Процессы и аппараты измельчения при производстве портландцемента по мокрому способу

Портландцемент

Портландцемент (от англ. Portland — название полуострова на Ю. Великобритании), гидравлическое вяжущее вещество, состоящее главным образом из силикатов кальция. П. — наиболее распространённый в современном строительстве вид цемента. Получают П. тонким измельчением клинкера с гипсом (3—7%); допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10—15%). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75% карбоната кальция (обычно известняка) и 25% глины. Обжиг сырья ведут преимущественно во вращающихся печах при 1450—1500 °С. Свойства П. зависят главным образом от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство П. — способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой П., определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях (в СССР для П. установлены марки от 300 до 600).

Кроме обычного П., выпускаются его разновидности, отличающиеся составом, свойствами и  областями применения: быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, белый, П. для производства асбестоцементных изделий и др. См. также Вяжущие материалы.  

  Лит.: Волженский А. В., Буров Ю. С., Колокольников В. С., Минеральные вяжущие вещества, 2 изд., М., 1973.  

  К. Н. Попов. 

Добавки

Добавки в строительных материалах, природные или искусственные материалы, вводимые в состав вяжущих веществ, бетонов и растворов с целью придания готовому продукту необходимых свойств и снижения его стоимости. В зависимости от назначения и свойств Д. классифицируются на ряд групп.

Активные минеральные  Д. — тонкоизмельчённые вещества, содержащие водный кремнезём или  метакаолинит в химически активной форме. При затворении водой эти вещества в смеси с известью или портландцементом вступают с последними (при обычной температуре) в химическое взаимодействие с образованием труднорастворимых гидросиликатов и др. соединений кальция. В результате известь приобретает способность твердеть в воде, а цемент — повышенную стойкость в пресных и сульфатосодержащих водах. Активные минеральные Д., подразделяемые на природные (диатомиты, трепелы, опоки, вулканические пеплы, туфы, трассы и др.) и искусственные (доменные гранулированные шлаки, топливные шлаки и золы, нефелиновый шлам, цемянки, глинит и др.), широко применяются в производстве цементов, известковопуццолановых вяжущих, а также для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов.

Д.-наполнители — тонкомолотые известняки, доломиты, пески, низкоактивные шлаки, золы и т.д. Их вводят для замещения крупных частиц клинкера, извести и т.п., которые при твердении не гидратируются полностью. Такая замена, существенно не отражаясь на прочности вяжущих, уменьшает их усадочные деформации и снижает стоимость. Д.-наполнители применяют при изготовлении песчаного, карбонатного и кладочного цементов, а также для снижения расхода вяжущих и повышения плотности бетонов и растворов.

Д. для кислотостойких, щёлочестойких и жаростойких бетонов и растворов — тонкомолотые неорганические материалы, отличающиеся повышенной стойкостью к действию кислот, щелочей или высоких температур. Выполняя роль микронаполнителей, эти Д. способствуют повышению стойкости бетонов и растворов к агрессивным воздействиям. Кислотостойкие Д. — андезит, базальт, диабаз, гранит, кварц, а также фарфор и каменное литьё; щёлочестойкие — плотные известняки, доломит, магнезит, известняковый песчаник и разновидности этих пород. В качестве Д. к жаростойким бетонам и растворам используют тонкомолотый хромит, магнезит, шамот, бой полукислых огнеупорных изделий, металлургический магнезит и др.

Поверхностно-активные Д. — органические вещества, обладающие способностью адсорбироваться на частицах цемента и изменять их поверхностные  свойства. Их подразделяют на пластифицирующие (концентраты сульфитно-дрожжевой  бражки), повышающие смачиваемость цементного порошка водой, и гидрофобно-пластифицирующие (мылонафт, асидол, кремнийорганические жидкости и др.), понижающие её. Оба вида этих Д. повышают удобоукладываемость бетонных и растворных смесей, уменьшают расход цемента, увеличивают морозостойкость и коррозионную стойкость бетонов. Поверхностно-активные Д. применяют для получения пластифицированного и гидрофобного портландцементов, а также для уменьшения водопотребности смесей и повышения стойкости бетонов в агрессивных средах.

Д. — пено- и газообразователи — вещества, используемые при изготовлении ячеистых бетонов (пенобетонов и газобетонов). Пенообразователи — органические поверхностно-активные вещества, водные растворы которых при взбалтывании образуют пену. Для повышения устойчивости пены в пенообразователь обычно вводят стабилизаторы (животный клей, растворимое стекло и др.). Газообразователи — вещества, способные в результате химических реакций, протекающих непосредственно в тесте из вяжущего, выделять газы, которые, вспучивая массу, образуют мельчайшие поры. Для изготовления пенобетонов применяют пенообразователи — клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые и др., а газобетонов — газообразователи — алюминиевую пудру, технический пергидроль и др.

Д. — ускорители и замедлители схватывания и  твердения вяжущих — вещества, влияющие на скорость гидратации вяжущих. Для ускорения схватывания и твердения портландцемента и его разновидностей применяют хлористые кальций и натрий, сернокислый натрий, поташ. Для замедления схватывания полуводного гипса используют кератиновый замедлитель, известково-клеевой и др.

Противоморозные Д. — хлористый натрий и кальций, нитрат натрия, поташ, вводимые для  снижения температуры замерзания воды в бетонной или растворной смеси  и обеспечения их твердения при  отрицательной температуре.

Лит.: Волженский А. В., Буров Ю. С., Колокольников В. С., Минеральные вяжущие вещества, М., 1966; Строительные нормы и правила, ч. 1, раздел В, гл. 2 — Вяжущие материалы неорганические и добавки для бетонов и растворов, М., 1969. 

Ю. С. Буров.

Вращающаяся печь

Схема вращающейся  печи

Вращающаяся печь (трубчатая печь, барабанная печь), промышленная печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначенная для нагрева сыпучих материалов с целью их физико-химической обработки. В. п. различают: по принципу теплообмена —с противотоком и с параллельным током газов и материала; по способу передачи энергии — с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревом обрабатываемого материала. По назначению различают В. п. для спекания шихт в производстве глинозёма, получения цементного клинкера, окислительного, восстановительного, хлорирующего обжига, прокалки гидроокиси алюминия, кокса, карбонатов, сульфатов и др., обезвоживания материалов, извлечения цинка и свинца (вельц-печи), получения железа или сплавов цветных металлов их прямым восстановлением из руд в твёрдой фазе (кричные печи), обжига огнеупорного сырья и др.

Основными являются В. п., в которых сжигается пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо непосредственно в рабочем пространстве печи и греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу (рис.). Металлический барабан 1, футерованный огнеупорным кирпичом, устанавливают под небольшим углом к горизонту на опорные ролики 2. В ряде случаев диаметр барабана делают переменным по длине. Барабан приводят во вращение (1—2 об/мин) электродвигателем через редуктор и открытую зубчатую передачу 3. Шихту загружают со стороны головки 4. Сухую шихту подают механическими питателями, а шихту в виде пульпы — наливом или через форсунки 5. Топливо (10—30% от массы шихты) вводят через горелки (форсунки) 6, помещённые в горячей головке 7. Здесь же выгружают готовый продукт, направляемый в холодильник. Газы из В. п. очищают от пыли (возгонов) в системе 8. Для улучшения условий теплопередачи во В. п. встраивают различные теплообменные устройства 9 — перегребающие лопасти, полки, цепные завесы, насадки и т.д. С этой же целью в ряде случаев футеровку печей выполняют сложной формы, например ячейковой. Основные размеры В. п. варьируются в значительных пределах: длина от 50 до 230 м, а диаметр от 3 до 7,5 м. Производительность В. п. достигает 150 т/ч (готового продукта). Наблюдается тенденция к соединению В. п. с различными теплообменными аппаратами, что позволяет при повышении технико-экономических показателей работы печей уменьшать их размеры. 

  Лит.: Диомидовский Д. А., Металлургические печи цветной металлургии, М., 1961; Вращающиеся печи для спекания глинозёмных шихт, в. 1—2, М., 1962—64; Ходоров Е. И., Печи цементной промышленности, Л., 1968. 

  И. А. Южанинов.