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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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