Процесс производства портландцемента состоит из ряда технологических операций, которые можно разделить на два самостоятельных комплекса. В первый комплекс входят операции по производству клинкера, второй комплекс операций охватывает измельчение клинкера совместно с гипсом и другими добавками, т.е. приготовление портландцемента [4].

Получение клинкера – наиболее сложный и энергоемкий процесс. Он требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Стоимость клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80% [3]. Этим определяется требование максимально экономить клинкер, заменяя его по возможности гидравлическими добавками и шлаками, а также изыскивать пути более полного использования клинкерной составляющей в цементе.

Получение портландцементного клинкера складывается из следующих основных технологических операций:

• подготовки сырьевых материалов для обжига;
• подготовки топлива;
• обжига сырьевых материалов (получение клинкера) [5].

Этим операциям предшествует добыча сырьевых материалов в карьерах.

Основная задача комплекса клинкерного производства – это получение из сырьевых материалов клинкера заданного минералогического состава. Для этого необходимо, чтобы окислы сырьевых материалов наиболее полно прореагировали между собой и образовали клинкерные минералы. Качество и скорость реакции этого процесса зависят от степени измельчения (дисперсности) компонентов сырьевой смеси и ее однородности (гомогенности).

Разработка технологии использования отходов горнодобывающей промышленности в качестве сырья при производстве цементов позволит сэкономить как материальные затраты на сырье (в 2-3 раза дешевле природного сырья), так и снизить расход топлива (на 10-40%), что позволит снизить себестоимость продукта.

Химический состав большинства горных пород показывает, что они являются пригодными для использования в качестве глинистого сырья для производства цементных вяжущих материалов.

Основываясь на литературных данных, была предложена идея получения цемента с использованием отходов, в качестве исходного сырья. С одной стороны – это поможет нормализовать экологическую обстановку в регионе, а с другой – снизить материальные затраты на производство готовой продукции [1].

В качестве отхода для получения цемента, было взято сырье со следующим составом основных компонентов: 55% SiO2, 30% Al2O3, 5% Fe2O3 (рис.2.1). Согласно проведенным расчетам, на получение цемента, на 1 тонну отхода приходится ~ 4 тонны CaCO3.

В качестве известкового компонента могут быть использованы различные горные породы с повышенным содержанием карбоната кальция (рис 2.2). Такие горные породы широко распространены на территории Донецкой области и иногда представляют собой отходы (вскрышные породы при разработке различных полезных ископаемых) [6].

В данной работе рассмотрена возможность переработки отхода двумя способами:

• прямой способ получения цемента;
• способ получения цемента через стадию извлечения Al2O3.

Условная технологическая схема, выбранная для данного анализа, приводится на рис.2.3.

Для получения алита, первый способ заключается в одноразовом нагреве исходного сырья: отхода с CaCO3 и производится нагрев до температуры 1450 С, с целью получения алита (3CaO•SiO2).

Второй – реализуется с помощью двухступенчатого нагрева. Происходит первый нагрев отхода с CaCO3. Результатом обжига является белит (2CaO•SiO2). Полученный спек охлаждают до 25 С и извлекают Al2O3. В связи с этим необходимо осуществлять повторный нагрев. В качестве необходимого тепла частично можно использовать тепло отходящих газов, полученное в процессе первого обжига. Этот нагрев осуществляется также с использованием CaCO3 и происходит до температуры 1450 С с получением алита [7]. Последовательно все стадии технологической линии показаны на рис.2.4.

В качестве исходных сырьевых материалов был взят мел и аргиллит

Приготовленная шихта затворяется водой и перемешивается до получения однородной массы (рис.3.1).

Рисунок 3.1 – Приготовленный клинкер

Приготовленную шихту нагревают до температуры 1300 С (рис.3.2). Данные нагрева представлены в табл.3.1 [3].

Рисунок 3.2 – Спекание при температуре 1300 С

Таблица 3.1 – Процесс спекания

После охлаждения полученный спек направляется на стадию выщелачивания Al2O3.

Вторая стадия обжига, до температуры 1450 С, еще не проводилась, но планируется в ближайшее время [2,4].

ВЫВОДЫ

Согласно полученным аналитическим данным, можно сделать вывод, что количество тепла, необходимое для проведения повторного нагрева по второму способу (двухступенчатый нагрев), компенсируется стоимостью полученного Al2O3.

При использовании данной технологии появится возможность не только получать цемент высоких марок, но и утилизировать отходы горнодобывающей промышленности, что в свою очередь поможет улучшить экологическую обстановку региона.

На данный момент магистерская работа не завершена, ведутся исследования и обработка полученных данных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бутт Ю.М., Сычев М. М., Тимашев В. В. Химическая технология вяжущих материалов. - М.: Высшая школа, 1980. - 472 с.

2. Волконский Б.В., Лойко Л.М., Лингузев К.Б., Морозов М. П. Производство цемента сухим способом. - М.: Стройиздат, 1971. - 204 с.>

3. Строительные материалы: Справочник. / Под ред. А.С.Болдырева, П. П. Золотова. - М.: Стройиздат, 1989. - 567 с.

4. Бутт Ю. М. Тимашев В. В. Портландцемент. - М.: Стройиздат, 1974. - 328с.

5. Бурковський Ю.А. Сухой способ производства портландцементного клинкера. - Госстройиздат, 1958.- 267с.

6. Окороков С.Д. Расчет портландцементной сырьевой шихты. - Стройиздат, 1975.-329с

7. Колокольников В. С. Производство цемента. - М.: Высшая школа, 1967.-303с.

---

ДонНТУ| Портал магистров| Резюме| Ссылки | Библиотека | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел