Мягкие породы (мел, глина) с высокой естественной влажностью в водной среде могут измельчаться за счет саморасклинивания без существенных механических усилий и, соответственно, энергетических затрат. Диспергация мела и глины в водной среде объясняется механическим разрушением конгломератов природных тонкодисперсных частиц, расклинивающим действием пленок воды, проникающей в поры породы, физико-химическими процессами, связанными с наличием зарядов на частицах глины. Для «роспуска» глин используют болтушки, представляющие собой бетонный резервуар диаметром 5—12 м и глубиной 2—6 м. В центре на фундаменте установлен вертикальный вал, в крестовине которого подвешены стальные бороны со съемными зубьями. Бороны при вращении разбивают куски породы и интенсивно перемешивают их с водой, поступающей в болтушку. Процесс размучивания сопровождается частичным обогащением сырья, так как из него выделяются каменистые плотные включения, которые периодически удаляются из болтушки. Этот агрегат применяется и для приготовления портландцементного сырьевого шлама при производстве цемента по мокрому способу. Основной недостаток болтушек в том, что они требуют значительных производственных площадей и не обеспечивают полного измельчения материалов.
Более эффективным и менее громоздким аппаратом для измельчения мягких материалов являются роторные мельницы, или мельницы-мешалки, работа которых основана на том, что в горизонтальном металлическом барабане вращается со скоростью 300— 400 об/мин быстроходный ротор с билами. Куски материала, находясь в воде, подвергаются интенсивному перемешиванию, измельчаясь при соударении и взаимном трении, а также при ударе о металлическую поверхность корпуса и бил ротора.
Различают две принципиально отличающиеся схемы помола: по открытому и замкнутому циклам. По открытому циклу помола материал проходит через мельницу однократно, а по замкнутому — материал по выходе классифицируется на грубые и тонкие фракции. Крупные фракции возвращаются в мельницу на домол, а мелкие — поступают в технологический цикл.
Posts Tagged ‘портландцемент’
Измельчение мягких пород
Суббота, сентября 19, 2009еоретические основы технологии силикатных материалов
Суббота, сентября 19, 2009Анализ принципиальных технологических схем получения вяжущих материалов, керамики и стекла (рис.2.2) наглядно свидетельствует, что при разнообразии свойств получаемых изделий различия между ними весьма невелики, а первые три этапа различных ветвей силикатной технологии совпадают полностью. Вне зависимости от вида получаемого материала они преследуют одни и те же цели.
Подготовка исходных компонентов должна обеспечить для каждого из них заданный химико-минералогический состав, необходимую степень чистоты, а также физическое состояние и влажность, требуемые для последующей переработки. Эта стадия включает процессы обогащения минерального сырья, то есть промывку водой, флотацию, сортировку, магнитную и ситовую сепарацию, химическую очистку и другие способы удаления вредных примесей; сушку сырья до влажности, обеспечивающей возможность измельчения и т.д. Выбор способа подготовки определяется видом сырья и предъявляемым к ним требованиям.
Измельчение компонентов обеспечивает получение размеров их зерен в соответствии с особенностями последующей технологии и требованиями к свойствам изделий. Измельчение твердых крупногабаритных пород производят, как правило, в две стадии (грубое и тонкое), мягких — в одну. Помол может осуществляться как в сухом виде, так и в воде. Выбор схемы измельчения также определяется видом сырья и способом последующей обработки.
Смешивание компонентов должно обеспечивать получение однородной композиции (шихты, массы, шлама, шликера) определенного химико-минералогического и зернового состава.
Общая стадия для всех видов силикатных материалов тепловая обработка. Именно на этом этапе происходят те физико-химические процессы в сырьевой смеси, которые обеспечивают превращение ее в вяжущее, керамику, стекло. При этом обжиг может проводиться не до спекания (известь, гипс), до спекания (керамика, портландцемент), либо до плавления (получение стекла или глиноземистого клинкера). В зависимости от этого температура тепловой обработки может меняться для разных материалов от 100 до 2500°С.
После тепловой обработки все материалы подвергают общей технологической операции — охлаждению.
Основные отличия технологий проявляются либо на стадии подготовки к тепловой обработке (керамика), либо — после нее. В технологии керамики обжигают предварительно сформованные изделия, поэтому перед тепловой обработкой появляются дополнительные операции, связанные с формованием сырца (полуфабриката) и удалением временной связки (сушка).
Шлаки
Суббота, сентября 19, 2009Сталеплавильные шлаки образуются в результате окисления примесей неметаллической части шихты — кремния, углерода, серы и фосфора и растворения последних в плавне. В составе этих шлаков содержится 30—35% соединений магния, железа и марганца, 15—30% Si02 , 8—10% Al2Ov модуль основности находится в пределах 1,2—1,4.
Шлаки электротермофосфорного производства образуются при электротермической обработке фосфоритов и апатитов, обычно их гранулируют. Они примерно на 90% состоят из оксидов кальция и кремнезема и относятся к основным шлакам. В качестве примесей содержат оксиды магния, алюминия, железа и сульфиды этих металлов. Гранулированные шлаки должны содержать не менее 38% Si02 , не менее 43% (CaO+MgO) и не более 2,5% Р2Оу
Шлам нефелиновый используют в составе портландцементнои сырьевой смеси. Это отход комплексной переработки апатито-нефелиновых пород в глинозем, соду, поташ. Его химический состав (% по массе): Si02-26-30, А12Ог -2,2-6,5, Fe203 - 2,1-5,5, СаО — 52—59, MgO — 2—2,5, Na20 — 1—2,5. Поскольку этот шлам прошел частичную термическую обработку, то он состоит в основном из двухкальциевого силиката, входящего в состав портландцемента и способного к гидравлическому твердению.
Топливные золы и шлаки используют в стекольных и керамических шихтах и для получения вяжущих материалов. Они образуются при сжигании топлива при температуре 1400—1600°С. Термическое воздействие на неорганическую (минеральную) часть топлива приводит к образованию твердых конгломератов различных соединений. Мелкие и легкие частицы с удельной поверхностью 1500-3000 см2/г, содержащиеся в количестве около 90%, уносятся из топки газами (зола—унос), а более крупные оседают на пол топки и спекаются в кусковые шлаки. По химическому составу зола состоит на 85—90% из оксидов кремния, алюминия, железа, кальция и магния.
Из побочных продуктов химической промышленности наибольшее применение получил фосфогипс для изготовления гипсовых вяжущих и как добавка к цементу для регулирования сроков схватывания. Фосфогипс является отходом производства фосфорной кислоты и фосфатных удобрений из природных фосфоритов. На 80—98% он состоит из CaS04-2H20, примесями являются Р205 и соединения фтора. Фосфогипс отличается высокой влажностью (до 25%) и очень высокой дисперсностью (размер частиц от 1 до 150 микрон).
Высокоактивные алюмосиликатные породы
Суббота, сентября 19, 2009Перлит, пемза, туф, трасс - высокоактивные алюмосиликатные породы вулканического происхождения - используются в керамическом производстве в качестве плавней, в цементной промышленности — в качестве активных минеральных добавок. Туфы и трассы образовались из вулканических пеплов, а пемза и перлит — из лавы. Высокая активность этих пород связана с тем, что алюмосиликаты находятся в них в виде метастабильного вулканического стекла.
Известняк, мел — основное сырье для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента, важный компонент стекольных и керамических шихт. Известняк и мел состоят в основном из минерала кальцита — СаС03 и отличаются лишь плотностью. Известняк — твердая и плотная осадочная порода. Мел — осадочная микрозернистая, слабосцементированная и рыхлая порода, состоящая из мельчайших скелетных частей и панцирей простейших организмов.
Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества и вида примесей, а также их распределения в массе. Для производства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании СаО — 40-43,5%, MgO- 3,2-3,7%. Желательно, чтобы сумма Na20 и К20 не превышала 1%, а содержание S03 было не выше 1,5—1,7%. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкозернистой структурой. Полезны также примеси тонкодисперсного глинистого вещества и аморфного кремнезема при равномерном йх распределении в карбонатной породе. Включения же значительных количеств доломитов и крупнокристаллического кварца, имеющих низкую реакционную способность, нежелательны.
Наиболее высокие требования предъявляются к карбонатному сырью для производства стекла. В известняке и меле для сортовой посуды допускается не более 0,03% Fe203, для оконного стекла - 0,2%.
Мергель — лучшее сырье для производства портландцемента, может также использоваться в составе стекольных шихт. Это переходная горная порода от известняков к глинам; она представляет собой природную смесь из 20—50% глинисто-песчаных веществ и 50—80% мельчайших частиц углекислого кальция. В зависимости от содержания СаС03 и глинисто-песчаного вещества мергели подразделяют на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье — известковый мергель, содержащий примерно 75—80% СаС03 и 20—25% глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси, что упрощает производство портландцемента. В стекольные шихты введение мергеля желательно при производстве бутылочного стекла.
Аллюмосиликатное сырье
Суббота, сентября 19, 2009Глины — основное сырье керамического производства и важнейший компонент портландцементной сырьевой смеси. Они представляют собой осадочные тонкообломочные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов каолинитовой, монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп. Отличительное свойство глин — их высокая пластичность, обусловленная слоистым строением кристаллических решеток глинистых минералов. Внутри отдельных слоев между ионами существуют прочные ко-валентная и ионная связи, а связь между отдельными пакетами осуществляется за счет слабых остаточных сил. Эта особенность строения обуславливает способность глинистых минералов расщепляться на тонкие частицы с размерами менее 0,01 мм, самопроизвольно диспергировать в воде, набухать за счет вхождения молекул воды в межслоевое пространство. Глины имеют различный минералогический состав даже в пределах одного месторождения. В тех случаях, когда они содержат значительное количество обломочных пород в виде песка, щебня и гальки, требуется их предварительное обогащение.
Минералогический состав глин представлен преимущественно гидратами алюмосиликатов и кварцем. Их химический состав колеблется в широких пределах: Si02 - 45-80%, А12Оъ - 10-40%, Н2О - 3-15%. В небольших количествах в глинах могут присутствовать кальций, магний, натрий, калий, железо и другие, которые входят как в структуру глинистых минералов, так и в состав примесей глинистой породы полевых шпатов и слюд. При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллические включения, поэтому содержание фракций более 0,2 мм не должно превышать 10%.
Для керамики важнейшее свойство глин - их способность к спеканию. Она зависит от количества в глине минералов-плавней, ее дисперсности и вида основного глинистого минерала. У обычных тонкодисперсных глин, содержащих 4-6% плавней, температурный интервал интенсивного спекания составляет 100— 150°С. Особенно высокие требования предъявляют к огнеупорным глинам для строительной, технической керамики и огнеупорных материалов. Они состоят в основном из кремнезема и глинозема (не менее 26%) и очень небольшого количества плавней — оксидов железа, кальция, магния, щелочных металлов. С увеличением содержания А12Ог и уменьшением содержания плавней огнеупорность глин и изделий на их основе повышается.
Глинистые сланцы — это плотные породы, образованные из глин в результате полиморфизма. Они отличаются от глин большей плотностью и твердостью, а также меньшей пластичностью и набухаемостью.
Каолины — важнейшее сырье для производства тонкой керамики (фарфора, фаянса), а также входят в состав стекольных шихт. Основной глинистый минерал - каолинит (Al20y2Si022H20). От каолиновых глин, имеющих близкий минералогический состав, каолины отличаются крупнокристаллическим строением и меньшей пластичностью.