Карбонатное сырье для производства портландцемента и извести

Под цементным сырьем понимают горные породы и отходы промышленности, в результате технологической переработки которых получают вяжущий материал – цемент, являющийся одним из основных материалов для строительного производства.

Вяжущие вещества, получаемые в результате соответствующей технологической переработки различных горных пород, представляют собой порошок (цемент), который при затворении водой образует удобное для обработки и укладки пластичное тесто, затем затвердевающее и образующее прочный искусственный камень. Если цемент при этом был смешан с мелким заполнителем (песком), то получают строительный раствор, если добавляют еще и крупный заполнитель – бетон. В зависимости от того, в каких условиях вяжущие способны затвердевать, они разделяются на две большие группы: воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие после затворения водой твердеют и набирают прочность только на воздухе. При увлажнении они теряют свою прочность. К их числу относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорный цемент.

Гидравлические вяжущие твердеют и на воздухе и в воде. Но максимальной прочности они достигают только в условиях постоянного увлажнения. Главный представитель – портландцемент, характеристика которого приводится ниже.

В основе производства цемента лежит взаимодействие между оксидами СаО и SiО₂ при обжиге сырьевой смеси. Поэтому главными породами для производства вяжущих являются известняки, реже мергели, мел, глинистые мергели, содержащиеСаСО₃ (кальцит), а также глины.

Итак, портландцемент – это тонкий порошок, в состав которого входит:

− клинкер (80−95 % в составе портландцемента) – смесь размолотого известняка и легкоплавких глин. С первым в смесь вносится основная часть окиси кальция, со вторыми – кремнезем, глинозем и окислы железа. Глины в объеме клинкера составляют 15−25 %. В последнее время, в качестве глинистой составляющей применяются отходы производства – металлургические шлаки и шламы. Полученную смесь – клинкер – подвергают обжигу;

− гипсовый камень, ангидрит (5−7 %) применяются для регулирования сроков схватывания цемента;

− активные минеральные добавки (10 %) – диатомиты, трепела, опоки (кремнистые породы). Они связывают в бетоне свободную известь в нерастворимые в воде соединения. Если количество минеральных добавок составляет 30−40 %, то получают пуццолановый портландцемент. Он очень водостоек, водонепроницаем, и устойчив к сульфатной коррозии. Применяется в гидротехническом строительстве.

Поскольку портландцемент (да и все цементы) трехкомпонентная смесь, а при мокром способе производства необходимо еще и большое количество воды, то при оценке месторождения в одном месте или рядом должны быть запасы и карбонатного и глинистого сырья и вода. Добавки можно привезти.

Требования к компонентам портландцемента следующие.

1. Карбонатное сырье – вредно окремнение, запесоченность, присутствие доломита в количестве более 18 %, закарстованность.

Содержание СаО – не менее 42,5 % (т.е. не менее 75 % СаСо₃), МgО – не более 4 %, К₂О+Na₂O – не более 1 %, SО₃ – не более 1,3 %, Р₂О₅ – не более 0,4 %. Если производят белый цемент, то определяют красящие оксиды – МnО, Сr₂O₃ и др.

2. Глины – вредно присутствие крупных обломков, запесоченности. Они должны обладать низкой огнеупорностью (1100−1150 ºС), средней пластичностью и низкой температурой спекания (100−150 ºС). Этим условиям отвечают полиминеральные, преимущественно, гидрослюдистые по составу глины − легкоплавкие.

Химический состав глин должен отвечать следующим требованиям. Содержание (не более), масс. %: МgО – 6, SО₃ – 5, К₂О+Na₂O – 3,5−4, Р₂О₅ – 0,6, ТiО₂ – 2.

3. Гипс – отсутствие твердых включений, препятствующих размолу, наличие сульфатов.

4. Активные минеральные добавки – диатомит, трепел, опока, вулканические породы (туфы). Применяются также доменные, топливные шлаки, золошлаковые смеси. Содержание SO₃ в диатомитах, опоках, трепелах не должно превышать 3 %.

По запасам месторождения карбонатных пород распределяются следующим образом: менее 10 млн. т – очень мелкие; 10−50 – мелкие, 50−100 – средние, 100−300 – крупные, более 300 – очень крупные. Их добыча производится открытым способом, в карьерах. Рыхление породы осуществляется взрывами. Полученная масса автотранспортом перевозится на место потребления – цементные заводы.

В Свердловской области существуют 2 эксплуатируемых месторож-дения известняков для цементного сырья – Невьянское−1 и Кунарское. Имеется ряд месторождений карбонатного сырья (известняков), пригодных для производства цемента – Северо−Воронцовское, Савотькинское и Черемшанское.

Основными потребителями сырья являются ОАО «Сухоложскцемент» (г. Сухой Лог) и ОАО «Невьянский цементник» (г. Невьянск).

В целом острого дефицита в цементе область пока не испытывает, однако имеются хорошие перспективы для вывоза его в Тюменскую область, Ханты−Мансийский и Ямало−Ненецкий автономные округа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: