Цех шлакопортландцемента

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

                 Строительно-технологический факультет

            Кафедра технологии вяжущих веществ и бетонов

 

 

 

 

 

                               КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

                                           ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Вяжущие вещества»

 

Тема: Цех  шлакопортландцемента

 

 

Выполнил студент СТ III-3                                                                                     

 

Руководитель проекта                                                          

Ларсен Оксана Александровна

 

 

К защите__________________________________________________ 

Проект защищён с оценкой__________________________________            

 

 

Москва 2011

Содержание

1.Ввведение…………………………………………………………………………………………..3

2.Номенкулатура  продукции………………………………………………..…………………………………………..5

3.Технологическая  часть

3.1Выбор способа  и технологической схемы производства……..…………………………….7

3.2Описание технологического  процесса………………………………………….………..….10

3.3Режим работы  цеха……………………………………………………..………………….….10

3.4Расчёт грузопотоков  и определение расхода сырьевых  материалов………….…….…11

3.5Выбор и расчёт  основного технологического и  транспортного оборудования…...…..14

3.6Расчёт потребности  в электроэнергии……………………………………………………...19

3.7Контроль сырья,  производства и готовой продукции……………………………….…...20

4.Технико-экономические  показатели……………………...………………………………….21

5.Охрана труда………………………………………………………………………………………………..22

6.Охрана окружающей  среды…………………………………………………………………...23

7.Библиографический  список………………………………………………………………...…24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

Вяжущие вещества – основа современного строительства. Их широко применяют  для изготовления штукатурных и  кладочных растворов, а также  разнообразных бетонов (тяжёлых  и лёгких). Из бетонов же изготовляют  всевозможные строительные изделия  и конструкции. Портландцемент и  его разновидности, в том числе  шлакопортландцемент, являются основными  материалами в современном строительстве. Они позволяют возводить бетонные и железобетонные конструкции. Жилищное, гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, гидротехническое, горное и дорожное – вот неполный перечень видов  строительства, где с успехом  применяются бетоны на портландцементе.

  Шлакопортландцементом называется  гидравлическое вяжущее, получаемое  путем тонкого измельчения портландцементного  клинкера и высушенного гранулированного  доменного шлака с добавкой  гипса. Шлакопортландцемент можно  изготовить тщательным смешиванием  тех же материалов измельчённых  отдельно.

  Доменные шлаки для изготовления  различного рода строительных  материалов используются у нас  более 100 лет.

  В 1865 году, вскоре после того, как стали применять грануляцию  шлаков водой и были выявлены  их гидравлические свойства, возникло  производство стеновых камней  из смеси извести и шлака.  В 90-ых годах прошлого столетия  в Днепропетровске и Кривом  Роге построили набивным способом  первые крупные здания из шлакобетона.  Позже, в 1913 – 1914 гг., в Днепропетровске  был выстроен первый завод  шлакопортландцемента. Примерно в  то же время производство его  было организовано на Косогорском  металлургическом заводе в Туле. В настоящее время объём производства  шлакопортландцемента у нас достигает  около 30% общего выпуска цемента.

  По своим физико-химическим  свойствам шлакопортландцемент  близок к обычному портландцементу,  но выгодно отличается от него  более низкой стоимостью.

  При прочих равных условиях  стоимость его на 15-20% ниже стоимости  портландцемента. В значительных  количествах он издавна выпускается  во Франции, США, Германии, Англии  и других странах.

  Технология производства шлакопортландцемента  отличается тем, что гранулированный  доменный шлак подвергается сушке  при температурах, исключающих возможность  его рекристаллизации, и в высушенном  виде подаётся в цементные  мельницы. При помоле шлакопортландцемента  производительность многокамерных  трубных мельниц понижается, что  объясняется, по-видимому, низкой  средней плотностью шлака, ограничивающей  возможность достаточного заполнения  по массе объёма мельниц. Иные  результаты получаются при применении  кислых шлаков как мокрой, так  и в особенности полусухой  грануляции. При совместном помоле  с клинкером эти шлаки, хотя  и в значительной степени остеклованы,  не сосредотачиваются в тончайших  фракциях цементного порошка.  Наличие крупных зёрен шлака  в составе шлакопортландцемента  несколько замедляет процесс  твердения. Шлакопортландцемент  обладает повышенной сульфатостойкостью  и антикоррозионностью по отношению  к минерализованным водам. Это  объясняется тем, что выделяющийся  при гидролизе гидроксид кальция  связывается шлаковыми минералами. Специфические свойства шлакопортландцемента (низкая экзотермия, повышенная устойчивость  к агрессивному воздействию и  т.д.) определяют области его применения.

  В следствии пониженного  тепловыделения и повышенной  жаростойкости его предпочитают  портландцементу при изготовлении  бетонов массивных сооружений, а  также в конструкциях горячих  цехов. Повышенная стойкость по  отношению к действию мягких  и сульфатных вод, пониженное  тепловыделение шлакопортландцемента  позволяют эффективно его использовать  в гидротехническом, морском и  речном строительстве( с учётом  норм агрессивности водной среды  ). Однако в отличии от портландцемента,  он неэффективен в частях сооружений, подвергающихся попеременному замораживанию  и оттаиванию или увлажнению  и высыханию. 

  Шлакопортландцемент, как и  портландцемент, широко применяют  в производстве сборных бетонов  и железобетонных конструкций  и изделий, в частности изготавливаемых  с использованием тепловлажностной  обработки. 

  Если бетоны на шлакопортландцементе  используют при пониженных положительных  температурах ( ниже 10грС ), то необходим  искусственный обогрев (за исключением  массивных сооружений ).

  Во всех областях применения  шлакопортландцемента, он оказывается  экономнее портландцемента той  же активности.

 

2. Номенклатура продукции

 Шлакопортландцемент – гидравлическое  вяжущее вещество, полученное путем  совместного тонкого помола портландцементного  клинкера, гипса и гранулированного  или электротермофосфорного шлака.  Гипс вводят в шлакопортландцемент  для регулирования сроков схватывания,  а также в качестве активизатора  твердения шлака, с тем чтобы  содержание SO₃ в шлакопортландцементе было не менее 1% и не более4%. По ГОСТ 10178-85 количество шлака в шлакопортландцементе  должно быть не менее 21% и не более 80% (массы цемента), часть шлака можно заменить активной минеральной добавкой (трепелом) (не более 10% по массе), что способствует улучшению технологических свойств вяжущего вещества. В шлакопортландцементе , предназначенном для применения в массивных гидротехнических сооружениях , предельное содержание шлака не регламентируется и устанавливается по соглашению сторон.

  Разновидностями шлакопортландцемента  являются быстротвердеющий и  сульфатостойкий.

  Быстротвердеющий шлакопортландцемент отличается более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Этот цемент по ГОСТ 10178-85 должен характеризоваться через 3 суток прочностью при сжатии не менее 19.6МПа и при изгибе 3.4МПа, а через 28 суток соответственно 39.2 и 5.4МПа. к особенностям производства быстротвердеющего шлакопортландцемента относят: применение активного алитоалюминатного цементного клинкера, пониженное против обычного количество вводимого в шихту шлака(до 15%), повышенная тонкость помола 3500-4500 см²/г (вместо обычных 2500-3000 см²/г ), применение добавок – ускорителей твердения ( AlCl₃, FeCl_2, NaCl и др.) в количестве 0.5-1% от массы цемента. Клинкер на основных шлаках должен содержать 55-70% C₃S и до 8-10% C₃A. Иными словами цемент должен быть алюминатно-алитовым с повышенными содержаниями коэффициента насыщения и глинозёмного модуля.

  Сульфатостойкий портландцемент отличается повышенной устойчивостью цементного камня к агрессивному воздействию сульфатных вод. Это обеспечивается снижением содержания в клинкере высокоосновных алюминатов кальция, главным образом 3CaOAl₂O₃. пониженное содержание  C₃S и C₃A заметно снижает активность цемента, в связи с чем в первые 28 суток твердения прочность его нарастает медленно.

  Клинкер на заводах шлакопортландцемента  целесообразно изготовлять с  применением в качестве глинистого  компонента гранулированного шлака.  Для получения клинкера можно  применять медленно охлажденные  доменные шлаки, однако и дробление  и помол требуют повышенных  затрат электроэнергии, и поэтому  обычно предпочитают использовать  гранулированные шлаки, получаемые  при быстром охлаждении расплава, образующегося при сплавлении  пустой породы железных руд  с флюсами и золой топлива.  Быстроохлажденные доменные шлаки,  наряду с кристаллическими минералами, содержат большое количество  шлакового песка. Состав шлака  сильно колеблется и находится  в пределах:

CaO -30-35%, Al₂O₃ – 8-24%, SiO₂ – 28-38%, MgO – 1-10%. Активность шлаков зависит от структуры и химического состава, повышается при увеличении содержания шлакового стекла CaO, Al₂O₃.

  Гранулированный шлак предварительно  сушат в сушильных барабанах  или, что эффективнее, в специальных  установках в условиях кипящего  слоя до влажности, не превышающей  1 -2%. Шлак не следует нагревать  выше 600 – 700С, т.к. при более  высокой температуре расстекловываться,  что вызывает уменьшение его  гидравлической активности.

  Высушенный шлак, портландцементный  клинкер и гипс дозируют и  направляют на помол в шаровые  мельницы. Для облегчения помола  можно вводить специальные добавки  в количестве до 1% по массе  цемента (ПАВ, уголь и др.), не  ухудшающие его качество.

  Процессы твердения шлакопортландцемента  более сложны, чем обычного портландцемента,  поскольку в реакции с водой  участвуют оба его компонента: клинкер и гранулированный шлак. В затвердевшем шлакопортландцементе (ШПЦ) преобладают низкоосновные  гидросиликаты кальция, образующиеся  в высокодисперсном гелевидном  состоянии. Это отражается на  его технических свойствах (повышенные  по сравнению с портландцементом  усадочные деформации затвердевшего  камня при его увлажнении и  высыхании и др.).

  Вместе с тем при надлежащем  составе вяжущего вещества отсутствие  или незначительное содержание  в цементном камне свободного  гидроксида кальция и переход  глинозёма в низко основные  гидроалюминаты или гидрогелинит  способствуют повышению сульфатостойкости  ШПЦ по сравнению с портландцементами.

Как показывают исследования, твердение  шлакопортландцемента на основе доменного  шлака при обычной температуре  сопровождается связыванием воды, не испаряющейся при 105⁰, в количестве 15% массы вяжущего вещества (через 28 суток твердения смесей с В/Ц=0,35/0,65). При этом возникают концентрационные поры, суммарный объём которых равен 0,4-0,5 см³/г связанной воды, не испаряющейся при 105^оС. Пористость при твердении портландцементов достигает в среднем 0,28см²/г неиспаряющейся воды. Истинная плотность ШПЦ колеблется в пределах 2,8-3г/см³, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака. Плотность в рыхлом состоянии 900-1200кг/м³, а в уплотненном – 1400-1700кг/м³. Водопотребность ШПЦ 21-25% (чуть ниже обычного портландцемента). С увеличением тонкости помола его водоудерживающая способность значительно возрастает.

  Скорость схватывания зависит  от химического состава шлака  и соотношения в ШПЦ шлака  и портландцементного клинкера , а также от содержания гипса.  Активность ШПЦ при одинаковой  тонкости помола определяется  главным образом оптимальным  для данного шлака  химическим  и минеральным составом клинкера  и соотношением между шлаком  и клинкером. Для производства  шлакопортландцемента предпочтителен  клинкер активностью 40-50МПа с  умеренно повышенным содержанием  С₃А (до 12%) и преобладанием С₃S в силикатной части.

  Тепловыделение при твердении  ШПЦ меньше, чем у ПЦ, причём  тем меньше, чем больше в нем  шлака, и тем значительнее, чем  выше его удельная поверхность.

  Усадка и набухание ШПЦ  при одинаковой тонкости помола  характеризуется приблизительно  такими же показателями, что и  усадка и набухание обычного  портландцемента. С увеличением  содержания в клинкере С₂S и повышением тонкости помола усадка и набухание шлакопортландцемента возрастает.

  Жаростойкость ШПЦ значительно  превосходит жаростойкость портландцемента.  ШПЦ способен без снижения  прочности выдерживать длительное  воздействие высоких температур (600-800^оС). Это объясняется главным образом пониженным содержанием Са(ОН)₂.

  Стойкость ШПЦ при воздействии  мягких и сульфатных вод выше, чем портландцементов. Повышенная  стойкость ШПЦ объясняется образованием  при их твердении цементирующих  новообразований пониженной основности  и незначительным содержанием  в цементном камне гидроксида  кальция.