Технологическая линия по производству общестроительных портландцементов

Обусловливается тем, что составляющие цементного камня и, в первую очередь, гидроксид кальция в той или иной степени растворимы в воде. Содержание его в цементном камне через 1 - 3 мес твердения достигает 10-15%, считая на СаО, а растворимость при обычных температурах 1,2 г/л. После вымывания свободного гидроксида кальция и уменьшения его концентрации в фильтрующейся через бетон воде до значения менее 1,1 г/л начинается разложение ЗСаО_*SiO_2*ЗН₂О с выделением из него гидроксида кальция.

При дальнейшем уменьшении концентрации СаО в воде до значений менее 0,56 г./л и завершении гидролиза указанных соединений начинается разложение СзАН₁₂ и СзАН₆ и переход их в С₂АН₈, который в свою очередь гидролизуется при концентрациях СаО в растворе ниже 0,36 г./л. При длительном воздействии мягких вод на цементный камень возможно полное вымывание гидроксида кальция с разложением остальных гидратных соединений до аморфных рыхлых гидратов кремнезема, глинозема и оксида железа. Но и частичное вымывание гидроксида кальция из цементного камня приводит к значительному снижению прочности.

Присутствие в водном растворе NaCl и Na₂SO₄ повышает растворимость Са(ОН)₂ в воде, который следовательно, быстрее вымывается из цементного камня.

2. Кислотная коррозия (II) - результат действия кислот при значениях показателя рН менее 7.

Возникает под действием различных неорганических и органических кислот, вступающих в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, а также с другими соединениями цементного камня. Этот вид коррозии в зависимости от силы той или иной кислоты, определяемой показателями концентрации ионов водорода рН, может протекать очень интенсивно. Значения рН для водных растворов различных веществ следующие:

Насыщенная известковая вода при 25 0С	12,4
Насыщенный раствор Mg(OH)2 при 25 0С	10,5
Нейтральный раствор	7
Вода насыщенная СО2 при 25°С	5,72
1%-ный раствор уксусной кислоты	3,5
0,1н раствор серной кислоты	1

Под действием той или иной кислоты на цементный камень образуются кальциевая соль и аморфные бессвязные массы SiO_2*aq, A1 (OH)₃, Fe(OH)₃.

Образовавшиеся продукты, растворимые в воде, выносятся из цементного камня, нерастворимые же в виде рыхлых масс остаются. Все это сопровождается снижением прочности цементного камня, а в последующем и полным его разрушением.

3. Углекислотная коррозия (II), обусловленная действием на цементный камень, углекислоты и являющаяся частным случаем кислотной коррозии.

Углекислая коррозия развивается при действии на цементный камень, содержащей углекислый газ СО₂. При этом вначале идет реакция между Са(ОН)₂ цемента и углекислотой с образованием малорастворимого СаСО₃ по схеме:

Ca(OH)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + 2H₂O

Дальнейшее воздействие Н₂СО₃ на цемент приводит, однако, к образованию более растворимого гидрокарбоната:

CaCO₃ + H₂CO₃ - Ca(HCO₃)₂.

Углекислая коррозия воздействует на цементный камень тем слабее, чем больше в водном растворе гидрокарбонатов кальция и магния.

4. Сульфатная коррозия (III), подразделяемая на сульфоалюминатную, вызываемую действием на цемент ионов при их концентрации от 250-300 до 1000 мг/л; сульфоалюминатно-гипсовую, также возникающую главным образом под действием сульфатных ионов , но при концентрации их в растворе более 1000 мг/л, и гипсовую, которая происходит под действием воды, содержащей большое количество Na₂SO₄ или K₂SO₄.

Сульфоалюминатная коррозия (разновидность сульфатной) является следствием взаимодействия гипса с высокоосновными алюминатами кальция, содержащимися в цементном камне, по схеме:

3CaO_*Al₂O_3*6H₂O + 3CaSO₄ + 25H₂O = 3CaO_*Al₂O_3*3CaSO_4*31H₂O.

Образование малорастворимой трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) из твердого C₃AH₆ и растворенного в воде гипса сопровождается увеличением твердой фазы (по сравнению с C₃AH₆) примерно в 4,76 раза. Это вызывает возникновение сильных напряжений в цементном камне, приводящих к нарушению его структуры, деформациям и снижению прочности.

5. Магнезиальная коррозия (II), подразделяемая на собственно магнезиальную, вызываемую действием катионов магния при отсутствии в воде ионов SO₄ и сульфатно-магнезиальную, происходящую в цементном камне при совместном действии на него ионов Mg²⁺ и .

Магнезиальная коррозия цементного камня наступает под действием на них растворимых солей магния, кроме MgSO₄. В этом случае между гидроксидом кальция цементного камня и, например, хлористым магнием происходит реакция по схеме:

Ca(OH)₂ + MgCl₂ = CaCI₂ + Mg(OH)₂,

вызывая разрушение цементного камня.

В случае сульфатно-магнезиальной коррозии реакция идет по схеме:

Ca(OH)₂ + MgSO₄ + 2H₂O = CaSO₄*2H₂O + Mg(OH)₂.

Влияние на цементный камень растворов хлоридов натрия, калия и кальция (но не аммония) при умеренных их концентрациях не сказывается отрицательно, однако растворы СаС1₂ высокой концентрации действуют агрессивно.

4. Области применения

Портландцемент бездобавочный (ПЦ-ДО)

Характерные особенности

М550, М600: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 35 и выше.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 30

Характерные особенности

М500: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 20 - В 30. При введении суперпластификаторов - для любых классов.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 15

Характерные особенности

М400: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая или средняя сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 15 - В 25. При введении суперпластификаторов - до класса В 40.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред).

Не рекомендуется для строительных растворов

Портландцемент бездобавочный на основе клинкера нормированного минералогического состава (ПЦ-ДО-Н)

Характерные особенности

М400, М500: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; средняя сульфатостойкость; низкие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонов для дорожных и аэродромных покрытий, мостовых конструкций, труб, шпал, опор ЛЭП, оболочек гидросооружений. Возможно применение взамен ПЦ-ДО М400, М500.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов в условиях средне- и сильноагрессивных сред.

Не рекомендуется для строительных растворов

Портландцемент с минеральными добавками до 5% (ПЦ-Д5)

Характерные особенности

М550, М600: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 35 и выше.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 30

Характерные особенности

М500: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 20-В 30. При введении суперпластификаторов - для любых классов.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 15

Характерные особенности

М400: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; низкая или средняя сульфатостойкость; низкие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 15-В 25. При введении суперпластификаторов - до класса В 40.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред).

Не рекомендуется для строительных растворов

Портландцемент с минеральными добавками до 20% (ПЦ-Д20)

Характерные особенности

М500: средний темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; средняя сульфатостойкость; средние или высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 20 - В 30. При введении суперпластификаторов - для любых классов.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 15

Характерные особенности

М400: средний темп твердения; средняя атмосферостойкосгь; средняя морозостойкость; средняя сульфатостойкость; средние или высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 15-В 25. При введении суперпластификаторов - до класса В 40.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов (кроме случаев слабоагрессивных сред), для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок.

Не рекомендуется для строительных растворов

Портландцемент с минеральными добавками быстротвердеющий (ПЦ-Д20-Б)

Характерные особенности

М400, М500: высокий темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; пониженная сульфатостойкость; средние или высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных изделий повышенной отпускной прочности. Производство монолитных конструкций с быстрым оборотом опалубки. Допускается применение взамен ПЦ-Д5.

Не допускается для замены сульфатостойких цементов; для низкотермичных бетонов, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 15

Шлакопортландцемент (ШПЦ)

Характерные особенности

М500: средний темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; средняя сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов класса В 15 - В 30, особенно с применением ТВО. При введении суперпластификаторов - до класса В 40.

Не рекомендуется для производства бетонов классов менее В 15, для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок

Характерные особенности

М400: средний темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов классов до В 25, особенно с применением ТВО. При введении суперпластификаторов - до класса В 35. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений (низкотермичные бетоны). Для строительных растворов.

Не рекомендуется для бетонов с маркой по морозостойкости F100 и выше без воздухововлекающих добавок, для работы в условиях попеременного увлажнения и высыхания

Характерные особенности

М300: низкий темп твердения; низкая атмосферостойкость; низкая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов классов до В 20, особенно с применением ТВО. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений (низкотермичные бетоны). Для строительных растворов. При содержании С3А в клинкере менее 8% допускается применение для замены сульфатостойких цементов.

Не допускается для бетонов с маркой по морозостойкости более F100.

Не рекомендуется для работы в условиях попеременного увлажнения и высыхания

Шлакопортландцемент быстротвердеющий (ШПЦ-Б)

Характерные особенности

М400: высокий темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; средняя сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкций из бетонов классов до В 25, особенно с применением ТВО. При введении суперпластификаторов - до класса В 35. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений (низкотермичные бетоны).

Не рекомендуется для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок, для строительных растворов

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ)

Характерные особенности

М400: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; низкие деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных монолитных и сборных конструкций и изделий, работающих в условиях высокоагрессивной среды по содержанию ионов SO²₄; Cl; Mg²; CO²₂. Для бетонов, работающих в условиях попеременного замораживания - оттаивания, увлажнения и высыхания.

Не рекомендуется для бетонов, к которым не предъявляются высокие требования по сульфатостойкости и (или) морозостойкости

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (ССПЦ-Д20)

Характерные особенности

М400, М500: средний темп твердения; высокая атмосферостойкость; средняя морозостойкость; высокая сульфатостойкость; средние деформации усадки

Рациональная область применения

Производство бетонных и железобетонных монолитных и сборных конструкций и изделий, работающих в условиях высокоагрессивной среды по содержанию ионов SO²₄; Cl; Mg²; CO²₂. Допускается использовать взамен ПЦ-Д20.

Не рекомендуется для бетонов с маркой по морозостойкости F200 и выше без воздухововлекающих добавок, для строительных растворов

Сульфатостойкий шлакопортландцемент (ССШПЦ)

Характерные особенности

М300, М400: низкий темп твердения; средняя атмосферостойкость; низкая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Для подземных и подводных конструкций в сильноагрессивных средах.

Не допускается применение в зоне попеременного замораживания - оттаивания, увлажнения - высыхания

Пуццолановый портландцемент (ППЦ)

Характерные особенности

М300, М400: низкий темп твердения; низкая атмосферостойкость; низкая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Для подземных и подводных конструкций в сильноагрессивных средах. Для внутренних массивов гидротехнических сооружений.

Не допускается применение в зоне попеременного замораживания - оттаивания, увлажнения-высыхания; для производства изделий и конструкций с применением ТВО

Цемент для строительных растворов

Характерные особенности

М200: низкий темп твердения; низкая атмосферостойкость; низкая морозостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Для строительных растворов и бетонов классов до В 7,5

Цемент напрягающий (НЦ)

Характерные особенности

НЦ-10: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; средняя сульфатостойкость; очень низкие деформации усадки

Рациональная область применения

Для бетонов с повышенными требованиями по водонепроницаемости (более W6) и морозостойкости. Для омоноличивания стыков. Для быстротвердеющих бетонов

Характерные особенности

НЦ-20: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; средняя сульфатостойкость; расширяющийся

Рациональная область применения

Для бетонов с повышенными требованиями по водонепроницаемости (более W12) и морозостойкости. Для омоноличивания стыков. Для быстротвердеющих бетонов.

Не рекомендуется использование для бетонов и строительных растворов общестроительного назначения

Характерные особенности

НЦ-30: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; средняя сульфатостойкость; расширяющийся

Рациональная область применения

Для бетонов конструкций с повышенными требованиями по трещиностойкости, водонепроницаемости (более W12) и морозостойкости. Для омоноличивания стыков. Для быстротвердеющих бетонов. Для бетонов с нормируемым самонапряжением.

Не рекомендуется применение в бетонных конструкциях, использование для бетонов и строительных растворов общестроительного назначения

Характерные особенности

НЦ-40: высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; средняя сульфатостойкость; расширяющийся

Рациональная область применения

Для бетонов конструкций с повышенными требованиями по трещиностойкости, водонепроницаемости (более W12) и морозостойкости, для омоноличивания стыков, для быстротвердеющих бетонов, для бетонов с нормируемым самонапряжением.

Не рекомендуется применение в бетонных конструкциях, использование для бетонов и строительных растворов общестроительного назначения

Белые цементы (ПБЦ)

Характерные особенности

М400, М500 1, 2, 3-го сорта

Рациональная область применения

Производство декоративных (белых, светлых) бетонов и растворов

Цветные цементы

Характерные особенности

М300, М400, М500

Рациональная область применения

Производство декоративных бетонов и растворов

Алюминатные цементы

Глиноземистый цемент (ГЦ)

Характерные особенности

40, 50, 60 высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; низкие деформации усадки

Рациональная область применения

Быстротвердеющие бетоны при производстве аварийно-восстановительных работ, жаростойкие растворы и бетоны.

Не допускается применение в щелочных средах и при температуре в период твердения выше 20°С

Высокоглиноземистый цемент (ВГЦ)

Характерные особенности

Высокий темп твердения; высокая атмосферостойкость; высокая морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокие деформации усадки

Рациональная область применения

Для жаростойких бетонов

Не допускается применение в щелочных средах и при температуре в период твердения выше 20°С

Гипсоглиноземистый расширяющийся (ГГРЦ)

Характерные особенности

Высокий темп твердения; средняя атмосферостойкость; средняя морозостойкость; высокая сульфатостойкость; высокая адгезия к старому бетону; расширяющийся

Рациональная область применения

Изготовление расширяющихся, безусадочных водонепроницаемых бетонов и растворов, применяемых при замоноличивании стыков, конструкций, для гидроизоляции стыков сборной обделки тоннелей, для зачеканки раструбов стыковых соединений труб, при строительстве перемычек в емкостях для хранения топлива и т.п.

Не допускается применять при температуре эксплуатации выше 80°С

5. Существующие технологические схемы производства портландцемента

Анализ схем производства[13]

Процесс производства портландцемента складывается из следующих основных технологических операций:

1. добыча сырьевых материалов и доставка их на завод;

2. дробление и помол сырьевых материалов;

3. приготовление и корректирование сырьевой смеси;

4. обжиг смеси (получение клинкера);

5. помол клинкера с добавками (получение цемента).

В зависимости от вида подготовки сырья на обжиг различают мокрый, сухой, полусухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера. При мокром способе производства помол сырьевых материалов, их смешивание и корректирование сырьевой смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции производятся с сухими материалами. В некоторых случаях сухую сырьевую смесь гранулируют, добавляя при грануляции необходимое для образования прочных гранул количество воды. Такой способ производства портландцементного клинкера называется полусухим.

Каждый из этих способов имеет достоинства и недостатки. Например, в присутствии воды облегчается измельчение материалов и проще достигается однородность смеси, но расход тепла на обжиг сырьевой смеси при мокром способе на 30 - 40% больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастает необходимый объем печи при обжиге мокрой сырьевой смеси (шлама), так как значительная часть ее выполняет функции испарителя воды.

Сущность комбинированного способа заключается в том, что сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, а затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи.

Выбор способов производства портландцементного клинкера определяется рядом факторов технологического и технико-экономического характера: свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием достаточной топливной базы в районе строительства и др.

В природной влажности сырья более 8 - 10% оказывается целесообразным мокрый способ. Мокрый способ более выгодно применять также при использовании двух мягких компонентов (глины и мела), так как измельчение их легко достигается разбалтыванием в воде. Сухим способом рационально получать портландцементный клинкер при однородном по составу сырье в случае, если влажность его не превышает 8 - 10%. Полусухой дает хорошие результаты при изготовлении клинкера из достаточно пластичных сырьевых материалов, когда при грануляции смеси образуются прочные и термостойкие гранулы. При хорошей фильтруемости сырьевых шламов предпочтение следует отдавать комбинированному способу.

Мокрый способ производства:

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера обычно используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента выглядит следующим образом:

Начальной технологической операцией получения клинкера является измельчение сырьевых материалов. Необходимость тонкого измельчения сырьевых материалов определяется тем, что однородный по составу клинкер можно получить лишь из хорошо перемешанной сырьевой смеси, состоящей из мельчайших частичек ее компонентов.

Куски исходных сырьевых материалов нередко имеют размеры до 1200 мм. Получить из таких кусков материал в виде мельчайших зерен можно только за несколько приемов. Вначале куски подвергаются грубому измельчению, дроблению, а затем тонкому помолу. Для грубого измельчения материалов применяют различные дробилки, а тонкое измельчение в зависимости от свойств исходных материалов производят в мельницах или в болтушках в присутствии большого количества воды.

При использовании в качестве известкового компонента мела, его измельчают в болтушках. Если применяют твердый глинистый компонент, то после дробления его направляют в мельницу.

Из болтушки глиняный шлам перекачивают в мельницу, где измельчается известняк. Совместное измельчение двух компонентов позволяет получать более однородный по составу сырьевой шлам.

В сырьевую мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Однако даже при самой тщательной дозировке исходных материалов не удается получить из мельницы шлам необходимого химического состава из-за колебаний химического состава сырья одного и того же месторождения. Чтобы получить шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах. Для этого в одной или нескольких мельницах приготовляют шлам с заведомо низким или высоким содержанием CаCO₃ (называемым титром) и этот шлам в определенной пропорции добавляют в корректирующий шламовый бассейн.

Приготовленный таким образом шлам, представляющий собой сметанообразную массу с содержанием воды до 35 - 45%, насосами подают в расходный бачок, откуда равномерно сливают в печь.

Для обжига клинкера при мокром способе производства используют вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150-230 м и диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печей достигает 1000-3000 т клинкера в сутки.

Барабан печи устанавливают с уклоном 3-40^о, шлам подают с поднятой стороны печи холодного конца, а топливо в виде газа, угольный пыли или мазута вдувают в печь с противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонного барабана находящиеся в нем материалы продвигаются по печи в сторону ее горячего конца. В области горения топлива развивается наиболее высокая температура: материала - до 15000 ^оС, газов - до 17000 ^оС, и завершаются химические реакции, приводящие к образованию клинкера.

Дымовые газы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая на пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура газа вдоль печи снижается с 1700 до 150-2000 ^оС.

Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом.

Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол в цементные мельницы.

Перед помолом клинкер дробят до зерен размером 8 - 10 мм, чтобы облегчить работу мельниц. Измельчение клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками. Совместный помол обеспечивает тщательное перемешивание всех материалов, а высокая однородность цемента является одной из важных гарантий его качества.

Гидравлические добавки, будучи материалами сильно пористыми, имеют, как правило, высокую влажность (до 20 - 30% и более). Поэтому перед помолом их высушивают до влажности примерно 1%, предварительно раздробив до зерен крупностью 8 - 10 мм. Гипс только дробят, так как его вводят в незначительном количестве и содержащаяся в нем влага легко испаряется за счет тепла, выделяющегося в мельнице в результате соударений и истирания мелющих тел друг с другом и с размалываемым материалом.

Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа, оборудованный механическим (элеваторы, винтовые конвейеры), пневматическим (пневматические насосы, аэрожелоба) или пневмомеханическим транспортом.

Отгружают цемент потребителю либо в таре - в многослойных бумажных мешках по 50 кг, либо навалом в контейнерах, автомобильных или железнодорожных цементовозах, в специально оборудованных судах. Каждая партия цемента снабжается паспортом.

Для выполнения всех технологических операций производства портландцемента применяется разнообразное оборудование - дробилки, мельницы, печи и т.д., которое объединяется в поточную линию.

Сухой способ производства.

Производство портландцементного клинкера по сухому способу складывается из следующих операций:

Известняк и глину предварительно дробят, затем высушивают до влажности примерно 1% и измельчают в сырьевую муку. Сушат известняк и глину либо раздельно, используя для этой цели сушильные барабаны или другие тепловые аппараты, либо совместно в сырьевых сепараторных мельницах, в которых одновременно осуществляются помол и сушка материалов. Последний способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, работающих по сухому способу.

Для получения сырьевой муки определенного химического состава мельниц ее направляют сначала в смесительные, а затем в корректирующие силосы, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром (содержанием CаCO3). В силосах мука перемешивается сжатым воздухом.

Подготовленная сырьевая смесь поступает в систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких (обычно четырех) степеней циклонов, соединенных между собой и с короткой (40 - 70 м) вращающейся печью газоходами. Проходя последовательно через все циклоны, сырьевая мука нагревается движущимися ей навстречу дымовыми газами, выходящими из печи. Время пребывания смеси в циклонных теплообменниках не превышает 25-30 с. Несмотря на это, сырьевая мука не только успевает нагреться до температуры 700-800 ^оС, но и полностью дегидратируется и частично (на 20 - 25%) декарбонизируется. Из циклонов материал поступает в печь, где происходят дальнейшие реакции образования цементного клинкера. Из печи клинкер пересыпается в холодильник, и после охлаждения направляется на клинкерный склад.

Другие технологические операции при сухом способе производства - подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемента, его хранение и отправка потребителю - такие же, как и при мокром способе.

Полусухой способ производства.

Схема получения портландцементного клинкера при полусухом способе производства состоит из следующих операций:



Приготовление сырьевой муки в этом случае производится как и при сухом способе производства. Полученная мука проходит стадию грануляции в барабанных или тарельчатых грануляторах, и в виде гранул размером 10 - 20 мм и влажностью 11 - 16% поступает на обжиг.

Гранулированную сырьевую смесь обжигают в коротких вращающихся печах, оборудованных конвейерными кальцинаторами (эти установки для получения клинкера называют печами Леполь).

Гранулы сначала поступают на конвейерный кальцинатор - бесконечную, заключенную в неподвижный кожух колосниковую решетку, движущуюся со скоростью 25 - 50 м/ч. Выходящие из печи газы проходят через слой гранул, лежащий на решетке, и нагревают материал до температуры около 900 ^оС, полностью высушивая его и частично на 20 - 30% декарбонизируя.

Подготовленный таким образом материал поступает во вращающуюся печь, в которой завершается образование цементного клинкера.

Гранулированную или брикетированную сырьевую смесь можно обжигать в шахтных печах, которые представляют собой вертикальную шахту, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. В этом случае гранулирование или брикетирование сырьевой смеси производится совместно с частицами угля, которые добавляют в муку при ее помоле (способ «черного брикета»).

Гранулы или брикеты поступают в шахтную печь сверху, нагреваются горячими дымовыми газами и за счет сгорания запрессованных в них частичек угля. Образовавшийся клинкер выгружается внизу шахты и направляется на склад.

Остальные операции производства портландцемента не отличаются от соответствующих стадий мокрого способа производства.

Комбинированный способ производства.

Комбинированный способ производства портландцемента заключается в подготовке сырьевых материалов по мокрому способу, а обжиге смеси - по схеме полусухого. Основные технологические операции и последовательность их выполнения при комбинированном способе получения клинкера следующие:

Приготовленный в сырьевой мельнице шлам влажностью 35 - 45% после его корректировки поступает в дисковый или барабанный вакуумфильтр, где он обезвоживается до влажности 16 - 20%. Образующийся при этом сухарь смешивается затем с пылью, уловленной электрофильтрами из дымовых газов печи; добавка пыли предотвращает слипание «сухаря» и снижает остаточную влажность в нем до 12 - 14%.

Приготовленная таким образом сырьевая смесь поступает на обжиг, который может осуществляться в печах полусухого способа производства.

Остальные операции производства портландцемента по комбинированному способу не отличаются от соответствующих стадий мокрого способа производства.

Сырьевые материалы т их показатели качества

Приемка камня по ГОСТ

1. Камень должен быть принят техническим контролем предприятия изготовителя.

2. Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

3. При отгрузке камня железнодорожным и водным видами транспорта. Размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности карьера:

1000т - при годовой мощности до 1000000т.

2000т - свыше 1000000т.

Допускается отгружать партии камня меньшей массы.

4. При отгрузке камня автомобильным транспортом партией считают количество камня одного сорта, одной фракции, отгружаемого одному потребителю в течение суток.

5. Количество поставляемого камня определяют по массе. Камень отгруженный в вагонах или автомобилях, взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. Массу камня отгруженного в судах, определяют по осадке судна.

6. Изготовитель должен определять фракционный состав камня не менее одного раза в квартал, также при замене технологического оборудования или при переходе от одного забоя в другой при разработке пласта гипсового камня.

7. Потребитель имеет право контрольную проверку соответствия камня требованием стандарта, применяя при этом порядок подбора и метода испытания. Потребитель приобретает пробы после загрузки транспортных средств, изготовитель - перед и во время погрузки.

8. Пробы отбирают не менее чем из 10 мест равными частями на различной глубине, при отгрузке ж/д и водным транспортом, а при отгрузке автомобильным не менее чем 5 машин.

9. Минимальную массу общей пробы определяют в зависимости от максимального размера фракции:

50 кг - при максимальном размере фракции 60 мм.

300 кг - при максимальном размере фракции 300 мм

10. Если при испытании пробы получены неудовлетворительные результаты, проводят повторные испытания, пробы камня, отобранные из той же партии. При неудовлетворительном результате повторных испытаний, партия приемке не подлежит.

Требования к транспортированию и хранению.

1. Гипсовый и гипсоангидритовый камень поставляют навалом всеми видами транспортных средств.

2. Камень транспортируют железнодорожным транспортом в соответствии с Правилами перевозок грузов и Техническими условиями погрузки и крепления грузов, утвержденными Министерством путей сообщения.

3. Предприятие-изготовитель должно сопровождать каждую отгружаемую партию документом о качестве установленной формы, в котором указывают:

- наименование и адрес предприятия-изготовителя;

- наименование камня;

- номер партии, дату отправки и объем партии;

- сорт, размер фракции;

- обозначение настоящего стандарта.

4. Гипсовый камень, предназначенный для производства гипсовых вяжущих, применяемых в фарфорофаянсовой, керамической к медицинской промышленности, а также белого, декоративного и гипсоглиноземистого расширяющегося цемента, должен храниться у потребителя в закрытых складах.

5. При транспортировании и хранении камень должен быть защищен от загрязнения посторонними примесями.

Минеральные добавки. [8]

Активными минеральными добавками называют тонкоизмельченные природные или искусственные материалы, вводимые в известковые вяжущие и цементы для улучшения их свойств и придания специальных качеств.

Требования к шлакам по ГОСТ 3476 - 74:

Оценка гидравлических свойств доменного гранулированного шлака определяется при помощи коэффициента качества (К), который определяется по формулам:

при содержании окиси магния до 10%:

;

при содержании окиси магния более 10%:

В зависимости от коэффициента качества и химического состава доменные гранулированные шлаки подразделяются на три сорта, указанные в таблице 5.

Таблица 5

Наименование показателей	Нормы для сортов
	1-го	2-го	3-го
Коэффициент качества, не менее	1,65	1,45	1,20
Содержание окиси алюминия (Аl2О3), %, не менее	8,0	7,5	Не нормируется
Содержание окиси магния (MgO), %, не более	15,0	15,0	15,0
Содержание двуокиси титана (TiO2), %, не более	4,0	4,0	4,0
Содержание закиси марганца (МnO), %, не более	2,0	3,0	4,0

Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с портландцементным клинкером может быть в некоторой мере охарактеризована модулем основности и модулем активности.

Модуль основности М_о доменного шлака представляет собой отношение содержащихся. в. нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов:

В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы.

Модуль активности М_а выражает отношение количества глинозема в шлаке к содержанию кремнезема, %:

Гидравлическая активность доменных шлаков в большинстве случаев с увеличением модуля основности и особенно модуля активности возрастает. Однако роль отдельных оксидов в формировании гидравлической активности шлаков иная, чем в портландцементном клинкере.

Электротермофосфорные гранулированные шлаки по своему химическому составу должны удовлетворять следующим требованиям:

- содержание двуокиси кремния (SiO₂), %, не менее - 38

- содержание суммы окиси кальция (СаО) и окиси магния (MgO), %, не менее - 43

- содержание пятиокиси фосфора (P₂O₅), %, не более - 2,5

Влажность шлаков устанавливается по договоренности между поставщиком и потребителем.

Количество камневидных кусков шлака (не подвергшихся грануляции) в партии не должно быть более 5% по весу. Размеры таких кусков не должны превышать 100 мм по наибольшему измерению.

Активные минеральные добавки при испытаниях по ГОСТ 25094-94 должны удовлетворять требованиям таблицы 6.

Таблица 6

Наименование показателя	Значение показателя
Значимость различия между прочностью на сжатие цемента с активной минеральной добавкой и с песком (значение t - критерия), более	2,07
Конец схватывания, сут, не позднее	7
Водостойкость, сут, не менее	3

В качестве вспомогательных компонентов цемента могут применяться любые минеральные добавки. Вспомогательные компоненты не должны существенно повышать Водопотребность цемента, а также снижать долговечность бетона или защиту арматуры от коррозии.

Правила приемки.

1. Шлаки должны быть приняты службой технического контроля предприятия-изготовителя.

2. Поставку и приемку шлаков производят партиями.

3. Размер партии устанавливают в количестве 500 т. Поставку шлака в количестве менее 500 т считают целой партией.

4. Определение количества поставляемого шлака производят по массе (в пересчете на сухой шлак). Взвешивание шлака, отгружаемого в вагонах или автомашинах, производят на железнодорожных и автомобильных весах. Массу шлака, отгружаемого в судах, определяют по осадке суда.

5. Потребитель имеет право производить контрольную проверку соответствия шлака требованиям настоящего стандарта, применяя при этом указанный ниже порядок отбора проб.

6. Для контрольной проверки качества шлака от каждой партии отбирают среднюю пробу в количестве 10 кг.

7. Отобранную от партии пробу тщательно перемешивают, квартуют и делят на две равные части. Одну из этих частей (0,5 кг) подвергают испытаниям по показателям, предусмотренным в разд. 1, другую, в количестве 1 кг, хранят в течение одного месяца в герметически закрытой таре на случай повторного испытания.

8. Для контрольной проверки качества шлака каждой партии, отгружаемой железнодорожным транспортом, отбирают щупом не менее чем из пяти разных мест вагона (по углам и в центре) из среднего слоя шлака пробы примерно по 2 кг каждая.

9. Для контрольной проверки качества шлака каждой партии, отгружаемого водным транспортом, отбирают от каждой части партии размером не более 10 т шлака одну пробу, затем все пробы тщательно смешивают и отбирают среднюю пробу весом около 10 кг. Отбор проб производится при погрузке или выгрузке судна с транспортных лент или другого вида погрузочно-разгрузочных средств.

10. Для контрольной проверки качества шлака, отгружаемого автомобильным транспортом, отбирают от каждой части партии размером не более 100 т шлака одну пробу. Каждую пробу отбирают не менее чем из пяти автомобилей.

11. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей проводят повторное испытание по этому показателю, для чего отбирают удвоенное количество шлака. Результаты повторных испытаний являются окончательными.

12. Химический анализ шлака производят по ГОСТ 5382-73.

Транспортирование и хранение.

1. Шлаки транспортируют навалом.

2. Партия поставляемого шлака сопровождается паспортом, в котором указывают:

- наименование и адрес предприятия-изготовителя;

- номер и дату выдачи;

- номер вагонов и накладных;

- номер партии и ее массу;

- сорт доменного шлака;

- химический состав и влажность;

- обозначение настоящего стандарта.

3. Шлаки должны транспортироваться и храниться раздельно по сортам.

7. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения продукта по ГОСТ 30515 -97. Гарантии производителя

Правила приемки

1. Приемку цемента осуществляет служба технического контроля изготовителя. Поставка цемента, не прошедшего приемку, не допускается.

2. Приемку цемента производят партиями. Объем партии, за исключением отгрузки в судах, не должен превышать вместимости одного силоса. При отгрузке цемента в судах объем партии может превышать вместимость одного силоса. В этом случае объем партии устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем.

3. Служба технического контроля проводит приемку цемента на основании данных производственного контроля и приемосдаточных испытаний.

4. Результаты испытаний фиксируют в журнале. Журнал приемосдаточных испытаний должен быть пронумерован, прошнурован и опечатан печатью изготовителя. Журнал является официальным документом изготовителя, удостоверяющим качество продукции.

5. Партия цемента может быть принята и поставлена, если результаты испытаний по всем показателям соответствуют требованиям нормативного документа, если иное в части рекомендуемых показателей не предусмотрено договором (контрактом) на поставку цемента.

6. Приемку и поставку партии цемента проводят до окончания испытаний на прочность. Если после завершения испытаний на прочность будет установлен значительный дефект, данная партия цемента считается не соответствующей требованиям нормативного документа по классу прочности (марке).

7. Каждая партия цемента или ее часть, поставляемая в один адрес, должна сопровождаться документом о качестве.

8. Документ о качестве должен быть отмечен знаком контроля изготовителя, подписан руководителем службы технического контроля или его заместителем и выслан потребителю одновременно с цементом или не позднее трех суток, не считая даты отгрузки цемента.

9. По требованию потребителя изготовитель обязан сообщать ему результаты всех приемосдаточных испытаний данной партии цемента.

Маркировка

1. Маркировку цемента в мешках производят на каждом мешке в любой его части. При упаковке цемента в мягкие контейнеры маркировку наносят на этикетку, вкладываемую в специальный карман, имеющийся на мягком контейнере. Допускается наносить маркировку несмываемой краской на боковую поверхность мягкого контейнера в любой ее части.

2. При мелкой расфасовке цемента маркировку наносят на этикетку, которую наклеивают на банку или пакет, либо вкладывают между внешними и внутренними слоями пакета, либо маркировку наносят непосредственно на банку или пакет. Вкладывать этикетку в пакет разрешается только в том случае, если наружный слой пакета изготовлен из прозрачного материала.

3. Маркировка должна быть отчетливой и содержать:

- наименование изготовителя и его товарный знак;

- условное обозначение цемента и (или) его полное наименование в соответствии с нормативным документом;

- класс прочности (марку) цемента, если нормативным документом предусмотрено деление по классам прочности (маркам);

- обозначение нормативного документа, по которому поставляют цемент;

- среднюю массу нетто цемента в упаковке или массу нетто цемента в транспортном средстве;

- знак соответствия при поставке сертифицированного цемента (если это предусмотрено системой сертификации).

4. При поставке цемента в мелкой расфасовке каждая упаковка должна иметь краткую инструкцию по его применению, которая может быть воспроизведена на упаковке или прилагаться к ней.

При поставке цветного цемента на упаковку должна быть нанесена полоса соответствующего цвета.

5. При формировании транспортных пакетов из мешков с цементом верхний ряд мешков должен быть уложен так, чтобы была отчетливо видна маркировка на мешках. На мешки верхнего ряда дополнительно наносят транспортную маркировку по ГОСТ 14192.

6. При поставке цемента в мелкой расфасовке, помещенной в укрупненную тару, этикетку наклеивают также и на тару. При этом на этикетке дополнительно указывают число упаковок в таре.

7. Каждое транспортное средство (в том числе при поставке цемента без упаковки) снабжают ярлыком, в котором указывают все сведения и дополнительно номер партии цемента и дату отгрузки. Ярлык прикрепляют к транспортному средству в доступном месте любым способом, обеспечивающим его сохранность при транспортировании.

Упаковка

1. Цемент отгружают в упаковке или без нее. При поставке без упаковки цемент должен быть отгружен в специализированном транспорте.

2. Для упаковки цемента применяют:

- бумажные пяти- или шестислойные мешки по ГОСТ 2226, сшитые или склеенные с закрытой горловиной с клапаном марок НМ, БМ или БМП. Могут быть использованы бумажные мешки зарубежного производства, показатели качества которых не ниже требований ГОСТ 2226;

- мягкие контейнеры с водонепроницаемым вкладышем или другая упаковка, надежно защищающая цемент от увлажнения и загрязнения, по соответствующим нормативным документам.

Для мелкой расфасовки применяют полиэтиленовые банки, пакеты, а также другую упаковку, обеспечивающую сохранность цемента, по соответствующим нормативным документам.

3. Предельная масса брутто мешка с цементом не должна быть более 51 кг.

4. Среднюю массу брутто мешка с цементом определяют взвешиванием 20 мешков, выбранных методом случайного отбора из партии, и делением результата на 20.

Среднюю массу мешка определяют взвешиванием 20 мешков, выбранных методом случайного отбора из партии полученных мешков, и делением результата на 20.

Среднюю массу нетто цемента в мешке определяют, вычитая из средней массы брутто мешка с цементом среднюю массу мешка.

Отклонение средней массы нетто цемента в мешках данной партии от массы нетто, указанной на упаковке, не должно быть более кг.

Отклонение массы нетто цемента в отдельном мешке от указанной на упаковке не должно быть более 1 кг.

5. Массу брутто мягкого контейнера с цементом определяют непосредственно после его заполнения.

Среднюю массу нетто цемента в мягком контейнере определяют, вычитая из массы брутто мягкого контейнера с цементом среднюю массу мягкого контейнера, определенную аналогично средней массе бумажного мешка.

Отклонение средней массы нетто цемента в мягком контейнере от указанной на упаковке не должно быть более (+;-) 3%.

5. Масса нетто цемента в отдельной упаковке при мелкой расфасовке должна быть (3; 5) ±0,05 кг, (10; 20) ±0,3 кг.

Транспортирование и хранение

1. Транспортирование

1.1 Цемент транспортируют всеми видами транспорта с соблюдением Правил перевозок грузов, установленных для транспорта данного вида, и требований другой документации, утвержденной в установленном порядке.

1.2 Цемент без упаковки транспортируют в специализированных вагонах-цементовозах, автоцементовозах и судах.

1.3 Цемент в упаковке транспортируют в универсальных транспортных средствах (крытых вагонах, автомобилях и судах) транспортными пакетами, в контейнерах или поштучно (мешками).

1.4 Цемент в мелкой расфасовке транспортируют в крытых вагонах или автомобильным транспортом в специальных емкостях.

1.5 Транспортирование цемента пакетами в термоусадочной пленке железнодорожным транспортом осуществляют в соответствии с Техническими условиями на размещение и крепление пакетов, сформированных из мешков цемента с использованием термоусадочной пленки, в четырехосных полувагонах.

1.6 Транспортные пакеты формируют с применением плоских поддонов по ГОСТ 9078, термоусадочной полиэтиленовой пленки по ГОСТ 25951 или других средств пакетирования по соответствующим нормативным документам.

1.7 Пакеты в термоусадочной пленке должны быть герметичны и плотно обжаты пленкой со всех сторон. Габариты пакета должны быть следующими: длина - 1260-1290 мм, ширина - 1030-1060 мм, высота - 880 - 950 мм. Ширина проема на уступе цокольной части должна быть не менее 100 мм с каждой стороны пакета, высота - не менее 90 мм. Масса пакета нетто - не более 2000 кг.

...