разрешается положительно.

Кроме обычных способов испытания для цементов авторами введен еще дополнительный ускоренный метод путем применения автоклава.

Автоклавные испытания магнезиального портланд-цемента производились следующим образом. Лепешки изготовляют по ОСТу, после 4 часов кипения для выявления свободной извести, а также для придания им большей прочности лепешки поступают в автоклав на специальные полочки с отверстиями и находятся под давлением водяного пара.

Подъем пара производят до 14 атм. в течение 2-254 час. Давление в 14 атм. держат в течение 2 часов, после чего испытание заканчивается.

Одновременно с лепешками в автоклав помешают призмы Бауншингера, изготовленные из чистого цемента. Испытания образцов 1 :3 с цементом не производят, так как при этих условиях действие свободной МдО обнаруживается лишь при наличии ее свыше 8%.

Выдержавшим испытание признается образец, который после извлечения из автоклава не показывает никаких внешних изменений (трешина, сетка, коробление). Для призм Баушингера допускается изменение объема не свыше 1,5%.

Выпуск магнезиального портландцемента по предлагаемому способу на Подольском Госцемзаводе показал, что никаких особых производственных затруднений не встречается.

Применение указанного способа значительно сокращает стоимость разработки карьеров, имеющих в сырье

прослойки доломитизированного известняка, что приводит к значительному сокращению стоимости конечного продукта-цемента.

Способ может быть применен на всех заводах, работающих на сырье, засоренном прослойками или включениями доломитизированных известняков, и испытывающих вследствие этого трудности в разработке карьеров и построении технологического процесса производства.

1.Способ получения магнезиального портланд-цемента, отличающийся тем, что доломитизированный известняк и глину смешивают с пиритными огарками или другим материалом, содержащим в основном Ре.,Оз с целью связывания в клинкере окиси магния, и полученную шихту обрабатывают для получения цемента обычным образом.

Читайте так же:
Как лучше замешать цемент

2.Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что состав шихты подбирают с таким расчетом, чтобы общее количество окиси магния в клинкере не превыщало 10%, а количество свободной окиси магния не превышало 4-4,5%.

3.Прием выполнения способа по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при недостаточном содержании в глине окиси алюминия в шихту добавляют богатые глиноземом породы (боксит, каолин и т. п.).

«Сухой» способ в цементном производстве: медленное воплощение

Производство портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая – это операции по производству клинкера (обожженная смесь известняка и глины), вторая – измельчение клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Получение клинкера – сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в себестоимости портландцемента достигает 70-80 %.

Рис. 1. Динамика производства цемента всего и «сухим» способом, тыс. тонн.
Источник: ФСГС РФ, *прогноз ABARUS Market Research

Химический состав исходного сырья меняется в широких пределах, поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава – сложная задача. Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного. При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде водной суспензии – шлама влажностью 30-50 %. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16-18 % и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы. Во втором варианте сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой 10-14 % воды и подают на обжиг в виде гранул диаметром 10-15 мм.

Рис. 2. Доля производства цемента «сухим» способом, %.
Источник: ФСГС РФ

Приготовление сырьевой смеси в виде порошка усложняет технологическую схему. Увеличивается число энергоемкого оборудования, более «капризного» при эксплуатации. Также при сухом способе сложнее обеспечить санитарные условия и охрану окружающей среды. Однако одно из важнейших преимуществ сухого способа – более высокий съем клинкера с 1 м³ печного агрегата. Это позволяет проектировать и строить печи в 2-3 раза более мощные, чем для производства мокрым способом. Таким образом, по общим технико-экономическим показателям сухой способ превосходит мокрый. При использовании мощных печей он обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера примерно вдвое, рост годовой выработки на одного рабочего примерно на 40 %, уменьшение себестоимости продукции на 10 % и сокращение капиталовложений при строительстве предприятий на 50 %.

Рис. 3. Сезонность в производстве цемента в 2008–2010 годы, тыс. тонн.
Источник: ФСГС РФ, светло-зеленым цветом выделен прогноз ABARUS Market Research

Все эти возможности обусловили интенсивное распространение сухого способа в мировой цементной промышленности. Однако надо учитывать, что возможности применения сухого способа ограничены влажностью перерабатываемого сырья. Переработка сырья сухим способом с влажностью более 20-25 % связана с высокими расходами теплоты на сушку, и тогда данный способ теряет свои преимущества по экономичности.

Производство

В 2008 году общее производство цемента в России составило 53 500 тыс. тонн. Из этого объема сухим способом было произведено 7 300 тыс. тонн, то есть около 14 % от всего производства. До 2008 года этот процент составлял в среднем 12-13 %. В 2009 году общее производство цемента составило 44 300 тыс. тонн, по сухому способу – приблизительно 6 200 тыс. тонн. В 2010 году прогнозируется общее производство цемента на уровне 47 000 тыс. тонн, из них сухим методом – 6 600 тыс. тонн.

Рис. 4. Динамика производства цемента «сухим» способом по заводам, тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

Таким образом, видно, что сухой метод производства цемента в России постепенно расширяет свое присутствие, однако происходит это довольно медленно.

Производители

Цемент сухим способом производится следующими заводами:
• ОАО «Спасскцемент»
• ЗАО «Липецкцемент»
• ОАО «Сланцевский цементный завод «Цесла»
• ЗАО «Невьянский цементник»
• ОАО «Новоросцемент»
• ЗАО «Катавский цемент»
• ЗАО «Метахим» (Волховский цементный завод)
• ООО «Кузнецкий цементный завод»
• ОАО «Верхнебаканский цементный завод»
• ООО «Атакайцемент»
• ЗАО «Подгоренский цементник»
• ОАО «Камчатцемент»
• ОАО «Кузнецкий цементный завод»

В 2009 году возобновил работу Кузнецкий цементный завод, ранее закрытый из-за того, что его выбросы превышали норму. Глобальной модернизации оборудования на заводе не произошло, и экологические показатели производства остались практически прежними. Допустимых нормативов выбросов руководству предприятия удалось добиться при помощи очистных фильтров, установленных на печах после судебного иска, а также уменьшением объемов производства цемента в два раза. Благодаря этим изменениям количество выбросов сократилось более чем в четыре раза.

Рис. 5. Динамика производства цемента «сухим» способом по заводам, %.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

До 2008 года лидером по производству цемента сухим способом был завод «Липецкцемент», в 2001 году на его долю приходилось целых 40 % общего объема выпуска «сухого» цемента в стране. Однако позднее его начали теснить другие производители, несмотря на то, что объемы выпуска завода оставались стабильными. В 2008 году на первое место вышел «Спасскцемент», а на третье – Сланцевский цементный завод «Цесла», который еще в 2006 году занимал пятую позицию (см. рис. 5).

Читайте так же:
Комплектующие шнека для цемента

Рис. 6. Динамика производства цемента «сухим» способом ЗАО «Липецкцемент», тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

ЗАО «Липецкцемент»
Липецкий цементный завод введен в эксплуатацию в 1963 году. Среди предприятий цементной отрасли Липецкий цементный завод во многом был первопроходцем: именно здесь в 1973 году смонтировали и ввели в строй первую российскую линию по производству цемента сухим способом. Позднее, также впервые в стране, на заводе был установлен сепаратор, благодаря которому стало возможным выпускать повышенные марки цемента. Мощность завода составляет 1,6 миллиона тонн цемента в год. В 2004 году впервые в России введено в эксплуатацию тиристорное пусковое устройство для плавного пуска шаровых цементных мельниц. Липецкий цементный завод поставляет продукцию в Москву, Липецкую, Нижегородскую, Ростовскую, Московскую, Самарскую, Тамбовскую и ряд других областей, а также в Краснодарский край, республики Татарстан, Марий Эл, Дагестан, Удмуртия и др. В октябре 2003 года начаты поставки продукции в Азербайджан и Таджикистан.

Рис. 7. Динамика производства цемента «сухим» способом ОАО «Спасскцемент», тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

ОАО «Спасскцемент»
ОАО «Спасскцемент» находится в городе Спасске Приморского края, основано на базе двух цементных заводов – Новоспасского и Спасского, является одним из гигантов российской промышленности строительных материалов. В 1935 году Спасский цементный завод выпустил первую продукцию, а в 1976 году вошел в строй Новоспасский цементный завод. Общая производственная мощность составляет 3 127 тысяч тонн цемента в год. «Спасскцемент» – завод-гигант, в настоящее время является единственным производителем цемента в Приморском крае. ОАО «Спасскцемент» – предприятие полного цикла производства: от добычи и переработки сырья до производства нескольких видов цемента. В 2008 году предприятие выпустило 2 073 тыс. тонн цемента сухим способом. Наряду с продажей готовой конечной продукции – цемента, – предприятием осуществляется продажа его полуфабриката – клинкера.

Рис. 8. Динамика производства цемента «сухим» способом ОАО «Сланцевский цементный завод «Цесла», тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

ОАО «Сланцевский цементный завод «Цесла»
Выбор площадки под строительство завода в г. Сланцы обусловлен возможностью использования в качестве сырья для производства цемента отходов от переработки горючих сланцев, получаемых на соседнем предприятии (завод «Сланцы»). Строительство завода закончено в 1960 году. В начале 1990-х годов Сланцевский цементный завод оказался в очень тяжелом положении. В стране резко сократился спрос на цемент, а его постоянные потребители оказались неплатежеспособными. В течение 1996-1997 годов фирма «Альфа-цемент» выкупила контрольный пакет акций предприятия, и ЗАО «Цесла» было преобразовано в Открытое акционерное общество. Для вывода производства из кризиса была усилена маркетинговая работа, направленная на поиск новых потребителей, увеличен выпуск продукции и проведены мероприятия по усилению режима экономии. В результате проведенной работы существенно возросла выработка цемента. В 2001 году сменился собственник завода, и сегодня 95 % акций принадлежит холдингу Heidelbergcement Group, занимающему четвертое место в мире по производству цемента и других строительных материалов. С приходом нового собственника значительно улучшилось техническое, технологическое и финансовое положение завода. С 2001 года выпуск цемента на предприятии только возрастал, достигнув в 2008 году 912 тыс. тонн.

Рис. 9. Динамика производства цемента «сухим» способом ЗАО «Невьянский цементник», тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

«Невьянский цементник»
Невьянский цементный завод – старейший завод по выпуску цемента на Урале, построен в 1914 году. С 1987 цемент на предприятии производится сухим способом по лицензии японских компаний Onoda и Kawasaki. В 2003 году «Невьянский цементник» вошел в состав холдинга «Евроцемент груп». ЗАО «Невьянский цементник» – одно из самых современных предприятий цементной промышленности в стране. Технологическая линия представляет собой законченный цикл – от добычи, дробления сырья и приготовления сырьевой муки до обжига ее во вращающейся печи. В 2004 году завод стал первым заводом в Уральском регионе среди предприятий цементной промышленности и вторым предприятием в компании, разработавшим и внедрившим систему менеджмента качества на соответствие требованиям ИСО 9001-2001. В планах завода – сертификация и производство тампонажного цемента. Цемент поставляется в Удмуртию, ЯНАО, ХМАО, Тюменскую, Омскую, Пермскую, Челябинскую и Свердловскую области.

Рис. 10. Динамика производства цемента «сухим» способом ОАО «Новоросцемент», тыс. тонн.
Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

ОАО «Новоросцемент»
Продукция ОАО «Новоросцемент» более 125 лет известна на российском и международном рынках. В его структуру входят три цементных завода с законченным циклом производства: «Пролетарий», «Октябрь» и «Первомайский». ОАО «Новоросцемент» является одним из крупных российских производителей строительной продукции и основным поставщиком цемента в Краснодарском крае. Производственная мощность равна 4,1 млн тонн, что составляет 6 % цементных мощностей России. Численность персонала более 3 000 человек. Цементное сырье находится вблизи заводов. В 2007 году ОАО «Новоросцемент» стал лауреатом учрежденного Советом Федерации конкурса «100 лучших организаций России. Экология и экологический менеджмент» и за обеспечение экологической безопасности производства награжден Золотой медалью и дипломом. «Новоросцемент» приступил к реализации инвестиционного проекта по строительству технологической линии по сухому способу производства годовой производственной мощностью 2,2 млн тонн цемента. С пуском ее в эксплуатацию в 2011 году выпуск продукции увеличится в 1,5 раза. За рассматриваемый период выпуск продукции только увеличивался, составив 563 тыс. тонн в 2008 году.

В. ПЫЖОВ, аналитик агентства ABARUS Market Research

Ту известняк для цементного производства

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.

Читайте так же:
Выравнивание пола своими руками цементным раствором

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.

«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.

Цементное сырье

Основным видом цемента является портландцемент. Для его изготовления применяется разнообразное природное и техногенное сырье. Различают основное сырье, предназначенное для составления подлежащей обжигу сырьевой смеси, и добавки, которые вводят в уже обожженную смесь — клинкер. Добавки бывают корректирующие и активные. Сюда относится и гипс, который вводится в клинкер при его помоле. Регулируя состав сырьевой смеси, количество и вид добавок, получают различные виды портландцементов (пуццолановый, шлако-портландцемент, сульфатостойкий, тампонажный и др.).

Природным цементным сырьем являются карбонатные и глинистые породы, которые используются для составления сырьевых смесей, а также железные руды и охристые глины (железистые добавки), кварцевые пески, опоки, трепела, маршаллит (кремнеземистые добавки), маложелезистые глины и бокситы (глиноземистые добавки), различные пирокластические и эффузивные породы, диатомиты,глиежи (активные добавки).

В качестве карбонатного сырья в производстве цемента служат известняки, мел и мергели, причем доля последних, по мере развития цементной промышленности уменьшается. Кроме того, отдельными заводами применяются мраморы, известковые туфы-травертины, пролювиальные галечники, состоящие из известковой гальки, сцементированной лессовым материалом. Вредной примесью в портландцементном клинкере является магний, поэтому доломитизированные известняки и мергели применяются лишь в виде исключения в смеси с маломагнезиальными породами. Нежелательна также примесь кварца в виде песка. Предпочтительно применение карбонатных пород небольшой и равномерной прочности.

Из глинистых пород используются чаще всего глины, суглинки реже лессы и лессовидные суглинки. На некоторых заводах применяются глинистые сланцы, аргиллиты, опоки (в сочетании с глинистым мелом). Глинистые породы должны быть легкоплавкими.

Читайте так же:
Опилки с цементом как стена

Утвержденные требования к качеству сырьевых материалов для производства цементных клинкеров отсутствуют, поскольку в связи с многокомпонентностью сырьевой смеси используемые виды сырья могут оцениваться только в комплексе друг с другом.

Техногенные виды цементного сырья многочисленны. К ним относятся вскрышные породы месторождений целого ряда полезных ископаемых, а также различные шлаки (металлургические, электротермофосфорные, золошлаковые отходы тепловых электростанций), нефелиновые шламы, отсевы дробления карбонатных пород (флюсовых, химических известняков, карбонатного строительного камня и пр.).

Пригодные для производства цемента горные породы встречаются во вскрыше месторождений железистых кварцитов (мел, мергель, глинистые сланцы, глины, суглинки), флюсовых известняков (известняки), вольфрам молибденовых руд (известняки), алмазов (известняки), марганцевых руд (глины), кобальтсодержащих магнетитовых руд (опоки), серы (гипс), угля (глины) и других полезных ископаемых. Используются эти породы в СНГ очень мало. Детально разведаны они лишь на 6 разрабатываемых месторождениях, запасы по которым составляют около 2 % от всех разведанных.

Значительно шире в цементном производстве применяются шлаки и шламы, позволяющие не только экономить природные ресурсы, но и сокращать энергетические затраты при обжиге клинкера, повышать качество цемента, придавать ему те или иные специфические свойства. Металлургические и электротермофосфорные шлаки используются в гранулированном виде. Гранулы получают путем резкого охлаждения огненно-жидких шлаков преимущественно в водной среде. Наиболее освоено в СНГ применение доменных гранулированных шлаков, которые пригодны как в качестве активной минеральной добавки, так и основного компонента сырьевой смеси. Одним из главных, преимуществ использования шлаков в производстве цементного клинкера является экономия топлива, что особенно важно в условиях энергетического кризиса, охватившего сейчас почти все страны мира.

Требования к качеству гранулированных шлаков лимитируются ГОСТом 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные для производства цемента». Важное значение при использовании шлаков имеют химический и фазовый составы. Отрицательную роль играет влажность, которая приводит к смерзаемости шлака при транспортировке в зимнее время. Освоение сухой грануляции (пелитизации) позволит избежать смерзаемости и сократить затраты топлива на сушку.

Не менее ценным, чем металлургические шлаки, цементным сырьем являются золошлаковые отходы тепловых электростанций. Они применяются как компонент сырьевой смеси, иногда полностью заменял глину, а также как активная добавка. Для получения клинкера пригодны лишь золы, содержащие повышенное количество оксида кальция. В качестве добавки к цементу употребляют сухую и гидроудаляемую золу-унос текущего выхода, а также золошлаковую смесь из отвалов ТЭС. Кроме того, можно использовать гранулированные топливные шлаки, получаемые в топках ТЭС с жидким шлакоудалением.

Полная или частичная замена в сырьевой смеси глины золой уменьшает расход топлива на 15-18 % . Наиболее эффективно применение сухой золы, поэтому строительство установок для сухого удаления, улавливания, хранения и отгрузки золы является чрезвычайно важным для увеличения объемов утилизации.

Как правило, содержание в цементе золы от сжигания углей недолжно превышать 15 %, иначе увеличивается водопотребление цемента и замедляется рост его прочности в начальные сроки. Требования к качеству золошлаковых отходов регламентируются ТУ 34-46-14-71 ‘Золы ТЭС. Отходы золошлаковые для производства цемента».

Нефелиновые (белитовые) шламы, образующиеся при производстве глинозема из нефелиновых пород, по химическому составу приближаются к цементу, что позволяет использовать их для получения высококачественного вяжущего в шихте с известняком с добавкой бокситов и колчеданных огарков. Кроме того, шламы, содержащие не более2,5% щелочей, в том числе водорастворимых не более 0,5 %, применяются в качестве гидравлической добавки. Многолетний опыт применения нефелинового шлама в цементной промышленности показал высокую его эффективность: производительность печей увеличивается в среднем на 25-30 %, расход топлива уменьшается на 20-25 %.

Кроме перечисленных видов техногенного сырья, в цементной промышленности широко применяются в качестве различных добавок хвосты мокрой магнитной сепарации железных руд, флотации медно-никелевых руд, фосфогипсы, борогипсы, запечная пыль, улавливаемая из отходящих газов электрофильтрации.

Разведанные запасы природного цементного сырья в СНГ составляют по промышленным категориям (млрд.т): карбонатных пород — 18, глинистых — 4, гидравлических добавок — 0,9. Разведано также (млн.т): песчанистых добавок — 61, железных руд — 12, гипса — 40. Добывается ежегодно (млн.т): карбонатных пород — 170, глинистых — 29, гидравлических добавок — 8, гипса — 1, песков — 1. По основным сырьевым компонентам запасы и добыча территориально распределяется более или менее пропорционально производству цемента и в целом удовлетворяют существующие и намечаемые потребности отрасли. Не имеют надежной сырьевой базы лишь отдельные предприятия. В частности, не были достаточно обеспечены карбонатным и глинистым сырьем Подольский, Ульяновский заводы. В целом же состояние ресурсов природного цементного сырья следует оценивать как благополучное. Тем не менее необходимо увеличивать утилизацию отходов в цементном производстве, поскольку она позволяет экономить природные ресурсы, получать более качественную и разнообразную продукцию, снижать затраты топлива и улучшать экологическую обстановку.

Общие сведения и требования металлургической промышленности к качеству известняков

Известняком называется осадочная горная порода, состоящая в основном из кальцита и в редких случаях — из арагонита. Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу кальцита CaCO3 (56% CaO и 44% CO2). Наиболее частыми примесями в известняках являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс, органическое вещество и др. При содержании в известняках окиси магния от 4 до 17% их называют доломитизированными. Если содержание глинистых веществ, кремнезема и полуторных окислов превышает 21%, то такие карбонатные породы относятся к мергелям.

В металлургии используются чистые, реже доломитизированные известняки. При выплавке чугуна известняк способствует переводу в жидкий подвижный шлак пустой породы и золы топлива, а также различных вредных для чугуна примесей (главным образом серы). При выплавке стали мартеновским и томасовским способами известняки содействуют удалению в шлак фосфора и серы. Известняк, применяемый в качестве флюсов в черной металлургии, должен обладать соответствующим химическим составом, а также необходимой механической прочностью и кусковатостью. Он должен содержать максимальное количество углекислого кальция и возможно меньше балластных и вредных примесей.

Читайте так же:
Чем отчистить стену от цемента

Балластные примеси (кремнезем, глинозем) в известняке увеличивают общее содержание кремнезема и глинозема в шихте и требуют дополнительного расхода окиси кальция и топлива в шихте и требуют дополнительного расхода окиси кальция и топлива для их ошлакования. Примеси железосодержащих минералов в известняке безвредны, поскольку в доменной печи окислы железа восстанавливаются, а марганцевые соединения являются полезными, так как при выплавке мартеновского чугуна в шихту добавляется марганцевая руда для связывания серы. Окись магния не способствует переходу в шлак серы и фосфора из металла, вследствие чего доломитизированные известняки в сталелитейном (мартеновском) производстве в качестве флюса не применяются. Однако окись магния способствует разжижению шлаков, что обуславливает применение доломитизированных известняков в доменном производстве при работе на магнезиальных шлаках, а также при выплавке бессемеровского, томасовского и высококачественного малофосфористого чугуна и марганцевых доменных ферросплавов.

Фосфор, содержащийся в руде, коксе и флюсе, при доменной плавке почти целиком переходит в чугун, снижая его качество. Вследствие этого содержание фосфора в доменных флюсах должно быть минимальным. Поскольку в литейном, томасовском н фосфористом чугуне допускается значительное содержание фосфора, примесь его в известняках, используемых для выплавки указанных чугунов, не является вредной. Содержание серы в известняках ограничивается строго. При доменной плавке сера переходит в основном в шлак или удаляется с доменными газами, но часть ее все же остается в чугуне. Повышенное содержание серы в шихте приводит к получению сернистых чугунов и вызывает дополнительный расход известняка и кокса.

Флюсовый известняк должен обладать достаточной прочностью при сжатии и истирании, так как слабые разности его приводят к образованию мелочи и пыли, которые уменьшают газопроводность и нарушают нормальный ход плавки.

Единых требований к качеству флюсовых известняков, используемых в черной металлургии, нет. Существуют лишь технические условия на известняки различных месторождений. Согласно действующим техническим условиям обычный известняк Еленовского месторождения, например, в зависимости от сорта должен содержать не менее 51,5—53,5% CaO, не более 5% MgO и не более 2,0—4,0% нерастворимого остатка. В известняках Пикалевского месторождения, используемых в черной Металлургии, содержание CaO должно быть не менее 50—52%, MgO — не более 5,0%, нерастворимого остатка 2,0—4,0%.

Обобщая требования черной металлургии к флюсовым известнякам, можно придти к выводу, что для доменного и мартеновского производства, а также для агломерации могут быть использованы известняки, содержащие не менее 50—52% CaO, не более 5% MgO и не более 2,0—4,0% нерастворимого остатка.

Лимитируемое содержание серы и фосфора обычно находится на уровне 0,025 и 0,06% соответственно. Для производства литейного чугуна требования несколько ниже: содержание CaO может быть не ниже 49%, нерастворимого остатка около 5%, сера и фосфор не ограничиваются.

Во всех случаях, за исключением агломерации, известняки должны обеспечить получение кусков размером не менее 25 мм. Для агломерации может использоваться и мелочь от 0 до 90 мм. Значительно более высокие требования предъявляются к известнякам, применяемым в электросталеплавильном производстве, а также в производстве конверторной извести и ферросплавов. В электросталеплавильном производстве могут быть использованы известняки с содержанием CaO не ниже 53—55%, MgO — не более 0,5—3,0%, нерастворимого остатка — не более 2,0%, серы и фосфора — 0,05 и 0,03% соответственно.

На известняки для производства конверторной извести разработаны единые технические условия (ТУ 14—15—60—78), согласно которым известняк подразделяется на два вида: обычный и доломитизированный. По химическому составу (в зависимости от сорта) он должен удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 4.

Предел прочности известняка на сжатие должен быть не менее 300*10в5 Па. Применительно к типу известеобжиговых агрегатов известняк подразделяется на три класса, различающихся по гранулометрическому составу. В известняках, предназначенных для обжига в шахтных печах, размер кусков должен находиться в пределах 50—80 мм (допускается 7% кусков выше верхнего предела и 5% — ниже нижнего предела); для обжига во вращающихся печах 20—50 мм (допускается по 7% выше и ниже указанных пределов) и для обжига в печах кипящего слоя 12—20 мм (допускается по 10% кусков выше и ниже указанных пределов).

В известняках для производства ферросплавов особенно жестко лимитируется содержание серы и фосфора, которые в зависимости от сорта не должны превышать 0,01—0,06 и 0,005—0,02% соответственно.

Требования к доломитизированным известнякам также определяются техническими условиями, утвержденными для каждого месторождения. Так, в доломитизированных известняках Еленовского месторождения содержание CaO+MgO должно быть не ниже 50—52% (в зависимости от сорта), в том числе MgO не менее 5—7%; содержание нерастворимого остатка — от 2 до 4%. Утвержденными ГКЗ России кондициями для доломитизированных известняков Ново-Троицкого месторождения содержание суммы окисей кальция и магния должно быть не менее 52%, в том числе окиси магния — от 3 до 10% для I сорта и от 10 до 17% для II сорта. Нерастворимый остаток для обоих сортов не должен превышать 3%.

В цветной металлургии известняк используется в качестве флюса и подсобного технологического сырья, а также в процессах цианирования и флотации руд. Единых требований к известнякам, используемым в цветной металлургии, не существует.

В производстве алюминия известняк служит одним из компонентов шихты при получении глинозема путем спекания. Согласно действующим техническим условиям для этой цели может быть использован известняк, содержащий не менее 52% CaO, не более 1,5% MgO, 3,0% SiО2 и 1,5% Аl2O3+Fе2O3. В известняках, применяемых в качестве флюсов при производстве олова, свинца и никеля, содержание CaO должно быть не ниже 50%, a MgO не более 2,5%. В известняках для производства меди содержание CaO может снижаться до 48%, а в известняках для плавки сурьмяных руд — до 45 %.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector