Приведите химико-минералогический состав портландцементов и опишите процессы, протекающие при обжиге исходного сырья? - Меры защиты от выветривания. Минералогический состав портландцемента
Для приготовления бетона в строительных конструкциях наиболее широко используют неорганические вяжущие вещества. Эти вещества при смешивании с водой под влиянием внутренних физико-химических процессов способны схватываться (переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное) и твердеть (постепенно увеличивать свою прочность). Наиболее широкое применение в производстве бетона получил портландцемент. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Клинкер - обожженная до спекания смесь, в которой преобладают силикаты кальция. Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав сырьевой смеси были устойчивы. При помоле к цементному клинкеру можно добавлять до 20 % гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок.
Его минералогический состав приближается к C3As. Вещества одного и того же химического состава в аморфном, стеклообразном и кристаллическом состоянии значительно различаются по своим свойствам.
Введение хлористого кальция в состав бетонной смеси повышает интенсивность нарастания прочности, и этот ускоритель применяют при необходимости бетонирования при пониженных температурах (в районах с температурой от --11 до --7° С) или при срочном ремонте.
В действительности это предположение делается на основе расчета состава товарных цементов; расчетный состав определяется по известному содержанию окислов в клинкере исходя из предположения о полной кристаллизации соединений в состоянии равновесия.
Наибольшая крупность заполнителя может быть различной, однако любой заполнитель содержит зерна неодинакового размера, распределение зерен по фракциям называют зерновым составом заполнителя.
Поэтому свойства заполнителей полностью зависят от свойств исходной горной породы, например химико-минералогического состава, петрографических характеристик, удельного веса, твердости, прочности, физико-химической стойкости, пористости и цвета.
Классификация по минералогическому составу помогает предварительной оценке свойств заполнителя, однако на ее основе нельзя точно предсказать целесообразность применения того или иного заполнителя в бетоне, поскольку универсальных минералов, наличие которых в заполнителе желательно во всех случаях, не существует.
В результате обжига при 1450С образуются следующие основные клинкерные минералы:
Алит, трех кальциевый силикат - состава 3CaO*SiO2 или C3S. Основной минерал, оказывающий влияние на качество цемента. Алит обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Цементы высоких марок и быстротвердеющие цементы изготавливают с повышенным содержанием трехкальциевого силиката. Содержание в цементе - 37-60%.
Белит, двух кальциевый силикат - состава 2СаО*SiO2 или C2S. Медленнотвердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Цементы с повышенным содержанием белита медленно твердеют, однако прочность их нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет, может оказаться достаточно высокой. Содержание в цементе - 15-37%.
Трех кальциевый алюминат - состава 3СаО*Al2O 3 или С3А. Минерал-плавень, главная задача которого понижение температуры спекания сырьевой смеси. Твердеет быстро, но имеет низкую прочность. Содержание в цементе - 5-15%.
Четырех кальциевый алюмоферрит - состава 4CaO*Al2O3*Fe2O3 или С4AF. Минерал-плавень. Твердеет быстрее силикатов, но медленнее алюмината. Содержание в цементе - 10-18%.
Сырьевую смесь приготовляют сухим или мокрым способом. В соответствии с этим различают и способы производства цемента -- сухой и мокрый. Важнейшим преимуществом сухого способа производства является не только снижение расхода теплоты на обжиг в 2 раза, чем при мокром, но и более высокие удельные съемы в печах сухого способа.
Обжиг сырьевой смеси чаще осуществляют во вращающихся печах, но иногда (при сухом способе) в шахтных.
Вращающаяся печь представляет собой сварной стальной барабан длиной до 185 м и более, диаметром до 5-7 м, футерованный изнутри огнеупорными материалами. Барабан уложен на роликах под углом 3-4° к горизонту и медленно вращается вокруг своей оси. Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть печи, постепенно перемещается к нижнему концу, куда вдувают топливо, продукты горения которого просасываются навстречу сырьевой смеси и обжигают ее. Характер процессов, протекающих при обжиге сырьевой смеси, приготовленной по сухому и мокрому способам, по существу, одинаков и определяется температурой и временем нагревания материала в печи.
В зоне сушки поступающая в верхний конец печи сырьевая смесь встречается с горячими газами и постепенно при повышении температуры с 70 до 200°С (зона сушки) подсушивается, превращаясь в комья, которые при перекатывании распадаются на более мелкие гранулы. По мере перемещения сырьевой смеси вдоль печи происходит дальнейшее постепенное ее нагревание, сопровождаемое химическими реакциями.
В зоне подогрева при 200-700°С сгорают находящиеся в сырье органические примеси, удаляется химически связанная вода из глинистых минералов и образуется безводный каолинит Al2O3-2SiO2. Подготовительные зоны (сушки и подогрева) при мокром способе производства занимают 50-60 % длины печи, при сухом же способе подготовки сырья длина печи сокращается за счет зоны сушки.
В зоне декарбонизации при температуре 700-l 100 °С происходит процесс диссоциации карбонатов кальция и магния на CaO, MgO и СО2, алюмосиликаты глины распадаются на отдельные оксиды SiO2, A12O3 и Fe2O3 с сильно разрыхленной структурой. Термическая диссоциация СаСО3 -- этоэндотермический процесс, идущий с большим поглощением теплоты (1780 кДж на 1 кг СаСО3), поэтому потребление теплоты в третьей зоне печи наибольшее.
В зоне экзотермических реакций обжигаемая масса, передвигаясь, быстро нагревается от 1100 до 1300°С, при этом образуются более основные соединения:трех-кальциевый алюминат ЗСаО-А12О3(С3А), четырехкальциевый алюмоферрит 4CaO-Al2O3-Fe2O3(C4AF), но часть оксида кальция еще остается в свободном виде.
В зоне спекания при 1300-1450 °С обжигаемая смесь частично расплавляется. В расплав переходят С3А, C4AF, MgO и все легкоплавкие примеси сырьевой смеси. По мере появления расплава в нем растворяются и, вступая во взаимодействие друг с другом, образуют основной минерал клинкера -- трехкальциевый силикат, который плохо растворяется в расплаве и вследствие этого выделяется из расплава в виде мелких кристаллов, а обжигаемый материал спекается в кусочки размером 4-25 мм, называемые клинкером.
В зоне охлаждения (заключительная стадия обжига) температура клинкера понижается с 1300 до 1000°С, происходит окончательная фиксация его структуры и состава, включающего C3S, C2S, C3A, C4AF, стекловидную фазу и второстепенные составляющие.
По выходе из печи клинкер необходимо быстро охладить в специальных холодильниках, чтобы предотвратить образование в нем крупных кристаллов и сохранить в не-закристаллизованном виде стекловидную фазу. Без быстрого охлаждения клинкера получится цемент с пониженной реакционной способностью по отношению к воде.
После выдержки на складе 1-2 недели клинкер превращают в цемент путем помола его в тонкий порошок, добавляя небольшое количество двуводного гипса. Готовый портландцемент направляют для хранения в силосы и далее на строительные объекты.
Сухой способ производства цементазначительно усовершенствован. Наиболее энергоемкий процесс -- декарбонизация сырья -- вынесен из вращающейся печи в специальное устройство -- декарбонизатор, в котором он протекает быстрее и с использованием теплоты отходящих газов. По этой технологии сырьевая мука сначала поступает не в печь, а в систему циклонных теплообменников, где нагревается отходящими газами и уже горячей подается в декарбонизатор. В декарбонизаторе сжигают примерно 50 % топлива, что позволяет почти полностью завершить разложение СаСО3. Подготовленная таким образом сырьевая мука подается в печь, где сжигается остальная часть топлива и происходит образование клинкера. Это позволяет повысить производительность технологических линий, снизить топливно-энергетические ресурсы, примерно вдвое сократить длину вращающейся печи, соответственно улучшить компоновку завода и занимаемой им земельной территории.[4]
Похожие статьи
-
Заключение - Меры защиты от выветривания. Минералогический состав портландцемента
Выветривание горных пород - это процесс разрушения и химического изменения горных пород под влиянием температуры, химического и механического воздействия...
-
Битум -- это продукт черного цвета с плотностью около единицы, с низкой тепло - и электропроводностью. Он прекрасно противостоит воздействию различных...
-
Материалы обладают отличающимися друг от друга свойствами, каждое из них зависит от особенностей внутреннего строения материала. Материаловедение как...
-
Асфальтобетон -- искусственный строительный материал, полученный в результате уплотнения и специально приготовленной смеси (асфальтобетонной смеси)...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Цемент - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
Цемент -- собирательное название большой группы порошкообразных вяжущих веществ (преимущественно гидравлических), способных при смешивании с водой...
-
Характеристика исходного сырья - Технология переработки нефти
Добываемая из скважин эмульсия представляет собой многофазную систему, состоящую из нефти, пластовой воды и попутных нефтяных газов. Нефть представляет...
-
Оценка качества солода - Методы контроля качества сырья и готовой продукции при производстве пива
От качества перерабатываемого ячменного солода во многом зависит и качество готового пива. Качество солода определяют по органолептическим и химическим...
-
Характеристика исходного сырья - Производство шлакоблоков
В качестве вяжущего для изготовления камней следует применять цементы по ГОСТ 10178 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328. В качестве крупного и мелкого заполнителя...
-
Физико-химические показатели при хранении молока и механической обработке - Химический состав молока
1). Изменение составных частей при хранении и транспортировании молока. 2). Изменение составных частей при механической обработке. 3). Изменение...
-
Меры предупреждения жиров от порчи. - Химический состав молока
Характеристика природных и синтетических антиокислителей. Механизм их воздействия Предохранение жиров от порчи имеет важное биологическое и экономическое...
-
Качество помола солода. Степень измельчения сухого солода на дробильной машине характеризуется количественным соотношением отдельных фракций в помоле:...
-
Таблица 2.3.4.1. Расчет полноты вложения сырья Наименование Масса, г Влага, г Сухие вещества, г В 100г По рец В 100 г По рец. Яйцо куриное 30 74 22,2 26...
-
ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В БЕНЗИНОВЫХ ДВС - Сгорание топлива в поршневых ДВС с внешнем смесеобразованием
Двигатель сгорание топливо Развитие процесса горения в ДВС с внешним смесеобразованием. Процесс сгорания топлива представляет собой химическую реакцию...
-
Морфологический и химический состав мяса
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЯСА Мясо является одним из наиболее ценных продуктов питания. В нем содержатся все питательные вещества, необходимые...
-
Химический состав и пищевая ценность кисломолочных продуктов - Кисломолочные продукты
Микроэлементы. Это ценные компоненты молока, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма. Они входят в состав ферментов, витаминов, активируют...
-
Пшеничная мука, химический состав и свойства При выработке мучных кондитерских изделий в основном используется пшеничная мука высшего и I сорта и в...
-
Рыба Химический состав рыбы не является постоянным и зависит от вида рыбы, возраста, пола, места обитания, времени лова и других факторов. Содержание...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Рыба Химический состав рыбы не является постоянным и зависит от вида рыбы, возраста, пола, места обитания, времени лова и других факторов. Содержание...
-
В настоящее время резка металла приобретает все большее значение. Это происходит в первую очередь за счет увеличения объемов производства с которыми не...
-
Сплавы алюминия - Особенности выплавки алюминиевых сплавов
Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности,...
-
Хранить пшено нужно в чистых, хорошо вентилируемых, не зараженных амбарными вредителями помещениях, соблюдая санитарные нормы и правила. Тару с крупой...
-
В таблице приведено содержание пищевых веществ (калорийности, белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов) на 100 г съедобной части. Калорийность...
-
Классификация теста По способу разрыхления все виды теста для мучных кондитерских изделий можно разделить на два вида: дрожжевое и бездрожжевое (или...
-
Физико-химические изменения, происходящие в процессе копчения, связаны с тепловым воздействием, влиянием посолочных веществ и значительным...
-
Под созреванием сыра понимают глубокие изменения составных частей свежеприготовленного сыра, в результате которых он приобретает свойственные ему вкус,...
-
Мороженое обладает высокой пищевой ценностью. Оно содержит молочный жир, белки, углеводы, минеральные вещества и витамины, легко усваивается организмом....
-
Технологический процесс прокатки - Прокат и его производство
Исходным продуктом для прокатки могут служить квадратные, прямоугольные или многогранные слитки, прессованные плиты или кованые заготовки. Процесс...
-
Образование аромата и вкуса - Копчение рыбы как пример сложного тепло-массообменного процесса
При анализе образования специфических аромата и вкуса копчености следует различать понятия: аромат коптильного дыма и аромат, и вкус копченого продукта...
-
В связи с развитием нефтегазовой отрасли потребность в эффективных материалах для изготовления труб нефтяного и газового сортаментов резко возрастает....
-
Яйца и яичные товары являются ценными пищевыми продуктами, которые содержат в легкоусвояемой форме необходимые для человеческого организма вещества....
-
Молибден принадлежит к числу редких тугоплавких металлов. Отечественная промышленность выпускает молибденовую проволоку 1 и 2 классов. Проволоку класса 2...
-
Крупа пшено шлифованное вырабатывается из проса обыкновенного, у которого удалены цветковые пленки, плодовые, семенные оболочки, частично или полностью...
-
Состав и общие свойства. - Производство и хранение виноградного вина
Виноградное вино - напиток, получаемый брожением чистого виноградного сока (см. Виноделие). Химический состав, то есть числа, выражающие количественное...
-
Химическая схема процесса, Сжигание серы. - Производство серной кислоты
Сжигание серы. При получении обжигового газа путем сжигания серы отпадает необходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушку...
-
Сырье и производство хлебобулочных изделий - Булочки из муки высшего сорта
К основному сырью относят муку, воду, соль, дрожжи и определенные культуры молочно-кислых бактерий. К дополнительному -- жиры, сахар, молоко, яйца,...
-
Сырье для получения золота - Обогащение золотосодержащих руд
Источниками получения металлического золота являются собственно золотые руды, полиметаллические сульфидные руды и вторичное сырье - промышленный и...
-
Консервирование, как всякое разумное вмешательство, которое применяют к сырью при складировании, не разрушает его природных свойств. При этом надо...
-
Технологический процесс состоит из следующих последовательно осуществляемых операций: А) приемка, очистка и сепарирование молока; Б) приемка и подготовка...
Приведите химико-минералогический состав портландцементов и опишите процессы, протекающие при обжиге исходного сырья? - Меры защиты от выветривания. Минералогический состав портландцемента