Cim Portland

Download Cim Portland

Post on 24-Jul-2015

263 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>4.Tehnologia fabricrii cimentului portland prin procedeul uscat de fabricaie4.1. Prepararea amestecului de materii prime 4.1.1. Materii prime Materiile prime folosite la fabricarea lianilor anorganici se pot mpri n dou mari categorii:</p> <p>materii prime principale;</p> <p> adaosuri. 4.1.1.1 Materiile prime principale Rocile calcaroase sunt larg rspndite n natur, avnd o compoziie chimic variabil. Principalul component este CaCO3, a crui pondere minim este de 70%. Ca impuriti, pot apare: argil, dolomit, magnezit, cuar, feldspai. Calcarele constituie materia prim pentru obinerea cimentului portland (dar i a varului sau cimentului aluminos). Pentru fabricarea cimentului portland, proporia de impuriti argiloase nu se limiteaz distinct, deoarece argila constituie a doua materie prim principal pentru fabricarea cimentului. n acest caz, deosebit de duntoare sunt impuritile care conin MgO i SiO2 sub form de cuar. Pentru reactivitatea calcarelor prezint interes compactitatea lor i gradul de cristalinitate al CaCO3. De regul, ele conin CaCO3 sub form de calcit cristalizat n sistem trigonal i apar n natur sub diferite forme: marmur este un calcar foarte bine cristalizat, compact i dur, cu o structur microcristalin; este folosit ca atare n construcii; calcare compacte (sedimentare) constnd din granule fine cu o structur microcristalin, sunt frecvent utilizate n industria cimentului; calcar oolitic s-a format prin precipitare chimic; cret, tufuri calcaroase. Rezistena la compresiune a calcarelor variaz de la 5 MPa - pentru cret i tufuri calcaroase la 150 MPa - pentru calcare compacte.</p> <p>Rocile argiloase sunt roci sedimentare cu un coninut ridicat de dioxid de siliciu i oxid de aluminiu. Argilele folosite pentru fabricarea cimentului sunt argile comune formate din amestecuri de minerale argiloase. Argilele sunt roci n care mineralele aluminosilicatice se afl n stare polidispers. Alturi de compuii valoroi - aluminosilicai hidratai, n rocile argiloase exista i o serie de impuriti ca: feldspat, mic, cuar, carbonai alcalinopmntoi, ghips, compui cu alcalii, compui cu fier, compui organici. Feldspaii i mica aduc n sistem compui cu alcalii i influeneaz negativ att procesul de ardere, precum i calitatea clincherului. Cuarul se gsete n mineralele argiloase sub form de nisip, ndeosebi n fraciunile grosiere ale argilei. Reactivitatea SiO2 din cuar este mult mai mic fa de cea a silicei din mineralele argiloase. In plus, el este mult mai dur dect mineralele argiloase, motiv pentru care se aglomereaz n fraciunile grosiere, ceea ce diminueaz i mai mult reactivitatea sa n timpul arderii clincherului portland. Prezena sa determin o scdere a capacitii de reacie a argilei n timpul procesului de ardere. Carbonatul de calciu din argile nu afecteaz calitatea acestora, deoarece el constituie unul din componenii principali ai amestecului de materii prime pentru obinerea cimentului. Carbonatul de magneziu este duntor pentru calitatea clincherului, ndeosebi atunci cnd este adus i de calcar, depindu-se, pe ansamblu, un anumit coninut de MgO n clincher. Ghipsul i substanele organice, n proporiile n care pot fi aduse de argile, nu determin influene negative. Argilele sunt roci moi, care absorb cu mult uurin apa, i ca urmare, se desfac uor, prin deleiere. Umiditatea natural a argilelor poate varia ntre 8 i 25%, n funcie de natura lor, de compactitate, de condiiile atmosferice. Marnele sunt roci de tranziie ntre calcare si argile. Ele conin carbonat de calciu i minerale argiloase (hidrosilicai de aluminiu), n diferite proporii. n funcie de compoziie, ele pot fi compacte i dure pn la friabile. Umiditatea variaz de la</p> <p>cteva procente, pn la 20%. Marnele constituie o materie prim foarte bun pentru fabricarea cimentului portland, deoarece conin deja un amestec de calcar i argil cele dou materii prime principale pentru fabricarea cimentului portland. n tabelul 4.1. se d o clasificare a rocilor avnd compoziia cuprins ntre cea a calcarelor i cea a argilelor. Tabelul 4.1. Compoziia rocilor marnoase Roca Calcar Calcar marnos Marn calcaroas Marn Marn argiloas Argil marnoas Argil CaCO3 (%) 95-100 90-95 70-90 40-70 20-40 5-20 0-5 Minerale argiloase (%) 5-0 10-5 30-10 60-30 80-60 95-80 100-95</p> <p>Ghipsul este adaosul folosit n mod obligatoriu la mcinarea clincherului portland, n scopul ntrzierii prizei i poate constitui un bun mineralizator pentru arderea clincherului. Ghipsul este o roc natural de natur sedimentar, rezultat prin precipitare, din apele unor bazine marine sau lacustre, pe cale de dispariie. Se gsete n natur, n stare compact, microcristalin sau ca mase constituite din cristale mari. Din punct de vedere chimic ghipsul este constituit n principal din sulfat de calciu hidratat cu dou molecule de ap - CaSO4.2H2O. Impuritile cele mai frecvente sunt argilele, nisipul i calcarul. 4.1.1.2. Materii prime auxiliare (adaosuri) Aceast categorie reprezint materiile prime care intervin cu o pondere mic n tehnologiile de fabricare a cimenturilor i au scopul fie de a modifica anumite caracteristici, fie de a favoriza unele procese. Din aceast categorie fac parte: adaosuri de corecie adaosuri mineralizatoare adaosuri la mcinare</p> <p>Adaosuri de corecie sunt materiale care se adaug la prepararea amestecului brut pentru fabricarea cimentului, n scopul corectrii compoziiei acestuia coninutului n Fe2O3, Al2O3, SiO2. Se pot folosi n acest scop:</p> <p>cenua de pirit, rezultat n procesul de ardere a piritei n industria acidului sulfuric; ca urmare a coninutului su ridicat n Fe2O3 se folosete pentru corectarea coninutului n acest oxid al amestecul brut; diatomitul are un coninut ridicat n SiO2 i poate fi folosit pentru corectarea coninutului n acest oxid al amestecului brut. Mineralizatorii sunt substane care se pot introduce n amestecul brut folosit la</p> <p>obinerea clincherului portland i care, intervenind n diferite etape ale procesului de clincherizare, accelereaz desfurarea acestuia, influennd n acelai timp i calitatea clincherului. Din aceast categorie fac parte floruri i fluorosilicai alcalini i sulfai alcalino-pmntoi. Adaosurile la mcinarea cimentului pot fi materiale cu proprieti cimentoide, hidraulic active sau inerte. Materialele cimentoide au capacitatea de a reaciona lent cu apa i de a forma, dup perioade ndelungate, structuri de ntrire puin rezistente. n prezena cimentului portland, reacia cu apa a acestor materiale este activat. Din aceast categorie fac parte zgurile de furnal i cenui de termocentral mai bazice. Adaosurile hidraulic active nu reacioneaz cu apa dar reacioneaz cu Ca(OH)2, cu formarea unor hidrocompui capabili s dezvolte structuri de ntrire. Adaosurile hidraulic active pot fi naturale (diatomit, tufuri vulcanice, tripoli) sau artificiale (cenu de termocentral mai acid, silice ultrafin, argile calcinate etc.) Adaosurile inerte reprezint materiale de compoziie silicioas, carbonat sau aluminoas, n stare fin mcinat, care nu reacioneaz cu apa, iar n pasta de ciment reacia dintre componenii acesteia i adaosul inert are loc doar la interfa. Materiale ca nisipul cuaros, fin mcinat, se pot folosi n anumite proporii mici, la mcinarea cimentului portland, fr a-i afecta proprietile.</p> <p>4.1.2. Stocarea, preomogenizarea i uscarea materiilor prime Prepararea amestecului brut n cazul procedeului uscat de fabricare a cimentului presupune urmtoarele operaii tehnologice: mrunirea materiilor prime - pentru a le aduce ntr-o stare granulometric corespunztoare unei reactiviti ridicate; omogenizarea materiilor prime - amestecului brut, n particular, pentru a se ajunge la un produs avnd o compoziie impus i n acelai timp o bun uniformitate compoziional. Ambele etape ncep nc din carier, prin dislocarea rocilor din zcmnt, o prim concasare a acestora i ncrcarea lor n utilajele n care se face transportul pn la fabric. n fabric, materiile prime se stocheaz n depozite pentru a asigura necesarul de materii prime pentru o anumit perioad de timp. n depozite se realizeaz operaiunea de preomogenizare a materiilor prime, pentru a preveni posibilele fluctuaii compoziionale, determinate de natura zcmintelor minerale din carier, de impuritile pe care le pot include i neuniformitatea distribuiei acestora. Preomogenizarea presupune formarea unor stive de mare volum, prin depozitarea mai multor arje de material care prezint fluctuaii compoziionale. Formarea stivelor, denumite i paturi de preomogenizare, presupune dispunerea succesiv de straturi de material, dup diferite sisteme: prin deplasarea longitudinal a benzii de alimentare (figura 4.1a), sistem prin deplasarea longitudinal i transversal a benzii de alimentare (figura 4.1 indicat pentru materiale cu granulaie restrns; b) sistem indicat pentru materiale cu granulaie mai larg.</p> <p>Figura 4.1. Metode de distribuie a materialului, n stive de preomogenizare:</p> <p>a - pentru materiale microgranulare i cu granulaie restrns; b - pentru materiale cu granule grosiere i cu granulaie mai larg n cazul sistemului din figura 4.1a, are loc o anumit separare pe fraciuni granulometrice a materialului, respectiv granulele mai grosiere se separ la baza stivei. Din aceast cauz acest sistem nu se folosete dect pentru materiale concasate, cu granule de maximum 20 mm. n cazul sistemului prezentat n figura 4.1b, tendina de separare a granulelor mai grosiere se manifest n cadul microstivelor individuale i pe ansamblu neomogenitatea materialului este mult mai mic. Aceast metod de stivuire se aplic, din aceast motiv, pentru materiale cu o granulaie mult mai larg (granule cu dimensiuni de pn la 150 mm). Urmtoarea operaie care se aplic n cazul unor materii prime cu umiditate mai ridicat, cum e cazul argilelor, zgurelor sau ghipsului, este uscarea. Uscarea acestor materiale se face pentru a se evita lipirea materialului umed pe dispozitivele care realizeaz concasarea sau mcinarea lui. Pentru uscare se pot folosi usctoare cu tambur rotativ sau instalaii mai complexe care realizeaz concomitent uscarea i mrunirea materialului - mori usctoare cu bile sau mori usctoare cu ciocane. 4.1.3. Mrunirea materiilor prime Pentru a aduce materiile prime ntr-o stare de granulaie care s le asigure o bun reactivitate n timpul arderii, este necesar mrunirea lor, care se poate realiza n dou etape: concasare i mcinare fin. Concasarea este operaiunea prin care materiile prime se mrunesc pn la dimensiuni maxime ale granulelor de 20-25 mm. Acest lucru se impune pentru a se putea realiza ulterior mcinarea fin cu un randament mai mare. Concasarea se poate realiza n una sau dou trepte aceasta din urm fiind folosit n cazul materiilor prime dure:</p> <p>pentru realizarea concasrii ntr-o singur treapt se pot folosi concasoare cu</p> <p>ciocane (pentru roci mai dure) sau concasoare cu valuri (pentru roci mai moi, mai plastice); pentru concasarea n dou trepte, se folosesc concasoare cu flci sau giratorii (pentru concasarea primar) i concasoare cu ciocane sau cu impact (pentru concasarea secundar). ntre cele dou trepte de concasare sau la sfritul celei dea doua se realizeaz o separare granulometric a materialului. n figura 4.2 se prezint dou scheme de concasare n dou trepte. Mcinarea fin presupune aducerea materiilor prime de la dimensiuni ale granulelor de 20-25 mm (cu ct ies din concasoare) la starea de pulberi fine, care asigur o reactivitate adecvat n timpul arderii. Aceast operaie mpreun cu mcinarea clincherului, necesit cel mai mare consum de energie electric din totalul operaiunilor care se realizeaz n fluxul tehnologic de obinere a cimentului portland. Din aceast cauz cunoaterea i optimizarea factorilor care influeneaz randamentul acestui proces este foarte important. Aceti factori vor fi prezentai pe larg n subcapitolul 4.3</p> <p>Figura 4.2. Scheme de concasare n dou trepte: a - cu sortare granulometric dup fiecare treapt de mcinare b - cu sortare granulometric dup a doua treapt de mcinare 1 - concasor cu con, respectiv cu flci; 2- ciur vibrator; 3 - concasor cu ciocane.</p> <p>Utilajul cel mai frecvent folosit pentru realizarea mcinrii fine este moara tubular cu corpuri de mcinare (de obicei, bile). Morile tubulare cu bile pot funciona att n circuit deschis n flux continuu sau discontinuu, ct i n circuit nchis n flux continuu, ntr-o treapt (figura 4.3 a) sau mai multe (figura 4.3 b). Morile tubulare sunt constituite din recipieni cilindrici care au raportul lungime/diametru cuprins ntre 2,5 i 3,5. Lungimea morilor poate varia ntre 5 i 16 m. La mcinarea n circuit nchis n dou trepte, n prima treapt se poate folosi o moar de tip Aerofall (moar autogen). Acest tip de mori au diametrul mai mare dect lungimea (D/L = 2 - 5) i mrunirea primar a materialului se realizeaz ca urmare a cderii bucilor mari i lovirii acestora de pereii morii care sunt prevzui cu nite dispozitive numite deflegmatoare (figura 4.4).</p> <p>2 2 1</p> <p>Calcar</p> <p>1 1 b</p> <p>Argil</p> <p>aFigura 4.3. Scheme de mcinare n circuit nchis: a - ntr-un singur stadiu; b - n dou stadii 1 - moar cu bile; 2 separator</p> <p>Figura 4.4. Moar Aerofall</p> <p>n cazul morilor de tip Aerofall rolul corpurilor de mcinare este jucat de granulele mai dure de material. Prin moar circul un curent de aer care antreneaz doar particulele fine de material, care apoi sunt separate n instalaii de tip ciclon. Pentru a mri randamentul mcinrii, se poate introduce n moar i un volum mic de bile (reprezentnd 6-7% din volumul morii). Schemele de mcinare cu moar</p> <p>autogen presupun un consum mai redus de energie i un randament tehnic mai ridicat. O tendin recent n mcinarea fin a materiilor prime (dar i a clincherului sau combustibililor) const n utilizarea morilor cu role de mare presiune. Aceste mori realizeaz o mrunire a materialului prin presarea acestuia cu ajutorul unor role metalice. Dup cum se realizeaz aceast presare avem mai multe tipuri constructive de mori:</p> <p>rolele se mic circular pe un pat de material; n figura 4.5 se prezint principiul de funcionare a unei astfel de mori, iar in figura 4.6 este prezentat schia unei astfel de mori (moar tip Loesche); rolul rolei mici (sclav) este de a pregti stratul de material n vederea mrunirii cu ajutorul celei de-a doua role (stpn) i de a evita n acest fel producerea unor vibraii periculoase;</p> <p> prin trecerea materialului care trebuie mrunit printre doua role (figura 4.7); materialul este introdus ntr-un tambur n care exist o rol care realizeaz mcinarea mori de tip HOROMILL (figura 4.8) Materialul poate fi astfel presat cu o for cuprins ntre 50-400 MPa, iar turt (cake) astfel rezultat poate conin pn la 40% granule cu diametrul mai mic de 90 m, n funcie de aptitudinea la mcinare a materialului supus mrunirii. Materialului rezultat este apoi introdus ntr-o moar cu bile pentru a se realiza dezaglomerarea turtei. Un flux tehnologic de mcinare n dou trepte cu o moar de mare presiune cu role i moar cu bile este prezentat n figura 4.9.</p> <p>1</p> <p>2 3</p> <p>4 5</p> <p>Figura 4.5. Principiul de funcionarea morii tip Loesche: 1-material supus mcinrii; 2- rol (sclav); 3 rol (stpn); 4- material mrunit (turt); 5 - masa de mcinare.</p> <p>2</p> <p>1 Figura 4.6. Schema de...</p>