Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых» для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных ископаемых»

Вопросы для повторения:

1. 
   Какая разница между гидравлическими цементами и воздушными вяжущими материалами ?
   
2. 
   На какие группы делятся гидравлические цементы?
   
3. 
   Какое сырье применяется для производства гидравлических цементов?
   
4. 
   Укажите основные показатели, характеризующие сырье для гидравлического цемента?
   
5. 
   Что такое гидравлический и силикатный модули и какая между ними разница?
   
6. 
   Перечислите технические требования к сырью для портландцемента?
   
7. 
   Чем отличается мокрый способ производства портландцемента от сухого?
   
8. 
   Какова обычная влажность различного цементного сырья?
   

Лекция 25


Дробление, измельчение и дезинтеграция цементного сырья
План:
1) Дробление, измельчение цементного сырья.
2) Химический и минералогический состав клинкера


Цель занятий: Дать общие понятия о дроблении, измельчении и обогащении
цементного сырья.


1. Крупность различных видов цементного сырья, поступающего в сырья отделение цементных заводов, определяется природой и свойствами сырья системой разработки месторождений и уровнем механизаций очистных горных работ. Сырье поступает из карьера с некоторым содержанием влаги, в среднем плотные кристаллические известняки содержит 3-5% влаги, рыхлые известняки 5-8%, мель 15-25%, мергель 8-18%, глина 10-25%.
Увеличение мощности цементных заводов и снабжающих их сырьем карьеров, а также стремление к эффективной механизации трудоемких работ заставляют увеличивать размер кусков породы, поступающих в дробление (габаритные размеры известняки – 800-900 мм).
Крупно-среднее дробление ведется обычно два приема конечная крупность дробленых пород определяется способом производства цемента - мокрыми сухим.
При сухом способе крупность дробленого материала подбирают так, чтобы облегчить и упростить сушку. При сушке в барабанной сушилке известняк дробят до 50мм, мергель и глину – до 30мм. При сушке материалов в трубе-сушилке дробление ведут до 5-8мм.
Перед мокрым измельчением целесообразно с целью экономики энергии возможно более мелкое дробление сырья.
Таким образом, степень дробления сырья в цехах крупно среднего дробления практически колеблется между 20 и 80.
Для первого приема дробления обычно применяются щековые дробилки, позволяющие осуществить дробление породы крупностью 600-800мм до кусков размером 120-200мм. На второй стадии дробления часто применяются двух роторные и иногда одно роторные молотковые дробилки. ( Грохоченные, осуществляются при помощи колосниковых грохотах).
Измельчение. Тонкое измельчение сырья являются одной из важнейших и наиболее энергоемких операций. Помимо тонкости помола сырья, большое значение имеет однородность массы.
Тонкие измельчение твердых компонентов сырьевой шихты портландцемента (известняка, плотного мергеля и др.) осуществляется только в барабанных мельницах. В зависимости от способа производства цемента, измельчение ведут соответственно мокрым или сухим путем. Мельницы для мокрого и сухого помола различаются только некоторыми деталями конструкции кроме того, мельницы для сухого измельчения имеют аспирационные устройства.
Большое значение для качества цементного сырья имеет тонкость измельчения и в еще большей степени, содержание в измельченном материале наиболее тонких классов, которое невозможно контролировать с помощью сит (приходится пользоваться дисперсионным анализом). Важном характеристикам измельченного продукта могут служит величина поверхности одного грамма материала.(удельная поверхность см²/г.)
Чем тоньше измельчение материала перед обжигом, тем выше качество цемента и тем быстрее протекают реакции образования минералов цементного клинкера состав клинкера.
Качество клинкера зависит от его химического и минералогического составов.
2. Химический состав характеризуется содержанием в клинкере различных окислов. Минералогический состав – теми веществами (минералами), которые образуется из этих окислов в процессе обжига.
В практике цементного производства пользуются также третьим показателем оценки качества клинкера: соотношением между основными окислами, позволяющим регулировать и заранее рассчитывать минералогический состав клинкера, зная химический состав исходных сырьевых материалов.
Сырьевыми материалами для производства портландцементного клинкера чаще всего служат горные породы: глина и известняк, содержащие углекислый кальций.
Глина состоит из различных веществ, образовавшихся в основном из трех окислов: SiO₂ – двуокиси кремния (кремнезема) Al₂O₃ –окиси алюминия (глинозема) и Fe₂O3- окисли железа. Углекислый кальций CaCО₃-может быть представлен двумя окислами CaO и CО₂
При обжиги клинкера глинистые вещества углекислый кальций разлагаются Газообразные продукты, в частности CО₂ и вода удаляются, и оставшиеся четыре твердых окисла CaO, SiО₂,и Al ₂O₃ и Fe₂O₃ образует при спекании основные минералы цементного клинкера.
Процентное содержание основных окислов в клинкере обыкновенно портландцемента находится в следующих пределах .
CaO-60-67% SiO₂-19-25 % Al₂O₃-4-8% Fe₂O₃-2-6%/
Наряду с основными окислами в клинкере могут присутствовать и другие , напр. Окиси магния , натрия, калия , ангидрит, серная кислота двуокись титана , Р₂О₅ и др.
Четыре основных окисла_, Al₂O_3, Fe₂O₃ клинкера не находятся в свободном состоянии. При обжиге они взаимодействуют между собой, образуя различные минералы, которые в основном определяют важнейшие строительные свойства портландцемента.
Важнейшими минералами портландцементного клинкера являются:
Трехкальциевый силикат (алит) – 3 CaO _* SiO₂
Двухкальциевый силикат (белит ) - 2 CaO _* SiO₂
Трехкальциевый алюминат – 3 CaO _* Al₂O₃
Процентное содержание основных минералов в клинкере обыкновенного портландцемента находятся в следующих пределах :

3 CaO _* SiO₂ - 42 - 65 %

2 CaO _* SiO₂ - 15 – 50 %

3 CaO _* Al₂O₃ – 2 – 15 %

4 CaO _* Al₂O_{3 *} Fe₂O₃ – 10 – 25 %

Их суммарное количество составляет 95-98 %.