Институт нефти и газа
Скачать 4.53 Mb.
|
1.3 Производство портландцементаПроизводство портландцемента может быть разделено на два комплекса операций. Первый можно отнести к процессам получения клинкера, второй - изготовление портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом, активными минеральными и другими добавками. Получение клинкера - наиболее сложный и энергоемкий процесс, заключающийся в добыче сырья, его смешении и обжиге. В настоящее время существует два способа подготовки сырьевой смеси из исходных компонентов: "мокрый", при котором помол и смешение сырья осуществляется в водной среде, и "сухой", когда материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде [2]. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг в 1,5 - 2 раза больше чем при «сухом». «Сухой» способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с «мокрым», длительное время находил ограниченное применение из-за низкого качества получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных, портландцементов и по «сухому» способу. На рисунках 1, 2 представлены технологические схемы «сухого» и «мокрого» способа производства клинкера.  Рисунок 1 – Технологическая схема мокрого способа производства клинкера  Рисунок 2 – Технологическая схема сухого способа производства клинкера Применение находит и третий, так называемый, комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ по ряду данных почти на 20 - 30% снижает расход топлива по сравнению с «мокрым», но при этом возрастает трудоемкость производства и расход электроэнергии Обжиг сырьевой смеси осуществляется во вращающихся печах. Длина современных, вращающихся печей достигает 150 – 185 м и более, диаметр - 4 7 м. Скорость вращения печи составляет 0,5 1,2 об/мин. Уклон печи 3 4° (рисунок 3). Шлам (шихта) – это смесь исходных сырьевых материалов, проходя через печь и подвергаясь воздействию газов все более высокой температуры, претерпевает ряд физических и физико-химических превращений. При температурах 1300 1500 °С материал спекается, образуются клинкерные зерна размером до 15 – 20 мм и больше. Пройдя зону высоких температур, клинкер начинает охлаждаться потоками более холодного воздуха. Из печи он выходит с температурой 1000 – 1100 °C и направляется в колосниковый холодильник, где охлаждается до 30-50 °С. Охлажденный клинкер поступает на склад. В процессе движения шлама по печи протекают следующие физико-химические процессы. В той части печи, где температура составляет 300 - 600 °С происходит энергичное испарение воды, которое сопровождается постепенным загустеванием шлама. Образуются крупные комья. Затем, при температуре 400-500 °С из материала выгорают органические пpимеси и начинается дегидратация  Рисунок 3 - Технологическая схема вращающейся печи 5×185 м, топливо-уголь. 1- шламовый питатель, 2 – электрофильтр, 3 – дымосос; 4 – винтовой конвейер; 5 –печь 5×185м; 6 – холодильник; 7-горелка; 8 – вентилятор; 9 – циклон НИИОГАЗ; 10 – дробилка; 11 – транспортер; 12 – циклоны; 13 – питатель трехшнековый; 14 – скребковые транспортеры; 15 – насосы системы смазки привода и роликоопор; 16 – устройство периферийной загрузки пыли в печь. каолинита, и других глинистых минералов с образованием, в частности; каолинитового ангидрида. Удаление из глины гидратной воды сопровождается потерей пластичности и связующих свойств, что приводит к распаду образовавшихся ранее комьев материала. Участок печи, где вода испаряется и материал высыхает, называется "зоной сушки". Следующая зона, где происходит дегидратация глины и идет дальнейшее нагревание до 700 – 800 С, называется “зона подогрева”. Эти две зоны занимают до 50 - 55% длины печи. При температурах 750 - 800 С и выше в материале начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. Вначале они едва заметны, однако с повышением температуры материала до 1000С и более их интенсивность резко возрастает. При 800 °С, в результате взаимодействий между компонентами, находящимися в твердой фазе, начинается сцепление отдельных частичек и образование гранул разного размера. В процессе реакций в твердом состоянии между карбонатом кальция и продуктами распада глинистых минералов образуются -2CaOSiO2, СаОAl2Оз и 2CaOFe2O3. При 900 - IOOO°C резко усиливается разложение карбоната кальция с образованием окиси кальция в свободном виде и углекислого газа СО2. Этот участок печи называют “зоной кальцинирования”. В этой зоне, вследствие того, что разложение СаСОз идет с поглощением тепла потребление последнего наибольшее. На участке печи, где температура материала достигает 1000 1100 С и где основная масса СaСO3 превращается в свободную окись кальция, идет частичное образование -C2S , СА и С2F. Реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция являются экзотермическими, что приводит к интенсивному повышению температуры материала на 150 – 200 C на коротком участке печи в несколько метров. Этот участок печи получил название “экзотермической зоны”. К концу экзотермической зоны температура материала достигает, примерно, 1300°С. К этому времени он состоит преимущественно из -С2S, С3А, С4АF и С2F и некоторого количества свободной окиси кальция. При температуре 1300 °С начинается спекание материала вследствие образования в нем расплава в количестве 20 – 30 % от объема начавшей спекаться массы. В начальный момент спекания в расплав переходят С3А, С4АF, МgО и СаО, в дальнейшем в нем начинает растворяться и двухкальциевый силикат C2S .При этом в жидкой фазе создаются благоприятные условия для образования основного минерала портландцемента - трехкальциевого силиката C3S из C2S и СаО. Это соединение плохо растворимо в расплаве, вследствие чего оно выделяется из него в виде мелких кристаллов, которые в последующем могут значительно увеличиваться в размерах. Выделение из расплава C3S сопровождается понижением в нем концентрации C2S и окиси кальция, что приводит к переходу в расплав новых порций этих веществ, оставшихся в твердом состоянии в общей массе материала. Это в свою очередь обуславливает дальнейший ход процесса образования в расплаве и выделения из него С3S до почти полного связывания свободной окиси кальция с С2S Трехкальциевый силикат выделяется из расплава вместе с небольшими количествами Al2O3 и MgO,образуя с ними твердый раствор, который называют алитом. Участок печи, где проходит спекание материала, и образование алита называется “зоной спекания”. Здесь материалы нагревается примерно от 1300 до 1450 °С, что способствует более быстрому усвоению окиси кальция двухкальциевым силикатом и образованию алита (С3S) . После зоны спекания обжигаемый материал переходит в “зону охлаждения”. До температуры примерно 1300 °С в нем еще присутствует жидкая фаза и продолжается реакция усвоения окиси кальция и образования C3S. Затем жидкая фаза застывает и спекание заканчивается. Последний участок печи, где полученный клинкер охлаждается воздухом от 1300 °С до температуры при которой выходит из печи (1000-1100°С) называется зоной охлаждения. Обычно при охлаждении клинкера с 1450 до 1300 °С и ниже жидкая фаза в нем застывает частично в виде стекла, при этом происходит кристаллизация из расплава С3A, C4AF, а также MgO (в виде минерала периклаза). Степень закристаллизованности расплава зависит от скорости охлаждения материала после его выхода из зоны спекания. Чем быстрее охлаждается клинкер, тем меньше размер кристаллов и тем больше образуется стекла. Даже небольшая разница в скорости охлаждения сказывается на строении клинкера. Различная степень кристаллизации расплава при охлаждении приводит к отклонению расчетного минералогического состава клинкера от фактического. При охлаждении зарождаются новые кристаллы, ранее возникшие видоизменяются, срастаются, разрушаются, вступают в химическое взаимодействие друг с другом. Охлажденный клинкер в основном состоит из кристаллов минералов - силикатов (алита и белита) и промежуточного вещества, в которое входит стекло, минералы плавни (С4АF, C3A, С3А3), а также окись кальция и магния (в виде кристаллов). |
Похожие:
 | Кандидат юридических наук, доцент кафедры гражданского процесса и социальных отраслей права юридического факультета Российского государственного... | | Кандидат юридических наук, доцент кафедры гражданского процесса и социальных отраслей права юридического факультета Российского государственного... |
| Проект строительства наклонно направленной добывающей газовой скважины глубиной 3150 м на Ен-Яхинском месторождении | | Геология и геохимия нефти и газа: Электронное Учебное пособие (для вузов) / Под ред. А. Н. Резникова. – Ростов-на-Дону: юфу, 2008.... |
| Физико-химические процессы твердения, работа в скважине и коррозия цементного камня: Учеб пособие для вузов. –Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый... | | Методические рекомендации предназначены для студентов всех форм обучения по специальности 240134 Переработка нефти и газа и являются... |
| Далее – Методические указания устанавливают единые требования к расчету стоимости услуг, оказываемых спецтехникой и автомобильным... | | Далее – Методические указания устанавливают единые требования к расчету стоимости услуг, оказываемых спецтехникой и автомобильным... |
| Разработаны: Институтом по проектированию объектов нефти и газа зао «Инжиниринговая компания «КазГипроНефтеТранс», Самарским филиалом... | | «Акционерная компания по транспорту нефти «Транснефть» (оао «ак «Транснефть»), обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский... |