Производство сульфатостойкого портландцемента мокрым способом

     1. Шығарылатын өнімнің номенклатурасы 
 

     Сульфатқа төзімді портландцементтің ерекшелігі: сульфатты судың агрессивтік  әcepiнe төзімділігі жоғары және қатаю  кезіндегі экзотермиясы төмен, ал аязга  төзімділігі жоғарылау. Сульфатқа  төзімді портланцементті/ СТПЦ/ активті  минералдық қоспаларды қосып және коспай да шығарады. Минералдык қоспалар ретінде 10-20 пайыз гранулданған домна шлагын немесе электротермофосфорлық шлагын немесе 5-10 пайыз шөгінді тау жыныстарын қосады.

     Сульфатқа төзімді портландцемент кәдімгі  портландцементтің бір түрі болып  табылады, және кәдімгі портландцементтен  айырмашылығы, негізінен жүйелі түрдегі  ауыспалы мұздап қалу мен еру немесе ылғалдану мен құрғау жағдайларында, сульфатты агрессияға жоғары төзімділікке ие. Бұл цементті құрамы нормаланған  клинкер және гипсті бірге ұсақтау  жолымен алады.                                              

     СТПЦ  минералдық құрамы нормалданған клинкерден алынады. Оны құрамында мөлшері 5 пайыздан көп емес, – 50 пайыз жэне - – 22 пайыз болатындай етіп дайындайды. және мөлшерлері аздау болатындықтан, СТПЦ активттігі едәуір төмендеу болып, қатаю процесі баяу өтеді. Қaзipгi шығаратын қоспасыз сульфатқа төзімді портландцементтің маркасы Μ 400, ал активті минералдық қоспа қосылған СТПЦ маркасы Μ 400 және 500. Минералды қосылыстары бар портландцементтегі домендік немесе электротермофосфорлық щлактардың мөлшері 20%-дан көп болмауы керек. Сульфатты судың әсері бар, қыста ауыспалы мұздап және epiп, жазда болса – тущы сумен бірде суланып, бірде кeyiп тұратын жағдайда пайдаланатын үйлерге қоятын талапқа сай сульфатқа төзімді цементті қолдану орынды. Ceбeбi бұл цемент сульфатқа да және аязға да, суға да төзімді.

     Портландцементтің қатаю мерзімдерін корректирлеу үшін оған гипсті енгізеді және де ол әрекет портландцементтің мықтылығының жоғарылауына жағымды әсерін тигізеді. ГОСТ 10178-76 бойынша қоспасыз, минералды қоспалары  бар және шлакпортландцементті айырады. 
 
 
 
 
 
 

     2. Шикізат мінездемесі 
 

     Шикізат базасының сапасы және дайындалған  шикізат араласпасының құрамының  дұрыстық дәрежесі бойынша алынатын портландцементтің сапасын, пештердің өнімділігін, отны шығынын және т.б. өндірістің көрсеткіштерін алдын ала жобалап айтуға болады.

     Цемент  клинкерін алу үшін қажет негізгі  шикізат материалдарын үш түрге  бөлуге болады: 1. Күйдіргенде  СаО беретін карбонаттық компонент – ; 2. Көпшілігінде алюмосиликаттан тұратын саздық компонент; 3. Шикізат араласпасында жетіспей тұрған оксидтердің мөлшерін реттеу үшін қолданылатын корректирлеуші (түзеуші) қоспалар.

     Карбонаттық компонент ретінде негізінде  СаО (40-44% көбірек), MgO (3,2-3,7 пайыздан көп емес) және азғана (1% көп емес) тұратын карбонаттар тау жынысын (ізбес тасы, бор, туф, мрамор және т.б.) қолданылады. Әсіресе өте бағалы шикізат – садан (20-50%) және майда көмірқышқыл кальцийден (50-80%) тұратын мергелдік тау жынысы. Саздық компонентке каолинит, монтмориллонит, галлуазит және гидрослюд сияқты минералдардан тұратын жұқа дисперсиялы шөкпелі тау жыныстары жатады. Онымен қатар жеңіл балқымалы саздар, саздылы мергель, саздылы сланец, лесс және тағы басқа сол сияқты жыныстар пайдаланылады. Бұлардың химиялық құрамдары мына оксидтерден тұрады: 60-80% , 5-20% , 3-15% . Саздардың құрамында тағы көмірқышқыл тұздары түрінде аздаған кальций және магний оксидтері болуы мүмкін. , және MgO қосылған ерігіш тұздар қоспалары мүмкіндігінше аз болуы керек.

     Корректирлеуші  қоспалар, жоғарыда айтылғандай, карбонат және саздан тұратын екі компонентті шикізаттар араласпасындағы жетпей тұрған оксидтерді қажетті мөлшерге жеткізу үшін қолданатын шикізат. Мысалы, мөлшерін шикі арласпаға трепел, опока қосу арқылы көбейтеді. Күкірт қышқылдар заводының пириттер огоркаларын немесе домналық пештердің колошник топырағын қосып мөлшерін көбейтеді. мөлшерін көбейту үшін бокситті немесе глинеземге бай саздарды қолданады.

     Әртүрлі өнеркәсіптердің жанама өнімдері мен  қалдықтары. Жанама өнімдер мен қалдықтар цемент өнеркәсібі үшін өте тиімді шикізат болып есептеледі. Олардың көпшілігі құрамдары бойынша портландцемент клинкеріне жақын, демек қолдануға дайын тұрған қоспалар. Қазіргі кезде домна қоқыстары, электротермофосфорлар шлактары және глинезем өндірісінің қалдығы – нефелиндік шлам, цемент өнеркәсібінде кең қолданылады.

     Электротермофосфорлар қоқыстары табиғи фосфориттерді  электро пештерде температурада тікелей буға айналдыра айдағанда пайда болатын /возгонка/ қалдық. Домналы және электротермофосфорлар қоқыстарының құрамы көптеген оксидтерден және күкіртті қосындылардан тұрады: CaO, , , MgO, , CaS, MnS, FeS.

     Нефелиндік  шлам өте жоғары температуралық өңдеуден шыққандықтан, портландцемент клинкерінің  құрамында болатын екі кальцийлі  силикаттан тұрады. Сондықтан оны  белитті шлам деп те атайды. Химиялық құрамы: – 25-30%, CaO – 50-55%. Бұдан дайын шикі араласпа алу үшін 15-20% кальций карбонатын қосса болғаны. Мұндай араласпадан клинкер алғанда, отын шығыны 20-25% төмендейді де пештің өнімділігі 20% шамадай өседі.

     Отын. Цемент өнеркәсібі отын мен энергияны  ең көп тұтынатын халық шаруашылығының бір саласы. Жыл сайын цемент өнеркәсібі 23 млн.т. шартты котельдік-пештік отынын және 14 млрд. кВт/сағ. электрэнергиясын тұтынады. Тұтынатын отынның құны дайын цементтің өзіндік құныннан 26%-ға дейін болады. Отын мне электр энергия шығынын 1% азайту арқылы 12,5 млн. Тенге экономия жасауға болады. Сондықтан отын және энергия қорынұқыпты тұтыну, оны үнемдеу жолдарын іздестіру цемент өнеркәсібі үшін өте маңызды мәселе.

     Цемент  өнеркәсібінде отын үшін майдаланған  тас көмір, мазут және табиғи газ  қолданылады. Әрине тас көмір  қолданудың көптеген ыңғайсыздығы бар. Біріншіден, оны қолданарда қосымша  қойма алаңын жасау керек, өзіндік  кептіруге және ұнтақтауға қажет  агрегаттармен жабдықталған технологиялық  жолы болу керек. Оның үстіне заводтың санитарлық жағдайы нашарлауынан көмірдің өзіне-өзі жанып кету қаупі туады. Осы себепті техникалық қауіпсіз жұмыс істеу үшін көптеген инженерлік, экологиялық проблемаларды шешуді керек етеді.

     Сұйық отын (мазутты) қолдануда да көптеген ыңғайсыздық бар. Мысалы, оны пешке  берер алдында сұйықтандыпу үшін С температураға дейін қыздыру қажет. Сондықтан оны қыздыратын агрегат салу керек, оған қоса мазутты сақтайтын арнаулы қойма, қоймадан оны қопару үшін насос талап естіледі.

     Технологиялық жағынана ең тиімді табиғи газ. Ол газ  жүргізу құбыл жолынан басқа  ешқандай құрылысты да, жабдықты да қажет етпейді. Сондықтан кейінгі  жылдары мүмкіндігінше цемент заводтары  табиғи газ қолдануға көшіп жатыр. 
 
 

     3.Шикізат шихтаның құрамын есептеу 
 

     Клинкердің  химиялық және минералдық құрамына қанша  компоненттің енетінін анықтау үшін шикізат шихтаның құрамын есептеу  жүргізледі. Мұны есептеуде оңайдан  бастап қиынға дейінгі әдістер қолданылады, негізгісі химиялық құрамна байланысты болады. Есептеу барысында алынған  мәндер ережеге сәйкес үтірден кейін  екі ондық сан алынады. Есеп қорытындысы 100% болу керек. Егер есеп барысыннда 100%-дан асып кететін болса, онда компоненттер санын пропорционалды өзгертеді. Ал егер 100%-ға жетпей тұрса, онда компоненттерде пропорционалды және -ке 100%-ға қанша жетпей тұрса, сонша қосамыз.сонда есеп барысында 100% болады. 

     3.1 кесте – Оксидтердің құрамына байланысты мәндер 

 
 

     3.2 кесте – Шикізат материалдарын 100%-ға есептегенде химиялық құрамының шығыны 

 
 

     1. Омырған күлді жағармайдың кликер  m-на қатысты есептейміз (немесе 100 кг клинкерді):

                             

                                                                                                           (1) 

   

       мұндағы  P – күлен шыққан шығын;                                         

                        А – жағарамайдың күлділігі;

                         В – омырған күлдердің саны (%-бен барлық жағармай күлдерінен).

     2. Әктас құрамындағы сазбалшық  сланеці мен күлдің 1в.ч. санын  анықтаймыз: 

                           

                               

                                                       (2) 

       мұндағы  А – әктас;

                        В – сазды сланеці. 

          

                                                                                                  (3) 

       мұндағы  А – әктас;

                        С – күл.

     3. Тесілген материалдың шығынын  100 кг клинкерге есптеу

       а) Әктастың күлге 
 

       б) Әктас пен клинкерден алынған  клинкердің саны 
 

       в) Әктас пен сазды сланеці  алынған клинкерінің саны 
 

       г) 85,0386 клинкер алу үшін қажет  материал шығыны сазды сланеці  
 
 
 
 

     Тесілген  материалдың қосындысы клинкер  санымен бірдей, сондықтан есеп дұрыс  жүргізілген.

     Материалдың жалпы шығыны:

       күл – 11,1014 кг;

       сазды сланеці – 67,5257 кг;

       Барлығы – 74,627 кг. 

     4. 1т. Клинкердегі құрғақ материалдың  шығындарын есептеу. Есеп қорытындыларын  кестеге енгіземіз.

       Әктас – 

       Сазды сланеці –

       Күл –  

     3.3 кесте – Материалдардың шығыны