Карбонатные породы
Коллекторские свойства карбонатных пород
Карбонатные породы
Химический и минералогический состав клинкера………………………… Расчет состава сырьевой смеси и клинкера………………………………… Описание технологических способов производства гидрофобного портландцемента……………………………………………………………….. Мокрый способ производства клинкера…………………………………. Сухой способ производства клинкера………………………………… Комбинированный способ производства клинкера …………………….. Составление карт операционного контроля процесса производства портландцемента и его разновидностей…………………………………… Цемент — это важнейший строительный материал. В строительной практике он применяется уже около лет. Крупные научные открытия, послужившие основой создания новых видов цемента и улучшения качества существующих, относятся к последним четырем десятилетиям, причем большинство из них принадлежит советским ученым. Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. В современной строительной практике роль цемента в выпуске новых прогрессивных материалов и изделий для полносборного домостроения постоянно возрастает. Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов деталей сооружений, жароизоляции и др. Крупными потребителями цемента являются нефтяная и газовая промышленность. Цемент и получаемые на его основе прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы. Гидрофобный портландцемент производится по той же технологии, что и обычный портландцемент, при той же дозировке гипса, но с использованием специальной гидрофобизирующей добавки, которая и придает гидрофобному портландцементу необходимые свойства. Основное отличие гидрофобных портландцементов — их низкая гигроскопичность, низкий уровень поглощения паров воды из воздуха. Именно благодаря этому свойству гидрофобные портландцементы могут храниться в течение полугода в насыщенной влагой среде и увеличиться в массе всего на каких-то процента. В то время, как обычный портландцемент при тех же условиях может увеличиться в своей массе на процентов. Наиболее же гидрофобными портландцементами являются пуццолановые и шлаковые портландцементы, гидрофобизированные добавкой мылонафта или олеиновой кислотой. Еще несколько отличительных черт присущих гидрофобным портландцементам:. Соответственно, гидрофобные портландцементы могут активно использоваться и в тех случаях, когда требуется их длительное хранение или перевозка на дальние расстояния, особенно, если это транспортировка по рекам и морю;. А их повышенная пластичность позволяет сократить расход портландцемента в бетонах на 8—10 процентов и дополнительно уменьшить расход извести в портландцементных растворах;. При производстве портландцемента применяют разнообразные материалы, одни из которых идут непосредственно на изготовления клинкера, другие же в виде добавок используются при его помоле гипс и минеральные добавки. В качестве сырья можно использовать мел, мергель, глинистые сланцы и отходы различных производств доменные шлаки, нефелиновый шлам и т. Пригодность сырьевых материалов для производства портландцемента устанавливают на основании их всестороннего изучения. Для обеспечения нужного химического состава сырьевой смеси применяют корректирующие добавки: Для производства портландцемента используют также побочные продукты промышленности. Например доменные шлаки, содержащие необходимые для получения клинкера оксиды CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , золы нефелиновый шлам и др. Гидрофобный портландцемент отличается от обыкновенного содержанием специальной гидрофобной добавки. Изготовляют его совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и гидрофобной добавки. Как следствие этого — прочность их уменьшится. В гидрофобный портландцемент разрешается вводить активные минеральные или инертные добавки тех же разновидностей и в том же количестве, что и в портландцемент. Непременным условием изготовления этого цемента является точное дозирование гидрофобной добавки. Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства вяжущих материалов. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк — ракушечник, известковый туф и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальций CaCO 3. Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Карбонатные породы — основной вид сырья при производстве портландцемента. Качество карбонатной породы зависит от его структуры, количества примесей и равномерности их распределения в массе сырья и определяется видом изготавливаемого вяжущего. Они содержат также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Такое ограничение вызвано тем, что окись магния, находящаяся в клинкере в виде минерала периклаза, в процессе твердения цемента гидратируется медленно, с увеличением в объёме, что с течением времени при большом содержании MgO в цементе может привести к разрушению раствора и бетона. При разработки технологической схемы производства портландцемента, прежде всего, учитывают химический и петрографический состав, а также физические свойства и влажность карбонатных пород. Наличие в известковом компоненте большого количества включений кварца или кремниевых прослоек осложняет и удорожает подготовку сырьевой смеси, а так же неблагоприятно отражается на процессе обжига и качества цемента. Известняки с крупными кремниевыми включениями требуют предварительного обогащения. В зависимости от качества сырья меняются температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Особым видом карбонатного сырья является мергель. Это переходная горная порода от известняков к глинам. В зависимости от содержания углекислого кальция CaCO 3 мергели подразделяются на песчаные, глинистые и известняковые. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси, что упрощает технологию производства. Мергели, в которых содержание CaCO 3 соответствует составу портландцементной смеси, называют натуральными. Подобно известнякам и мелу мергели могут резко различаться по физическим свойствам: Глины представляют собой тонкодисперсные осадочные горные породы и легко дают суспензии при разбалтывании с водой. Характерный признак кристаллической решетки этих минералов — слоистое строение. Глины сильно различаются по минеральному и гранулометрическому составу часто в пределах одного месторождения. Нередко они содержат значительное количество включений в виде песка и гравия, что вызывает необходимость их предварительного обогащения. По минеральному составу глины характеризуются преимущественным содержанием водных алюмосиликатов и кварцевого песка. Химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов:. Иногда в глинах присутствуют соединения, содержащие SO 3 , Na 2 O и K 2 O. Включения веществ с этими оксидами, а также MgO нежелательны и их количество должно быть минимальным. В процесс обжига труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевых шпатов и слюд. В цементном производстве используются также глинистые сланцы и лессы. Сланцы характеризуются слоистостью и значительной прочностью. Наряду с обычным портландцементом без добавок , обозначаемым индексом ПЦ Д0, выпускают два вида портландцемента с минеральными добавками, обозначаемые индексами ПЦ Д5 и ПЦ Д К активным минеральным добавкам относятся природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Основное назначение минеральных добавок — связать известь в нерастворимые, способные к водному твердению вещества и повысить водостойкость вяжущего. Различают активные минеральные добавки: Природные бывают двух видов — осадочные и вулканические. Осадочные породы содержат в основном активный кремнезем диатомиты, трепел, опока, глиежи — естественно обожженные глинистые породы. Вулканические породы пепел, туф, пемза, трассы содержат в основном алюмосиликаты. В качестве искусственных активных минеральных добавок используют побочные продукты и отходы промышленности: В отличие от природных минеральных добавок искусственные обладают слабовыраженными собственными вяжущими свойствами, что связано с наличием в их составе соединений, способных к твердению в воде. Возможно применение и некоторых других естественных и искусственных минеральных добавок к цементам, но в каждом случае необходимо предварительное проведение специальных исследований. Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает схватывание теста, приготовленного на основе добавки и гидратной известию не позднее 7 суток после затворения и обеспечивает водостойкость образца из того же теста в течении не менее 3 суток после окончания схватывания. Такие породы в основном являются сырьем для производства гипсовых вяжущих, но также применяются как добавка к цементу с целью регулирования сроков схватывания. Применяют природный двуводный гипс и природный ангидрит CaSO 4. Двуводный гипс хорошо распространен в природе. Обычно он содержит примеси других минералов — известняка, доломита, глин. Во многих месторождениях гипсовый камень залегает вместе с ангидритом. Гипс и ангидрит — минералы кристаллического строения. Твердость, определяемая по шкале Мооса: Большое значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса. Мелкокристаллический гипс обезвоживается быстрее и при более низкой температуре. Молекулы гидрофобизирующих веществ имеют асимметрично-полярное строение и состоит из полярной группы например, COOH или COONa и неполярной углеводородного радикала. Эти молекулы в процессе помола абсорбируются на поверхности цементных зерен, ориентируясь полярной группой к поверхности цементного зерна, а углеводородным радикалом наружу, придавая цементу гидрофобное водоотталкивающие свойства. Поэтому гидрофобный цемент, в отличии от обычного портландцемента, при длительном хранении даже в очень влажных условиях сохраняет свою активность. Адсорбированные на поверхности цементных зерен весьма тонкие практически в одну молекулу гидрофобные пленки в процессе перемешивания смесей легко снимаются и не препятствуют нормальному течению процессов твердения цемента. Оставаясь в смеси, гидрофобизирующие вещества адсорбируются на поверхности новообразований, оказывая смазывающее действие и уменьшая трение между частицами смеси, вследствие чего повышается пластичность и однородность. В затвердевшем цементном камне эти вещества располагаются на поверхности пор и капилляров камня и способствуют уменьшению водопоглощения и капиллярного подсоса. Благодаря указанным свойствам бетоны и растворы на гидрофобном цементе имеют более высокую водо- и морозостойкость и водонепроницаемость в сравнении с бетонами на обычном цементе. Требования стандарта к гидрофобному портландцементу остаются теми же, что и к обыкновенному, но, кроме того, гидрофобный цемент должен обладать специальным свойством - он не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин. Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10 — 20 или до 50 — 60 мм в зависимости от типа печи , в результате обжига до спекания сырьевой смеси состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция. По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы. Качество клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Химический состав характеризуется содержанием различных оксидов, а минералогический — количественным соотношением минералов, образующихся в процессе обжига. Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Кроме них в состав клинкера в виде различных соединений в небольших количествах могут входить оксид магния MgO, серный ангидрид SO 3 , двуоксид титана TiO 2 , оксиды хрома Cr 2 O 3 , марганца Mn 2 O 3 , щелочи Na 2 O и K 2 O, фосфорный ангидрид P 2 O 3 и др. Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ — При этом определяют обычно процентное содержание оксида кальция, как связанного, так и находящегося в свободном состоянии; двуокида кремния SiO 2 ; полуторных оксидов Fe 2 O 3 и Al 2 O 3 ; оксида магния MgO; серного ангидрида SO 3 ; оксида щелочных металлов Na 2 O, K 2 O, а также P 2 O 5 , Mn 2 O 3 , TiO 2 , Cr 2 O 3 , нерастворимого осадка и п. Повышенное содержание оксида кальция при условии обязательного связывания в химические соединения с кислотными оксидами обуславливает обычно повышенную скорость твердения портландцемента, его высокую конечную прочность, но несколько пониженную водостойкость. Цементы с повышенным содержанием кремнезема в составе клинкерной части характерезуется повышенной скоростью твердения в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочности в длительные сроки. Они отличаются повышенной водо- и сульфатостойкостью. При повышенном содержании Al 2 O 3 , а следовательно, и алюминатов цементы приобретают способность к ускоренному твердению в начальные сроки. Повышение количества глинозема придает цементам меньшую водо-, сульфато-, и морозостойкость. Соединение оксида железа способствуют снижению температуры спекания клинкера. Цементы, богатые Fe 2 O 3 при низком содержании глинозема ведут себя аналогично высококремнеземистым. Относительно медленно схватываясь и твердея в начальные сроки, они в дальнейшем достигают высокой прочности. Цементы с повышенным количеством оксида железа отличаются стойкостью к действию сульфатных вод. Повышенное содержание в клинкере MgO вызывает неравномерность изменения объема цемента при твердении. Более высокое содержание SO 3 может вызвать неравномерное изменение объема цемента в следствии образования гидротрисульфоалюмината кальция. Щелочные соединения могут являться также причиной опасных деформаций в гидротехнических бетонах на заполнителях, содержащие кремнистые сланцы, опаловые и другие аморфные видоизменения кремнезема. Они имеют большое практическое значение для характеристики готового портландцемента, чем клинкера, так как свидетельствуют о сроке хранения вяжущего, вызвавшем частичную гидратацию клинкерных минералов и переход свободного CaO в Ca OH 2. В клинкере обычного состава главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, часть их входит в стекловидную фазу. Рассмотрение шлифов цементного клинкера под микроскопом показывает, что он состоит преимущественно из кристаллов минералов-силикатов, между которыми размещается так называемое промежуточное вещество. Последнее включает алюминаты и алюмоферриты кальция в кристаллическом виде, а также стекловидную фазу. Основными минералами цементного клинкера являются: Основные минералы цементного клинкера. Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность. Именно он определяет набор прочности в 28 суточном возрасте. Двухкальциевый силикат белит — значительно менее активен, чем алит. К месячному сроку продукт его твердения обладает сравнительно невысокой прочностью, но при длительном твердении несколько лет в благоприятных условиях при положительной температуре и влажной среде его прочность неуклонно возрастает. Трехкальциевый алюминат — самый активный клинкерный минерал, отличающийся быстрым взаимодействием с водой. Однако продукт его твердения имеет повышенную пористость, низкие прочность и долговечность. Быстрое твердение C 3 А вызывает раннее структурообразование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания всего за несколько минут. Четырехкальциевый алюмоферрит — характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между трехкальциевым и двухкальциевым силикатами. Прочность продуктов его гидратации в ранние сроки ниже, чем у алита, и несколько выше, чем у белита. Располагая данными о минеральном составе клинкера и зная свойства клинкерных минералов, можно заранее предопределить основные свойства цемента и особенности его твердения в различных условиях эксплуатации рис. Состав портландцементного клинкера характеризуется:. Химический состав характеризуется содержанием оксидов: Химико-минералогический состав клинкера характеризуется содержанием оксидов и минералов его составляющих в процентах и выражается значениями коэффициента насыщения кремнезема SiO 2 оксидом кальция CaO и модулями. Коэффициент насыщения КН колеблется в пределах 0,80 — 0,95; силикатный кремнеземный модуль n — 1,,5; глиноземный модуль алюминатный p — 1,,0; гидравлический модуль m — 1,,4. Величина КН и модулей определяются по следующим формулам:. КН — показатель, характеризующий неполную насыщенность кремнезема оксидом кальция в процессе клинкерообразования. Силикатный модуль представляет собой отношение процентного содержания в клинкере оксида кремния к сумме процентного содержания оксидов алюминия и железа. Глиноземный модуль показывает процентное отношение содержания глинозема к содержанию оксида железа. Гидравлический модуль представляет собой отношение весового процентного содержания окиси кальция к суммарному процентному содержанию кислотных оксидов. Наиболее распространен способ расчета сырьевой смеси по значениям КН и модулей. Число сырьевых компонентов должно быть на единицу больше числа заданных характеристик. Поэтому если задаются только величиной КН, то сырьевая смесь составляется из двух компонентов например, мел и глина ; если кроме КН задаются еще величиной одного из модулей глиноземного или силикатного , то сырьевая должна состоять из трех компонентов и т. В расчетных формулах приняты условные сокращения CaO — C, SiO 2 — S, Al 2 O 3 — A, Fe 2 O 3 — F, причем содержание окислов в каждом из сырьевых компонентов обозначено буквами с индексом, показывающим принадлежность окислов к тому или иному компоненту. Содержание окислов в готовом продукте обозначено буквами без индекса, а в сырьевой смеси — буквами с индексом 0. Нам задан химический состав обоих исходных материалов, приведенный в табл. Если принять, что в сырьевой смеси на 1 весовую часть первого приходится х весовых частей второго, можно написать равенства:. Подставляя указанные значения C 0 , F 0 , A 0 и S 0 в упрощенную формулу КН, принятую для расчета сырьевой смеси, получим. В упрощенной формуле КН отсутствуют поправки на свободную окись кальция и свободный кремнезем, так как невозможно точно предугадать их содержание в клинкере. Необходимо стремиться к тому, чтобы при обжиге клинкера CaO и кремнезем полностью связывались в клинкерные минералы. В упрощенной формуле не учитывается также количество окиси кальция, связанной серным ангидритом, так как часть серы, присутствующая в сырье в виде сульфидных соединений, выгорает и окисляется, а серный ангидрид, сернокислых соединений вследствие диссоциации при обжиге CaO и SiO 2 , можно определить только после обжига. Это органические примеси, выгорающие при обжиге сырьевой смеси портландцемента. Производим пересчет компонентов с учетом полученных коэффициентов. Данные пересчета приводятся в табл. Определяем соотношения между двумя сырьевыми компонентами, задаваясь величиной КН:. Таким образом, на одну весовую часть глины приходится 5, весовых частей известняка. Производим расчет химического состава сырьевой смеси в весовых частях. Для этого умножим каждое значение данное в табл. Для известняка — 0,; для глины — 0, Конечные значения приведены в табл. Рассчитаем химический состав клинкера. Состав клинкера определяется путем перерасчета состава сырьевой смеси на прокаленное вещество. Для этого умножаем количество каждого окисла на коэффициент z. Данные вычислений приведены в табл. Для подтверждения правильности выполненных расчетов определяем величину КН , n и p модулей:. Совпадение величины КН с заданной и величин n и p с допустимым пределом, подтверждает правильность расчетов. Производство портландцемента — сложный технологический и энергоемкий процесс, который можно разделить на два комплекса операций: Производство портландцемента состоит из следующих основных операций:. Основной задачей является получение клинкера с заданным фазовым минеральным составом, что зависит от состава и качества сырья, выбранного соотношения между исходными материалами, требуемой дисперсности и однородности сырьевой смеси и правильного режима обжига и охлаждения клинкера. В настоящее время применяют три способа подготовки сырьевой смеси из основных материалов:. Технологическая схема производства портландцемента по мокрому способу представлена на рис. Принципиальная технологическая схема получения портландцемента мокрым способом. Добыча и транспортирование известняка и глины, приготовление сырьевой смеси. Площадку для строительства цементного завода выбирают, как правило, вблизи месторождений или размещения основных исходных материалов — карбонатного и глинистого компонентов. Это делается с целью уменьшить расходы на транспорт и довести до минимума запасы, а следовательно, и емкости складов сырья на площадке завода. Известняковые породы обычно залегают под слоем пустой породы вскрыши , толщина которого может достигать 3 — 5 м и более. Для ее удаления применяют экскаваторы разных типов, бульдозеры. При гидромеханическом способе грунт размывают струей воды, подаваемой гидромонитором под давлением 1,5 — 2 МПа. Высокоэффективны разработка вскрышных пород с помощью роторных экскаваторов и их удаление в отработанные части карьеров ленточными конвейерами. Взорванную породу кусками до 1 — 2м в поперечнике грузят на транспортные средства и отправляют на завод. Более крупные глыбы дробят пневматическими перфораторами. В качестве транспортных средств используют самоопрокидывающиеся платформы думпкары , автосамосвалы или подвесные канатные дороги. На заводах известняк подвергается двухступенчатому дроблению и помолу с глинистым компонентом. В последние годы организация добычи и первичной переработки сырья для производства цемента претерпевает большие изменения. Так, для рыхлых скальных пород вместо взрывов начинают применять специальные рыхлители, навешиваемые на мощные тягачи или пневмоколесные погрузчики горной породы, масса которых в 6 — 8 раз меньше, чем элеваторов, при одинаковой вместимости ковша. Обладая большей мобильностью, они способны быстро перемещать добытую горную массу к дробильным установкам, находящимся в карьерах. При этом удельные затраты на оборудование сокращаются примерно в два раза. Высокой экономической эффективностью характеризуется организация дробления известняка, а также переработка мела, мергелей и глин непосредственно на карьерах с подачей на завод известнякового щебня ленточными конвейерами длиной до 5 — 8 км. Имеются также примеры переработки известняков в шлам иногда вместе с глиной, что особенно целесообразно укрупненным измельчением их в стержневых мельницах. Шлам в этом случае направляется на завод в соответствующие емкости с помощью гидротранспорта. Добычу глины, мела и мягких мергелей ведут экскаваторами одноковшовыми или многоковшовыми. Транспортируют эти материалы также, как и известняк, на заводы, где перерабатывают в водные суспензии шлам. На старых заводах для этой цели применяют глиноболтушки — круглый или многогранный бассейн, дно и стенки которого футеруются чугунными плитами. В центре бассейна на фундаменте устанавливают вертикальный вал с крестовинами, на которые подвешивают стальные грабли. Вал приводится во вращение электродвигателем. Материалы после предварительного измельчения в дробилках до кусков размером не более 20 см разбалтывают с водой, образуется суспензия с частицами до 3— 5 мм. Крупные куски и примеси песок, галька и т. Полученный шлам насосами перекачивают в запасные бассейны, откуда он поступает на тонкое измельчение в мельницы совместно с другими компонентами сырьевой смеси. Обычно на территории завода создаются запасы известняков и глинистого сырья, что требует сооружения соответствующих хранилищ. Приготовление сырьевой смеси включает: Измельчение подаваемого в мельницу материала в один рабочий цикл до требуемой дисперсности называется одноступенчатым. Применяют также измельчение по замкнутому циклу: При двух- или трехступенчатом измельчении исходный материал подвергают дроблению или помолу последовательно в двух или трех машинах. При этом из измельчаемого материала после каждой ступени соответствующими аппаратами грохотами, сепараторами, гидроциклонами и др. Материалы, подвергаемые измельчению, часто различаются по влажности, прочности, твердости, вязкости и т. Эти свойства предопределяют выбор механизмов для грубого и тонкого измельчения. Для этого материалы в виде крупных кусков и глыб вначале дробят в соответствующих дробилках, а затем подвергают тонкому помолу в мельницах шаровых, молотковых и др. Стоимость помола в мельницах выше стоимости дробления, поэтому экономично направлять в них материал с возможно малыми размерами частиц. С другой стороны, стоимость дробления увеличивается с уменьшением крупности выдаваемого продукта, поэтому для дробильно-помольной установки существует оптимальная степень дробления, при которой стоимость дробления и помола минимальна. На дробление экономически целесообразно направлять материал в виде возможно более крупных кусков и глыб. Но их предельный размер определяется размером и производительностью дробилок, устанавливаемых, в свою очередь, на основании потребности предприятия в измельченном продукте в смену. Чтобы добиться измельчения материала до нужных размеров, применяют трех- или двухстадийную схему измельчения. Для первичного дробления известняков используют щековые и конусные дробилки. Щековые дробилки в цементной промышленности применяют для дробления материалов большой и средней прочности, в частности известняков, мергелей, гипса и др. На второй стадии дробления могут быть использованы как молотковые, так и конусные дробилки. Предпочтение отдают молотковым, так как они могут давать материал в кусках, размер которых меньше в два раза и более размера выпускной щели. Конусные дробилки, в которых материалы измельчаются раздавливанием и изломом, используют для дробления твердых и очень твердых материалов с коэффициентом дробления 15— Недостатки дробилок — значительные размеры по высоте, а также более сложная, чем у щековых дробилок, конструкция. Выпускают одно- и двухроторные молотковые дробилки с коэффициентом дробления соответственно 10—15 и 20— Их используют для измельчения известняков, мергелей, глинистых сланцев, угля, гипса до кусков с предельным размером 6—50 мм. На третьей стадии дробления можно устанавливать короткоконусные, а также молотковые и ударно-отражательные дробилки с шириной выпускной щели 10—12 мм. При тонком дроблении производительность этих дробилок относительно уменьшается, что делает целесообразным предварительное грохочение. Конусные дробилки, устанавливаемые на третьей стадии, должны, работать только в замкнутом цикле с применением грохотов соответствующей производительности. Обычно влажные, липкие материалы перерабатывают в две стадии. На первой стадии используют щечно-валковые или щековые дробилки, на второй — молотковые с подвижными стенками самоочищающиеся. В технике дробления явно наметилась тенденция к сокращению числа стадий дробления и получению материала с возможно малой крупностью частиц для снижения стоимости последующего помола. Дробленый известняковый щебень или крупка направляется далее на совместный помол с глиняным шламом в шаровую мельницу через весовые дозаторы непрерывного действия с автоматическим управлением, что обусловлено необходимостью строго выдерживать соотношение по массе между компонентами. Применение автоматического дозирования по массе для питания шаровых мельниц еще не обеспечивает получения продукта со строго заданной степенью измельчения. Это зависит от твердости материала, которая может меняться, от размера поступающих на измельчение кусков, их влажности и других факторов. В настоящее время применяют автоматическое регулирование процесса измельчения непосредственно по тонкости помола, но пользуются еще и косвенным параметром для регулирования работы мельницы — степенью загрузки первой камеры мельницы измельчаемым материалом: Регулируя питание мельницы, в определенной мере можно добиться стабильности измельчения. Совместное измельчение известняка и глины в присутствии воды обеспечивает тщательное перемешивание исходных материалов. С этой же целью вместе с ними измельчают и корректирующие добавки например, огарки , если заведомо известно, что химический состав двух исходных компонентов не позволяет получить клинкер заданного минерального состава. В производстве применяют и двухкамерные мельницы, причем первую камеру загружают стержнями, а вторую — шарами. При смешивании известняка с глиной не всегда удается сразу получить шлам требуемого химического состава в следствии разновидности сырья, несовершенства дозирующих устройств и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в систематическом контроле содержания компонентов в сырьевой смеси и в случае отклонения от принятых значений в корректировании состава шлама. Для этого в него водят недостающий компонент в соответствующем количестве. В зависимости от состава и однородности сырья, а также от состава и качества выпускаемого цемента, сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней углекислого кальция по титру , а также по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Корректируют и усредняют шламы в вертикальных и горизонтальных резервуарах шламбассейнах. Наиболее прост способ корректирования по содержанию углекислого кальция в смеси карбонатного и глинистого компонентов. Шлам признают пригодным для обжига, если его титр соответствуют заданному. Необходимость корректирования шлама может возникнуть также и при недостаточном или избыточном содержании других компонентов SiO 2 , Fe 2 O 3. Бассейн вертикального типа сооружают при значительной неоднородности исходного сырья. Они служат для усреднения шлама в относительно небольшом объеме, что обеспечивает быструю и хорошую гомогенизацию смеси. Перемешивания в вертикальных бассейнах пневматическое. Полученный усредненный шлам сливаю в горизонтальные бассейны. На ряде заводов контролируют состав шлама, ежечасно определяя содержание CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 с помощью автоматического рентгеноспектрометра. По результатам анализа вычислительная машина рассчитывает новые соотношения между сырьевыми компонентами, а также показатели дозирующих устройств для правильного питания сырьевых мельниц и получения шлама заданного состава. Важной характеристикой шлама является также его текучесть, зависящая от свойств исходных материалов, содержанием в нем воды. Шлам должен обладать такой текучестью при минимальном содержании воды, при котором обеспечивалось бы нормальное протекание его по шламопроводам в печь для обжига. Снижения водосодержания в шламе с помощью разжижителей способствует значительной экономии топлива на обжиг клинкера и повышению производительности печных установок. Для контроля уровня шлама в бассейнах используют различные сигнализаторы уровня, а также следующие уровнемеры — электроконтактные, мембранные, радиоактивные. Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть печи, постепенно перемещается к нижнему концу, куда вдувают топливо, продукты горения которого направляются навстречу сырьевой смеси и обжигают ее. Характер процессов протекающих при обжиге сырьевой смеси, приготовленной сухим или мокрым способами, по существу, одинаков и определяется температурой нагревания материала в печи. Длина печи зависит от способа производства. Так, печи, работаюие по сухому способу, имеют длину 95 м. Вращающиеся печи работают по принципу противотока. Сырье в виде порошка сухой способ или шлама мокрый способ подается в печь со стороны ее верхнего холодного конца, а со стороны нижнего горячего конца вдувается топливо, сгорающее в виде 20 метрового факела. Сырье занимает лишь часть поперечного сечения печи, при вращении ее медленно движется навстречу горячим газам к нижнему концу, проходя различные температурные зоны. Подсушенный материал комкуется, а при вращении печи комья распадаются на более мелкие гранулы. Здесь завершается процесс диссоциации карбонатных солей кальция и магния и появляется значительное количество свободного оксида кальция. В этой же зоне происходит распад дегидратированных глинистых минералов на оксиды SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , которые вступают в химическое взаимодействие с CaO. Поскольку при вращении печи частично расплавленный материал непрерывно перекатывается, мелкие частицы слипаются в гранулы. C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF, MgO, стекловидная фаза и второстепенные составляющие. Быстрое охлаждение клинкера необходимо для предотвращения образования в нем крупных кристаллов и сохранения стекловидной фазы. После этого клинкер выдерживают на складе 1 — 2 недели. Известно, что во время его хранения свободный оксид кальция, иногда содержащийся в материале, гасится влагой воздуха. После выдержки на складе клинкер превращают в цемент путем помола его с природным двуводным гипсом и добавками в тонкий порошок. Добавки вводят путем аэрозольного впрыскивания так как они в основном жидкие в помольную камеру мельницы. Готовый портландцемент направляют для хранения в силосы и далее на строительные объекты. Принципиальная технологическая схема получения портландцемента сухим способом представлена на рис. Принципиальная технологическая схема получения портландцемента сухим способом. Изготовление клинкера по сухому способу технически и экономически наиболее целесообразно в тех случаях, когда исходные сырьевые материалы характеризуются низкой влажностью, а также относительной однородностью по химическому составу и физической структуре, что обеспечивает возможность получения гомогенной сырьевой муки при измельчении сухого сырья. В природе сырья с такой влажностью практически нет, поэтому обязательная операция сухого способа производства — сушка. Желательно совмещать процесс сушки с размолом сырьевых компонентов. Такой эффект получается за счет сжигания в реакторах дополнительного небольшого количества топлива. Кроме того, сырьевую муку в виде гранул можно обжигать в автоматических шахтных печах. В зависимости от способа обжига сырьевой муки схемы производства несколько различаются. Подготовка сырья и его обжиг во вращающихся печах с теплообменниками, декарбонизаторами и кальцинаторами. Добывают известняк и глину с учетом их свойств. Последующая их переработка дробление, измельчение, смешение компонентов определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк сначала подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков 1 — 3 см. Для этих целей на новых предприятиях часто используют передвижные механизмы, например молотковые дробилки соответствующей производительности. Полученную щебенку направляют на усредненный склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глины вначале также подвергают дроблению при одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усреднительный склад для гомогенизации. С этих складов известняк и глину направляют через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в шаровые мельницы, где осуществляется сушка и тонкий помол сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при сжигании топлива. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сепараторами проходными или центробежными. Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твердая фаза. Иногда для оптимизации работы оборудования в линии устанавливаются охладители газов, в которых в необходимом количестве пульверизируется вода. В этих условиях остаточное содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, доводится до санитарных норм. Возрастающие требования к экономии расхода топлива вынуждают перерабатывать по сухому способу материалы со все более высокой влажностью. С другой стороны такие материалы характеризуются пониженной плотностью и соответственно прочностью. Сырье загружают кусками размером до 50 см. Эти газы выносят измельченный продукт, который затем выделяется из потока в проходных сепараторах и циклонах, причем более крупные частицы возвращаются на домол. Однако полностью высушиться сырье при этом не успевает, по этому иногда устанавливают обыкновенную шаровую мельницу для домола материала и получения однородной сырьевой смеси. Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах того или иного типа, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы размер зависит от масштаба производства и однородности сырья. Чем неоднороднее сырье, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Мука в них перемещается сжатым воздухом, вводимым через керамические простые плитки, укладываемые на днище силосов. Иногда вместо керамических применяют специальные металлические плитки или даже перфорированные трубы, покрытые тканью. Воздушные струи, проникающие в муку, аэрируют ее, что соправождается уменьшением насыпной плотности. Одновременно материал приобретает большую текучесть. После гомогенизации проверяют состав сырьевой муки по содержанию оксида кальция титр муки. Если она соответствует требуемому, то смесь направляют на обжиг. Если же выявляются отклонения, то муку из двух силосов направляют в трети в таком соотношении, чтобы получить смесь требуемого состава. После заполнения общего силоса материалы в нем тщательно перемешивают до полной однородности. Вместимость силоса принимается равной 8 — кратной часовой производительности мельниц. Высота силосов в 1,5 — 2 раза больше их диаметра. Для перемешивания применяют обычно воздух, очищенный от масла и паров воды. Силосы снабжают также устройствами для обеспыливания отработанного воздуха и удаления воздуха из готовой муки. Затем готовая сырьевая мука поступает на обжиг во вращающуюся печь с предварительной тепловой обработкой ее в циклонных теплообменниках. Полученный клинкер после охлаждения в холодильниках того или иного типа направляют на склад, а затем перерабатывают в цемент. В том и другом случаях муку гранулируют от 5 — 10 до 20 — 30 мм. В настоящее время для этой цели используют тарельчатые грануляторы. Вращающиеся печи с кальцинаторами, часто работающие с пониженными коэффициентами использования по времени и плохо поддающиеся автоматизации, переводятся на работу с теплообменниками, что сокращает расходы топлива и электроэнергии и повышает производительность печей. Обжиг в шахтных печах. Шахтные печи рассчитаны на производительность — т клинкера в сутки. Процесс обжига в современных печах полностью автоматизирован. В печи обжигается сырьевая мука, смешанная с топливной крупкой и подвергнутая грануляции. В это время начинается горение топлива антрацита, кокса , находящегося в гранулах. Это резко повышает температуру материала, что сопровождается декарбонизацией известняка и выделением CO 2. Образовавшийся клинкер в нижней части печи интенсивно охлаждается. Затем его выгружают и направляют, как обычно, на склад и помол. Наиболее перспективная технологическая схема комбинированного способа производства, базирующаяся на приготовлении сырьевой смеси мокрым способом рис. Она включает две дополнительные операции. Комбинированный способ производства позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расход теплоты на обжиг. Механическое удаление воды из шламов посредством фильтрации значительно усложняет технологический процесс. Принципиальная технологическая схема получения портландцемента комбинированным способом. Выбор способа производства является важнейшим моментам, определяющим возможность нормальной эксплуатации завода и высокие технико-экономические показатели его работы. Основным фактором, определяющим выбор способа производства, являются физико-химические свойства сырьевых материалов. При выборе технологической схемы производства цемента необходимо заранее провести анализ исходного сырья и выбрать тот способ производства, который обеспечил бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов с минимальными энергетическими затратами. При мокром способе легче получить однородную гомогенизированную сырьевую смесь. Поэтому при значительных колебаниях химического состава известнякового и глинистого компонента он чаще применяется. Этот способ используют и тогда, когда сырьевые материалы имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних примесей, для удаления которых необходимо отмучивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется меньше энергии. Недостаток мокрого способа — значительно больший расход топлива. Сухой способ производства целесообразен при сырье с относительно меньшей влажностью и более однородным составом. Он же практикуется в случае, если в сырьевую смесь вместо глины вводят гранулированный доменный шлак. Его же применяют при использовании натуральных мергелей и тощих сортов каменного угля с малым содержанием летучих, сжигаемых в шахтных печах. Расход топлива при сухом способе во вращающихся печах гораздо меньше, чем при мокром. Поэтому доля сухого способа производства все возрастает и она должна в ближайшее время значительно увеличиться. При изготовлении сырьевой смеси по любому способу необходимо стремится к наиболее тонкому помолу, теснейшему смещению сырьевых материалов и к возможно большей однородности сырьевой смеси. Все это гарантирует однородность выпускаемого продукта и является одним из необходимых условий нормальной эксплуатации завода. Резкие колебания химического состава сырьевой смеси нарушают ход производственного процесса. Высокая тонкость помола и совершенное смешение необходимы для того, чтобы химическое взаимодействие между отдельными составными частями сырьевой смеси прошло до конца и возможно в более короткий срок. Из данных видов производства портландцемента, нам больше подходит мокрый способ производства. Начинается расчет производительности основных цехов начинается с определения годового фонда рабочего времени. Справочные данные для расчета приведены в табл. Расчетный годовой режим работы цехов определяется по формуле:. Т сут — суточный фонд рабочего времени в зависимости от вида цеха. Т год помола — ; Т год сушки — ;. Т год склад — ; Т год прочие цеха — Основные режимы работы цехов. По непрерывной рабочей неделе с плановой остановкой на ремонт на 20 суток в году. Условно разбивают её на отдельные цеха после принятия технологической схемы производства. Условное деление на цеха начинается и заканчивается операцией транспортирования или дозирования. В технологической цепочке каждый элементный цикл сопровождают потери, подразделяющиеся на механические и технологические. Механические потери рассчитываются по каждому технологическому переделу, процент потерь принимается ориентировочно в пределах, указанных в табл. Процент механических потерь для основных технологических операций. Технологические потери присутствуют лишь на отдельных переделах, в данном проекте рассчитываются технологические потери при операциях сушки влажность и обжига влажность шлама, потери при прокаливании — ппп. Эти потери связаны с изменением массы за счет химических реакций. С основного оборудования начинается расчет производительности технологической линии. Производительность вычисляется по формуле:. К исп -коэффициент использования оборудования, 0, Расчет производительности производят на каждой технологической операции, данные приводят в ведомости табл. Далее производят подбор соответствующего строительного оборудования по каталогам. Количество каждого вида оборудования определяется по формуле. П потр —паспортная производительность выбранного по каталогу оборудования. К исп -коэффициент использования оборудования, который вычисляется по формуле. Данные расчета приводятся в табличной форме табл. Главная Опубликовать работу О сайте. Сохрани ссылку на реферат в одной из сетей: Содержание пояснительной записки Введение……………………………………………………………………………. Характеристика сырьевых материалов…………………………………………3 1. Характеристика минеральных добавок……………………………………6 1. Характеристика гипсосодержащих пород…………………………………7 1. Характеристика гидрофобных добавок……………………………………7 2. Минеральный состав клинкера……………………………………………10 3. Выбор способа производства …………………………………………………. Подбор основного технологического оборудования и расчет материального баланса…………………………………………………………………………… Еще несколько отличительных черт присущих гидрофобным портландцементам: Соответственно, гидрофобные портландцементы могут активно использоваться и в тех случаях, когда требуется их длительное хранение или перевозка на дальние расстояния, особенно, если это транспортировка по рекам и морю; способен придавать цементным и бетонным смесям повышенную подвижность, удобен при укладывании, а также придает растворам и бетонам, достигшим состояния затвердения, повышенную морозостойкость; экономен, так как для получения тех же результатов требуют меньшего количества портландцементного порошка. А их повышенная пластичность позволяет сократить расход портландцемента в бетонах на 8—10 процентов и дополнительно уменьшить расход извести в портландцементных растворах; применяют для облицовки и штукатурки зданий, так как он предотвращает образование выцветов на поверхности штукатурки; использовать при изготовлении бетонов для дорожного, аэродромного строительства и строительства гидротехнических сооружении. Характеристика карбонатных пород Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства вяжущих материалов. Характеристика глинистых пород Глины представляют собой тонкодисперсные осадочные горные породы и легко дают суспензии при разбалтывании с водой. Химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов: Характеристика минеральных добавок Наряду с обычным портландцементом без добавок , обозначаемым индексом ПЦ Д0, выпускают два вида портландцемента с минеральными добавками, обозначаемые индексами ПЦ Д5 и ПЦ Д Характеристика гипсосодержащих пород Такие породы в основном являются сырьем для производства гипсовых вяжущих, но также применяются как добавка к цементу с целью регулирования сроков схватывания. Характеристика гидрофобных добавок К гидрофобным добавкам: Химический и минералогический состав клинкера Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением клинкера и гипса. Наростание прочности минералов клинкера портландцемента: Расчет состава сырьевой смеси и клинкера Состав портландцементного клинкера характеризуется: Химическим составом клинкера; Химико-минералогическим составом клинкера. Величина КН и модулей определяются по следующим формулам: Расчет смеси Нам задан химический состав обоих исходных материалов, приведенный в табл. Если принять, что в сырьевой смеси на 1 весовую часть первого приходится х весовых частей второго, можно написать равенства: Описание технологических способов производства гидрофобного портландцемента Производство портландцемента — сложный технологический и энергоемкий процесс, который можно разделить на два комплекса операций: Производство портландцемента состоит из следующих основных операций: В настоящее время применяют три способа подготовки сырьевой смеси из основных материалов: Мокрый способ производства клинкера Технологическая схема производства портландцемента по мокрому способу представлена на рис. Сухой способ производства клинкера Принципиальная технологическая схема получения портландцемента сухим способом представлена на рис. Комбинированный способ производства клинкера Наиболее перспективная технологическая схема комбинированного способа производства, базирующаяся на приготовлении сырьевой смеси мокрым способом рис. Выбор способа производства Выбор способа производства является важнейшим моментам, определяющим возможность нормальной эксплуатации завода и высокие технико-экономические показатели его работы. Подбор основного технологического оборудования и расчет материального баланса Начинается расчет производительности основных цехов начинается с определения годового фонда рабочего времени. Производительность вычисляется по формуле: Годовой фонд рабочий времени, Т год ,ч.
Высокими значениями эффективной пористости, проницаемости, нефтегазонасыщенности могут обладать лишь так называемые биоморфные, органогенные и обломочные карбонатные породы,. Мелкозернистые, слабопроницаемые, мелкопористые карбонатные коллекторы, обычно называемые матрицами, обладают низкой полезной емкостью и плохими фильтрационными свойствами: Емкостные свойства карбонатных коллекторов этого типа связаны с пористостью матриц, а фильтрационные свойства - с трещинноватостью пород. Качество трещинноватых пород, как коллектора нефти и газа характеризуется раскрытостыо трещин, их числом, густотой трещин. Раскрытость трещин колеблется в пределах мкм. Высокопористые, высокопроницаемые карбонатные коллекторы - хорошие объекты для разработки. Разработка слабопроницаемых, мелкопористых карбонатных коллекторов трудна и малоэффективна, однако наличие трещинноватости приводит к увеличению проницаемости и дает возможность разрабатывать эти коллекторы. Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась - это был конец пары: LАктивные свойства диэлектриков LПассивные свойства диэлектриков А Показатели, характеризующие функциональные свойства изделия. Свойства и виды рецепторов. Взаимодействие рецепторов с ферментами и ионными каналами Активные свойства диэлектриков Аминокислоты. Классификация, их строение, химические свойства и биохимическая роль. Пептидная связь ее строение. Анилин, электронное строение, получение. Антигенные свойства вирусов Ароматические углеводороды. Современные представления о строении бензола, ароматические свойства. Атипичные антидепрессанты и антидепрессанты с новыми свойствами Базовые свойства организации: Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Высокими значениями эффективной пористости, проницаемости, нефтегазонасыщенности могут обладать лишь так называемые биоморфные, органогенные и обломочные карбонатные породы, пустотное пространство в которых не было подвержено вторичным изменениям отложениям солей , вследствие чего коллекторы характеризуются низкими емкостными и фильтрационными свойствами. Густота трещин в какой-либо точке пласта характеризуется объемной плотностью трещин: Трещинная пористость определяется отношением объема трещин к объему образца породы: Проницаемость трещинноватой породы определяется по формуле:
Каталог улыбка радуги каталог мурманск
Пляжи новосибирска где можно купаться 2016
Как вязать крючком круг для начинающих фото
Расписание автобусов 106 мурманск мурмаши
Пожелания молодым людям