Типичным сырьем в технологии портландцемента являются известняк и глина.
Месторождения мергеля, сформировавшиеся в результате совместного осаждения известняка или мела и глины в водных бассейнах, встречаются реже. В России используют чаще мел и глину. Стоимость сырья составляет 25...30% от себестоимости цемента. Соотношение между компонентами в подготовленной сырьевой смеси
составляет по массе 75...80% карбоната кальция и 20…25% глины. Завод, выпускающий 1,8-2,4 млн. т цемента в год, потребляет 3...4 млн. т мела и 720...960 тыс. т глины.
Известняки - наиболее распространенная осадочная, горная порода. Под термином "известняк" подразумеваются многочисленные разновидности карбоната кальция, но, как правило, это два минерала: кальцит и арагонит. Кальцит, наиболее распространенный в земной коре минерал, формирует массивы известняковых гор, образующихся при различных геологических процессах. Самостоятельной разновидностью карбоната кальция органогенного происхождения является мел - мягкая, слабосцементированная порода, содержащая 98...99% карбоната кальция в виде скелетных остатков фораминифер - простейших корненожек. Мел имеет сильно развитую внутреннюю пористость и высокую удельную поверхность, значительно превышающую все другие разновидности карбонатных пород. Мел залегает большими толщами на территории Русской платформы в районах Белгорода, Брянска, Курска, юга Воронежской области, Мордовии, Средней Волги, Славянска в Украине.
Мощные толщи меловых отложений достигают 30...80 м. Качество известняковых пород зависит от их структуры. Считают, что мелкозернистый (менее 0,01 мм) кальцит мела легче взаимодействует с кислотными оксидами глины. СаО, выделившийся из плотных мраморовидных известняков, реагирует медленнее, отдельные кристаллы кальцита в известняка могут быть повышенной твердости в сравнении с основной породой недостаточно измельченными поступают в печь. Несмотря на большой расход энергии на помол сырья, с установкой печей большой длины высокая плотность известняка часто рассматривается технологами как положительный фактор.
При низкой естественной влажности плотные известняки позволяют работать с пониженной влажностью шлама. Кроме того, при помоле сырья плотного известняка нет переизмельченных частиц (диметром 5 мкм и меньше), трудно улавливаемых в электрофильтрах и выносимых из печей с отходящими газами. Удается осуществить хороший контакт сырьевых реагентов при обжиге.
Сильно развитая внутренняя поверхность мела обусловливает как избыточное обводнение шлама для перемещения по заводским коммуникациям, так и ограниченный контакт частиц мела и глины на начальных этапах обжига.
Кроме структуры сырья важно постоянство химического состава поступающего из карьера известняка. Кремниевые включения в виде так называемого карста, кремниевые желваки и кварцевые зерна нежелательны. Равномерно распределенные, ограниченные глинистые примеси повышают однородность сырьевой смеси.
Химический состав известняков, используемых цементными заводами, характеризует высокое содержание СаО (47...55%). Допустимо применение пород, в которых СаО не менее 42% при работе на газе и мазуте и 44% СаО при работе на угольном топливе. Использование известняка при меньшем, чем указанные величины СаО, возможно при условии, если второй компонент вносит в сырьевую смесь недостающее количество оксида кальция.
Ввиду близости ионных радиусов с ионом кальция (1,04Ả) в известняках могут содержаться примеси ионов Мп2+ (0,91), Fe2+ (0,80), Zn + (0,83) и Mg2+ (0,74) [3,23]. Допустимое содержание MgO - 3,2%.
Мергель - осадочная горная порода, при формировании которой совместно осаждались глинопесчанистая тонкодисперсная суспензия и карбонат кальция. Применение известкового мергеля с 75...80% СаСОз и 20...25% глины (натурал), состав которого близок к готовой цементной сырьевой шихте, упрощает технологию. Самый дешевый цемент в России до перестройки изготовлял Подгоренский цементный завод при обжиге гранул из откорректированной сырьевой смеси на основе мергелей в шахтных печах.
по материалам: Лугинина И.Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов. - Белгород, 2004 |