linia tehnologica de fabricare a cimentului portland

48
Cuprins: I. SCURT ISTORIC DESPRE PRODUCEREA LIANTII MINERALI 1 I.1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 1 II. PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 2 II. 1. PROCEDEUL USCAT 3 II. 2. PROCEDEUL UMED 3 II. 3. PROCEDEUL SEMIUSCAT 3 II. 4. PROCEDEUL SEMIUMED 3 III. DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5 III. 1. Extragerea materiilor prime 6 III. 2. Încărcarea şi transportul materialului derocat 6 III. 3. Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 6 III. 4. Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 7 III. 5. Arderea amestecului brut. Obţinerea clincherului 7 III. 6. Depozitarea şi măcinarea clincherului 8 III. 7. Ambalarea şi livrarea cimentului 8 IV. ÎNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 9 IV. 1. Excavator cu lopată mecanică 9 IV. 2. Concasorul cu ciocane 9 IV. 3. Uscătoare cu tambur rotativ 9 IV. 4. Poduri rulante şi excavator cu rotor 9 IV. 5. Mori cu bile 9 1

Upload: cotoman-denis

Post on 09-Aug-2015

1.235 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Cuprins

I SCURT ISTORIC DESPRE PRODUCEREA LIANTII MINERALI 1I1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 1

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 2II 1 PROCEDEUL USCAT 3II 2 PROCEDEUL UMED 3II 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3II 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5III 1 Extragerea materiilor prime 6III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 6III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 6III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 7III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 7III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 8III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 8

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 9IV 1 Excavator cu lopată mecanică 9IV 2 Concasorul cu ciocane 9IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ 9IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor 9IV 5 Mori cu bile 9IV 6 Silozuri de omogenizare 10IV 7 Cuptorul rotativ 10IV 8 Răcitor grătar 10IV 9 Mori de ciment 10IV 10 Silozuri de ciment 11IV 11 Maşini de icircnsăcuit 11

V Caracterizarea materialelor prime 12V 1 Calcarul 12V 2 Argila 13V 3 Marnele 13V 4 Zgura 14V 5 Ghipsul 14V 6 Cenuşă de pirită 14V 7 Clincher 15V 8 Cimenturile cu adaos 15

V 8 1 Adaosurile cimentoide 15V 8 2 Adaosurile puzzolanice 15V 8 3 Adaosurile inerte 15

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 16VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 18

1

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 18VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 19VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 19VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19VIII 2 Modulul de silice 20VIII 3 Modulul de alumină 20VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 21

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 24

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XII Corectarea amestecului brut 27XIII Calculul consumului specific de materii prime 28

XIII1Consumul specific de calcar 28XIII2Consumul specific de argilă 28XIII3Consumul specific de cenuşă de pirită 28XIII4Consumul specific de ghips 28XIII5Consumul specific de zgură 28XIII6 Consumul specific de apă 28

XIV Protecţia mediului ambiant 29XV Protecţia muncii 29XVI Bibliografie 30

I Scurt istoric despre liantii minerali

2

Primul material liant care a fost folosit inca din antichitate de catre om a fost argila nearsa Acest material se utilizeaza si in present pentru executarea celor mai simple cladiri cind pentru constructia data nu este prevazuta o rezistenta inalta Din 2500-3000 ani pina la en au fost gasite diverse metode de obtinere a materialelor liante in primul rind a ipsosului si varului Ipsosul de constructie se folosea la constructia piramidelor in Egipt Cu timpul s-au invatat sa atribuie proprietati hidraulice mortarelor de var cu ajutorul adaosurilor cum ar fi argila arsa si diverse tipuri de minerale vulcanice (tuf praf in forma maruntica) Asemenea mortare se utilizau in constructiile hidrotehnice

Primul care a descoperit cimentul Portland a fost un pietrar englez Djozef Aspdina In anul 1822 in orasul Portland (Anglia) el a obtinut un material liant din amestec de var cu argila arsa pina la eliminarea completa a oxidului de carbon In 1824 el a primit certificatul pentru obtinerea primului material liant care mai tirziu a fost considerat o varietate a romancimentului

In Rusia primul producator a cimentului Portland a fost Egor Gherasimovici Celiev care a imbunatatit producerea cimentului Portland datorita faptului ca a primit ciment Portland pe calea arderii materialelor dozate pina la coacere

In urmatorii ani diversi savanti au continuat cercetarile si studierea proprietatilor cimentului Portland Cu timpul cimentul Portland s-a imbunatatit calitativ datorita introducerii diferitor adaosuri In acest mod au aparut diverse tipuri a cimentului Portland

In acelasi timp cu aparitia noilor varietati a cimentului in toata lumea au aparut uzine producatoare de ciment Cu cresterea necesitatii de intrebuintare a cimentului Portland numarul uzinelor a crescut considerabil

La sfirsitul anilor 1900 majoritatea uzinelor producatoare de ciment se caracterizau prin producerea anuala de 15 mln tone si mai mult

In prezent lucreaza intreprinderi cu o producere anuala de la 25 ndash 4 mln tone folosind cuptor rotativ cu o productivitate de pina 3000 tone de clincher timp de 24 ore

In timpul actual exista un numar mare de uzine cu un complex de masini mecanizate si automatizate La aceste intreprinderi productivitatea creste odata cu cresterea calitatii produselor finite De asemenea se imbunatateste calitatea cimentului creste indicele de rezistenta se diversifica asortimentul se produc diferite tipuri de ciment pentru diverse domenii ale constructiei

I1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTUL PORTLAND

Cimentul Portland este o pulbere fină obţinută prin măcinarea clincherului de ciment portland cu un adaos de 1-7 ghips pentru reglarea timpului de priză şi eventual cu alte adaosuri hidraulice sau inerte pentru a imprima acestuia proprietăţi speciale corespunzătoare destinaţiei

Clincherul de ciment portland este produsul obţinut prin arderea amestecului de materii prime pacircnă la topire parţială Amestecul de materii prime se introduce icircn cuptor

3

fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareI1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct fineţea de măcinare va fi mai mare Astfel concasarea trebuie să asigure obţinerea unui material ale cărui dimensiuni trebuie să facă posibilă alimentarea morilor şi funcţionarea lor cu un consum cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introducă icircn moară cacirct mai fin concasat adică să nu depăşească 20-30 mm

La obţinerea clincherului de ciment Portland cel mai important proces este clincherizarea Acest proces presupune topirea parţială a amestecului apariţia fazei lichide ajută la desăvacircrşirea reacţiilor de formare a constituenţilor clincherului

Pentru clincherele de compoziţie obişnuită temperatura maximă de clincherizare se obţine prin arderea combustibililor cu ajutorul unui arzător combinat pentru combustibil solid gazos lichid şi este de aproximativ 1450oC

Cimentul ca produs finit se prezintă sub forma unor pulberi de culoare gri-verzui icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc

la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn vederea pregătirii mortarelor sau a betoanelor trebuie să confere amestecului fluiditatea necesară Adăugarea unor substanţe fluidificatoare determină folosirea unei cantităţi mai mici de apă

4

4)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

II 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

II 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-se amestecul brut sub forma unei paste

cu un conţinut de apă de 30-50 Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare

II 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn cuptoare verticale Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - consumul de metal

Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură care este cu cca 60 mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 2: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 18VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 19VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 19VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19VIII 2 Modulul de silice 20VIII 3 Modulul de alumină 20VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 21

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 24

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XII Corectarea amestecului brut 27XIII Calculul consumului specific de materii prime 28

XIII1Consumul specific de calcar 28XIII2Consumul specific de argilă 28XIII3Consumul specific de cenuşă de pirită 28XIII4Consumul specific de ghips 28XIII5Consumul specific de zgură 28XIII6 Consumul specific de apă 28

XIV Protecţia mediului ambiant 29XV Protecţia muncii 29XVI Bibliografie 30

I Scurt istoric despre liantii minerali

2

Primul material liant care a fost folosit inca din antichitate de catre om a fost argila nearsa Acest material se utilizeaza si in present pentru executarea celor mai simple cladiri cind pentru constructia data nu este prevazuta o rezistenta inalta Din 2500-3000 ani pina la en au fost gasite diverse metode de obtinere a materialelor liante in primul rind a ipsosului si varului Ipsosul de constructie se folosea la constructia piramidelor in Egipt Cu timpul s-au invatat sa atribuie proprietati hidraulice mortarelor de var cu ajutorul adaosurilor cum ar fi argila arsa si diverse tipuri de minerale vulcanice (tuf praf in forma maruntica) Asemenea mortare se utilizau in constructiile hidrotehnice

Primul care a descoperit cimentul Portland a fost un pietrar englez Djozef Aspdina In anul 1822 in orasul Portland (Anglia) el a obtinut un material liant din amestec de var cu argila arsa pina la eliminarea completa a oxidului de carbon In 1824 el a primit certificatul pentru obtinerea primului material liant care mai tirziu a fost considerat o varietate a romancimentului

In Rusia primul producator a cimentului Portland a fost Egor Gherasimovici Celiev care a imbunatatit producerea cimentului Portland datorita faptului ca a primit ciment Portland pe calea arderii materialelor dozate pina la coacere

In urmatorii ani diversi savanti au continuat cercetarile si studierea proprietatilor cimentului Portland Cu timpul cimentul Portland s-a imbunatatit calitativ datorita introducerii diferitor adaosuri In acest mod au aparut diverse tipuri a cimentului Portland

In acelasi timp cu aparitia noilor varietati a cimentului in toata lumea au aparut uzine producatoare de ciment Cu cresterea necesitatii de intrebuintare a cimentului Portland numarul uzinelor a crescut considerabil

La sfirsitul anilor 1900 majoritatea uzinelor producatoare de ciment se caracterizau prin producerea anuala de 15 mln tone si mai mult

In prezent lucreaza intreprinderi cu o producere anuala de la 25 ndash 4 mln tone folosind cuptor rotativ cu o productivitate de pina 3000 tone de clincher timp de 24 ore

In timpul actual exista un numar mare de uzine cu un complex de masini mecanizate si automatizate La aceste intreprinderi productivitatea creste odata cu cresterea calitatii produselor finite De asemenea se imbunatateste calitatea cimentului creste indicele de rezistenta se diversifica asortimentul se produc diferite tipuri de ciment pentru diverse domenii ale constructiei

I1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTUL PORTLAND

Cimentul Portland este o pulbere fină obţinută prin măcinarea clincherului de ciment portland cu un adaos de 1-7 ghips pentru reglarea timpului de priză şi eventual cu alte adaosuri hidraulice sau inerte pentru a imprima acestuia proprietăţi speciale corespunzătoare destinaţiei

Clincherul de ciment portland este produsul obţinut prin arderea amestecului de materii prime pacircnă la topire parţială Amestecul de materii prime se introduce icircn cuptor

3

fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareI1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct fineţea de măcinare va fi mai mare Astfel concasarea trebuie să asigure obţinerea unui material ale cărui dimensiuni trebuie să facă posibilă alimentarea morilor şi funcţionarea lor cu un consum cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introducă icircn moară cacirct mai fin concasat adică să nu depăşească 20-30 mm

La obţinerea clincherului de ciment Portland cel mai important proces este clincherizarea Acest proces presupune topirea parţială a amestecului apariţia fazei lichide ajută la desăvacircrşirea reacţiilor de formare a constituenţilor clincherului

Pentru clincherele de compoziţie obişnuită temperatura maximă de clincherizare se obţine prin arderea combustibililor cu ajutorul unui arzător combinat pentru combustibil solid gazos lichid şi este de aproximativ 1450oC

Cimentul ca produs finit se prezintă sub forma unor pulberi de culoare gri-verzui icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc

la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn vederea pregătirii mortarelor sau a betoanelor trebuie să confere amestecului fluiditatea necesară Adăugarea unor substanţe fluidificatoare determină folosirea unei cantităţi mai mici de apă

4

4)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

II 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

II 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-se amestecul brut sub forma unei paste

cu un conţinut de apă de 30-50 Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare

II 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn cuptoare verticale Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - consumul de metal

Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură care este cu cca 60 mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 3: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Primul material liant care a fost folosit inca din antichitate de catre om a fost argila nearsa Acest material se utilizeaza si in present pentru executarea celor mai simple cladiri cind pentru constructia data nu este prevazuta o rezistenta inalta Din 2500-3000 ani pina la en au fost gasite diverse metode de obtinere a materialelor liante in primul rind a ipsosului si varului Ipsosul de constructie se folosea la constructia piramidelor in Egipt Cu timpul s-au invatat sa atribuie proprietati hidraulice mortarelor de var cu ajutorul adaosurilor cum ar fi argila arsa si diverse tipuri de minerale vulcanice (tuf praf in forma maruntica) Asemenea mortare se utilizau in constructiile hidrotehnice

Primul care a descoperit cimentul Portland a fost un pietrar englez Djozef Aspdina In anul 1822 in orasul Portland (Anglia) el a obtinut un material liant din amestec de var cu argila arsa pina la eliminarea completa a oxidului de carbon In 1824 el a primit certificatul pentru obtinerea primului material liant care mai tirziu a fost considerat o varietate a romancimentului

In Rusia primul producator a cimentului Portland a fost Egor Gherasimovici Celiev care a imbunatatit producerea cimentului Portland datorita faptului ca a primit ciment Portland pe calea arderii materialelor dozate pina la coacere

In urmatorii ani diversi savanti au continuat cercetarile si studierea proprietatilor cimentului Portland Cu timpul cimentul Portland s-a imbunatatit calitativ datorita introducerii diferitor adaosuri In acest mod au aparut diverse tipuri a cimentului Portland

In acelasi timp cu aparitia noilor varietati a cimentului in toata lumea au aparut uzine producatoare de ciment Cu cresterea necesitatii de intrebuintare a cimentului Portland numarul uzinelor a crescut considerabil

La sfirsitul anilor 1900 majoritatea uzinelor producatoare de ciment se caracterizau prin producerea anuala de 15 mln tone si mai mult

In prezent lucreaza intreprinderi cu o producere anuala de la 25 ndash 4 mln tone folosind cuptor rotativ cu o productivitate de pina 3000 tone de clincher timp de 24 ore

In timpul actual exista un numar mare de uzine cu un complex de masini mecanizate si automatizate La aceste intreprinderi productivitatea creste odata cu cresterea calitatii produselor finite De asemenea se imbunatateste calitatea cimentului creste indicele de rezistenta se diversifica asortimentul se produc diferite tipuri de ciment pentru diverse domenii ale constructiei

I1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTUL PORTLAND

Cimentul Portland este o pulbere fină obţinută prin măcinarea clincherului de ciment portland cu un adaos de 1-7 ghips pentru reglarea timpului de priză şi eventual cu alte adaosuri hidraulice sau inerte pentru a imprima acestuia proprietăţi speciale corespunzătoare destinaţiei

Clincherul de ciment portland este produsul obţinut prin arderea amestecului de materii prime pacircnă la topire parţială Amestecul de materii prime se introduce icircn cuptor

3

fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareI1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct fineţea de măcinare va fi mai mare Astfel concasarea trebuie să asigure obţinerea unui material ale cărui dimensiuni trebuie să facă posibilă alimentarea morilor şi funcţionarea lor cu un consum cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introducă icircn moară cacirct mai fin concasat adică să nu depăşească 20-30 mm

La obţinerea clincherului de ciment Portland cel mai important proces este clincherizarea Acest proces presupune topirea parţială a amestecului apariţia fazei lichide ajută la desăvacircrşirea reacţiilor de formare a constituenţilor clincherului

Pentru clincherele de compoziţie obişnuită temperatura maximă de clincherizare se obţine prin arderea combustibililor cu ajutorul unui arzător combinat pentru combustibil solid gazos lichid şi este de aproximativ 1450oC

Cimentul ca produs finit se prezintă sub forma unor pulberi de culoare gri-verzui icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc

la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn vederea pregătirii mortarelor sau a betoanelor trebuie să confere amestecului fluiditatea necesară Adăugarea unor substanţe fluidificatoare determină folosirea unei cantităţi mai mici de apă

4

4)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

II 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

II 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-se amestecul brut sub forma unei paste

cu un conţinut de apă de 30-50 Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare

II 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn cuptoare verticale Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - consumul de metal

Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură care este cu cca 60 mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 4: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareI1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct fineţea de măcinare va fi mai mare Astfel concasarea trebuie să asigure obţinerea unui material ale cărui dimensiuni trebuie să facă posibilă alimentarea morilor şi funcţionarea lor cu un consum cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introducă icircn moară cacirct mai fin concasat adică să nu depăşească 20-30 mm

La obţinerea clincherului de ciment Portland cel mai important proces este clincherizarea Acest proces presupune topirea parţială a amestecului apariţia fazei lichide ajută la desăvacircrşirea reacţiilor de formare a constituenţilor clincherului

Pentru clincherele de compoziţie obişnuită temperatura maximă de clincherizare se obţine prin arderea combustibililor cu ajutorul unui arzător combinat pentru combustibil solid gazos lichid şi este de aproximativ 1450oC

Cimentul ca produs finit se prezintă sub forma unor pulberi de culoare gri-verzui icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc

la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn vederea pregătirii mortarelor sau a betoanelor trebuie să confere amestecului fluiditatea necesară Adăugarea unor substanţe fluidificatoare determină folosirea unei cantităţi mai mici de apă

4

4)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

II 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

II 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-se amestecul brut sub forma unei paste

cu un conţinut de apă de 30-50 Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare

II 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn cuptoare verticale Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - consumul de metal

Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură care este cu cca 60 mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 5: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

4)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

II PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

II 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

II 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-se amestecul brut sub forma unei paste

cu un conţinut de apă de 30-50 Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare

II 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn cuptoare verticale Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - consumul de metal

Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură care este cu cca 60 mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 6: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit

Consumul specific de energie electrică Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca 10-20 mai mult pentru procedeul uscat Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare

Consumul specific de metal Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele datorită condiţiilor specifice de lucru volum mare al producţiei solicitări mecanice mari şi variabile icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15

Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed care icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed Cel mai mare cuptor prezent icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

III DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 7: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 5-Cuptor2-Siloz 6-Tobă de răcire3-Moară cu bile 7-Turn ciclon4-Compresor 8-Dozator

9-Concasor cu ciocane

III 1 Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 8: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată

mecanică

III 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

III 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a unui sau a mai multor concasoare este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane

Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci

III 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

8

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 9: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn cele 3 silozuri de depozitare De aici este extrasă transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

III 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 Fe2O3 Al2O3) ce constituie clincherizarea Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

9

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 10: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Schema unui cuptor de clincherizarePrincipalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt

- luugime = 50 -150 m- diametru = 3 - 4 m

- viteza de rotare= 1-2 rotatii pe iniuut

III 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn buncherele morilor de ciment Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză Se poate introduce pentru ciment cu zgură zgură granulată de furnal icircn proporţie de 152030 Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice Pompele pneumatice asigură icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

III 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoane la rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

IV IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 11: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

IV 1 Excavator cu lopată mecanică

Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă Operaţiile de săpare şi umplerea cupei transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei icircn poziţia iniţială se execută ciclic Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

IV 2 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

IV 3 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

IV 4 Poduri rulante şi excavator cu rotor

Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite icircn haldele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

IV 5 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis la ambele capete cu fundul in oţel turnat Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus Tamburul e căptuşit icircn interior cu plăci de blindaj

IV 6 Silozuri de omogenizare

11

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 12: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn ce mai mult Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute

La fiecare siloz sunt cacircte 2 bunchere de omogenizare Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici sau din beton armat La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii

Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

IV 7 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

IV 8 Răcitor grătar

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fVIIIe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

IV 9 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn camera I segmenţii sunt perforaţi camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi

IV 10 Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 13: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

IV 11 Maşini de icircnsăcuit

Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 456101214 guri de insacuire o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t cimentora una cu 14 guri de insacuire impacheteaza pina la 120 t cimentora

Capacitatea unui sac este de 50 kg livrarea in saci este mai putin economica ca urmare a costului sacilor a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii Costul sacilor de exemplu reprezinta in tara noastra 5 ndash 6 din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20 )

Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane In schema nr2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca prin admisia aerului sub presiune cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si ca urmare poate curge prin conducte golind cu usurinta recipientul In acest mod operatia poate avea un inalt grad de mecanizare

Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic care se pliaza si rezista la ploaie caldura insecte

Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare ndash in raport cu livrarea in saci ndash cu 35 ndash 50 Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15 la livrarea obisnuita in vagoane si 4 la livrarea in saci se ajunge la aproximativ 05 in cazul utilizarii conteinerelor ) prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35 ) prin mecanizarea complete a operatiei

V Caracterizarea materilor prime

13

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 14: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

V 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă la 99 conţinutul minim fiind de 70 Mineralele componente calcitul şi aragonitul ambele au formula chimică CaCO3 Calcarele sunt roci sedimentare organogene de precipitaţie chimică sau biochimică Mineralele care mai pot să fie prezente icircn proporţii foarte variabile sunt argilele dolomitul cuarţul ghipsul şi alte minerale Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor dar se utilizează şi calcarul olitic creta şi tuful calcaros Calcarele icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

V 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit

14

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 15: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati Acestora li se adauga muscovit feldspati minerale grele (zircon ilmenit rutil magnetit granati etc) fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri glauconit calcit apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala din complexe coloidale silicatate hidratate precum si din resturi de substante organice

Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată porozitate şi capacitate de absorţie mare de obicei impermeabile

Argilele sunt masive sau stratificate şi icircn funcţie de compoziţie foarte divers colorate alb cenusiu negru roşcat brun etc

Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice - monominerale caolin argile smectitice etc sau argile polimictice) structurale şi texturale industriale (argile reziduale argile sedimentare argile de neoformaţie)

V 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

V 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri

15

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 16: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd cantităţi mici de MnO Ti2O P2O5 etc Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu magneziu şi icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-se relativ uşor Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie

V 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn natură sub formă de ghips zaharoid foarte curat dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi argilă nisip cuarţos calcar materii organice etc Prin calcinare pierde apa de cristalizare pulberea obţinută absoarbe din nou apă solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

V 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi Fe2O3 67-68 Al2O3 4-5 SiO2 15-16 CaO 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

V 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

16

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 17: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

V 8 Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips adaosuri cimentoide puzzolanice sau inerte in cantităţi de 6 - 65 şi eventual aditivi

Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui creşte cu mărirea conţinutului de adaos

V 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală Adaosurile cimentoide

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard

măresc tendinţa de separare a apei

reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice

micşorează rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

V 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu

Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass) diatomitele bauxita calcinată argila calcinată cenuşile de termocentrală

Icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

V 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

VI Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

17

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 18: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVI 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VI 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 avem

18

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 19: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

19

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 20: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

VII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

VII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

20

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 21: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

VII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

VIII Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

VIII 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum clincherele tehnice au de obicei un conţinut de CaO mai mic decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

VIII 2 Modulul de silice

21

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 22: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

VIII 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

VIII 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

22

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 23: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

IX Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash Al2O3 Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi ceea ce imprimă

un caracter complex Se cunosc 5 compuşi aluminatul tricalcic (C3A) trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7) aluminatul monocalcic (CA) dialuminatul monocalcic

23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 24: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn acest sistem se cunosc trei compuşi binari feritul bicalcic (C2F)- caracteristic

clincherelor de ciment Portland feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2) Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1) care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

24

C2F

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 25: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

X Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

X 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

25

C2S

C3S

CaO C5A3

C4AF

C3A

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 26: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

X 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

X 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

26

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 27: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

TabelX1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XI Calculul compoziţiei oxidice a cimentului

Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher ştiind că cimentul conţine 13 zgură 5ghips respectiv 82 clincher

XI 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

27

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 28: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

XI 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XI 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXI1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

XII Corectarea amestecului brut

28

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 29: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Amestecul brut aşa cum iese din moară nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei

De aceea se impune că icircnainte de a fi introdus icircn cuptor amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii depozitare omogenizare controlul calităţii corectare omogenizare si controlul calităţii

Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3

Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-se titrul pentru ambele fluxuri[5]

Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ A + B = C

aA +bB =cC aA+bB=c(A+B)aA+bB=cA+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(c-b)(a-c)A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1 B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2 C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

XIII Calculul consumului specific de materii prime

XIII1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XIII2 Consumul specific de argilă

29

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 30: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Csa= 307026666= 046

XIII3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XIII4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XIII5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XIII6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

XIV Protecţia mediului ambiant

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

30

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 31: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

XV Protecţia muncii

La majoritatea uzinelor de ciment echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului transportarea depozitarea si descarcarea unui volum mare de material numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective ldquo Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment ldquo

Muncitorii care se angajeaza la uzina inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca

La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor de asemenea a utilajelor electrice gropilor de descarcare chepenguri etc Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint

Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C pentru carbune din regiunea sub Moscovei - 800C sfredeliti ndash 700C

XIV Bibliografie

Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)

LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare

31

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32

Page 32: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

GGorciacov IBajenov ldquo Materiale de constructie ldquo Moscova 1986 AVoljenschii ldquo Lianti minerali ldquo Moscova 1986 ldquo Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin

metoda umeda ldquo Ministerul materialelor de constructie Leningrad 1986 CStanciu CBocsan VMaximciuc ldquo Dictionar de constructii Rus-Romanrdquo

redactia principal a enciclopediei Chisinau 1991 httpfacultateregieliveroproiectestiinta_materialelor

linia_tehnologica_de_fabricare_a_cimentului_portland-68249html httpwwwtwirpxcomaboutsearchsearchid=139800amptext=

D186D0B5D0BCD0B5D0BDD182amprand=3325308 httpwwwbiblioteca-digitalaaserobibliotecacarte2aspid=45ampidb =

32