Технология производства цемента, как и других материалов, интересует строителей (специальность ПГС) лишь в той мере, в какой она оказывает влияние на свойства цемента. Технологическая схема и блок-схема (словесное описание технологии) приведено на рис.2. [Можно предложить студентам занести блок-схему в тетрадь]
Рис.2. Технологическая схема получения портландцемента (по мокрому способу)
Отметим главные технологические операции и их влияние на свойства цемента и экономику процесса при мокром (отраженном в схеме) и сухом способе производства.
· Подготовка сырьевой смеси. Предварительно раздробленный известняк и распущенная в воде глина перемалываются в сырьевой мельнице (на схеме она названа трубной по типу размалывающих элементов). При мокром способе достигается равномерное смешение и получение однородной сырьевой смеси (шлама). При сухом способе производства в сырьевой мельнице (или другом агрегате) размалывают предварительно высушенные известняк и глину. Смесь получается менее однородной, качество цемента в итоге хуже.
· Обжиг сырьевой смеси во вращающейся печи. При мокром способе производства из шлама в печи прежде всего испаряется вода. На испарение воды отводится около половины длины печи (общая длина до 200 м). Это сильно повышает энергоемкость производства и увеличивает стоимость цемента. При сухом способе печь значительно короче, энергии на обжиг затрачивается меньше. Общим моментом при всех способах производства является максимальная температура обжига 1450˚С, потому что именно при этой температуре продукт обжига оплавляется и образуется алит – главная составная часть портландцемента. Температуру создают горелки, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе (на рис.2 печь на твердом топливе). Максимальная температура создается ближе к концу печи (так называемая зона спекания)
· Охлаждение клинкера на выходе из печи. Это еще один важный момент, влияющий на качество цемента. На рис.2 обозначена в конце печи скромная деталь, названная «холодильник». По существу это кольцевая решетка, под которую снизу вдувается холодный воздух. Воздух проходит через решетку и слой выходящего из печи клинкера. Необходимо охладить клинкер до температуры несколько ниже 1000˚С, чтобы предотвратить его кристаллизацию. Незакристаллизованный клинкер в дальнейшем (при затворении цемента) значительно быстрее и полнее будет гидратироваться, чем кристаллическая модификация. Только при достаточно эффективном охлаждении клинкера на выходе из печи можно получить требуемую марку цемента.
· На стадии помола с гипсом клинкер должен быть уже холодным, охлажденным на клинкерном складе, горячий клинкер вызовет дегидратацию гипса и, как следствие, ухудшение свойств цемента.
· При погрузке и хранении цемент следует предохранять от увлажнения, в том числе от длительного контакта с влажным воздухом, потому что цемент гидратируется не только при затворении водой, но и при действии влаги из воздуха. При этом снижается активность (марка) цемента. Потребителю следует помнить, что заданная марка цемента даже при правильном хранении остается не более одного месяца.
