Cuprins [PDF]

Zitiervorschau

Cuprins: I. SCURT ISTORIC DESPRE PRODUCEREA LIANTII MINERALI I.1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND II. PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND II. 1. PROCEDEUL USCAT II. 2. PROCEDEUL UMED II. 3. PROCEDEUL SEMIUSCAT 3 II. 4. PROCEDEUL SEMIUMED III. DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC III. 1. Extragerea materiilor prime III. 2. Încărcarea şi transportul materialului derocat III. 3. Pregătirea şi depozitarea materiilor prime III. 4. Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime III. 5. Arderea amestecului brut. Obţinerea clincherului III. 6. Depozitarea şi măcinarea clincherului III. 7. Ambalarea şi livrarea cimentului IV. ÎNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE IV. 1. Excavator cu lopată mecanică IV. 2. Concasorul cu ciocane IV. 3. Uscătoare cu tambur rotativ IV. 4. Poduri rulante şi excavator cu rotor 9 IV. 5. Mori cu bile IV. 6. Silozuri de omogenizare IV. 7. Cuptorul rotativ IV. 8. Răcitor grătar IV. 9. Mori de ciment IV. 10. Silozuri de ciment IV. 11. Maşini de însăcuit V. Caracterizarea materialelor prime V. 1. Calcarul 12 V. 2. Argila V. 3. Marnele 13 V. 4. Zgura V. 5. Ghipsul V. 6. Cenuşă de pirită V. 7. Clincher 15 V. 8. Cimenturile cu adaos V. 8. 1. Adaosurile cimentoide V. 8. 2. Adaosurile puzzolanice V. 8. 3. Adaosurile inerte VI. Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher VII. Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 1

1 1 2 3 3 3 5 6 6 6 7 7 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 10 11 11 12 13 14 14 14 15 15 15 15 16 18

VII. 1. Conţinutul procentual în CaO în amestecul brut VII. 2. Conţinutul procentual în SiO2 în amestecul brut VII. 3. Conţinutul procentual în Al2O3 în amestecul brut VII. 4. Conţinutul procentual în Fe2O3 în amestecul brut VII. 5. Conţinutul procentual în MgO în amestecul brut VII. 6. Conţinutul procentual în alcalii în amestecul brut VIII. Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică VIII. 1. Gradul de saturare în oxid de calciu VIII. 2. Modulul de silice VIII. 3. Modulul de alumină VIII. 4. Clasificarea modulară a cimenturilor Portland IX. Locul clincherului de ciment Portland în diagrama cuaternară X. Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului X. 1. Conţinutul procentual de C 4 AF în clincher X. 2. Conţinutul procentual de C 3 A în clincher X. 3. Conţinutul procentual de C 3 S şi C 2 S în clincher XI. Calculul compoziţiei oxidice a cimentului XI. 1. Conţinutul procentual de CaO în ciment XI. 2. Conţinutul procentual de SiO2 în ciment XI. 3. Conţinutul procentual de Al 2 O3 în ciment XI. 4. Conţinutul procentual de Fe2 O3 în ciment XI. 5. Conţinutul procentual de MgO în ciment XI. 6. Conţinutul procentual de alcalii în ciment XII. Corectarea amestecului brut XIII. Calculul consumului specific de materii prime XIII.1.Consumul specific de calcar XIII.2.Consumul specific de argilă XIII.3.Consumul specific de cenuşă de pirită XIII.4.Consumul specific de ghips XIII.5.Consumul specific de zgură XIII.6. Consumul specific de apă XIV. Protecţia mediului ambiant. XV. Protecţia muncii XVI. Bibliografie

I Scurt istoric despre liantii minerali.

2

18 18 18 19 19 19 19 19 20 20 21 21 23 23 24 24 25 25 26 26 26 26 26 27 28 28 28 28 28 28 28 29 29 30

Primul material liant care a fost folosit inca din antichitate de catre om a fost argila nearsa. Acest material se utilizeaza si in present pentru executarea celor mai simple cladiri, cind pentru constructia data nu este prevazuta o rezistenta inalta. Din 2500-3000 ani pina la e.n. au fost gasite diverse metode de obtinere a materialelor liante, in primul rind a ipsosului si varului. Ipsosul de constructie se folosea la constructia piramidelor in Egipt. Cu timpul s-au invatat sa atribuie proprietati hidraulice mortarelor de var cu ajutorul adaosurilor, cum ar fi argila arsa si diverse tipuri de minerale vulcanice (tuf, praf in forma maruntica). Asemenea mortare se utilizau in constructiile hidrotehnice. Primul care a descoperit cimentul Portland a fost un pietrar englez Djozef Aspdina. In anul 1822 in orasul Portland (Anglia) el a obtinut un material liant din amestec de var cu argila arsa pina la eliminarea completa a oxidului de carbon. In 1824 el a primit certificatul pentru obtinerea primului material liant care mai tirziu a fost considerat o varietate a romancimentului. In Rusia primul producator a cimentului Portland a fost Egor Gherasimovici Celiev care a imbunatatit producerea cimentului Portland, datorita faptului ca a primit ciment Portland pe calea arderii materialelor dozate pina la coacere. In urmatorii ani diversi savanti au continuat cercetarile si studierea proprietatilor cimentului Portland. Cu timpul cimentul Portland s-a imbunatatit calitativ datorita introducerii diferitor adaosuri. In acest mod au aparut diverse tipuri a cimentului Portland. In acelasi timp cu aparitia noilor varietati a cimentului, in toata lumea au aparut uzine producatoare de ciment. Cu cresterea necesitatii de intrebuintare a cimentului Portland numarul uzinelor a crescut considerabil. La sfirsitul anilor 1900 majoritatea uzinelor producatoare de ciment se caracterizau prin producerea anuala de 1,5 mln tone si mai mult. In prezent lucreaza intreprinderi cu o producere anuala de la 2,5 – 4 mln tone folosind cuptor rotativ cu o productivitate de pina 3000 tone de clincher timp de 24 ore. In timpul actual exista un numar mare de uzine cu un complex de masini mecanizate si automatizate. La aceste intreprinderi productivitatea creste odata cu cresterea calitatii produselor finite. De asemenea se imbunatateste calitatea cimentului, creste indicele de rezistenta, se diversifica asortimentul, se produc diferite tipuri de ciment pentru diverse domenii ale constructiei.

I.1 GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTUL PORTLAND Cimentul Portland este o pulbere fină obţinută prin măcinarea clincherului de ciment portland cu un adaos de 1-7% ghips pentru reglarea timpului de priză şi eventual cu alte adaosuri hidraulice sau inerte pentru a imprima acestuia proprietăţi speciale corespunzătoare destinaţiei. Clincherul de ciment portland este produsul obţinut prin arderea amestecului de materii prime până la topire parţială. Amestecul de materii prime se introduce în cuptor

3

fie sub formă de pastă fie sub formă de făină în raport cu produsul folosit. Operaţiile menţionate pot fi grupate în trei etape importante: 0 - pregătirea amestecului brut 1 - arderea 2 - obţinerea cimentului Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază în limitele următoare: I.1. TABEL: CaO 60 – 67% SiO2 19 – 24% Al2O3 4 – 7% Fe2O3 2 – 6% MgO 4 – 5% SO3 Max 3% Pentru a obţine compoziţia arătată, materia primă trebuie să conţină în jur de 75 – 80% CaCO3 şi 25 – 30% SiO2, Al2O3, Fe2O3. Omogenizarea amestecului brut va fi cu atât mai bună, cu cât fineţea de măcinare va fi mai mare. Astfel concasarea trebuie să asigure obţinerea unui material ale cărui dimensiuni trebuie să facă posibilă alimentarea morilor şi funcţionarea lor cu un consum cât mai mic de energie. Materialul trebuie să se introducă în moară cât mai fin concasat, adică să nu depăşească 20-30 mm. La obţinerea clincherului de ciment Portland cel mai important proces este clincherizarea. Acest proces presupune topirea parţială a amestecului, apariţia fazei lichide ajută la desăvârşirea reacţiilor de formare a constituenţilor clincherului. Pentru clincherele de compoziţie obişnuită, temperatura maximă de clincherizare se obţine prin arderea combustibililor cu ajutorul unui arzător combinat pentru combustibil solid, gazos, lichid şi este de aproximativ 1450oC. Cimentul ca produs finit se prezintă sub forma unor pulberi de culoare gri-verzui închis culoare care se datorează compuşilor ferici. Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt: 1)Densitatea: este cuprinsă între 3 şi 3,2 g/cm3..Ease determină cu metoda pitrometrului, folosind ca lichid de lucru eter de petrol. 2)Timpul de priză: începutul de priză şi sfârşitul prizei sunt termeni care servesc la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de întărire. La cimenturile normale începutul de priză are loc după cca. 3 ore, iar la cimenturile cu priză înceată înainte de 5-7 ore. Cimenturile la care începutul prizei are loc înainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă. Sfârşitul prizei are loc după 7 ore, iar la cele cu priza înceată, după 10 ore. 3)Apa de consistenţă normală: Apa adăugată cimentului în vederea pregătirii mortarelor sau a betoanelor trebuie să confere amestecului fluiditatea necesară. Adăugarea unor substanţe fluidificatoare determină folosirea unei cantităţi mai mici de apă. 4

4)Variaţia de volum: Piatra de ciment în curs de întărire prezintă fenomene de contracţie - umflare. Contracţia cimentului se dovedeşte mică în cazul unui conţinut ridicat de 3CaO.SiO2 (C3S). 5)Rezistenţele mecanice: Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment.

II. PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND În industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume: procedeul uscat, procedeul umed, procedeul semiuscat şi procedeul semiumed. II. 1. PROCEDEUL USCAT În cazul acestuia materiile prime înainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15% uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea. În acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină. II. 2. PROCEDEUL UMED Materiile prime se macină umed obţinându-se amestecul brut sub forma unei paste cu un conţinut de apă de 30-50%. Cuptorul cu care se face clincherizarea este alimentată cu pasta obţinută la măcinare. II. 3. PROCEDEUL SEMIUSCAT Materiile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat. Făina brută se granulează cu 8-12% apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formate. II. 4. PROCEDEUL SEMIUMED Materiile prime se macină în mod analog ca şi în cazul procedeului umed. Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă. Turtele obţinute conţinând 1820% apă se granulează şi se introduc în cuptorul de clincherizare. Până la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat, iar arderea se făcea în cuptoare verticale. Odată cu apariţia cuptorului rotativ s-a putut introduce şi procedeul umed de fabricaţie. Aceste două procedee principale de fabricaţie a clincherului s-au dezvoltat şi perfecţionat continuu în decursul anilor. Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume: 3 - proprietăţile fizice ale materiilor prime 4 - consumul specific de materii prime 5 - consumul specific de căldură 6 - consumul specific de energie electrică 7 - consumul de metal Consumul specific de căldură ceea ce diferenţiază net procedeul umed de cel uscat este consumul de căldură, care este cu cca. 60% mai mare la procedeul umed la utilaje de capacităţi egale.

5

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie, în special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15% uscarea ridică probleme dificile şi în acest caz procedeul umed este cel mai indicat de folosit. Consumul specific de energie electrică. Din datele literaturii de specialitate reiese că pentru obţinerea unei tone de clincher sunt necesari 35-45 KW la procedeul umed şi cu cca. 10-20% mai mult pentru procedeul uscat. Tendinţa generală este micşorarea acestor cifre la ambele procedee. În cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la îmbunătăţirea randamentului instalaţiilor de măcinare. Consumul specific de metal. Echipamentul mecanic al unei fabrici de ciment face parte din grupa utilajelor grele, datorită condiţiilor specifice de lucru: volum mare al producţiei, solicitări mecanice mari şi variabile în timpul exploatării, uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate în cazul cuptoarelor. Analizând greutăţile utilajelor tehnologia de aceeaşi capacitate care funcţionează după cele două procedee rezultă că pentru procedeul uscat apare o importantă economie de metal 15%. Iniţial cimentul Portland s-a fabricat exclusiv după procedeul uscat. Odată cu introducerea cuptorului rotativ a apărut procedeul umed, care în scurt timp a căpătat o pondere predominată în producţia de ciment, datorită avantajului pe care îl avea în comparaţie cu procedeul uscat şi anume: realizarea amestecului brut, măcinarea şi omogenizarea se realizează în bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decât în cazul procedeului uscat. Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit în special a cuptoarelor rotative, ajungându-se la cuptoare cu w 7,62x232m şi capacitate de producţie de 3600 t/zi. Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare. Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau în vedere scoaterea în afara cuptorului a anumitor faze ale procesului de ardere. Aceasta a dus la micşorarea dimensiunilor de gabarit ale cuptorului dar şi la necesitatea renunţării la procedeul umed. Cel mai mare cuptor prezent în lume pentru acest procedeu a fost pus în funcţiune în anul 1972 în Japonia şi are o productivitate de 5100 t/zi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 6,2x125 m. Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi în ponderea proceselor de fabricaţie. Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial în producţia de ciment o deţinea procedeul umed, cca. 80% în perioada anilor 1965, procedeul uscat deţinea deja 10% din producţia mondială de ciment.

III. DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

6

Schema tehnologica de producere a cimentului portland

1- Uscător 2-Siloz 3-Moară cu bile 4-Compresor

5-Cuptor 6-Tobă de răcire 7-Turn ciclon 8-Dozator 9-Concasor cu ciocane

III. 1. Extragerea materiilor prime

7

Zăcămintele de calcar sunt constituite în ansamblu din calcar gresoase, marne calcaroase, calcare cretoase, gresii calcaroase, etc. Zăcământul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternând într-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă. Din această cauză conţinutul în CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate în exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcământului cu influenţe defavorabile asupra producţiei. Înălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m, astfel că exploatarea se realizează într-o singură treaptă. Vatra carierei este situată la cota +20m.Metoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii:  descopertarea zăcământului  derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul forezelor  derocarea secundară a blocurilor negabaritice  încărcarea materialului derocat autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică. III. 2. Încărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este încărcată autobasculante cu ajutorul excavatorului cu lopată mecanică. Gradul de ocupare ale excavatoarelor este între 50-60% din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze: 8 - carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcarului diferă de la carieră la carieră şi chiar în cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducând la amplasarea excavatoarelor în fiecare carieră, nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru. III. 3. Pregătirea şi depozitarea materiilor prime Calcarul adus din cariere este basculat în buncărele a unui sau a mai multor concasoare, este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime. Concasarea calcarelor compacte se poate realizează cu diferite tipuri de concasoare, cel mai fregvent folosite sunt concasore cu fălci sau cu ciocane. Tot aici se află şi staţia de descărcare a marnei şi a cenuşii de pirită. Transportul este asigurat de benzi transportoare de cauciuc. Desprăfuirea este asigurată de filtru cu saci. III. 4. Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime De la concasoare sau hală calcarul, cenuşa de pirită şi argila sunt introduse în buncărele a 2 mori de făină. Măcinarea în aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind în acest scop gazele arse de la cuptor sau în cazul în care cuptorul staţionează, de la focare auxiliare de ardere cu păcură.

8

Făina măcinată, trece apoi printr-un separator static care reintroduce în circuit fracţiunea grosieră numită „griş”. Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină. Pompele asigură în continuare transportul făinii în 3 silozuri de omogenizare. Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducând masa de făină brută în stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz. Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decât folosirea metodelor mecanice. Din procesul de măcinare, amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putând prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată. Aceasta impune ca înainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei, urmat de corectarea acestuia în conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică. Când s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută în cele 3 silozuri de depozitare . De aici este extrasă, transportate cu rigole pneumatice şi elevatoare la buncherele pompelor ce vor transporta făina la cuptor. Dozarea cantităţii de făină ce va fi introdusă în cuptor este asigurată de benzi de cântărire automată. De la pompe făina intră în turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură, de unde se încălzeşte până la 700-800oC şi se decarbonatează parţial. Turnul de cicloane are 4 trepte, circulaţia materialelor făcându-se în echicurent cu gazele de ardere. III. 5. Arderea amestecului brut. Obţinerea clincherului Procesul de ardere în cuptor comportă următoarele reacţii: decarbonatarea, combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO 2, Fe2O3, Al2O3) ce constituie clincherizarea. Răcirea clincherului obţinut se face cu răcitoare grătar. Clincherul răcit este preluat de transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc şi vărsat în hala de clincher. Desprăfuirea se realizează în proporţie de 90% în electrofiltre şi în cicloane. Arderea în cuptoare pentru realizarea unei temperaturi în zona de clincherizare de cca. 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm. Datorită vâscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preîncălzită la peste 100 oC. Răcirea clincherului se face în răcitoare grătar, iar transportul în hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc.

9

Schema unui cuptor de clincherizare Principalele caracteristici ale cuptorului de cliucherizare sunt: - luugime = 50 -150 m; - diametru = 3 - 4 m - viteza de rotare= 1.-.2 rotatii pe iniuut;

III. 6. Depozitarea şi măcinarea clincherului Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus în buncherele morilor de ciment. Ca adaos la măcinare se introduce ghips ca moderator de priză. Se poate introduce pentru ciment cu zgură, zgură granulată de furnal în proporţie de 15,20,30%. Amestecul este preluat de elevatoare şi transportat la rigolele pneumatice care-l colectează de la toate morile şi-l transportă la buncherele pompelor pneumatice. Pompele pneumatice asigură în continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare. Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci. Cimentul colectat de filtre este reintrodus în circuit. Cimentul e depozitat pe sortimente în silozuri. Cimentul staţionează în acestea cât este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare. III. 7. Ambalarea şi livrarea cimentului Livrarea se face la 3 rampe astfel : la rampa 1 numai în saci. Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi în vagoane. la rampa 2 există posibilitatea de încărcare în saci, utilizând maşina de însăcuit. La această rampă livrarea se face şi în vrac. Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilor. la rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atât în saci cât şi în vrac, iar încărcarea în vagoane se face cu benzi autoîncărcătoare tip Mőllers. Atât maşinile de însăcuit cât şi mijloacele de transport şi silozurile care asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci, funcţionând în acelaşi regim cu cele de la mori ciment. IV. ÎNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

10

IV. 1. Excavator cu lopată mecanică. Se foloseşte un excavator cu cupă dreaptă. Operaţiile de săpare şi umplerea cupei, transportul la locul de descărcare şi revenirea cupei în poziţia iniţială se execută ciclic. Elementele constructive ale unui excavator: 9 - braţ articulat 10 - cupă 11 - sistem de deplasare IV. 2. Concasoare cu ciocane Sunt utilaje folosite în fabrică pentru sfărâmarea rocilor de duritate medie. Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei. Sfărâmarea materialului în aceste concasoare are loc prin: 12 - lovire cu ciocane direct în bucăţile de material 13 - lovire între ciocane şi placa excavatoare 14 - lovire între ciocane şi grătare. IV. 3. Uscătoare cu tambur rotativ Întrucât zgura necesară pentru ciment soseşte în fabrică umed este necesară uscarea ei. Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 t/h. Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane. IV. 4. Poduri rulante şi excavator cu rotor Sunt utilaje ce asigură un proces discontinii cel mai des folosite în haldele de materiale în industria silicaţilor. Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare între ele: 15 - mişcarea de ridicare a sarcinii 16 - mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant 17 - mişcarea podului rulant de-a lungul halei . IV. 5. Mori cu bile Mărunţirea materialului în morile cu bile se realizează prin efectul combinat de lovire şi frecare a unor corpuri de măcinare libere. Aceste mori se compun dintr-un tambur cilindric care se roteşte în jurul axului său orizontal. Tamburul este din tole de oţel şi este închis la ambele capete cu fundul in oţel turnat. Materialul este introdus la un capăt al morii prin fusul tubular şi evacuat prin fusul tubular din capătul opus. Tamburul e căptuşit în interior cu plăci de blindaj. IV. 6. Silozuri de omogenizare

11

În orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat, omogenizarea se impune din ce în ce mai mult. Metoda de omogenizare folosită este metoda sferturilor. Această metodă presupune construirea unor compartimente de omogenizare deasupra silozurilor de depozitare a făinii brute. La fiecare siloz sunt câte 2 bunchere de omogenizare. Silozurile de omogenizare se construiesc din tablă de oţel pentru capacităţi mici, sau din beton armat. La toate tipurile de silozuri de omogenizare pneumatică, fundul este prevăzut cu plăci de fluidizare, realizate dintr-un material ceramic sau metal sinterizat prin care este insuflat aer cu debit care să producă fluidizarea parţială a făinii. Procedeul Fũller (al sferturilor) se caracterizează prin aceea că fundul silozului este împărţit în 4 sectoare egale. După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune. Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atât pe verticală, cât şi pe orizontală, realizându-se astfel omogenizarea ei. Sectoarele active se schimbă pe rând după un anumit timp (10-15 minute). La sfârşitul acestui ciclu făina este omogenizată. IV. 7. Cuptorul rotativ Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte încet în jurul axei sale şi este uşor înclinat faţă de planul orizontal. IV. 8. Răcitor grătar Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350 oC. Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului până la aproximativ 200oC. Răcirea clincherului se realizează în etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator. Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un rând de plăci fVIIIe, urmat de un rând de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţii/minut. IV. 9. Mori de ciment Măcinarea clincherului şi a ghipsului, pentru obţinerea cimentului, se realizează în mori tubulare cu bile. Această moară este prevăzută cu 3 camere. Peretele dintre camerele I-II este dublu, în camera I segmenţii sunt perforaţi, camera II care sunt prinşi de un disc de oţel pe care sunt sudate palete de preluare a cimentului. Peretele dintre camerele II-III este format din segmenţi perforaţi.

IV. 10. Silozuri de ciment

12

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare în silozuri. Aici are loc păstrarea acestuia până la momentul livrării, sau până la transportul la maşini de însăcuit. În timpul însilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată. Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic închise şi bine izolate. Pentru a împiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afânare în partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază. Cimentul este depozitat în silozuri pe sortimente. IV. 11. Maşini de însăcuit Masinile de insacuit circulare pot functiona cu 4,5,6,10,12,14 guri de insacuire ; o masina cu 12 guri de insacuire impacheteaza 90 t ciment/ora, una cu 14 guri de insacuire, impacheteaza pina la 120 t ciment/ora. Capacitatea unui sac este de 50 kg. livrarea in saci este mai putin economica, ca urmare a costului sacilor, a manoperei si instalatiilor afe ctate acestei operatii. Costul sacilor, de exemplu, reprezinta in tara noastra 5 – 6% din costul total ( in alte tari acest scop ajunge pina la 20% ). Livrarea in vrac este mai economica si este indicate sa se faca pentru marii consumatori. Se folosesc pe scara din ce in ce mai mare conteinere de diverse tipuri si recipient pneumatic montate pe vagoane sau autocamioane. In schema nr.2 se reprezinta schematic un recipient pneumatic. Utilizarea sa se bazeaza pe aceea ca, prin admisia aerului sub presiune, cimentul este adus intr-o stare asemanatoare unui lichid si , ca urmare, poate curge prin conducte, golind cu usurinta recipientul. In acest mod, operatia poate avea un inalt grad de mecanizare. Pe plan mondial se extinde folosirea conteinerelor din material plastic, care se pliaza si rezista la ploaie, caldura, insecte. Aceste metode modern conduc la o ieftinire a costului de livrare – in raport cu livrarea in saci – cu 35 – 50%. Economiile realizate se explica prin elimenarea folosirii sacilor si a masinilor de insacuit cu manopera corespunzatoare, prin elimenarea pierderilor de ciment ( de la 15% la livrarea obisnuita in vagoane si 4% la livrarea in saci, se ajunge la aproximativ 0,5% in cazul utilizarii conteinerelor ), prin posibilitatea realizarii transportului rutier cu garniture special ( se reduc cheltuielile effectuate in acest sens cu aproximativ 35% ), prin mecanizarea complete a operatiei.

V. Caracterizarea materilor prime:

13

Materiile prime utilizate în scopul obţinerii cimentului sunt: calcarul, argila, marnele, zgura, ghipsul şi cenuşa de pirită. V. 1. Calcarul: sau piatra de var este o rocă monominerală, carbonatată, de culoare albă, cenuşie sau galbenă, alcătuită predominant din carbonat de calciu, ajungând până la 99%, conţinutul minim fiind de 70%. Mineralele componente, calcitul şi aragonitul, ambele au formula chimică CaCO3. Calcarele sunt roci sedimentare organogene, de precipitaţie chimică sau biochimică. Mineralele care mai pot să fie prezente în proporţii foarte variabile sunt argilele, dolomitul, cuarţul, ghipsul şi alte minerale. Calcarul care conţine un procent ridicat de argile este numit mergel. La un anumit conţinut de argilă se poate folosi pentru obţinerea cimenturilor. Pentru fabricarea acestuia cele mai nedorite impurităţi sunt cuarţul şi feldspatul. Calcarul compact cu granule fine este principala materie primă pentru obţinerea lianţilor, dar se utilizează şi calcarul olitic, creta şi tuful calcaros. Calcarele, în funcţie de impurităţi, au densitatea cuprinsă între 2,40-2,80 g/m3. Rezistenţa calcarelor este cuprinsă între 50-1500 N/cm2. Datorită compactităţii lor, calcarele nu reţin mai mult de 5% apă, ca urmare, prin uscare şi umezire, calcarele nu îşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne în timpul uscării. Calcarul prezintă rezistenţa la îngheţ-dezgheţ, iar dacă conţine mai mult de 3% argilă, stabilitatea la ger şi apă scade puternic.

.

V. 2. Argila :sunt unele dintre cele mai răspândite roci de pe suprafata pamantului, fiind roci sedimentare cu structura foarte fina, cu granule mai mici de 0.002 mm, alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase: caolinit, illit, 14

montmorillonit, etc. Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati, realizati din alterarea feldspatilor si a altor silicati. Acestora li se adauga muscovit, feldspati, minerale grele (zircon, ilmenit, rutil, magnetit, granati, etc), fragmente de cochilii precum si alte minerale diagenetice ca sulfuri, glauconit, calcit, apoi particule foarte fine de minerale nealterate provenite din roca initiala, din complexe coloidale silicatate, hidratate, precum si din resturi de substante organice.  Argilele sunt roci sedimentare cu plasticitate ridicată, porozitate şi capacitate de absorţie mare, de obicei impermeabile.  Argilele sunt masive sau stratificate şi în funcţie de compoziţie, foarte divers colorate: alb cenusiu, negru, roşcat, brun etc..  Argilele se clasifică după criterii mineralogice (argile oligomictice monominerale; caolin, argile smectitice etc. sau argile polimictice), structurale şi texturale, industriale (argile reziduale, argile sedimentare, argile de neoformaţie).

V. 3. Marnele: sunt roci tranziţie între argilă şi calcar , conţinând carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu în diferite proporţii. Au structuri variabile de la compactă şi dură până la friabilă. Umiditatea variază de la câteva procente până la 20% în funcţie de compoziţie. Fiind roci argilocalcaroase se utilizează în fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri. V. 4. Zgura: este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei în combinatele siderurgice. Este un reziduu, amestec de silicaţi, aluminaţi, şi aluminosilicaţi rezultat în procesul de extragere a metalelor din mindereuri 15

sau la topirea metalelor. Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă, alături de oxizii principali, CaO, MgO, Al2O3, SiO2, conţinând cantităţi mici de MnO, Ti2O, P2O5, etc. Topiturile de zguri de furnal constă dintr-un amestec de silicaţi, aluminaţi şi silico-aluminaţi de calciu, magneziu şi în cantităţi mici, de fier, mangan, titan, dar şi sulfuri, fosfaţi şi fosfosilicaţi. Zgura răcită brusc poate fi granulată, expandată şi ca vată minerală, conţinând o cantitate importantă de fază vitroasă chiar când sunt bazice, măcinându-se relativ uşor. Zgura granulată şi expandată este folosită ca adaos la producerea cimentului, pentru a reduce consumul de clincher portland a cărui producţie este mare consumatoare de energie. V. 5. Ghipsul: utilizat în scopul reglării timpului de priză, este un mineral incolor, cu forme intermediare de culoare, până la alb, având formula chimică: CaSO4.2H2O. Această rocă sedimentară de precipitaţie, sulfat natural hidratat de calciu conţine 32,5% oxid de calciu, 46,6% oxid de siliciu şi 20,9% apă. Se găseşte în natură sub formă de ghips zaharoid, foarte curat, dar de cele mai multe ori amestecat cu diferite impurităţi: argilă, nisip cuarţos, calcar, materii organice, etc. Prin calcinare pierde apa de cristalizare; pulberea obţinută absoarbe din nou apă, solidificându-se. Prin încălzirea, pierde o parte din apa de cristalizare formându-se un semihidrat cu formula chimică: CaSO4.1/2H2O. Prin pierderea în continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu, CaSO4. Reţeau cristalină a CaSO4.2H2O este format din straturi de anioni SO42- şi cationi Ca2+,constituind pachete legate între ele prin molecule de apă. Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi, ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a întăririi se foloseşte şi anhidritul natural.

V. 6. Cenuşă de pirită: este un adaos de corecţie, utilizat în scopul corecţiei conţinutului în Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor în industria acidului sulfuric. Având un conţinut ridicat de Fe2O3 realizează o corecţie eficientă a amestecului brut pentru obţinerea clincherului. Un exemplu de compoziţie chimică de cenuşă de pirită ar fi: Fe2O3 67-68%, Al2O3 4-5%, SiO2 15-16%, CaO 2,5-3%, în cantităţi mai mici sulf, alcalii, MgO şi pierderi la calcinare. V. 7. Clincher: Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin încălzirea materiei prime până aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei într-o masă compactă şi dură.

16

V. 8. Cimenturile cu adaos se obţin prin măcinarea clincherului cu ghips, adaosuri cimentoide, puzzolanice sau inerte, in cantităţi de 6 - 65% şi eventual aditivi. Adaosurile utilizate pot fi roci sau produse secundare industriale, influenţa acestor adaosuri asupra proprietăţilor cimentuiui, creşte cu mărirea conţinutului de adaos. V. 8. 1. Adaosurile cimentoide sunt materiale care în stare fin măcinată se intăresc lent în prezenţa apei; întărirea lor este accelerată de prezenţa hidroxidului de calciu. Din această categorie fac parte: zgura granulată de furnal şi unele cenuşi bazice de termocentrală. Adaosurile cimentoide: 

măresc necesarul de apă pentru prepararea pastei de consistenţă standard;



măresc tendinţa de separare a apei;



reduc rata de creştere a rezistenţelor mecanice;



micşorează rezistenţa la îngheţ-dezgheţ repetat;



cresc rezistenţa la acţiuni corozive.

V. 8. 2. Adaosurile puzzolanice sunt materiale care în stare fin măcinată nu se întăresc decât în prezenţa apei şi a hidroxidului de calciu. Din această categorie fac parte tufurile vulcanice pulverulente (puzzolane) sau măcinate (trass), diatomitele, bauxita calcinată, argila calcinată, cenuşile de termocentrală. În general îmbunătăţesc rezistenţa la coroziune, dar reduc rezistenţa la ingheţdezgheţ repetat. V. 8. 3. Adaosurile inerte sunt materiale care, în principiu, nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului; sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru îmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia. Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul, calcarul sau calcarul dolomitic. VI. Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher. Amestecul brut se calculează din trei compuşi. Se ia în consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi. 17

Sk 

CaO % 2,8  SiO2 %  1,18  Al 2O3 %  0,65  Fe2O3 % ; S k  0,98

M Si 

% SiO2 % Al2O3  % Fe2O3 ; M Si  2,2

M Al 

% Al2O3 % Fe2O3

1 p calcar................................x părţi argilă....................................y părţi cenuşă de pirită C0 

C1  xC2  yC3 1 x  y

S0 

S1  xS 2  yS 3 1 x  y

A0 

A1  xA2  yA3 1 x  y

F0 

F1  xF2  yF3 1 x  y

Tabel.VI. 1. Compoziţia procentuală a materiilor prime: Materii Calcar Argilă Cenuşă de pirită Zgură Ghips

CaO SiO2 55,5 0,41 7,29 57,12 2,80 3,24 43,5 40,5 31,68 2,22

Al2O3 0,35 15,9 5,04 5,25 0,41

Fe2O3 0,07 5,58 86,22 3,86 0,07

MgO 0,01 2,00 0,80 5,3 -

alcalii SO 3 0,11 0,21 1,20 1,85 2,10 44,76

PC 43,5 10,50 20,86

W 3 12 2 0,5 5

Σ 99,95 101,20 102,05 98,41 100

Tabel VI. 2. Compoziţia procentuală în oxizi a materiilor prime: Materii Calcar Argilă Cenuşă de pirită Zgură Ghips

CaO 98,32 8,27 2,80 44,20 92,15

SiO2 0,72 64,84 3,24 41,15 6,46

Al2O3 0,62 18,05 5,04 5,34 1,19

Fe2O3 0,12 6,33 86,26 3,92 0,20

MgO 0,02 2,27 0,80 5,39 -

alcalii 0,20 0,24 1,85 -

C0= conţinutul % în CaO în amestecul brut C1= conţinutul % în CaO al calcarului C2= conţinutul % în CaO al argilei C3= conţinutul % în CaO al cenuşii Pentru Al0, S0, Fe0 avem. 0,98 

C1  xC2  yC3 2,8S1  2,8 xS2  2,8 yS3  1,8 A1  1,8 xA2  1,8 yA3  0,65F1  0,65xF2  0,65 yF3

18

Σ 100 100 100 100 100

2,2 

S1  xS 2  yS3 A1  xA2  yA3  F1  xF2  yF3

C1  xC2  yC3  2,744S1  2,744xS 2  2,744 yS3  1,156 A1  1,156xA2  1,156 yA3  0,637F1  0,637xF2  0 S1  xS 2  yS3  2,2 A1  2,2 xA2  2,2 yA3  2,2 F1  2,2 xF2  2,2 yF3

x(2,744S 2  1,156 A2  0,637 F2  C2 )  y (2,744S3  1,156 A3  0,637 F3  C3 )  C1  2,744S1  1,156 A1  0 x (2,2 A2  2,2 F2  S 2 )  y ( 2,2 A3  2,2 F3  S 3 )  S1  2,2 A1  2,2 F1 x (2,744  64,84  1,156 18,05  0,637  6,33  8,27)  y (2,744  3,24  1,156  5,04  0,637  86,26  2,80)  98,32  2,744  0,72  1,156  0,62  0,637  0,12 x (2,2 18,05  2,2  6,33  64,84)  y ( 2,2  5,04  2,2  86,26  3,24)  0,72  2,2  0,62  2,2  0,12 194,549 x  66,864 y  95,551  11,204 x  197,62 y  0,908 2,036 x  0,7 y  1 12,34 x  217,64 y  1

x

1  0,7 y 2,036

12,34  8,638 y 1 2,036  217,64 y 12,34  8,638 y  443,115 y  2,036

y=0,0228 → x=0,4833 1,5061 părţi am....................1 calcar...................0,4833 argilă..................0,0228 cenuşă 100%....................................k..............................l.....................................m k = 66,40% calcar l = 32,09% argilă m = 1,51% cenuşă de pirită VII. Calcul compoziţiei oxidice a clincherului VII. 1. Conţinutul procentual în CaO în amestecul brut 19

C0 

C1  xC 2  yC3 1 x  y

C0 

98,32  8,27 x  2,80 y 98,32  8,27  0,4833  2,80  0,0228   67,97 1 x  y 1,5061

C 0  67,97%CaO

VII. 2. Conţinutul procentual în SiO2 în amestecul brut S0 

S1  xS 2  yS 3 1 x  y

S0 

0,72  64,84 x  3,24 y 0,72  64,84  0,4833  3,24  0,0228   21,33 1 x  y 1,5061

S 0  21,33% SiO2

VII. 3. Conţinutul procentual în Al2O3 în amestecul brut A0 

A1  xA2  yA3 1 x  y

A0 

0,62  18,05 x  5,04 y 0,62  18,05  0,4833  5,04  0,0228   6,28 1 x  y 1,5061

A0  6,28% Al 2 O3

VII. 4. Conţinutul procentual în Fe2O3 în amestecul brut F0 

F1  xF2  yF3 1 x  y

F0 

0,12  6,33x  86,26 y 0,12  6,33  0,4833  86,26  0,0228   3,42 1 x  y 1,5061

F0  3,42% Fe2 O3

20

VII. 5. Conţinutul procentual în MgO în amestecul brut M0 

M 1  xM 2  yM 3 1 x  y

M0 

0,02  2,27 x  0,80 y 0,02  2,27  0,4833  0,80  0,0228   0,75 1 x  y 1,5061

M 0  0,75% MgO

VII. 6. Conţinutul procentual în alcalii în amestecul brut 0,20  0,24  0,4833  1,85  0,0228  0,24% 1,5061

Tabel. VII. 1. Compoziţia oxidică a clincherului: Oxid %

CaO 67,97

SiO2 21,33

Al2O3 6,28

Fe2O3 3,42

MgO 0,75

alcalii 0,24

Σ 100

VIII. Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică: Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje în generalizarea rezultatelor cercetărilor, în calculul compoziţiei amestecului brut. Modularea este strâns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic. Sistemul de modulare este cel care ia în considerare gradul de saturare în oxid de calciu, modulul de silice si modulul de alumina. VIII. 1. Gradul de saturare în oxid de calciu: reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent în sistem şi cantitatea maximă de oxid de calciu necesar saturării oxizilor acizi. Pentru a nu prezenta inconstanţă de volum, clincherele tehnice au, de obicei, un conţinut de CaO mai mic decât cel necesar saturării oxizilor acizi. Sk 

%CaO 2,8% SiO2  1,18% Al 2 O3  0,65% Fe2 O3

S k  0,98

Calcea standard: K=98% VIII. 2. Modulul de silice: M Si 

% Si2 O % Al 2 O3  % Fe2 O3

M Si  2,2

21

VIII. 3. Modulul de alumină: reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric. % Al 2 O3 M Al  % Fe2 O3

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci: MAl=102/160=0.64 M Al  1,83

Se observă că modulul de alumină este mai mare decât 0.64 ceea ce înseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare: 3CaO.SiO2 – 2CaO.SiO2 – 4CaO.Al2O3.Fe2O3 – 3CaO.Al2O3

VIII. 4. Clasificarea modulară a cimenturilor Portland:

22

Portland normal

Alumino portland

Silico portland

Fero portland

IX. Locul clincherului de ciment Portland în diagrama cuaternară: O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO – Al2O3 – Fe2O3 – SiO2 este dată de sistemul CaO-2CaO·SiO2-12CaO·7Al2O3-2CaO·Fe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului. Un interes particular pentru chimia cimentului portland îl prezintă sistemele binare: CaO – SiO2, CaO – Al2O3, CaO – Fe2O3 şi sitemul ternar CaO – Al2O3 – SiO2. Sistemul CaO – SiO2: În acest sistem binar se formează 4 componenţi: meta-silicatul de calciu (wollastonitul)- CS, pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 ,orto-silicatul de calciu –C2S, silicatul tricalcic –C3S. Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S. Sistemul CaO – Al2O3: Se caracterizează prin existenţa unui număr mare de componenţi, ceea ce imprimă un caracter complex. Se cunosc 5 compuşi: aluminatul tricalcic (C3A), trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7), aluminatul monocalcic (CA), dialuminatul monocalcic 23

(CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6); ultimul compus, ca şi C3A se topeşte incongruent. Sistemul CaO – Fe2O3: În acest sistem se cunosc trei compuşi binari: feritul bicalcic (C2F)- caracteristic clincherelor de ciment Portland, feritul monocalcic (CF) şi diferitul monocalcic (CF2). Existenţa acestuia din urmă este mai greu de pus în evidenţă deoarece, în acest domeniu, au loc schimbări de valenţă ale fierului, ceea ce determină modificări în relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc. Sistemul CaO – Al2O3 – SiO2: Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland, lianţ al cărui conţinut în silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90%, pentru cimenturile albe, la 97-98%. În sistemul SiO2 – Al2O3 – CaO, în afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit în paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit), cum şi compuşii ternari: CAS2 (anortitul) care cristalizează în sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C; C2AS (ghehlenitul), compus congruent cu punct de topire 1590˚C, care cristalizează în forme cristaline pătratice; C 2AS2 (granatul), incongruent în stare solidă, cristalizează cubic; C3AS (aluminosilicatul tricalcic), incongruent în stare solidă, cristalizează sub forme de fibre. Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de M SI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=1.5 (pentru cimenturi feroportland MSI poate fi egal cu 1), care separă cimenturile cu priza normală de cele cu priza rapidă. Ţinand seama şi de faptul că gradul de saturare trebuie sa fie mai mic decât 1, pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil.

C2F 24

C4AF C2S C3S

CaO

C3A

Fig.X.1. Subsistemul cuaternar C 3 S  C 2 S  C 3 A  C 4 AF .

X. Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului Presupunem clincherul plasat în subsistemul de echilibru termic C 3 S  C 2 S  C 3 A  C 4 AF , vom avea următoarea compoziţie mineralogică: X. 1. Conţinutul procentual de C 4 AF în clincher: C 4 AF conţine întreaga cantitate de Fe 2 O3 .

1 parte Fe2 O3 leagă………..0,64 părţi Al 2 O3 ……………1,4 părţi CaO Al2O3 102   0,64 Fe2O3 159

4CaO 4  56   1,4 Fe2 O3 159

25

C5A3

Se poate exprima cantitatea de C 4 AF în funcţie de Fe 2 O3 prin: %C 4 AF  3,04  % Fe2 O3

%C 4 AF  3,04  3,42  10,39

C 4 AF  10,39%

X. 2. Conţinutul procentual de C 3 A în clincher: C3 A

conţine restul de alumină nelegată în C 4 AF . Cantitatea de alumină din C 3 A este dată de % Al 2 O3 - 0,64 % Fe2 O3 . % Al 2 O3 - 0,64 % Fe2 O3 leagă………………………1,65 părţi CaO 3CaO 3  56   1,65 Al 2 O3 102

3CaO 3  56   1,05 Fe 2 O3 159

%C3 A  % Al 2 O3  0,64% Fe2 O3  1,65% Al 2 O3  1,05% Fe2 O3 %C3 A  2,65% Al 2 O3  1,69% Fe 2 O3 %C 3 A  2,65  6,28  1,69  3,42  10,86

C 3 A  10,86%

X. 3. Conţinutul procentual de C 3 S şi C 2 S în clincher: şi C 2 S conţin tot Si 2 O şi restul de CaO nelegat în C 3 A şi C 4 AF . Pentru CaO nelegat în C 3 A şi C 4 AF putem scrie: C3 S

%CaOrőőma  %CaO  (

4  56 3  56 )% Fe2 O3  ( )(% Al 2 O3  0,64% Fe 2 O3 ) 159 102

sau %CaOrőőma  %CaO  (1,65% Al 2 O3  0,35% Fe 2 O3 )

%CaOrőőma  67,97  (1,65  6,28  0,35  3,42)  56,41

% SiO2 

60 60  %C3 S   %C 2 S 228 172

%CaO  (1,65% Al 2 O3  0,35% Fe 2 O3 ) 

168 112  %C3 S   %C 2 S 228 172

26

21,33  0,26%C 3 S  0,35%C 2 S 56,41  0,73%C 3 S  0,65%C 2 S %C 3 S  4,07%CaO  7,60% SiO2  6,72% Al 2 O3  1,42% Fe 2 O3 %C 2 S  8,60% SiO2  5,06% Al 2 O3  1,07% Fe2 O3  3,05%CaO %C 3 S  4,07  67,98  7,60  21,33  6,72  6,28  1,42  3,42  67,51 %C 2 S  8,60  21,33  5,06  6,28  1,07  3,42  3,05  67,98  11,53 C 3 S  67,51% C 2 S  11,53%

Tabel.X.1. Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100: mineral %

C3 S

C2 S

C3 A

C 4 AF

67,31

11,50

10,83

10,36

XI. Calculul compoziţiei oxidice a cimentului Compoziţia oxidică a cimentului se calculează prin adăugarea de oxizi aduşi de zgură şi de ghips la cantităţile de oxizi din clincher, ştiind că cimentul conţine 13% zgură, 5%ghips, respectiv 82% clincher. XI. 1. Conţinutul procentual de CaO în ciment: CaOclincher  0,82  67,97  55,73% CaO zgurő  0,13  44,20  5,746% CaO ghips  0,05  92,15  4,61% CaOcim  66,0914%CaO

XI. 2. Conţinutul procentual de SiO2 în ciment: SiO2 clincher  0,82  21,33  17,4906% SiO2 zgurő  0,13  41,15  5,35% SiO2 ghips  0,05  6,46  0,32% SiO2 cim  23,1606% SiO2 27

XI. 3. Conţinutul procentual de Al 2 O3 în ciment: Al 2 O3 clincher  0,82  6,28  5,1496% Al 2 O3 zgurő  0,13  5,34  0,69% Al 2 O3 ghips  0,05  1,19  0,06% Al 2 O3 cim  5,8996% Al 2 O3

XI. 4. Conţinutul procentual de Fe2 O3 în ciment: Fe2 O3 clincher  0,82  3,42  2,8044% Fe2 O3 zgurő  0,13  3,92  0,51% Fe2 O3 ghips  0,05  0,20  0,01% Fe2 O3 cim  3,3244% Fe2 O3

XI. 5. Conţinutul procentual de

MgO

în ciment:

MgOclincher  0,82  0,75  0,615% MgO zgurő  0,13  5,39  0,7% MgOcim  1,315% MgO

XI. 6. Conţinutul procentual de alcalii în ciment: 0,82  0,24  0,1968%

alcalii din clincher

Tabel.XI.1. Compoziţia oxidică a cimentului: oxid % %

CaO

SiO2

Al 2 O3

Fe2 O3

MgO

66,0914 66,1

23,1606 23,16

5,8996 5,9

3,324 3,324

1,315 1,315

XII. Corectarea amestecului brut:

28

alcalii 0,1968 0,1968

Σ 99,98 100

Amestecul brut, aşa cum iese din moară, nu are o compoziţie chimică constantă datorită faptului că materiile prime au o compoziţie chimică variabilă, rezultata din neuniformităţile din frontul de exploatare al carierei. De aceea se impune că înainte de a fi introdus în cuptor, amestecul brut să fie supus următoarelor operaţii: depozitare, omogenizare, controlul calităţii, corectare, omogenizare si controlul calităţii. Verificare omogenităţii se face prin determinarea titrului sau a analizei chimice. Prin titru se inţelege conţinutul procentual de CaCO3. Corectarea după titru (T) presupune determinarea raportului în care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută, cunoscându-se titrul pentru ambele fluxuri.[5] Pentru a obţine un amestec cu un titru impus se scriu două ecuaţii de bilanţ: A+ B= C aA +bB =cC aA+bB=c(A+B) aA+bB=cA+cB A(a-c)=B(c-b) A/B=(c-b)/(a-c) A= masa amestecului brut (1) cu titrul T1; B= masa amestecului brut (2) cu titrul T2; C= masa amestecului brut final (3) cu titrul T3 pe care dorim să-l obţinem; a,b,c= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M): impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a amestecurilor cu care se lucrează. Se notează cu A, B amestecurile brute care se amestecă; a 1, a2 conţinutul in Al2O3 al amestecului A,B; f1, f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului A,B; s1, s2 conţinutul in SiO2 al amestecului A,B. Dacă se cunoaşte MAl: MAl=%Al2O3 / %Fe2O3 MAl=[(a1A+a2B)/(f1A+f2B)]:B MAl=(a1A/B+a2)/(f1A/B+f2) => MAl ∙f1A/B + MAl ∙f2 = a1A/B+a2 A/B = (a 2-MAl∙f2)/( MAl∙f1-a1) Dacă se cunoaşte MSi: MSi= (s1A+s2B)/(a1A+a2B+f1A+f2B) =>A/B= [(MSi(a2+f2)-a2] / [s1-MSi(a1+f1)] XIII. Calculul consumului specific de materii prime XIII.1. Consumul specific de calcar: Csc= 63,224/66,66= 0,948 XIII.2. Consumul specific de argilă:

29

Csa= 30,702/66,66= 0,46 XIII.3. Consumul specific de cenuşă de pirită: Cscp=

1,423/66,66= 0,0213

XIII.4. Consumul specific de ghips: Csg= 3,3735/66,66= 0,0506 XIII.5. Consumul specific de zgură: Csz= 9,9045/66,66= 0,14858 XIII.6. Consumul specific de apă: Csa= 62,53/66,66= 0,9286

XIV. Protecţia mediului ambiant Producerea cimentului implică riscuri de mediu, sociale si economice.

30

XV. Protecţia muncii La majoritatea uzinelor de ciment, echipate cu mecanizme grele si utilaje pentru extragerea si prelucrarea materiei prime, arderea amestecurilor de materii prime si macinarea clincherului, transportarea, depozitarea si descarcarea unui volum mare de material, numarul mare de motoare electrice o importanta mare la proiectarea uzinei si expluatarea ei, se acorda masurilor de securitate si conditiilor bune de lucru. Tehnica securitatii trebuie sa corespunda normei respective: “ Regulile pentru tehnica securitatii si respectarea curateniei in cadrul uzinei de ciment “. Muncitorii care se angajeaza la uzina, inainte de a fi introdusi in cimpul de munca trebuie sa fie instruiti cu regulile de securitate. In fiecare simestru este necesar sa se petreaca instruirea si in fiecare an sa se repete instruirea cu regulile securitatii la locul de munca. La uzina de producere este foarte important de a ingradi partile miscatoare a mecanizmelor si motoarelor, de asemenea a utilajelor electrice, gropilor de descarcare, chepenguri etc. Motoarele si aparatele electrice trebuie de legat la pamint. Utilajele pentru producerea pulberelor de carbune trebuie sa lucreze in regim de descarcare. Temperature amestecului de aero-pulbere la iesirea din malaxoare nu trebuie sa depaseasca pentru carbune slab - 1000C, pentru carbune din regiunea sub Moscovei 800C, sfredeliti – 700C. XIV. Bibliografie  Georgeta Cuculeanu, Virginia Ciobotaru–Tehnologii industriale şi de construcţii (biblioteca digitală)  Literat,L. Gagea,F. Goga – Principii de calcul şi proiectare 31

 Teoreanu, D. Radu – Calcule de operaţii, Utilaje şi instalaţii termotehnologice din industria silicaţilor – probleme şi exemple de proiectare  G.Gorciacov, I.Bajenov “ Materiale de constructie “ : Moscova 1986  A.Voljenschii “ Lianti minerali “ : Moscova 1986  “ Normele tehnologice de proiectare a uzinei de producere a cimentului prin metoda umeda “ , Ministerul materialelor de constructie : Leningrad 1986  C.Stanciu, C.Bocsan, V.Maximciuc “ Dictionar de constructii Rus-Roman”: redactia principal a enciclopediei, Chisinau 1991  http://facultate.regielive.ro/proiecte/stiinta_materialelor/linia_tehnologica_de_fabr icare_a_cimentului_portland-68249.html  http://www.twirpx.com/about/search/?searchid=139800&text= %D1%86%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82&rand=3325308  http://www.biblioteca-digitala.ase.ro/biblioteca/carte2.asp?id=45&idb=

32