+ All Categories
Home > Documents > Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Date post: 10-Aug-2015
Category:
Upload: coman-claudiu
View: 212 times
Download: 1 times
Share this document with a friend
59
Proiectarea cimentului Portland I. Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland Să se proiecteze o linie tehnologică de fabricaţie a cimentului Portland cu adaos de zgură prin procedeul umed cu o capacitate de producţie de 1600 t/zi (66,66 t/h). Cimentul va conţine 13% zgură şi 5% ghips. Gradul de saturare în calce a clincherului K=98%, şi modulul de silice M si =2,2. Ca adaos pentru Fe se va utiliza cenuşa de pirită. Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 09.06.2022 1
Transcript
Page 1: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland

Să se proiecteze o linie tehnologică de fabricaţie a cimentului Portland cu adaos de zgură prin procedeul umed cu o capacitate de producţie de 1600 tzi (6666 th) Cimentul va conţine 13 zgură şi 5 ghips Gradul de saturare icircn calce a clincherului K=98 şi modulul de silice Msi=22 Ca adaos pentru Fe se va utiliza cenuşa de pirită

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420231

Proiectarea cimentului Portland

II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI 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 pacircnă la topire parţială Amestecul de materii prime se introduce icircn cuptor fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareII1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct 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 cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introdusă icircn moară cacirct 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 desăvacircrşirea 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 icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420232

Proiectarea cimentului Portland

2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn 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)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

III 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

III 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-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

III 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateIII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn 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 icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420233

Proiectarea cimentului Portland

- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - 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

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn 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 Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea 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 icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd 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 icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn 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 icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420234

Proiectarea cimentului Portland

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

IV 1 Extragerea materiilor prime

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat icircn vagoane basculante pe cale

ferată normală cu ajutorul excavatorului de lanţ

IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată icircn vagoane basculante cu ajutorul excavatorului cu lanţ Transportul materialului se execută pe cale ferată normală cu ajutorul locomotivelor Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a 2 concasoare Wedag este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se realizează icircn două trepte şi anume treapta I concasor cu fălci treapta II concasor Wedag

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

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420235

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 2: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI 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 pacircnă la topire parţială Amestecul de materii prime se introduce icircn cuptor fie sub formă de pastă fie sub formă de făină icircn raport cu produsul folosit Operaţiile menţionate pot fi grupate icircn trei etape importante- pregătirea amestecului brut- arderea - obţinerea cimentului

Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment portland variază icircn limitele următoareII1 TABEL

CaO 60 ndash 67 SiO2 19 ndash 24 Al2O3 4 ndash 7 Fe2O3 2 ndash 6 MgO 4 ndash 5 SO3 Max 3

Pentru a obţine compoziţia arătată materia primă trebuie să conţină icircn jur de 75 ndash 80 CaCO3 şi 25 ndash 30 SiO2 Al2O3 Fe2O3

Omogenizarea amestecului brut va fi cu atacirct mai bună cu cacirct 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 cacirct mai mic de energie Materialul trebuie să se introdusă icircn moară cacirct 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 desăvacircrşirea 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 icircnchis culoare care se datorează compuşilor ferici

Dintre proprietăţile sale fizice şi mecanice mai importante sunt1)Densitatea este cuprinsă icircntre 3 şi 32 gcm3Ease determină cu

metoda pitrometrului folosind ca lichid de lucru eter de petrol

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420232

Proiectarea cimentului Portland

2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn 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)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

III 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

III 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-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

III 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateIII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn 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 icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420233

Proiectarea cimentului Portland

- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - 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

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn 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 Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea 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 icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd 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 icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn 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 icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420234

Proiectarea cimentului Portland

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

IV 1 Extragerea materiilor prime

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat icircn vagoane basculante pe cale

ferată normală cu ajutorul excavatorului de lanţ

IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată icircn vagoane basculante cu ajutorul excavatorului cu lanţ Transportul materialului se execută pe cale ferată normală cu ajutorul locomotivelor Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a 2 concasoare Wedag este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se realizează icircn două trepte şi anume treapta I concasor cu fălci treapta II concasor Wedag

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

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420235

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 3: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

2)Timpul de priză icircnceputul de priză şi sfacircrşitul prizei sunt termeni care servesc la deosebirea cimenturilor din punct de vedere al vitezei de icircntărire La cimenturile normale icircnceputul de priză are loc după cca 3 ore iar la cimenturile cu priză icircnceată icircnainte de 5-7 ore Cimenturile la care icircnceputul prizei are loc icircnainte de o oră sunt considerate ca cimenturi cu priză rapidă Sfacircrşitul prizei are loc după 7 ore iar la cele cu priza icircnceată după 10 ore

3)Apa de consistenţă normală Apa adăugată cimentului icircn 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)Variaţia de volum Piatra de ciment icircn curs de icircntărire prezintă fenomene de contracţie - umflare Contracţia cimentului se dovedeşte mică icircn cazul unui conţinut ridicat de 3CaOSiO2 (C3S)

5)Rezistenţele mecanice Rezistenţa la compresiune se determină standardizat pe un amestec de nisip poligranular şi ciment

III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND

Icircn industria cimentului există mai multe procedee de fabricaţie şi anume procedeul uscat procedeul umed procedeul semiuscat şi procedeul semiumed

III 1 PROCEDEUL USCATIcircn cazul acestuia materiile prime icircnainte de a fi măcinate sunt uscate sau mau

recent dacă umiditatea nu depăşeşte 15 uscarea se efectuează concomitent cu măcinarea Icircn acest caz cuptorul cu care se clincherizează amestecul de materii prime se alimentează cu făină

III 2 PROCEDEUL UMEDMateriile prime se macină umed obţinacircndu-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

III 3 PROCEDEUL SEMIUSCATMateriile prime se pregătesc după tehnologie analoagă procedeului uscat Făina

brută se granulează cu 8-12 apă şi cuptorul se alimentează cu granulele formateIII 4 PROCEDEUL SEMIUMED

Materiile prime se macină icircn mod analog ca şi icircn cazul procedeului umed Pasta obţinută se filtrează pentru eliminarea excesului de apă Turtele obţinute conţinacircnd 18-20 apă se granulează şi se introduc icircn cuptorul de clincherizare

Pacircnă la apariţia cuptoarelor rotative clincherul se obţinea prin procedeul uscat sau semiuscat iar arderea se făcea icircn 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 icircn decursul anilor

Dezvoltarea preferenţială a unuia din cele două procedee a fost influenţată o serie de factori şi anume- proprietăţile fizice ale materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420233

Proiectarea cimentului Portland

- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - 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

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn 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 Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea 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 icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd 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 icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn 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 icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420234

Proiectarea cimentului Portland

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

IV 1 Extragerea materiilor prime

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat icircn vagoane basculante pe cale

ferată normală cu ajutorul excavatorului de lanţ

IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată icircn vagoane basculante cu ajutorul excavatorului cu lanţ Transportul materialului se execută pe cale ferată normală cu ajutorul locomotivelor Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a 2 concasoare Wedag este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se realizează icircn două trepte şi anume treapta I concasor cu fălci treapta II concasor Wedag

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

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420235

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 4: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

- consumul specific de materii prime - consumul specific de căldură - consumul specific de energie electrică - 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

Proprietăţile fizice ale materiilor prime exercită o influenţă asupra alegerii procedeului de fabricaţie icircn special prin valoarea umidităţii naturale a acestora peste 15 uscarea ridică probleme dificile şi icircn 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 Icircn cazul procedeului uscat acest lucru s-a putut realiza datorită progreselor realizate la omogenizarea şi transportul făinii precum şi la icircmbunătăţirea 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 icircn timpul exploatării uzură mare datorită frecării şi temperaturii ridicate icircn cazul cuptoarelor Analizacircnd 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 icircn scurt timp a căpătat o pondere predominată icircn producţia de ciment datorită avantajului pe care icircl avea icircn comparaţie cu procedeul uscat şi anume realizarea amestecului brut măcinarea şi omogenizarea se realizează icircn bune condiţii cu cheltuieli mult mai reduse decacirct icircn cazul procedeului uscat

Creşterea masivă a producţiei de ciment a dus la mărirea continuă a dimensiunilor de gabarit icircn special a cuptoarelor rotative ajungacircndu-se la cuptoare cu w 762x232m şi capacitate de producţie de 3600 tzi Aceasta a determinat creşterea complexităţii utilajelor şi mai ales a dificultăţilor de exploatare

Ca urmare tehnologia de ardere a evoluat spre sisteme care aveau icircn vedere scoaterea icircn 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 icircn lume pentru acest procedeu a fost pus icircn funcţiune icircn anul 1972 icircn Japonia şi are o productivitate de 5100 tzi clincher la dimensiuni ale cuptorului w 62x125 m Toate aceste perfecţionări ale procesului tehnologic au produs mutaţii şi icircn ponderea proceselor de fabricaţie Astfel că după perioada anilor 1955 ponderea pe plan mondial icircn producţia de ciment o deţinea procedeul umed cca 80 icircn perioada anilor 1965 procedeul uscat deţinea deja 10 din producţia mondială de ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420234

Proiectarea cimentului Portland

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

IV 1 Extragerea materiilor prime

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat icircn vagoane basculante pe cale

ferată normală cu ajutorul excavatorului de lanţ

IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată icircn vagoane basculante cu ajutorul excavatorului cu lanţ Transportul materialului se execută pe cale ferată normală cu ajutorul locomotivelor Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a 2 concasoare Wedag este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se realizează icircn două trepte şi anume treapta I concasor cu fălci treapta II concasor Wedag

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

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420235

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 5: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

IV 1 Extragerea materiilor prime

Zăcămintele de calcar sunt constituite icircn ansamblu din calcar gresoase marne calcaroase calcare cretoase gresii calcaroase etc Zăcămacircntul se prezintă sub formă de straturi sau pachete de straturi de calcar alternacircnd icircntr-o succesiune relativă cu straturi de argilă sau marnă Din această cauză conţinutul icircn CaCO3 prezintă variaţii mari ceea ce constituie principala dificultate icircn exploatare fiind necesară uneori o exploatare preferenţială a zăcămacircntului cu influenţe defavorabile asupra producţiei

Icircnălţimea maximă a frontului nu depăşeşte 35m astfel că exploatarea se realizează icircntr-o singură treaptă Vatra carierei este situată la cota +20mMetoda de exploatare folosită cuprinde următoarele operaţii

descopertarea zăcămacircntului derocarea primară executată cu explozivi prin găuri de sondă realizată cu ajutorul

forezelor derocarea secundară a blocurilor negabaritice icircncărcarea materialului derocat icircn vagoane basculante pe cale

ferată normală cu ajutorul excavatorului de lanţ

IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat

Materialul derocat obţinut prin metodele descrise este icircncărcată icircn vagoane basculante cu ajutorul excavatorului cu lanţ Transportul materialului se execută pe cale ferată normală cu ajutorul locomotivelor Gradul de ocupare ale excavatoarelor este icircntre 50-60 din timpul efectiv de lucru datorită următoarelor cauze- carierele fabricii sunt dispersate şi variaţia chimică a calcaruluidiferă de la carieră la carieră şi chiar icircn cadrul aceleiaşi cariere aceasta conducacircnd la amplasarea excavatoarelor icircn fiecare carieră nefiind nevoie zilnic să se aducă material calcaros sau cretos din fiecare punct de lucru

IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime

Calcarul adus din cariere este basculat icircn buncărele a 2 concasoare Wedag este concasat şi apoi transportat fie la buncărele morilor de făină fie la hala de materii prime Concasarea calcarelor compacte se realizează icircn două trepte şi anume treapta I concasor cu fălci treapta II concasor Wedag

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

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420235

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 6: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime

De la concasoare sau hală calcarul cenuşa de pirită şi argila sunt introduse icircn buncărele a 2 mori de făină Măcinarea icircn aceste mori cu bile se face combinat cu uscarea materiilor prime folosind icircn acest scop gazele arse de la cuptor sau icircn cazul icircn care cuptorul staţionează de la focare auxiliare de ardere cu păcură

Făina măcinată trece apoi printr-un separator static care reintroduce icircn circuit fracţiunea grosieră numită bdquogrişrdquo Apoi făina trece printr-o baterie de cicloane de unde cade pe rigole pneumatice care o transportă la buncărele pompelor de făină bdquoFűllerrdquo Pompele asigură icircn continuare transportul făinii icircn 3 silozuri de omogenizare Omogenizarea făinii se face prin barbotare pneumatică aducacircnd masa de făină brută icircn stare fluidizată cu ajutorul unui curent de gaz Acest mod de omogenizare este substanţial mai eficace decacirct folosirea metodelor mecanice

Din procesul de măcinare amestecul brut nu iese omogen din punct de vedere chimic putacircnd prezenta de asemenea unele abateri de la compoziţia calculată Aceasta impune ca icircnainte de alimentarea cuptorului cu făină brută să se facă un control riguros al compoziţiei urmat de corectarea acestuia icircn conformitate cu datele stabilite prin calcul pentru tipul de clincher care se fabrică

Cacircnd s-a ajuns la compoziţia dorită făina este trecută icircn 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 icircn cuptor este asigurată de benzi de cacircntărire automată De la pompe făina intră icircn turnul de cicloane al cuptorului - schimbător de căldură Wedag de unde se icircncălzeşte pacircnă la 700-800oC şi se decarbonatează parţial Turnul de cicloane are 4 trepte circulaţia materialelor făcacircndu-se icircn echicurent cu gazele de ardere

IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului

Procesul de ardere icircn cuptor comportă următoarele reacţii decarbonatarea combinarea CaO cu restul de oxizi (SiO2 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 icircn hala de clincher Desprăfuirea se realizează icircn proporţie de 90 icircn electrofiltre şi icircn cicloane

Arderea icircn cuptoare pentru realizarea unei temperaturi icircn zona de clincherizare de cca 1500oC se face cu păcură injectată la o presiune de 20-30 atm Datorită vacircscozităţii ridicate la temperatură normală păcura trebuie preicircncălzită la peste 100oC

Răcirea clincherului se face icircn răcitoare grătar iar transportul icircn hala de clincher sau bunchere se face cu transportoare cu racleţi şi benzi de cauciuc

IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420236

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 7: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul din hală este preluat de podurile rulante prevăzute cu graifer şi introdus icircn 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 icircn proporţie de 152030 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 icircn continuare transportul cimentului la silozurile de depozitare Fiecare moară este dotată pentru desprăfuire cu filtre cu saci Cimentul colectat de filtre este reintrodus icircn circuit Cimentul e depozitat pe sortimente icircn silozuri Cimentul staţionează icircn acestea cacirct este necesar pentru efectuarea analizelor fizico-chimice şi apoi este transportat la staţia de livrare

IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului

Livrarea se face la 3 rampe astfel la rampa 1 numai icircn saci Sacii de ciment sunt preluaţi de benzi transportoare şi apoi de către transportori pe cărucioare şi introduşi icircn vagoanela rampa 2 există posibilitatea de icircncărcare icircn saci utilizacircnd maşina de icircnsăcuit La această rampă livrarea se face şi icircn vrac Tot de aici prin instalaţii speciale se livrează ciment cu mijloace proprii ale beneficiarilorla rampa 3 are posibilitatea de livrare a cimentului atacirct icircn saci cacirct şi icircn vrac iar icircncărcarea icircn vagoane se face cu benzi autoicircncărcătoare tip Mőllers Atacirct maşinile de icircnsăcuit cacirct şi mijloacele de transport şi silozurile are asigurată desprăfuirea cu filtre cu saci funcţionacircnd icircn acelaşi regim cu cele de la mori ciment

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE

V 1 Excavator cu lanţ

Se foloseşte un excavator cu mai multe cupe Operaţiile de săpare şi umplerea cupelor transportul la locul de descărcare şi revenirea cupelor icircn poziţia iniţială se execută simultan Elementele constructive ale unui excavator- braţ articulat- cupă - sistem de deplasare

V 2 Concasorul conic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420237

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 8: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Concasare primară a calcarului se face cu concasoare cu fălci sau concasoare conice Se poate utiliza concasorul conic

V 3 Ciururi oscilante

Calcarul din concasoarele giratorii ajunge pe ciururi vibratoare cu dimensiunea ochiurilor 25x25 mm Fiecare concasor este prevăzut cu un ciur

V 4 Concasoare cu ciocane

Sunt utilaje folosite icircn fabrică pentru sfăracircmarea rocilor de duritate medie Aceste concasoare se folosesc la concasarea secundară a calcarului şi a marnei Sfăracircmarea materialului icircn aceste concasoare are loc prin- lovire cu ciocane direct icircn bucăţile de material- lovire icircntre ciocane şi placa excavatoare - lovire icircntre ciocane şi grătare

Constructiv se deosebesc concasoare cu un singur arbore şi concasoare cu doi arbori orizontali

V 5 Uscătoare cu tambur rotativ

Icircntrucacirct zgura necesară pentru ciment soseşte icircn fabrică umed este necesară uscarea ei Aceasta este asigurată de uscătoare rotative cu capacitate de 2-15 th Desprăfuirea acestora e asigurată de cicloane

V 6 Poduri rulante cu graifăr

Sunt maşinile de transport discontinuu cel mai des folosite icircn halele de materiale icircn industria silicaţilor Se caracterizează prin aceea că exercită 3 mişcări perpendiculare icircntre ele- mişcarea de ridicare a sarcinii- mişcarea de translaţie a căruciorului pe pod rulant- mişcarea podului rulant de-a lungul halei

V 7 Mori cu bile

Mărunţirea materialului icircn 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 icircn jurul axului său orizontal Tamburul este din tole de oţel şi este icircnchis 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 icircn interior cu plăci de blindaj

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420238

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 9: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

V 8 Silozuri de omogenizare

Icircn orice fabrici moderne de ciment care funcţionează după procedeul uscat omogenizarea se impune din ce icircn 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 cacircte 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 icircmpărţit icircn 4 sectoare egale După umplerea silozului se insuflă aer cu presiune Făina brută capătă o mişcare de rotaţie atacirct pe verticală cacirct şi pe orizontală realizacircndu-se astfel omogenizarea ei Sectoarele active se schimbă pe racircnd după un anumit timp (10-15 minute) La sfacircrşitul acestui ciclu făina este omogenizată

V 9 Schimbător de căldură Wedag

Schimbătoarele de căldură Wedag cu care sunt echipate cuptoarele sunt icircn 4 trepte tip Wedag Scopul acestora este de-a preicircncălzii făina pacircnă la temperatura de decarbonatare Făina este dozată şi apoi introdusă icircn camera de amestec a treptei I-a Aici făina icircntacirclneşte un curent de gaze calde care antrenează făina icircn cicloanele treptei I-a transmiţacircndu-i căldura pacircnă la egalizarea relativă a temperaturii celor două medii Icircn cicloanele din treapta I-a are loc recuperarea făinii din gaze acestea fiind aspirate de către instalaţia de exhaustoare de la baza cicloanelor icircn conductele de gaze dintre treapta III şi II de unde este antrenată icircn ciclonul treptei a II-a unde are loc o nouă separare după ce icircn prealabil s-a produs schimbul de căldură Procesul se continuă similar icircn treapta III şi IV după care făina preicircncălzită la cca 800o şi parţial decarbonatată intră icircn cuptorul rotativ prin camera de legătură

V 10 Cuptorul rotativ

Cuptorul cu tambur rotativ cu funcţionare continuă este format dintr-un tub cilindric din tablă de oţel care se roteşte icircncet icircn jurul axei sale şi este uşor icircnclinat faţă de planul orizontal

V 11 Răcitor grătar

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 130420239

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 10: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Clincherul iese din cuptor la temperatura de aproximativ 1350oC Din această cauză se impune folosirea răcitorului grătar care reduce temperatura clincherului pacircnă la aproximativ 200oC Răcirea clincherului se realizează icircn etape cu ajutorul mai multor curenţi de aer produşi de un ventilator Răcitorul grătar format din plăci perforate din oţel refractar are un racircnd de plăci fixe urmat de un racircnd de plăci legate de o bară metalică acţionată de un mecanism bielă-manivelă cu 4-18 rotaţiiminut

V 12 Mori de ciment

Măcinarea clincherului şi a ghipsului pentru obţinerea cimentului se realizează icircn mori tubulare cu bile Această moară este prevăzută cu 3 camere Peretele dintre camerele I-II este dublu icircn 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

V 13 Silozuri de ciment

După măcinare cimentul se transportă pentru depozitare icircn silozuri Aici are loc păstrarea acestuia pacircnă la momentul livrării sau pacircnă la transportul la maşini de icircnsăcuit Icircn timpul icircnsilozării cimentul se răceşte şi are loc stingerea calcei libere care mai există necombinată Pentru a evita hidratarea cimentului silozurile trebuie să fie ermetic icircnchise şi bine izolate Pentru a icircmpiedica aglomerarea şi pentru o evacuare normală este necesară să se efectueze o afacircnare icircn partea inferioare a silozurile ceea ce se realizează prin insuflare de aer prin plăcile poroase de la bază Cimentul este depozitat icircn silozuri pe sortimente

V 14 Maşini de icircnsăcuit

Livrarea se face fie icircn vrac fie ambalat icircn saci Ambalarea se face cu maşini compuse din- transportoare de ciment către maşina de icircnsăcuit - maşina de icircnsăcuit

Icircn principiu instalaţia funcţionează astfel cimentul este adus pe cale pneumatică icircn siloz de unde trece icircn maşina de icircnsăcuit

V 15 Pompa Fűller

Icircnaintarea materialului din camera de amestec se face printr-un şnec sub impulsul presiunii de aer ce rezultă prin duzele din camera de amestec Transmisia e asigurată de un motor electric de 75 kW Fiecare siloz e prevăzut cu o pompă Fűller cu capacitate de 100 th

VI Caracterizarea materilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202310

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 11: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Materiile prime utilizate icircn scopul obţinerii cimentului sunt calcarul argila marnele zgura ghipsul şi cenuşa de pirită

VI 1 Calcarul sau piatra de var este o rocă monominerală carbonatată de culoare albă cenuşie sau galbenă alcătuită predominant din carbonat de calciu ajungacircnd pacircnă 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 icircn 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 icircn funcţie de impurităţi au densitatea cuprinsă icircntre 240-280 gm3 Rezistenţa calcarelor este cuprinsă icircntre 50-1500 Ncm2 Datorită compactităţii lor calcarele nu reţin mai mult de 5 apă ca urmare prin uscare şi umezire calcarele nu icircşi schimbă volumul şi deci nu apar nici tensiuni interne icircn timpul uscării Calcarul prezintă rezistenţa la icircngheţ-dezgheţ iar dacă conţine mai mult de 3 argilă stabilitatea la ger şi apă scade puternic

VI 2 Argila sunt unele dintre cele mai răspacircndite roci de pe suprafata pamantului fiind roci sedimentare cu structura foarte fina cu granule mai mici de 0002 mm alcatuite dintr-un amestec complex de minerale argiloase caolinit illit montmorillonit etc Acestea sunt silicati de aluminiu sau de magneziu hidratati realizati

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202311

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 12: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

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 icircn 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)

VI 3 Marnele sunt roci tranziţie icircntre argilă şi calcar conţinacircnd carbonat de calciu şi hidrosilicaţi de aluminiu icircn diferite proporţii Au structuri variabile de la compactă şi dură pacircnă la friabilă Umiditatea variază de la cacircteva procente pacircnă la 20 icircn funcţie de compoziţie Fiind roci argilocalcaroase se utilizează icircn fabricarea cimenturilor Portland de diferite tipuri

VI 4 Zgura este un subprodus industrial rezultat din procesul tehnologic de obţinerea a fontei icircn combinatele siderurgice Este un reziduu amestec de silicaţi aluminaţi şi aluminosilicaţi rezultat icircn procesul de extragere a metalelor din mindereuri sau la topirea metalelor Zgurile se caracterizează printr-o compoziţieoxidică complexă

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202312

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 13: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

alături de oxizii principali CaO MgO Al2O3 SiO2 conţinacircnd 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 icircn cantităţi mici de fier mangan titan dar şi sulfuri fosfaţi şi fosfosilicaţi Zgura răcită brusc poate fi granulată expandată şi ca vată minerală conţinacircnd o cantitate importantă de fază vitroasă chiar cacircnd sunt bazice măcinacircndu-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

VI 5 Ghipsul utilizat icircn scopul reglării timpului de priză este un mineral incolor cu forme intermediare de culoare pacircnă la alb avacircnd formula chimică CaSO42H2O Această rocă sedimentară de precipitaţie sulfat natural hidratat de calciu conţine 325 oxid de calciu 466 oxid de siliciu şi 209 apă Se găseşte icircn 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 solidificacircndu-se Prin icircncălzirea pierde o parte din apa de cristalizare formacircndu-se un semihidrat cu formula chimică CaSO412H2O Prin pierderea icircn continuare a apei de cristalizare se formează sulfatul anhidru de calciu CaSO4 Reţeau cristalină a CaSO42H2O este format din straturi de anioni SO4

2- şi cationi Ca2+constituind pachete legate icircntre ele prin molecule de apă Ca materie primă pentru obţinerea unor lianţi ca adaosuri mineralizatoare sau activatoare a icircntăririi se foloseşte şi anhidritul natural

VI 6 Cenuşă de pirită este un adaos de corecţie utilizat icircn scopul corecţiei conţinutului icircn Fe2O3 şi este un reziduu la arderea piritelor icircn industria acidului sulfuric Avacircnd 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 25-3 icircn cantităţi mai mici sulf alcalii MgO şi pierderi la calcinare

VI 7 Clincher Produs intermediar obţinut la fabricarea cimenturilor prin icircncălzirea materiei prime pacircnă aproape de temperatura de vitrifiere şi prin transformarea ei icircntr-o masă compactă şi dură

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202313

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 14: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

VI 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

VI 8 1 Adaosurile cimentoide sunt materiale care icircn stare fin măcinată se intăresc lent icircn prezenţa apei icircntărirea 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 icircngheţ-dezgheţ repetat

cresc rezistenţa la acţiuni corozive

VI 8 2 Adaosurile puzzolanice sunt materiale care icircn stare fin măcinată nu se icircntăresc decacirct icircn 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

icircn general icircmbunătăţesc rezistenţa la coroziune dar reduc rezistenţa la ingheţ-dezgheţ repetat

VI 8 3 Adaosurile inerte sunt materiale care icircn principiu nu modifică procesele de hidratare-hidrolfză ale cimentului sunt utilizate pentru reducerea oreţului de cost al cimentului sau pentru icircmbunătăţirea unor proprietăţi ale acestuia Ca adaosuri inerte sunt utilizate nisipul calcarul sau calcarul dolomitic

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202314

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 15: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Ce riscuri presupune producţia cimentului

Producerea cimentului implică riscuri de mediu sociale si economice

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher

Amestecul brut se calculează din trei compuşi Se ia icircn consideraţie valoarea gradului de saturare Sk şi valoarea modulului de silice MSi

1 p calcarx părţi argilăy părţi cenuşă de pirită

TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202315

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 16: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii SO 3 PC W ΣCalcar 555 041 035 007 001 011 - 435 3 9995Argilă 729 5712 159 558 200 021 120 1050 12 10120

Cenuşă de pirită 280 324 504 8622 080 185 210 - 2 10205Zgură 435 405 525 386 53 - - - 05 9841Ghips 3168 222 041 007 - - 4476 2086 5 100

Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime

Materii CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii ΣCalcar 9832 072 062 012 002 020 100Argilă 827 6484 1805 633 227 024 100

Cenuşă de pirită 280 324 504 8626 080 185 100Zgură 4420 4115 534 392 539 - 100Ghips 9215 646 119 020 - - 100

C0= conţinutul icircn CaO icircn amestecul brutC1= conţinutul icircn CaO al calcaruluiC2= conţinutul icircn CaO al argileiC3= conţinutul icircn CaO al cenuşii

Pentru Al0 S0 Fe0 idem

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202316

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 17: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

y=00228 rarr x=04833

15061 părţi am1 calcar04833 argilă00228 cenuşă100klm

k = 6640 calcarl = 3209 argilăm = 151 cenuşă de pirită

VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut

VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202317

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 18: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut

VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut

VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut

VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut

Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202318

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 19: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Oxid CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO alcalii Σ 6797 2133 628 342 075 024 100

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică

Exprimarea modulară a compoziţiei oxodice determină avantaje icircn generalizarea rezultatelor cercetărilor icircn calculul compoziţiei amestecului brut Modularea este stracircns legată de compoziţia mineralogică a clincherului de sistemele de echilibru termic

Sistemul de modulare este cel care ia icircn considerare gradul de saturare icircn oxid de calciu modulul de silice si modulul de alumina

IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu reprezintă raportul dintre oxidul de calciu existent icircn 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 decacirct cel necesar saturării oxizilor acizi

Calcea standard K=98

IX 2 Modulul de silice

IX 3 Modulul de alumină reprezintă raportul dintre alumina si oxidul feric

Daca raportul dintre alumina si oxidul feric este echimolar atunci MAl=102160=064

Se observă că modulul de alumină este mai mare decacirct 064 ceea ce icircnseamnă că clincherele fac parte din subsistemul de cristalizare

3CaOSiO2 ndash 2CaOSiO2 ndash 4CaOAl2O3Fe2O3 ndash 3CaOAl2O3

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202319

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 20: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

0 1 2 3 4 5 6

MAl

MSi

Portland normal Alumino portland

Silico portland Fero portland

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202320

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 21: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

O primă delimitare a zonei caracteristice clincherului de ciment Portland din sistemul cuaternar CaO ndash Al2O3 ndash Fe2O3 ndash SiO2 este dată de sistemul

CaO-2CaOSiO2-12CaO7Al2O3-2CaOFe2O3 care cuprinde toţi compuşi mineralogici corespunzători clincherului Un interes particular pentru chimia cimentului Portland icircl prezintă sistemele binare CaO ndash SiO2 CaO ndash Al2O3 CaO ndash Fe2O3 şi sitemul ternar CaO ndash Al2O3 ndash SiO2

Sistemul CaO ndash SiO2 Icircn acest sistem binar se formează 4 componenţi meta-silicatul de calciu

(wollastonitul)- CS pirosilicatul de calciu (rankinit)-C3S2 orto-silicatul de calciu ndashC2S silicatul tricalcic ndashC3S Doi dintre aceşti compuşi se topesc incongruent - C3S2 şi C3S

Sistemul CaO ndash 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 (CA2) şi hexaaluminatul monocalcic (CA6) ultimul compus ca şi C3A se topeşte incongruent

Sistemul CaO ndash Fe2O3 Icircn 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 icircn evidenţă deoarece icircn acest domeniu au loc schimbări de valenţă ale fierului ceea ce determină modificări icircn relaţiile de echilibru termic ce se stabilesc

Sistemul CaO ndash Al2O3 ndash SiO2Prezintă cel mai mare interes pentru chimia cimentului Portland lianţ al cărui

conţinut icircn silicaţi şi aluminaţi de calciu depăşeşte de obicei 85-90 pentru cimenturile albe la 97-98

Icircn sistemul SiO2 ndash Al2O3 ndash CaO icircn afara silicaţilor şi aluminaţilor de calciu despre care s-a vorbit icircn paragrafele anterioare se remarcă compusul binar incongruent A3S2 (mulit) cum şi compuşii ternari CAS2 (anortitul) care cristalizează icircn sistemul triclinic şi se topeşte incongruent la 1550˚C C2AS (ghehlenitul) compus congruent cu punct de topire 1590˚C care cristalizează icircn forme cristaline pătratice C2AS2 (granatul) incongruent icircn stare solidă cristalizează cubic C3AS (aluminosilicatul tricalcic) incongruent icircn stare solidă cristalizează sub forme de fibre

Locul cimenturilor Portland tehnice este delimitat de planul caracterizat de MSI=4 care dă limita cimenturilor normal vitrifiabile şi planul MSI=15 (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 decacirct 1 pentru a evita existenta calciei libere se ajung la circumscrierea relativ exacta a domeniului clincherului Portland normal vitrifiabil

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202321

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 22: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

FigX1 Subsistemul cuaternar

XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202322

C2S

C3S

CaO C5A3

C2F

C4AF

C3A

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 23: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Presupunem clincherul plasat icircn subsistemul de echilibru termic

vom avea următoarea compoziţie mineralogică

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine icircntreaga cantitate de

1 parte leagăhelliphelliphellip064 părţi helliphelliphelliphelliphellip14 părţi

Se poate exprima cantitatea de icircn funcţie de prin

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher

conţine restul de alumină nelegată icircn Cantitatea de alumină din este

dată de - 064

- 064 leagăhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip165 părţi CaO

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher

şi conţin tot şi restul de nelegat icircn şi Pentru nelegat

icircn şi putem scrie

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202323

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 24: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100

mineral 6731 1150 1083 1036

XII 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 5ghips respectiv 82 clincher

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202324

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 25: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202325

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 26: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment

XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment

alcalii din clincher

TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului

oxid alcalii Σ 660914 231606 58996 3324 1315 01968 9998 661 2316 59 3324 1315 01968 100

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202326

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 27: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland

Umiditate calcar ndash 3 Umiditate argilă ndash 12 Umiditate cenuşă de pirită ndash 2 Umiditate pastă ndash 40

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202327

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 28: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XIV Corectarea amestecului brut

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 icircnainte de a fi introdus icircn 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 icircn care trebuie să se amestece două fluxuri de făină brută cunoscacircndu-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+cBA(a-c)=B(c-b)AB=(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 abc= titrurile celor trei amestecuri Corectarea după moduli (M) impune cunoaşterea compoziţiei oxidice a

amestecurilor cu care se lucreazăSe notează cu A B amestecurile brute care se amestecă a1 a2 conţinutul in Al2O3 al

amestecului AB f1 f2 conţinutul in Fe2O3 al amestecului AB s1 s2 conţinutul in SiO2 al amestecului AB

Dacă se cunoaşte MAlMAl=Al2O3 Fe2O3

MAl=[(a1A+a2B)(f1A+f2B)]BMAl=(a1AB+a2)(f1AB+f2) =gt MAl ∙f1AB + MAl ∙f2 = a1AB+a2

AB = (a2-MAl∙f2)( MAl∙f1-a1)Dacă se cunoaşte MSiMSi= (s1A+s2B)(a1A+a2B+f1A+f2B) =gtAB= [(MSi(a2+f2)-a2] [s1-MSi(a1+f1)]

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202328

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 29: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XV Bilanţul de materiale

XV1

XV2

C=B+ P1

XV3

XV4

C= D+ED= (F+G+H)ndash P2

a= F+G+HP2= 008aD= andash008aE= P2ndash P3

E= 008andash0025008a= 0078aC= D+E= 092a+0078a= 0998aa= 670998= 67134P2= 008a= 537P3= 0025P2= 013425E= 0078a= 5237D= 09267134= 61763F= 08267134= 5505 (82 clincher)G= 00567134=33567 (5 ghips)H= 01367134=8727 (13 zgură)

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202329

Expediere

1600 tzi = 6666 th

B

A

A= 6666 thB= 6666 th

Ambalare P1=05

C

BB= 6666 thP1=0335C= 67 th

Depozitare

E D

C

C= 67 thC= E+D

MăcinareF

GHDP2=8

D= 61763 thF+G+H= a a= 67134 thF= 5505 thG= 33567 thH= 8727 thP2= 5982 th

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 30: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XV5 P2= 537 th

P3= 0134 thE= 5237 th

P2= 00867134= 537P3= 00255237= 0134E= 007867134= 5237

XV6 G= 33567 th

S5= 33736 th P15= 001687 th

G= S5ndashP15= S5ndash0005S5= 0995S5

S5= 335670995= 33736G= 099533736= 33567P15= 0005S5= 001687

XV7S5= 33567 th

T4=33735 th P16= 001678 th

T4= S5+P16= 33567+0005T4

P16= 0005T4

T4= 33735P16=001678

T4=33735 th ghips XV8 H= 8727 th S6= 87709 th P17= 0044 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202330

Purificare

P2=8

P3=25

E

DozareP15=05

G

S5

DepozitareP16=05

S5

T4

P17=05

S6

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 31: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

H=8727 thS6= H+ P17=8727+0005 S6

S6= 87709P17= 0005S6=0044

XV9 T5=8815 th S6= 87709 th P18= 00441 th

S6= 87709T5= S6+P18=8815+0005 T5

T5= 8815P18= 0005 T5=00441

XV10 T5= 8815 th U5= 99045 th P19= 10895 th

T5= 8815U5= T5+P19=8815+011U5

U5= 99045P19= 011U5= 01199045= 10895

U5= 99045 th zgură XV11

XV12 I= 5505 th J= 55606 th

P4= 055606 th

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202331

Dozare

H

DepozitareP18=05

S6

T5

UscareP19=11

T5

U5

DozareFF=I =5505 th

I

P4=1J

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 32: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

I= 5505J= I+P4 = 5505+001JJ= 55606P4= 00155606= 055606

XV13 J= 55606 th P6= 1547 th

PC= 97608 thL=154762 th

100 pastă60 material uscat40 apă

100 mat uscat664 calcar3209 argilă151 cenuşă60 mat uscat3984 calcar1925 argilă0906 cenuşă

Pasta conţine 40 apă 3984 calcar 1925 argilă

0906 cenuşă de pirită

9995 calcar435 PC3 W (umiditate)3984 17341197

1012 argilă1050 PC12 W120 SO3

192 19972280228

1025 cenuşă2 W21 SO3

090600170018

sumPC = 1934sumW = 349sumSO3 = 024

Total pierderi din pastă la calcinare (etapa de ardere) 40 apă (umiditate pastă)+

1934 PC

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202332

ConcasareI

Ardere P6=1

L

J

PC

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 33: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

349 W 024 SO3

6307

J= 55606 L=J+P6+PC L=55606+001L+06307L L=154762 PC=06307L=97608 P6=001L=1547

XV14

XV15

XV16

N= 154762O= N+P7=154762+001OO= 156325

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202333

OmogenizareLL=M= 154762 th

M

Corecţie pastăM

M=N= 154762 th

N

Măcinare umedă P7=1

N

P1

N= 154762 th P1= 62279 thO= 156325 th P2= 1416 thP7= 1563 th P3= 926226 th

P2 P3

O

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 34: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

P7= 001O=1563O= P1+ P2+ P3

P1= 03984O P2= 000906O P3= (01925+04)OO= 03984156325+000906156325+(01925+04) 156325= 156325P1= 62279

P2= 1416 P3= 926226

XV17

S1= P1+P8

P1= 156325 P8= 0005 S1

S1= 156325+0005 S1

S1= 62592 P8= 0005 S1=031296

XV18

T1= S1+ P9

S1= 62279 T1= S1+0005 T1

T1= 62592 P9= 0005T1= 031296

XV19

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202334

Dozare

P1

P1= 62279 thS1= 62592 thP8= 0313 th

P8=05S1

DozareS1

S1= 62279 thT1= 62592 thP9= 0313 th

P9=05T1

DozareT1

T1= 62592 thU1= 63224 thP10= 06322 th

P10=1U1

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 35: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

U1= T1+ P10

T1= 62592 U1= T1+001U1

U1= 63224 P10= 001U1= 06322

U1= 63224 th calcar

XV20

XV21

T2= S2+ P11

S2= 1416 T2= 1416+0005T2

T2= 1423 P11= 0005T2= 00071

T2= 1423 th cenuşă de pirită

XV22

XV23

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202335

DozareP2=S2= 1416 th

S2

P2

Depozitare

T2 S2= 1416 thT2= 1423 thP11= 00071th

P11=05

S2

Dozare

P3=Q=926226 th

P3

Q

Deleiere

Q=R= 926226 thR1= 300925 thR2= 6253 th

R

Q

R1 R2

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 36: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

R= R1+R2

R= P3

P3= (01925+04)O R1= 01925O= 01925156325= 300925 R2= 04O=04156325= 6253

R= 01925O+04O= 300925+6253= 926225

XV24

S3= R1+ P12

R1= 300925S3= 300925+0005 S3

S3= 302437P12= 01512

XV25

T3= S3+ P13

S3= 302437T3= 302437+0005 T3

T3= 303956P13= 015198

XV26

U3= T3+ P14

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202336

DozareR1= 300925 thS3= 302437 thP12= 01512 th

P12=05S3

R1

DepozitareS3= 302437 thT3= 303956 thP13= 015198 th

P13=05

S3

T3

DepozitareT3= 303956 thU3= 30702 thP14= 0307 th

P14=1

U3

T3

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 37: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

T3= 303956U3= 303956+001 U3

U3= 30702P13= 0307

U3= 30702 th argilă

XV27

S4= 6253 th apăTabel XV1 Bilanţ de materiale

Intrări (th) Ieşiri (th)

Calcar 63224 PC 97608Argilă 30702 Productivitate 6666

Cenuşă de pirită 1423 P1 0335

Apă 6253 P3 0134Ghips 33735Zgură 99045 P4 055606

P6 1547P7 1563P8 0313P9 0313P10 063P11 00071P12 0166P13 015198P14 0304P15 001687P16 001678P17 0044P18 00441P19 10895

Total 171157 Total 17149

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202337

Dozare R2= S4= 6253 th

R2

S4

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 38: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XVI Calculul consumului specific de materii prime

XVI1 Consumul specific de calcar

Csc= 632246666= 0948

XVI2 Consumul specific de argilă

Csa= 307026666= 046

XVI3 Consumul specific de cenuşă de pirită

Cscp= 14236666= 00213

XVI4 Consumul specific de ghips

Csg= 337356666= 00506

XVI5 Consumul specific de zgură

Csz= 990456666= 014858

XVI6 Consumul specific de apă

Csa= 62536666= 09286

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202338

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 39: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XVII Bibliografie

Ion Teoreanu Bazele tehnologiei lianţilorndasheditura tehnică Bucureşti 1975 Georgeta Cuculeanu Virginia CiobotarundashTehnologii industriale şi de

construcţii (biblioteca digitală) LiteratL GageaF Goga ndash Principii de calcul şi proiectare Teoreanu D Radu ndash Calcule de operaţii Utilaje şi instalaţii termotehnologice din

industria silicaţilor ndash probleme şi exemple de proiectare

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202339

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 40: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

Cuprins

I Linia tehnologică de fabricare a cimentului Portland 1II GENERALITĂŢI DESPRE CIMENTULUI PORTLAND 2III PROCEDEE PENTRU FABRICAREA CIMENTULUI PORTLAND 3

III 1 PROCEDEUL USCAT 3III 2 PROCEDEUL UMED 3III 3 PROCEDEUL SEMIUSCAT 3III 4 PROCEDEUL SEMIUMED 3

IV DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 5IV 1 Extragerea materiilor prime 5IV 2 Icircncărcarea şi transportul materialului derocat 5IV 3 Pregătirea şi depozitarea materiilor prime 5IV 4 Măcinarea şi omogenizarea materiilor prime 6IV 5 Arderea amestecului brut Obţinerea clincherului 6IV 6 Depozitarea şi măcinarea clincherului 7IV 7 Ambalarea şi livrarea cimentului 7

V IcircNCADRAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC CU UTILAJE 7V 1 Excavator cu lanţ 7V 2 Concasorul conic 8V 3 Ciururi oscilante 8V 4 Concasoare cu ciocane 8V 5 Uscătoare cu tambur rotativ 8V 6 Poduri rulante cu graifăr 8V 7 Mori cu bile 8V 8 Silozuri de omogenizare 9V 9 Schimbător de căldură Wedag 9V 10 Cuptorul rotativ 9

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202340

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 41: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

V 11 Răcitor grătar 10V 12 Mori de ciment 10V 13 Silozuri de ciment 10V 14 Maşini de icircnsăcuit 10V 15 Pompa Fűller 10

VI Caracterizarea materilor prime 11VI 1 Calcarul 11VI 2 Argila 11VI 3 Marnele 12VI 4 Zgura 12VI 5 Ghipsul 12VI 6 Cenuşă de pirită 13VI 7 Clincher 13VI 8 Cimenturile cu adaos 14

VI 8 1 Adaosurile cimentoide 14VI 8 2 Adaosurile puzzolanice 14VI 8 3 Adaosurile inerte 14

VII Calcul reţetei pentru amestecul brut de clincher 15VIII Calcul compoziţiei oxidice a clincherului 17

VIII 1 Conţinutul procentual icircn CaO icircn amestecul brut 17VIII 2 Conţinutul procentual icircn SiO2 icircn amestecul brut 18VIII 3 Conţinutul procentual icircn Al2O3 icircn amestecul brut 18VIII 4 Conţinutul procentual icircn Fe2O3 icircn amestecul brut 18VIII 5 Conţinutul procentual icircn MgO icircn amestecul brut 18VIII 6 Conţinutul procentual icircn alcalii icircn amestecul brut 19

IX Calculul modulilor clincherului şi reprezentarea grafică 19IX 1 Gradul de saturare icircn oxid de calciu 19IX 2 Modulul de silice 19IX 3 Modulul de alumină 19IX 4 Clasificarea modulară a cimenturilor Portland 20

X Locul clincherului de ciment Portland icircn diagrama cuaternară 21XI Calculul compoziţiei mineralogice a clincherului 23

XI 1 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 2 Conţinutul procentual de icircn clincher 23

XI 3 Conţinutul procentual de şi icircn clincher 24XII Calculul compoziţiei oxidice a cimentului 25

XII 1 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 2 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 3 Conţinutul procentual de icircn ciment 25

XII 4 Conţinutul procentual de icircn ciment 26

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202341

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342

Page 42: Linia Tehnologica de Fabricare a Cimentului Portland

Proiectarea cimentului Portland

XII 5 Conţinutul procentual de icircn ciment 26XII 6 Conţinutul procentual de alcalii icircn ciment 26

XIII Schema fluxului technologic de obţinere a cimentului Portland 27XIV Corectarea amestecului brut 28XV Bilanţul de materiale 29XVI Calculul consumului specific de materii prime 39

XVI1Consumul specific de calcar 39XVI2Consumul specific de argilă 39XVI3Consumul specific de cenuşă de pirită 39XVI4Consumul specific de ghips 39XVI5Consumul specific de zgură 39XVI6 Consumul specific de apă 39

XVII Bibliografie 42XVIII Anexe 43

Anexe

Tabel II1 Compoziţia oxidică obişnuită a unui ciment Portland 2TabelVII 1 Compoziţia procentuală a materiilor prime 16Tabel VII 2 Compoziţia procentuală icircn oxizi a materiilor prime 16Tabel VIII 1 Compoziţia oxidică a clincherului 19

FigX1 Subsistemul cuaternar 22TabelXI1 Compoziţia mineralogică a clincherului după adusă la 100 24TabelXII1 Compoziţia oxidică a cimentului 26Tabel XV1 Bilanţ de materiale 38

Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Oxidice 1304202342


Recommended