Сырьевые материалы для производства минеральных вяжущих веществ

В качестве сырья для получения минеральных вяжущих веществ используют естественные горные породы и некоторые материалы искусственного происхождения; последние представляют собой преимущественно промышленные отходы (шлаки и золы).

По назначению сырьевые материалы могут быть разделены на главные и вспомогательные.

К главным относят такие вещества, которые при соответствующей переработке превращаются в вяжущее вещество; к вспомогательным - используемые в качестве добавок для придания вяжущему тех или иных специфических свойств.

Главные сырьевые материалы естественного происхождения представлены преимущественно осадочными горными породами различной степени плотности. К ним относят: 1) гипсовый камень или природный гипс, используемый для получения гипсовых вяжущих веществ, сульфатированных шлаковых цементов и как добавка к портландцементу; 2) магнезит, представляющий собой карбонат магния, и доломит - кальциевомагниевый карбонат, из которых соответственно получают каустический магнезит и каустический доломит, относящиеся к воздушным вяжущим веществам; 3) известковые горные породы в виде зернисто-кристаллического известняка, плотного известняка, землисто-рыхлого известняка или мела, известкового туфа, известняка-ракушечника и оолитового известняка, состоящие из карбоната кальция и используемые для получения строительной извести (воздушной и гидравлической), романцемента, портландцемента, глиноземистого цемента и ряда таких смешанных цементов, как известково-шлаковый, известково-зольный, известково-пуццолановый, известково-глинистый и др.; 4) мергели - плотные карбонатные породы, состоящие из смеси глинистых частиц и карбоната кальция, используемые как основное сырье для получения цементов; 5) всевозможные глины и каолины, используемые совместно с известняками в качестве главных сырьевых материалов при составлении сырьевых смесей в производстве цементов; 6) бокситы - естественные горные породы, состоящие из гидратов глинозема с некоторыми примесями, как основное сырье при получении глиноземистого цемента.

В производстве пуццолановых цементов большое значение имеют активные минеральные добавки, вводимые в состав цемента в количестве от 20 до 50%. Эти добавки содержат в своем составе активный кремнезем и активный глинозем и поэтому способны связывать выделяющийся при схватывании и твердении цемента гидрат окиси кальция в соответствующие гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, что предотвращает цементный камень от первого и второго вида коррозии.

Активные минеральные добавки могут быть естественного и искусственного происхождения. К естественным относят некоторые породы осадочного и вулканического происхождения, а именно: диатомит, трепел, опоку, вулканический пепел, вулканический туф, трассы и пемзу.

Вторую группу сырьевых материалов для производства вяжущих веществ составляют искусственно полученные вещества. К ним в первую очередь относят металлургические и топливные шлаки, затем золы, а также сиштоф, цемянку, глинит, тонкомолотые керамзит и аглопорит, горелые земли и др.

Химический состав металлургических и топливных шлаков и зол весьма разнообразен. В зависимости от этого различают кислые, нейтральные и основные шлаки и золы.

Если модуль основности равен или больше единицы, шлак относится к основным; при модуле основности меньше единицы - к кислим.

Ценным свойством металлургических и топливных шлаков и зол является способность многих из них в тонкодисперсном состоянии реагировать с водой и гидратом окиси кальция известковых вяжущих веществ и цементов, образовывая довольно прочный цементный камень. Это дает возможность использовать шлаки и золы в значительном количестве в качестве сырья при производстве шлакопортландцемента, известково-шлакового цемента, известковое зольного цемента и др.

Кроме перечисленных материалов, в производстве вяжущих веществ используют некоторые вещества как интенсификаторы: отдельных стадий производственного процесса, например разжижители шлама; интенсификаторы обжига и интенсификаторы помола

В качестве разжижителей т. е. веществ, способствующих повышению подвижности шлама при минимально возможной влажности, используют сульфитно-спиртовую барду, которую вводят в шлам в количестве, до 0,5% в расчете на сухое вещество, что дает возможность снизить влажность шлама на 3-4%. Она представляет собой отход сульфитно-спиртового производства, выпускают ее в виде жидких, твердых и порошкообразных концентратов. Сульфитно-спиртовая барда одновременно является интенсификатором сухого и мокрого помолов минеральных веществ.

В качестве интенсификаторов помола, кроме бражки, используют различные поверхностно-активные добавки. К ним относят тетра-этиламин - продукт взаимодействия окиси этилена с водным раствором аммиака, мылонафт - натриевая соль нефтяных кислот, выделяемая из щелочных отходов при очистке керосиновых погонов нефти, контакт Петрова - смесь сульфонефтяных кислот и др.

Минерализаторами или интенсификаторами обжига называют такие вещества, которые, будучи введены вместе с сырьем, снижают температуру спекания сырьевых смесей и ускоряют процесс клинкерообразования. Это преимущественно железо, магний и фторсодержащие соединения естественного и искусственного происхождения, а также колчеданные огарки (отход сернокислого производства); кремнефтористый натрий, получающийся в виде побочного продукта при изготовлении искусственных удобрений и фосфорных кислот, полевые шпаты, горелые земли, плавиковый шпат CaF₂ и его руды, содержащие от 30 до 55% CaF₂.

Вяжущие вещества из соответствующих сырьевых материалов получают по однотипным технологическим схемам, состоящим из подготовки сырьевых материалов к производству, включающей в себя обогащение и их измельчение до определенной степени тонкости, составления сырьевых смесей и усреднения их до полной однородности, обжига подготовленного сырья или сырьевых смесей при определенных температурах и, наконец, из тонкого измельчения обожженного продукта до определенной степени величины зерна. В дальнейшем следует хранение, маркировка и упаковка полу ценного фабриката.