Compoziția și proprietățile clincherului de ciment

Oilwell ciment Portland este un tip de ciment Portland - mineral material anorganic sub formă de pulbere liant constând în principal din silicați de calciu foarte bazici. Datorită proprietăților lor speciale, precum și proprietăți ale altor minerale sintetice cuprinzând cimentul Portland (aluminați, feritele de calciu și colab.), Pulberea de ciment Portland, atunci când este amestecat cu apa formează cu curgere liberă și nerasslaivayuschuyusya într-un anumit concentrații interval tulbureala, care în timp este transformat într-un kamnevidnoe solid corp.

Portland minerale de ciment sunt rezultatul unei temperaturi ridicate sinterizare amestec brut care cuprinde la un raport specific de oxid alcalin - oxid de calciu (CaO) și oxizi acizi - silice (SiO2), oxid de aluminiu (Al2 O3) și oxid de fier (Fe2 O3 tipic).

Sursa de oxid de calciu în producția de ciment Portland sunt în principal calcar și cretă, dar pot fi utilizate și alte materiale naturale, cum ar fi ghips sau deșeuri industriale, dând oxid de calciu în timpul arderii.

Sursa oxizilor acizi sunt în mare parte argilă. (. Cuarț, carbonați, etc.), în funcție de impuritățile prezente în ele, ele conțin,%: 40-60 SiO2; 10-20 Al2 O3; 5-7 Fe2 O3; 2-15 CaO.

In loc de loess lut pot fi folosite, foi de ardezie, luturi și deșeuri industriale, dintre care cele mai importante sunt zgură granulată de furnal. Compoziția lor este similară cu cea a cimentului Portland, dar ele conțin o cantitate mai mică de CaO. Pentru ciment Portland făină brută se bazează pe zgura este suficientă pentru a adăuga 15-25% CaO, de exemplu sub formă de calcar. In loc de lut nămol nefelin component poate fi utilizat și - deșeurile în producția de alumină din nefelin, care în compoziția sa chiar mai aproape de ciment Portland decât zgura de furnal, dar, de asemenea, nu este suficient de CaO.

materii prime valoroase pentru producția de ciment Portland sunt marne - carbonați de calciu naturali care conțin mai mult de 20% impurități de argilă. Unele marne conțin oxid de calciu și componente argiloase exact în acele rapoarte, care sunt necesare pentru producerea cimentului portland.

Cu toate acestea, amestecul brut de aplicare, care constă din numai două componente - de var și argilă, de multe ori nu poate primi ciment Portland calitate. Pentru a obține un ciment Portland cu proprietățile necesare, în amestecul de materii prime introduse în aditivul corectiv așa-numitul. Aceste compoziții predomină oricare oxid acid - SiO2. 2O 3 și Fe2 O3.

Există două modalități de prelucrare a materiei prime - uscate și umede. Prin metoda uscată materiile prime sunt uscate până la un conținut de umiditate de 1,5-2%, dozat și măcinat cu bile la o pulbere având o dimensiune a particulei mai mică de 100 microni, care este apoi amestecat pneumatic bine pentru a obține un amestec omogen.

Calcinarea amestecului de materii prime preparate prin procedeul uscat, produs în puțul sau cuptoare rotative. Înainte de a fi introduse în amestecul cuptor cu cuvă și transportor calcinator a fost granulat, care este umezit cu apă până la un conținut de umiditate de 10-12%.

Remote Amestecul schimbătoare de căldură a fost încălzit la o temperatură de 900-1000 ° C, și apoi intră în cuptorul rotativ. Cuptorul rotativ este un cilindru de oțel tubular cu un diametru de 2 până la 5 m și o lungime de 30 până la 200 m, acoperită pe interior cu material refractar. Cilindrul este situat la un unghi de 3-5 °. Cuptorul este rotit la o viteză de aproximativ 1 / min. Trăgând amestecul de materii prime într-un cuptor rotativ se realizează în mod normal, la o temperatură de 1400-1500 ° C Datorită topirea parțială a materialului ars și rotirea produsului cuptor se obține sub formă de granule solide de 10-30 mm.

Produsul rezultat semifinit în cuptor, numit clincherul de ciment Portland este răcit cu aer într-un congelator special. După răcirea clincherului este zdrobit și apoi măcinat în mori cu bile la o pulbere fină, care este un ciment.

La fabricarea cimentului de clincher Oilwell proces de măcinare se adaugă la acesta% gips 3-6 (pentru a controla rata de setare) și 10-15% din alte materiale naturale sau artificiale (zguri metalurgice, nisip de cuarț, tripoli, Gaize et al.), Aditivi minerali Chemat . Ei îmbunătăți anumite proprietăți de ciment Portland și clincher economisește scumpe.

În procedeul umed, amestecul de materii prime este ars în cuptoare rotative lungi, prevăzute cu diferite dispozitive de schimb de căldură integrate. Pe măsură ce înaintăm în interiorul făinii brute cuptor sub acțiunea gazelor fierbinți uscate treptat și încălzite. La o temperatură de 400-600 ° C și component argilă deshidratată se descompune în oxizi constituente. Toate aceste reacții au loc cu degajare de căldură (aproximativ 100 kcal per 1 kg de clincher), prin care materialul calcinat este încălzit rapid la o temperatură de 1300-1400 ° C La această temperatură, este parțial (20-30%) este topit. Topitura formată intră principalele aluminați o parte și feritele precum și o anumită cantitate de silicat dicalcic. Această topitură este dizolvat nu este contactat de oxidul de calciu timp și de silicat tricalcic cristalizeaza 3saO · SiO2. Acest proces este atât de mult timp până când va fi contactat de toate sau aproape toate oxidul de calciu. Temperatura materialului ars în același timp, este de aproximativ 1400-1500 ° C

Reacționând oxid de calciu cu silice, alumină și oxizi de fier este finalizat mai repede decât mai fine pisa amestecului brut și este mai bine omogenizat. Pentru proprietățile clincherul rezultată este de viteză de răcire mare importanță. Rezultatele de răcire rapidă în acea parte a topiturii nu are timp să se cristalizeze și rămâne într-o așa-numită sticlă clincher și minerale formate sunt înregistrate în formele sale de temperatură ridicată, care diferă prin activitatea chimică a crescut.

Cele de mai sus patru oxid bazic conținut în clincherul de ciment Portland este, de regulă, în următoarele cantități,%: CaO 60-75; 17-25 SiO2; 3-8 Al2 O3; 2-6 Fe2 O3.

În procesul de ardere, toți acești oxizi reacționează unele cu altele pentru a forma artificiale minerale de ciment Portland, așa-numitele minerale clincher.

Silicat tricalcic este un mineral esential de ciment Portland clincher, în care este conținută, de obicei, într-o cantitate de 40-65%.

silicat dicalcic (2CaO × SiO2) are o greutate moleculară de 172.22, conține 65,1% CaO și 34,9% SiO2. El este cunoscut în patru forme polimorfe - o, o ¢, # 946; și # 947;, stabil la temperaturi diferite.

silicat dicalcic # 946; forma a (# 946; -2SaO x SiO2), prezent în clincher de ciment Portland este numit înălbitori. În plus față de clincher de ciment Portland, în care este prezent într-o cantitate de între 12 și 35%, # 946; -dvuhkaltsievy silicat este conținută într-o zgură metalurgică în cantități mari (până la 85%) ca nămol nefelin - produs secundar al producției de alumină din nefelin. Ca rezultat al activității chimice mai mici în comparație cu alte minerale clincher el este doar unul dintre ele se găsește în natură ca larnite mineral.

Free oxid de calciu (CaO) pare a avea ca rezultat proces incomplet formarea mineral clincher. Motivul pentru acest lucru poate fi un raport incorect între componentele amestecului brut, omogenitate insuficientă și arderea incompletă. Free oxid de calciu, calcinate la temperaturi ridicate după amestecarea cimentului cu apă hidratat lent (apa se ataseaza), transformându-se în hidroxid de calciu Ca (OH) 2. Această reacție are loc cu o creștere substanțială a volumului fazei solide, iar în momentul în care coincide cu perioada când piatra de ciment a atins deja o putere considerabilă și pierde ductilitate. Ca rezultat, tensiunile interne considerabile pot apărea în piatră de ciment, care provoacă modificări inegale volumului și fisurarea acestuia. Pentru a evita acest lucru, caută să prevină oxidul de calciu liber prezent în clincherul mai mult de 1%. Pentru depozitare prelungită ciment gradat oxid liber de calciu reacționează cu apa și aerul cu dioxid de carbon pentru a forma Ca (OH) 2 și CaCO3. prezența care nu provoacă efecte nocive. Prin urmare, clincherul înainte de măcinare, se recomandă să suporte timp de o lună în stocarea intermediară și ciment în containere speciale (silozuri) în termen de două săptămâni înainte de livrare.

Oxizii de metale alcaline (Na2 O și K2 O) intră în cimentul de făină brută este în primul rând cu argilă în compoziția mineralelor feldspat și argilă. O mare parte din timpul lor volatilizate ardere, iar restul este o parte a mai multor compuși. Ca și în materia primă inițială și clincher, K2O este de obicei conținută de câteva ori mai mult decât Na2 O.

Alte impurități. care se încadrează în clincherul de ciment Portland din materii prime sau în timpul procesului de fabricație (SO3. TiO2. P2 O5. Cr2 O3. MnO2 și colab.), în cazul conținutului ridicat poate afecta procesul de mineralizare în timpul arderii. În cele mai multe cazuri, această influență este considerată a fi dăunătoare.

Faza sticlos este tipic prezent în clincherul într-o cantitate de 5-12%. Acesta conține în componența sa nevykristallizovavshiesya feritele, aluminați, silicat dicalcic, compuși alcalini și o proporție substanțială de oxid de magneziu fiind în clincher.

La calcularea compoziției mineralogice și rezultatele utilizării sale sunt folosite, de obicei, simboluri minerale silicat tricalcic (3SaO x SiO2) - C3 S; silicat dicalcic (2CaO x SiO2) - C2 S sau # 946; -C2 S; aluminat tricalcic (3SaO x Al2 O3) - C3 A; tetracalcic ferita de alumină (4SaO x 2O 3 x Fe2 O3) - C4 AF. Litera C indică CaO litera S - SiO2. litera A - 2O 3. litera F - Fe2 O3.