Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Шахтные печи рассчитаны на производительность 150—250 т клинкера в сутки. Они работают на короткопламенных видах топлива (антрацит, кокс). Эти печи характеризуются пониженным расходом теплоты—3750—4600 кДж на 1 кг клинкера. Вместе с тем по качеству получаемого клинкера эти печи уступают вращающимся. В СССР в шахтных печах выпускается лишь около 3—4 % всего цемента.

Процесс обжига клинкера в современных шахтных печах полностью автоматизирован. Высота шахты 8 — 10, диаметр 2,5—2,8 м. Печь конструкции Гипроцемента имеет высоту 8 и внутренний диаметр 2,85 м. Мощность ее до 250 т клинкера в сутки при расходе теплоты 4200 кДж/кг. В печи обжигается сырьевая мука, смешаиная с топливной крупкой и подвергнутая грануляции. Сырьевая мука и топливная крупка из отдельных бункеров, размещенных над шахтой, с помощью ленточных весовых дозаторов направляются в строго установленном количестве в смесительный шнек, а далее в тарельчатый гранулятор. Отсюда гранулы вращающейся воронкой загружаются в печь, где распределяются ровным слоем. Топливо сгорает за счет воздуха, подаваемого под разгрузочную решетку в низ печи под давлением 25—30 кПа. Часть воздуха поступает непосредственно в зону горения. Предусмотрена также возможность введения некоторого количества воздуха, обогащенного кислородом, в зону интенсивного горения топлива.

Готовый клинкер разгружается с помощью решетки, которая может вращаться с разной скоростью в зависимости от протекания процесса обжига. Чтобы предотвратить выбивание воздуха из печи, при выгрузке продукта устанавливают двух- или трехшлюзовый затвор. Верхнюю часть печи футеруют огнеупором, а внизу устанавливают чугунные кольца, лучше выдерживающие абразивное действие клинкера.

При обжиге материала в шахтных печах сырьевые гранулы вначале подвергаются сушке отходящими дымовыми газами. Затем по мере перемещения их вниз в зону более высоких температур и нагревания до 400— 500 °С в них проходит дегидратация глинистых минералов. В это время начинается горение топлива (антрацита, кокса с содержанием летучих не более 3—5 %), находящегося в гранулах. Это резко повышает температуру материала, что сопровождается декарбонизацией известняка и выделением С02.

Углекислый газ способен взаимодействовать с углеродом по реакции: C-J-C02=F^2CO. Образование СО в массе материала сопровождается возникновением среды, которая может вызвать восстановление оксида железа до Fe304 или FeO, ухудшающих качество клинкера и облегчающих спекание материала в крупные куски и его привары к стенкам печи. Для предотвращения таких нежелательных явлений следует часть воздуха, необходимого для горения топлива, вводить в зону спекания материала. Все это осложняет управление процессами обжига и клинкерообразования в шахтных печах и приводит иногда к снижению качества продукта.

Образовавшийся клинкер в нижней   части печи интенсивно охлаждается. Затем его выгружают и направляют, как обычно, на склад и помол.

Разрабатываются также новые способы обжига сырьевых смесей, в частности в «кипящем» слое. Сущность этого способа заключается в том, что через слой мелкозернистой или гранулированной сырьевой смеси просасываются снизу вверх горячие газы со скоростью 1,5— 3 м/с, при которой гранулы находятся в непрерывном возвратно-поступательном движении (в «кипящем» состоянии). При этом происходит интенсивный теплообмен между газами с температурой 1350—1450 °С и материалом.

Ряд исследований показал, что в этих условиях обжиг гранул размером 2—5 мм заканчивается в течение 30—40 мин, причем получаются цементы высоких марок.

По опытам П. Г. Романкова, А. Б. Рашковской, М. М. Сычева и других, при использовании реактора вихревого типа цикл клинкерообразования заканчивается в течение 5—6 мин. Изучается возможность обжига сырьевой муки во взвешенном состоянии в потоке горячих газов с использованием для этой цели топок циклонного типа. Проводятся исследования электротермической обработки сырьевых смесей.

Большой интерес в создании принципиально новой технологии цемента представляют опыты, проведенные сотрудниками Гипроцемента (Н. А. Олесов, И. Г. Абрам-сон, Б. В. Волконский, С. И. Данюшевский и др.) и Института электрофизической аппаратуры им Д. В. Ефремова (В. А. Глухих, Б. И. Альбертинский и др.). Они подвергли облучению ускоренными электронами образцы из сырьевой портлаидцементиои смеси и обнаружили практически полное завершение реакций синтеза клинкера в течение 5—15 с при энергопотреблении 3300± ±300 Дж/г. Клинкер через 28 сут твердения показал прочность 50 МПа. Авторы преимуществами радиацион-ио-химического способа изготовления цементного клинкера считают следующее: скорость протекания реакций клинкерообразования в 100 раз выше обычной, что создает предпосылки для коренного уменьшения габаритов и металлоемкости производственных агрегатов; отказ от применения природного топлива; резкое уменьшение вредных выбросов в атмосферу и повышение уровня технической культуры производства