Цементное сырье
Цементное сырьё природное — Универсальная научно-популярная энциклопедия
Posted by australianembassy on
Цементное сырьё природное, горные породы, которые содержат в соответствующих пропорциях CaO, SiO2, Al2O3 и FeO, определяющие фундаментальные особенности цементов. Этим условиям самый полно отвечают мергели, которые содержат 40—44% CaO. Мергели с более высоким либо с более низким содержанием CaO требуют корректировки состава. Месторождения отличных мергелей в СССР достаточно редки, исходя из этого большая часть фабрик применяют смесь карбонатных и глинистых пород.
В качестве главного карбонатного компонента употребляются известняки, мел, реже мраморы, мергели, травертин и др. Глинистый компонент вводится в большинстве случаев в виде легкоплавких глин и суглинков, реже глинистых сланцев, аргиллитов, лёсса и др. По мере необходимости в сырьевую смесь вводят добавки: кремнезёмистые (кварцевые пески, опока, трепел), глинозёмистые (бокситы, богатые глинозёмом маложелезистые глины) либо железосодержащие (богатые металлические руды и др.
).
Большие месторождения цементных мергелей в СССР разрабатываются в районе г. Новороссийска, в Донецкой и Воронежской областях, известняков — на Дальнем Востоке и Урале, мела — в Поволжье, в Брянской, Белгородской, Харьковской и Донецкой областях, мрамора — в Иркутской области.
Требования к качеству цементного сырья регламентируются Техническими условиями на уровень качества главных видов сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера (1969). Для улучшения особенностей цементов при их помоле вводятся до 5—7% гипса (по ГОСТу 4013—61) и до 15% природных активных минеральных добавок.
В качестве последних употребляются осадочные породы — диатомиты, трепела, опоки (месторождения в центре Европейской части РСФСР, на Украине, Западном Казахстане и Урале), вулканические породы — туфы, туфолавы, вулканические пеплы, пемза и др. (месторождения на Дальнем Востоке, в Казахстане, Закавказье и Закарпатье), реже употребляются глиежи — конечно обожжённые глинистые породы (месторождения в Средней Азии, Западной и Восточной Сибири). Требования к качеству активных минеральных добавок регламентируются ОСТом 21—9—74 министерства стройматериалов СССР.
Зарубежом самые крупные месторождения цементного сырья известны в Соединенных Штатах, Канаде, Франции, ФРГ, ГДР, Польше, Чехословакии, КНР.
Лит.: Требования индустрии к качеству минерального сырья, 2 изд., в. 52 — Рояк С. М., Шнейдер В. Е., Цементное сырье, М., 1962; Виноградов Б. Н., Сырьевая база индустрии вяжущих веществ СССР, М., 1971; Нечаев Г. А., Поиски, промышленная оценка и разведка месторождений цементного сырья, М., 1971.
Читать также:
- Больцмана статистика
- Электромагнит
- Экспансия
Пищевые отходы ценное сырье в природном земледелии
Связанные статьи:
-
Фосфаты природные
Фосфаты природные, класс минералов солей ортофосфорной кислоты h4PO4, очень разнообразных по составу.
Включают около 180 минералов; ср. соли (к примеру,…
-
Сульфаты природные
Соли серной кислоты природные, класс минералов, воображающих собой природные сульфаты. Содержит около 150 минеральных видов; но число устойчивых и…
- У Н-П энциклопедия
Цементное и известковое сырье на территории Белоруссии
Для производства цемента в Белоруссии используются мергельно-меловые породы и цементные глины. В шихту включаются также кремнистые (трепел) и железистые добавки (болотные руды, пиритные огарки). Известь получают из мела, мергельно-меловых пород и доломитов. Все названные виды минерального сырья выявлены в недрах республики в большом количестве. Это обеспечивает планомерное развитие цементной промышленности и производство строительной извести.
Мел и мергельно-меловые породы
Мел представляет собой слабосцементированную мажущуюся породу белого цвета с землистым изломом. Химический состав почти целиком представлен углекислым кальцием СаСО3. Мергель примерно поровну состоит из кальцита и глинистых минералов. Промежуточное положение занимают мел глинистый, мергель мелоподобный. Образуются мергельные породы в результате накопления на дне морских бассейнов углекислого кальция, глинистых и других некарбонатных минералов. В образовании мела главная роль принадлежит планктонным организмам. Под микроскопом отчетливо видно, что он состоит из известковых панцирей кокколитофорид и раковинок фораминифер. В некотором количестве содержатся органические остатки других морских организмов. Это порода биогенного происхождения. Нередко под микроскопом наблюдаются ходы червей-илоедов (рис. 33).
Мел и мергельно-меловые породы широко распространена в отложениях верхнемелового возраста. В восточной части Могилевской и на северо-востоке Гомельской области они в коренном залегании находятся на небольшой глубине и перекрыты только четвертичными осадочными образованиями мощностью в несколько десятков метров. В долинах Сожа, Прони, Днепра меловые и мергельные породы в ряде мест непосредственно обнажаются в береговых и овражных обрывах.
На площадях неглубокого залегания мергельно-меловых пород, главным образом в Кричевском, Чериковском, Климовичском районах, проведены обширные поисковые и разведочные работы. В результате в каждом из названных районов открыто и разведано несколько крупных месторождений этого важного вида минерального сырья. Всего в Могилевской области в настоящее время разведано более 20 месторождений мела и мергелей. Среди них Реут и Климовичи в Климовичском, Гайшин в Славгородском, Устье и Сожское в Чериковском, Каменка и Кричевское в Кричевском, Коммунарское в Костюковичском районах. Большинство из пих представляют собой верхние части мергельно-меловых пород коньякского и туронского возрастов. Мощность мергельно-меловой толщи в этих районах скважинами установлена в пределах 50—80 м при глубине залегания кровли от 1 до 25 м. К западу и югу от разведанных месторождений ее глубина увеличивается до 40—50 м. Разведка залежей мергельно-меловых пород обычно заканчивается на некоторой глубине ниже уровня грунтовых вод. Изучение Климовичского месторождения ограничено глубиной 21,6 м, а месторождения Реут, находящегося в более сложных гидрогеологических условиях,— глубиной 11 м (рис. 34). По составу залежи различны. Так, месторождение Сожское представлено белым писчим мелом. Коммунарское — мергелем и меловой породой, Кричевское — писчим мелом, Вихряны — мелом и мергелем, Каменка — мергелем. Содержание СаСО3 в залежах колеблется от 65 в мергелях до 98% в мелах; содержание СаО — 40,9—54,3%. Содержание кремнезема в мергельно-меловых породах изменяется от 0,72 до 20,7%, окиси железа от 0,36 до 3,92%. Объемный вес находится в пределах 1,5—1,87 г/см3. Естественная влажность достигает 28%.
Разрез меловой залежи месторождения Реут
Из многочисленных месторождений мергельно-меловых пород Могилевской области в настоящее время наиболее изучены Кричевское, Сожское и Каменка.
Кричевское месторождение расположено в 2 км к северу от Кричева, в пределах второй надпойменной террасы Сожа. Залежь представлена белым писчим мелом, вскрыта на глубину до 20 м. Качество мела высокое (СаО—54%, SiO2 — 1,6-6,37, MgO—0,12—0,33%). Запасы по промышленным категориям составляют 10 892 тыс. т. Эксплуатируется Кричевским комбинатом и в настоящее время почти выработано (рис. 35).
Сожское месторождение расположено в 10 км юго-западнее Кричева. Залежь писчего мела с глубиной переходит в мергелистый мел. Вскрытая мощность ее до уровня грунтовых вод около 15 м. Среднее содержание СаО 49,5 /о, содержание вредных примесей не превышает 1%. Горно-технические условия эксплуатации благоприятные. Геологические запасы оценены в 236 млн. т.
Месторождение Каменка находится около д. Каменка Климовичского района и расположено в пределах первой надпойменной террасы левого берега Сожа. Меловая залежь месторождения залегает под четвертичными отложениями мощностью от 0,5 до 8,5 м. Разведка проведена до уровня грунтовых вод, установившихся на глубине 19 м. Меловые породы содержат различное количество глинистого материала, поэтому содержание СаСО
3 изменяется в широких пределах (63—91%). Запасы чистого мела и мелоподобных мергелей месторождения утверждены в объеме 52 млн. т. Разрабатывается Кричевским цементно-шиферным комбинатом, который обеспечен мелом этого месторождения на 25—30 лет.
Подавляющее большинство известных в настоящее время в Могилевской области месторождений мела и мергельно-меловых пород открыто и разведано в послевоенные годы. Запасы минерального сырья по промышленным категориям в этих месторождениях оцениваются приблизительно в 200 млн. т. Однако все они являются высококарбонатными разновидностями с содержанием СаО до 54— 56% и для производства цемента нуждаются в глинистом компоненте.
Месторождения глин широко распространены в Могилевской области. Но в большинстве своем они не отвечают требованиям цементной промышленности. Расположенные близ Кричевского комбината месторождения или выработаны (Ивановское, Пригородное, Вороновское), или не используются (Зуевское, Веприн) в связи со сложными горно-техническими условиями эксплуатации. Поэтому глинистое сырье для комбината в значительном количестве завозится из месторождений Пуща и Журжево II Витебской области. По своему качеству витебские глины не могут с достаточной полнотой заменить кондиционные цементные глины. Пригодными они становятся после корректировки кремнистыми, железистыми и глиноземистыми добавками. Кремнистые (супеси и суглинки) комбинат получает из близ расположенных карьеров месторождений Селец,Ивановское и Гора Кремянка, железистые поставляет Гомельский химический комбинат, а глиноземистые (каолины) завозятся из других республик.
Для улучшения технических свойств цемента комбинат в больших количествах использует силицитовые породы. Эти активные минеральные добавки обладают способностью при смешивании в тонкоизмельченном виде с известью — пушенкой и затворении водой образовывать тесто, которое после твердения на воздухе продолжает твердеть под водой. Такие породы (трепела) в Белоруссию завозятся из Фокинского месторождения Брянской области.
В 1974 г. Кричевским цементно-шиферным комбинатом произведено 1,304 млн. т цемента. При сложившемся состоянии сырьевой базы дальнейшее расширение цементного производства па комбинате признано экономически нецелесообразным. В связи с этим огромное значение для дальнейшего развития цементной промышленности в Белоруссии приобретает разведанное месторождение мергельных пород Коммунарское. Мергели этого крупнейшего в республике месторождения цементного сырья при производстве цемента не требуют глинистой добавки.
Коммунарское месторождение находится в Костюковичском районе близ железнодорожной станции Коммунары. Месторождение состоит из трех сближенных залежей мергельных пород турон-коньякского возраста, разведанных в 1970 г. на площади 28,36 кв. км. Запасы оценены свыше 3 млрд. т, из них промышленной категории — 609 074 тыс. т.
Залежи месторождения сложены внизу глинистым мелом и меловыми мергелями (турон, нижний коньяк), вверху — мергелями (верхний коньяк). Выше по разрезу залегают палеогеновые и четвертичные отложения мощностью 2,4—10 м. Разведанная мощность залежей 25 м. По вещественному составу полезное ископаемое разделено па мергель «высокий» (карбонатный) с содержанием СаО 45—56% и мергель «низкий» (глинистый) с содержанием СаО 15—44%.
При незначительной корректировке пиритными огарками и гидравлически активными добавками из мергельных пород месторождения получается цемент высоких марок. Потребность в глинистом компоненте отпадает. В настоящее время на сырьевой базе этого месторождения проектируется строительство Белорусского цементного завода с производственной мощностью до 4,5 млн. т цемента в год.
Проведенные испытания глинистых мергелей Коммунарского месторождения показали, что эти мергели могут использоваться Кричевским комбинатом взамен витебских глин, что позволит отказаться от их завоза за 200 км. Таким образом, ввод в эксплуатацию Коммунарского месторождения мергельных пород коренным образом улучшает минерально-сырьевую базу цементной промышленности Белоруссии.
Наряду с цементной промышленностью в Могилевской области развивается известковая. Первый известковый завод в республике был построен в 1934 г. Сырье для пего добывалось из Климовичского месторождения мела. В настоящее время в восточных районах области работают два крупных высокомеханизированных предприятия: Климовичский известковый завод и Кричевский завод известковых удобрений. Сырьевой базой первого являются месторождения меловых пород Песчаная Гора и Реут; второго — Ровок. На базе месторождений Сожское и Устье будет работать строящийся в Чериковском районе крупнейший в Белоруссии завод по производству извести и известковых удобрений.
В Гомельской области в Чечерском, Кормянском и Ветковском районах разведано 9 месторождений. Среди них Подкаменье, Малашки, Широкое, Забочь и Нисимковичское. Все они преимущественно мелового состава. Поскольку в районе месторождений нет цементных глин, они рассматриваются в качестве сырья для известковой промышленности и производства известковых удобрений. С этой целью небольшими известковыми заводами разрабатываются месторождения Широкое и Студенец. В Гомеле завод «Красный химик» выпускает писчий мел и зубной порошок.
Мергельно-меловые породы в Белоруссии известны во всех областях, за исключением Витебской. В отличие от рассмотренных месторождений, расположенных па месте своего образования, другие месторождения являются «отторженцами», принесенными ледниками. В Гродненской области большинство из них залегает среди моренных образований днепровского и сожского оледенений. Несколько меловых глыб обнаружено в Брестской и Минской областях. Залегают они в рыхлых образованиях на глубине от 1—2 до 10—15 м. Длина отдельных «отторженцев» достигает 3500 м при ширине до 300—400 м. Мощность чаще в пределах нескольких метров и только на месторождении Колядичи составляет 50—100 м (рис. 36).
Разрез мелового “отторженца”
В Гродненской области выявлено 24 месторождения чистого мела, в основном в Волковысском, Гродненском, Дятловском и Новогрудском районах. Большая часть меловых отторженцев вытянута в почти широтном направлении.
В Волковысском районе разведаны месторождения Росское, Погорены, Колядичи, Туры. Первые два разрабатываются Волковысским цементным заводом. Цементные глины он получает из карьеров месторождений Россь, Рыбаки и Дубовцы. Завод выпускает около 700 тыс. т портландцемента в год.
Росское месторождение мела представляет собой группу узких сближенных залежей с крутыми стенками. Отдельные протягиваются на 1,5—2 км при ширине 200— 250 м. Все они залегают в толще моренных суглинков и супесей на глубине 0,1—26,5 м. Мощность мела до 50 м; содержание СаО — 42—56%; запасы — 49,6 млн. т.
В районе Гродно издавна известны глыбовые залежи мела Меловая Гора и Путришский Лес, В настоящее время они почти выработаны известковым заводом Гродненского комбината строительных материалов. Основной сырьевой базой завода сейчас является месторождение Грандичи, расположенное в 4 км к западу от областного центра. В качестве резервной базы служат месторождения мела Соловей и Старовина. Кроме воздушной и гидравлической извести, завод выпускает известковые удобрения для нейтрализации кислых почв.
В Дятловском районе разведано несколько новых месторождений мела. Среди них Курпеши, Герники, Роклевичи, Вензовец. Меловые глыбы длиной 250—1500 м и шириной 80—220 м залегают в моренных отложениях сожского оледенения. Вскрытая мощность колеблется от 1,7 до 35 м. По качеству мел пригоден для производства цемента и воздушной извести I сорта. Общие запасы мела месторождений Дятловской группы определяются в 50 млн. т. Здесь же выявлены месторождения глин, пригодные для цементного производства (Долипа, Курпеши, Вепзовец). Начинается освоение разведанных месторождений района. Проектируется известковый завод по производству воздушной извести, минеральных удобрений и известковой подкормки скоту и птице.
Месторождения Кожемяки в Василишковском, Мир и Подгайиа в Кореличском, Савичи в Слонимском, Туры в Мостовском, Раховец и Кривоногово в Новогрудском районах эксплуатируются небольшими известковыми заводами райпромкомбинатов. Каждый из них выпускает 2,5— 3 тыс. т строительной извести в год.
В Любанском районе Минской области в последние годы разведано несколько «отторженцев» мела линзообразной формы, расположенных близко друг к другу и поэтому объединенных в одно месторождение Хотиново — Ново-Гурбище с запасами около 30 млн. т. В ближайшие годы на сырьевой базе этого месторождения будет построен Слуцкий известковый завод. В других районах области известно еще девять небольших месторождений мела. Четыре из них разрабатываются местными сезонными известковыми заводами райпромкомбинатов.
В Березовском районе Брестской области установлены три крупных меловых «отторженца»: Самойловичи, Картуз-Береза и Кабаки. В Пружанском, Малоритском, Дрогичинском и Логишинском районах разведано семь месторождений мела в виде небольших глыбообразных массивов в толще четвертичных отложений. Месторождение Картуз-Береза разрабатывается крупным высокомеханизированным Новоберезовским известковым заводом, выпускающим, кроме извести, кормовой мел и известковые удобрения. Месторождение находится в 5 км севернее г. Березы. Меловой отторженец залегает в конечно-моренных образованиях на глубине 0,6—5 м. Вскрытая мощность залежи — 2,5—15 м; площадь ее — 15 га; содержание СаСО3 — 95%. Запасы составляют 1,8 млн. т. Горнотехнические условия эксплуатации благоприятные. Химический состав тела: СаО — 54,4—55,2%; Fе2О3 — 0,1—0,2; А12О3 — 0,1-0,2; MgO — 0,5%.
Месторождения меловых пород Бездеж, Логишино, Беньковцы, Орехово, Маличи, Дубровки эксплуатируются известковыми заводами райпромкомбинатов.
На 53 из многочисленных залежей карбонатного сырья в Белоруссии проведена детальная разведка и запасы их утверждены для промышленного использования. Цементными предприятиями эксплуатируются четыре, известковыми заводами — 18 месторождений. На балансе по категориямА+В+С состоит более 500 млн. т мела и мергельно-меловых пород. Прогнозные запасы оцениваются в 20 млрд. т.
Доломиты
Доломиты — горная порода, которая на 90% и более состоит из минерала доломита, представляющего собой двойную углекислую соль CaMg(CO3)2. Основными примесями являются кальцит, глинистое вещество, окисные и закисные соединения железа, ангидрит и некоторые другие.
По внешнему виду доломит — плотная и тонкокристаллическая, чаще коричневато-бурого и серого цвета порода. Наиболее распространены доломиты экзогенного происхождения, образовавшиеся на дне морей и лагун путем преобразования (диагенеза) известковистого ила в условиях повышенной солености.
Доломиты применяются в различных областях промышленного производства. В металлургии они служат флюсами при доменной плавке железных руд и выплавлении цветных металлов. Доломиты используются в производстве вяжущих и изоляционных материалов, в стекольной и химической промышленности. В Белоруссии из доломитов получают магнезиальную строительную известь, бутовый камень и щебень, доломитовую муку для известкования кислых почв.
В недрах республики доломиты широко распространены среди осадочных образований верхнедевонского возраста, залегающих на значительной глубине. Только в Витебской области они подходят близко к поверхности, а местами обнажаются в береговых обрывах речных долин. Наиболее обширные выходы доломиты образуют по левобережью Западной Двины в районе Витебска. Здесь они прослеживаются па протяжении почти 1 км и па ряде участков выделяются крупными уступами высотой до 2,5— 3 м (рис. 37). В русле Западной Двины доломиты образуют длинные порожистые перекаты, затрудняющие судоходство (рис. 38). Небольшие выходы доломитов известны в долинах Днепра и Сарьянки в Оршанском и Дриссенском районах.
В Могилевской и Мипской областях доломиты встречаются в толще четвертичных отложений в виде небольших глыбообразных массивов. Наиболее крупными отторженцами являются Горня и Шелодоновка в Хотимском районе с запасами свыше 1 млн. т каждый. В районе Славгорода вморенных образованиях выявлено несколько доломитовых линзообразных глыб мощностью 0,7—6,5 м, залегающих на глубине 0,8—3,5 м.
В годы первой пятилетки в Витебском и Оршанском районах на площадях неглубокого залегания пластообразных залежей доломита были проведены поисковые и разведочные работы. В результате выявлены участки с благоприятными горно-техническими условиями залегания, позволяющими вести добычу полезного ископаемого открытым способом (карьерами). В настоящее время в этих районах разведано 10 месторождений доломитов. Наиболее крупные из них: Левая Руба, Гралево, Оршица, Верховье, Тяково-Койтово, Грязевица.
В 1933 г. на сырьевой базе месторождений доломитов Левая Руба и Верховье стали работать два небольших известковых завода. В послевоенные годы разведкой были охвачены новые площади неглубокого залегания доломитов. Открытые запасы месторождений были значительно увеличены. В настоящее время они обеспечивают и будут обеспечивать долгие годы крупный Витебский комбинат известковых материалов.
Месторождение Левая Руба расположено в пределах первой надпойменной террасы Западной Двины в 12 км вверх по течению от Витебска. Доломитовая пластообразная толща залегает под моренными и водно-ледниковыми образованиями на глубине от 2 до 10—15 м. Мощность ее изменяется от 25—30 до 85—100 м. В состав доломитов входят: СаО 24—33%; MgO — 15—22; SiO2 — 0,3— 6%. Удельный вес — 2,65—2,89 г/см3; пористость— 11 — 25%. Запасы 159 млн. т. Месторождение разведано на глубину 16—25 м. Большая часть доломитов находится ниже уровня грунтовых вод. По внешнему виду это плотная, реже пористая и иногда окремненная порода серого и серовато-желтого цвета. Широко распространены трещины, карстовые пустоты и гнезда, заполненные крошкой и доломитовой мукой.
Месторождение разрабатывается двумя уступами. Высота верхнего (надводного) в среднем около 7 м (рис. 39). Нижний (подводный) уступ уходит на глубину до 5—6 м. Сейчас в основном эксплуатируется нижний уступ (рис. 40). На Витебском комбинате известковых материалов из рубских доломитов получают магнезиальную известь, бутовый камень и доломитовую муку для нейтрализации кислых почв.
В последние годы к востоку от месторождения Левая Руба закончена детальная разведка месторождения доломитов Гралево с запасами около 100 млн. т. По качеству они близки к доломитам Руба. Сходны и горно-технические условия эксплуатации.
Для удовлетворения потребностей в известковых удобрениях на сырье этого месторождения проектируется строительство крупного завода производственной мощностью 2 млн. т доломитовой муки в год.
В Оршанском районе (близ Орши) на правом берегу Днепра разрабатывается Оршанское месторождение доломитов. Это месторождение также покрыто довольно мощной толщей моренных суглинков и флювиогляциальных песков (8—10 м) и в значительной мере обводнено. Вскрытая мощность доломитовой толщи не превышает 6 м. Месторождение эксплуатируется Оршанским силикатным заводом. Получаемый из обожженного доломита вяжущий материал является важным компонентом производства силикатного кирпича, стеновых блоков, облицовочных плит и силикатной черепицы.
Глыбовые отторженцы доломитов известны в ледниковых образованиях в Минской и Могилевской областях. Наиболее крупные выявлены в Смолевичском районе (Шпаковщина) и в Пуховичском близ Дукоры. Доломит обнажается на поверхности в виде щебенки, мелкими глыбами и реже плотной породой. В районе Славгорода установлено семь залежей доломитовой породы. Залегают они под моренными отложениями на глубине 0,8—3,5 м. Мощность достигает 6,5 м. Запасы залежей оцениваются от 300 до 1500 тыс. т каждая. Доломитовые отторженцы известны также в Краснопольском и Хотимском районах. Они нигде не разрабатываются.
- ← Горнохимическое сырье на территории Белоруссии
- Глинистое сырье на территории Белоруссии →
Как производят цемент
Посетите сайт ShapedbyConcrete.com, чтобы узнать больше о том, как цемент и бетон формируют мир вокруг нас.
Портландцемент является основным компонентом бетона. Бетон образуется, когда портландцемент образует пасту с водой, которая связывается с песком и камнем для затвердевания.
Цемент производится с помощью тщательно контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов.
Обычные материалы, используемые для производства цемента, включают известняк, ракушки и мел или мергель в сочетании со сланцами, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой. Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют похожее на камень вещество, которое растирается в мелкий порошок, который мы обычно называем цементом.
Каменщик Джозеф Аспдин из Лидса, Англия, впервые изготовил портландцемент в начале 19 века, сжигая порошкообразный известняк и глину в своей кухонной плите. С помощью этого грубого метода он заложил основу для промышленности, которая ежегодно перерабатывает буквально горы известняка, глины, цементной породы и других материалов в порошок настолько мелкий, что он проходит через сито, способное удерживать воду.
Лаборатории цементных заводов проверяют каждый этап производства портландцемента с помощью частых химических и физических испытаний. Лаборатории также анализируют и тестируют готовый продукт, чтобы убедиться, что он соответствует всем отраслевым спецификациям.
Наиболее распространенным способом производства портландцемента является сухой способ. Первым шагом является добыча основного сырья, в основном известняка, глины и других материалов. После добычи порода дробится. Это включает в себя несколько этапов. Первое дробление уменьшает размер породы до максимального размера около 6 дюймов. Затем порода поступает на вторичные дробилки или молотковые мельницы для измельчения примерно до 3 дюймов или меньше.
Щебень смешивают с другими ингредиентами, такими как железная руда или летучая зола, измельчают, смешивают и подают в цементную печь.
Цементная печь нагревает все ингредиенты примерно до 2700 градусов по Фаренгейту в огромных цилиндрических стальных вращающихся печах, облицованных специальным огнеупорным кирпичом. Печи часто достигают 12 футов в диаметре - достаточно больших, чтобы вместить автомобиль, и во многих случаях длиннее, чем высота 40-этажного здания. Большие печи установлены с небольшим наклоном оси от горизонтали.
Мелкоизмельченное сырье или суспензия подается в верхнюю часть. В нижней части находится ревущий взрыв пламени, производимый точно контролируемым сжиганием порошкообразного угля, нефти, альтернативных видов топлива или газа при принудительной тяге.
Когда материал проходит через печь, некоторые элементы удаляются в виде газов. Остальные элементы объединяются, образуя новое вещество, называемое клинкером. Клинкер выходит из печи в виде серых шариков размером с мрамор.
Клинкер выгружается раскаленным из нижнего конца печи и обычно доводится до рабочей температуры в различных типах охладителей. Нагретый воздух из охладителей возвращается в печи, что позволяет экономить топливо и повышает эффективность горения.
После охлаждения клинкера цементные заводы измельчают его и смешивают с небольшим количеством гипса и известняка. Цемент настолько мелкий, что 1 фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен. Цемент теперь готов к транспортировке на заводы по производству товарного бетона для использования в различных строительных проектах.
Хотя сухой процесс является наиболее современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в Соединенных Штатах используется мокрый процесс. Эти два процесса по существу похожи, за исключением того, что в мокром процессе сырье измельчается с водой перед подачей в печь.
Узнайте, как производят бетон >
Узнайте больше о преимуществах устойчивого развития цемента и бетона >
Сырье для производства цемента
Минералы природного происхождения, а также промышленные продукты/побочные продукты могут использоваться для производства цемента при условии, что основные компоненты цемента (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3) присутствуют в требуемом количестве пропорция при смешивании, а примеси или нежелательные компоненты, такие как щелочи, сера, хлориды, Mgo и т. д., ниже допустимых уровней для обеспечения качества цемента и эксплуатационной стабильности. соответствующие пропорции всех необходимых минералов, к 2- или 5-компонентным смесям, включающим один или два сорта известняка, сланца или глины/силикатона, а также одну или несколько добавок для увеличения уровней SiO2, Al2O3 или Fe2O3. Сырая мука обычно содержит 78-80% CaCO3, так что известняк может приближаться к этому уровню только в той степени, в которой он также содержит другие ингредиенты. Необходимо иметь достаточное количество флюса/жидкости (Al, Fe, Mg, F) для обеспечения плавления в печи, но содержание MgO не должно превышать 4-5%, иначе цемент может расширяться. Избыток щелочей (K, Na) влияет как на работу печи (наросты), так и на качество продукта (щелочно-агрегатная реакционная способность). Избыток серы вызывает отложения в печи и ограничивает добавление гипса, что может привести к проблемам схватывания. Стехиометрическое отношение щелочей к сере обычно поддерживается в пределах 0,8-1,2. Избыток Cl вызывает серьезные проблемы отложений в работе подогревателя. Помимо химического состава, способность к измельчению также является важным фактором при выборе сырья.
В частности, добавки кремнезема, содержащие крупнозернистый кварц, очень трудно измельчить, что может привести к жесткому горению и высокому расходу топлива. Если используется кварцевый кремнезем, предпочтительно, чтобы он имел естественный размер зерен менее 50% мкм. Как правило, цементные заводы располагаются на месторождениях известняка, а сланца или глины достаточно для того, чтобы большинство заводов добывали их на месте. Добавки обычно вносятся в небольших количествах.
Примерный анализ сырьевой смеси на прокаленной основе или клинкера:
| CaO | 65- 68% |
| SiO2 | 20- 23% |
| Al2O3 | 4- 6% |
| Fe2O3 | 2- 4% |
| MgO | 1- 5% |
| Mn2O3 | 0,1- 3% |
| TiO2 | 0,1- 1% |
| SO3 | 0,1- 2% |
| К2О | 0,1- 1% |
| Na2O | 0,1- 0,5% |
Известь Компонент
Известняк: Распространенными формами карбоната кальция, используемыми в качестве сырья для производства цемента, являются известняк и мел. Известняк имеет преимущественно мелкозернистую кристаллическую структуру, его твердость составляет от 1,8 до 3,0 по шкале Мооса. твердости и удельного веса 2. К 2.8. Известняк обычно содержит примеси глинистого вещества или соединений железа, что влияет на его цвет. Только самые чистые сорта известняка имеют белый цвет.
Мел: В отличие от известняка мел характеризуется мягкой землистой текстурой. Это осадочная порода, образовавшаяся в меловой период геологического времени, относительно молодая геологически. Для добычи мела не требуется взрывных работ, а процесс дробления также может быть исключен, что значительно снизит себестоимость производства цемента.
Мергели: Известняки с примесями кремнезема, глинистого вещества и оксида железа называются мергелями. Мергели образуют переходный элемент к глине. Из-за широкого распространения мергелей они часто используются в качестве сырья для производства цемента
Глинистый компонент
Вторым важным сырьем для производства цемента является глина. Основной компонент глины образован гидроалюмосиликатами. Химический состав глины может варьироваться от близкого к чистой глине, до содержащего значительное количество примесей в виде гидроксида железа, сульфида железа, песка, карбоната кальция и др. В качестве глинистого компонента сырьевой смеси используется глина.
Корректирующие ингредиенты
Если первичные компоненты, необходимые в цементной сырьевой смеси, не присутствуют в требуемом процентном соотношении, корректирующие материалы используются в качестве добавок. Например, для увеличения содержания SiO2 в качестве добавки используется песок, глина с высоким содержанием кремнезема и т.д. Аналогично, для увеличения содержания глинозема в сырьевой смеси используются бокситы или богатая глиноземом глина, а для увеличения содержания железного компонента в качестве добавок используются железная руда, пиритные огарки и т. д.
Вспомогательные компоненты
Здесь обсуждаются некоторые из наиболее важных вспомогательных компонентов, количество которых в цементе ограничено либо стандартными спецификациями, либо производственным опытом.
Оксид магния (MgO) 0-5%:
MgO соединяется с клинкерной фазой в количестве до 2% по массе, а сверх этого он появляется в виде свободного MgO (периклаз). Созревший кристаллический периклаз взаимодействует с водой с образованием Mg(OH)2, но эта реакция протекает медленно, в то время как другие реакции отверждения уже завершены. Поскольку Mg(OH)2 занимает больший объем, чем MgO, и образуется в том же месте, где находится частица периклаза, он может расщепить связку затвердевшего цементного теста, что приведет к трещинам расширения. Быстрое охлаждение клинкера (закалка) в охладителе помогает заморозить MgO в стеклообразной форме, которая остается такой, какая она есть, и не гидратируется, что создает проблемы с расширением в цементном тесте.
Щелочи:
Некоторое количество Na2O (оксида натрия) и K2O (оксида калия) входит в состав клинкерных примесей C3A, C4AF и C4AF. Большинство оставшихся остается водорастворимыми. Повышенный процент щелочей, особенно водорастворимых щелочей, отрицательно влияет на прочность (28 сут).