Производство портландцемента

Раздел: Строительство

§ 74. ПОМОЛ КЛИНКЕРА

Помол клинкера — завершающая стадия производства портландцемента.

Клинкер является 'только полуфабрикатом. Для того чтобы нолучить из него портландцемент, клинкер следует измельчить совместно с добавкой гипса, а также и с гидравлической добавкой, применяемой в большинстве случаев.

Одно из важнейших требований к портландцементу — это определенная степень измельчения — тонкость помола. От нее зависит прочность портландцемента и скорость твердения его.

Измельчают клинкер в трубных мельницах, аналогичных рассмотренным в гл. V. При этом применяют как открытый цикл помола «на проход», так и замкнутый с промежуточной сепарацией измельченного продукта.

Отличительной особенностью измельчения клинкера по сравнению с помолом сырьевых материалов при сухом способе производства портландцемента является более высокая твердость клинкера. Кроме того, для получения цемента размалываемые зерна должны иметь заданный гранулометрический состав. Последними исследованиями установлено, что цемент, содержащий в определенном сочетании мелкие и относительно крупные зерна, обладает наиболее высокими физико-механическими показателями.

Твердость клинкера и его размолоспособность зависят от режима и способа обжига (в шахтных или вращающихся печах), а также от минералогического состава сырья. В качестве характеристики способности клинкера к измельчанию пользуются коэффициентом размолоспособности. Его принимают равным 1,0 для клинкеров вращающихся печей средней размолоспособности, 0,8—0,9 с повышенным и 1,1 с пониженным сопротивлением размолу.

Клинкер шахтных печей более пористый, так как из гранул выгорает уголь, поэтому сопротивление размолу такого клинкера оказывается меньше и коэффициент размолоспособности его принимают равным 1,15—,1,35. Чем выше коэффициент размоло- способности, тем быстрее измельчается клинкер и тем больше будет производительность мельницы.

При очень быстром охлаждении клинкера размолоспособ- ность его понижается в результате значительного содержания в клинкере клинкерного стекла — не успевшего закристаллизоваться расплава. Примерно также на свойства клинкера влияет содержание двухкальциевого силиката по сравнению с трехкаль- циевым силикатом. Последний, обладая более хрупкими кристаллами, размалывается быстрее.

Тонкость помола цемента, характеризуемая остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм), составляет 8—12% для большинства отечественных цементов (согласно стандарту этот остаток не должен превышать 15%); удельная поверхность такого цемента составляет примерно 2500—3000 см2!г. Расход электроэнергии на получение одного килограмма цемента при измельчении клинкера с коэффициентом размолоспособ- ности 1,0 составляет соответственно 32—36 квт-ч. С повышением тонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большей степени, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1 % (уменьшения остатка на сите № 008) повышает расход электроэнергии на 4—6% и соответственно снижает производительность мельницы.

Применение замкнутого цикла помола существенно повышает производительность мельницы, на 10—20% и более- Причина этого подробно рассмотрена в гл. V. Заключается она в систематическом отделении от общей массы размалываемого в мельнице материала мельчайших зерен, которые налипают на мелющие тела и снижают размалывающую способность последних.

Для сепарации цемента применяют в основном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Производительность сепаратора зависит от тонкости помола, выделяемого при сепарации цемента. Так, увеличение удельной поверхности с 2500 см2!г до 3500 см2!г уменьшает производительность сепаратора в 1,5 раза, а до 5000 см2/г —в 2 раза.

'Сепараторы принимают диаметром от 2800 до 5500 мм, их производительность при отделении цемента с удельной поверхностью 2500 см2/г составляет соответственно от 1® до 85 т/ч.

При замкнутой схеме помола получают цемент более устойчивого качества и более высоких физико-механических свойств как в отношении марочной прочности, так и в отношении скорости твердения в начальный период. Например, по этой схеме получают быстротвердеюгций цемент. Повышение физико-механических свойств цемента при замкнутом цикле помола обусловливается однородным зерновым составом и уменьшением среднего размера цементного зерна. Из сепаратора выходит цемент постоянного зернового состава и с заданной удельной поверхностью, что достигается соответствующей регулировкой работы сепаратора.

Обогащение цемента мельчайшей фракцией, задерживаемой в фильтрах для очистки аспирационного воздуха мельницы, также позволяет получать быстротвердеющий цемент. Этот способ применяют при открытом цикле помола, добавляя к части цемента пыль из фильтров.

Чтобы на мелющие тела и футеровку мельницы не налипала пыль, применяют интенсификаторы помола: уголь, сажу. Сейчас для этой цели стали вспрыскивать распыленную воду в последнюю камеру мельницы в количестве 0,5—'1,0% от веса цемента. Это позволяет значительно снизить температуру цемента до 70—80 вместо 100—150° С. Воду подают автоматически при достижении цементом на выходе из мельниц температуры зыше 100—1110° с.

Снижение температуры цемента достигается также водяным охлаждением корпуса мельницы и интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляют наиболее тонкие фракции цемента, снижающие, как отмечалось, размалывающую энергию мелющих тел. Большие объемы холодного воздуха (до 300 м3 на 1 т цемента), просасываемые через мельницу, охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и цемент.

Охлаждение цемента необходимо, во-первых, для того, чтобы сократить сроки его выдерживания на окладе. Отпускать горячий цемент запрещено, так как он очень быстро схватывается и его невозможно применять в бетоне до полного охлаждения. Установлено также, что с увеличением температуры цемента в мельнице производительность ее снижается. Поэтому охлаждение мельницы полезно сказывается и на ее производительнбсти. По этим причинам запрещено подавать в мельницу клинкер или добавки с температурой выше 80° С.

Для охлаждения цемента применяют .специальные холодильники, представляющие собой .вертикальные или горизонтальные шнеки с герметический корпусом, орошаемые водой. При перемещении цемента в шнеке он интенсивно перемешивается лопастями и охлаждается, соприкасаясь с холодным корпусом шнека.

Особое влияние на качество помола и производительность цементной мельницы оказывает выбор ассортимента мелющих тел. Рекомендуется следующее соотношение мелющих тел по их виду и размерам в трубной мельнице с самосортирующей футеровкой ( 19).

Трубные мельницы для помола клинкера .применяют те же, что и для измельчения сырьевых материалов. Однако в первом случае их производительность оказывается несколько меньше. Она составляет при измельчении цемента до остатка на сите № 008 6—87о у мельниц размером 2x10,5 м — 10—112 т/ч; '2,2Х

В остальном пути интенсификации процесса помола в трубных мельницах, а также правила обслуживания цементных мельниц те же, что и рассмотренные в гл. V.

§ 75. ХРАНЕНИЕ ЦЕМЕНТА

Цемент от мельниц или из сепаратора подают механическим или'пневматическим способом в цементные силосы. Силос представляет собой железобетонную (реже металлическую) емкость на 2500—4000 т цемента каждая. Диаметр силосов 10—il2 м, высота 20—25 м.

Общая емкость силосов должна соответствовать не менее чем 10-суточной производительности цеха помола. Такая емкость силосов необходима не только на случай нарушения отгрузки цемента, но требуется для охлаждения цемента и его магази- нирования (вылеживания). В процессе магазинирования содержащаяся в цементе свободная известь гасится влагой из воздуха; этим обеспечивается получение цемента с равномерным изменением объема при твердении (см. стр. 23).

При механическом транспортировании цемента горизонтальное перемещение его осуществляется шнеками, а вертикальное— ковшовыми элеваторами. Сейчас этот способ транспортирования применяют редко, в основном на заводах небольшой мощности.

Наиболее распространенным видом транспорта является пневматический (см. стр. 284): перемещение цемента в горизонтальном направлении аэрожелобами, а в вертикальном — пневматическими насосами, подъемниками, аэролифтами.

Схема силосного склада мощного цементного завода показана на  85. Цемент подается из цеха помола аэрожелобом 1 и поступает в приемный бункер 2 пневматического насоса 3 (или другого механизма вертикального транспортирования цемента). Сжатый воздух подводится к насосу по воздуховоду 4. Цемент в виде аэросмеси транспортируется насосом по цементо- проводу 5.

Для переключения подачи .цемента в ответвляющийся цемеитопровод 7 устанавливается двухходовой шибер 6 с 'пневматическим дистанционным управлением. На верху силоса находится распределительный цемеитопровод 8, соединенный с питательным цементопроводом 5. Из него цементная аэросмесь через двухходовые шиберы 16 поступает в патрубки 15, а затем в силос 17.

Скорость движения аэросмеси по трубам от 1,5 до 5 м/сек. При такой скорости цементные зерна удерживаются в воздушном потоке. Но при входе в силос скорость резко падает, и из аэросмеси выпадает цемент.

Воздух уходит из силоса в атмосферу, предварительно пройдя фильтр 10. Силосы соединяются между собой трубами 11, по которым воздух может переходить из одного силоса в другой и удаляться через один или сразу через несколько фильтров.

Для контроля наполнения силосов установлены уровнемеры 9 (см.стр.195).

Разгружаются силосы пневматически. Для этого днище силоса 14 устраивают с наклоном 4—5%, а 20—25% площади покрывают коробками с аэроплитами. В коробки нагнетается под давлением 2—3 ат предварительно охлажденный и обезвоженный воздух. В результате цемент насыщается воздухом и приобретает свойство жидкости, стекая в отверстие в центре днища. Аэрация силоса служит также для того, чтобы цемент не слеживался и охлаждался. Способы аэрации цемента в силосе могут применять те же, что для перемешивания сырьевой муки (см. стр. 161).

Разгружают силосы с помощью специальных разгружателей донных или боковых.

При помощи донного разгружателя (86, а) цемент из силоса разгружают следующим образом. Цемент стекает в корпус 2 через воронку 1, разгружается и попадает на аэроплиты 3, служащие верхней поверхностью корпуса пневматического рыхлителя 4. Сжатый воздух подводится в рыхлитель 4 и в корпус 2. Цемент, находящийся на аэроплите, насыщается проходящим через нее воздухом и приобретает текучесть. Дальнейшее транспортирование лепко подвижного цемента осуществляется сжатым воздухом, подаваемым в корпус 2, и цемент направляется к выпускной течке 8. Поток цемента можно регулировать и полностью выключать коническим клапаном 9.

На воздуховоде 6 перед подачей воздуха в корпус 2 установлен воздушный фильтр 7, препятствующий выбиванию цемента из корпуса 2 в воздуховод. Между воронкой / и корпусом 2 установлена шиберная задвижка 5 для полного отключения подачи цемента из силоса в разгружатель.

Производительность донного разгружателя до!150 г/ч, расход воздуха составляет 1 ж3 на 1 г цемента при давлении 2—3 ат.

Боковой разгружатель ( 86, б) крепится на стенке цементного силоса стальной плитой 1, перекрывающей разгрузочное отверстие в силосе. На плите смонтированы все детали разгружателя. Входное отверстие 2 разгружателя перекрывается задвижкой 3 с рукояткой 4. Сжатый воздух, поступая через аэроплитки, насыщает цемент, он приобретает текучесть и начинает вытекать через отверстие 2 в разгрузочный патрубок 9. Поток вытекающего цемента регулируют коническим клапаном 5, закрепленным на шпинделе 6. С помощью маховика 7 можно изменить положение клапана, контролируя его по шкале 8 указателя на шпинделе.

Производительность бокового разгружателя до 150 г/ч при расходе 1 м3 сжатого воздуха давлением 2—3 ат на 1 г цемента.

Отгружают цемент в таре — бумажных мешках — или навалом, в специально оборудованном транспорте — цементовозах или контейнерах автомобильного, железнодорожного или водного транспорта со специальными разгрузочными устройствами.

Для отправки цемента в таре применяют 4—5-слойные мешки из натроноцеллюлозной бумаги (крафт-бумага), непромокаемой и выдерживающей температуру до 150° С. Упаковывают цемент в мешки механически, специальными автоматическими машинами производительностью от 25 до 120 г/ч. Если учесть, что в один мешок затаривается 50 кг цемента, то одна машина запаковывает за час от 500 до 2400 мешков.

Цементный завод каждую партию цемента, отправляемую потребителю, снабжает паспортом, в котором указывается: название цементного завода; номер паспорта и партии; год, месяц и число отправки цемента; вес партии; наименование и адрес получателя; номера вагонов и накладных; название цемента и его марка (на основе результатов текущего контроля производства); вид и количество гидравлической добавки в %; указания о соответствии цемента требованиям ГОСТ 10178—62.