В.Ю. Мурог, асс., к.т.н.; П.Е. Вайтехович, доц., к.т.н.;
В.С. Францкевич, асс.; О.А. Петров,
асс., к.т.н.
Получение
быстротвердеющих высокопрочных цементов
Одним
из перспективных направлений повышения качества цемента является увеличение его
дисперсности. Быстротвердеющие высокопрочные цементы должны иметь удельную
поверхность порядка 4000–5000 см2/г [1, 2].
Увеличение
удельной поверхности цемента на 1500–2500 см2/г
приводит к росту его прочности на ранних сроках твердения в 2–3 раза по
сравнению с прочностью обычных цементов, имеющих поверхность порядка 3000 см2/г,
с постепенным выравниванием прочностных показателей при длительном твердении.
Прочность сверхтонких цементов, имеющих поверхность порядка 8000 см2/г, повышается по сравнению с обычным цементом
через 3 суток на 170%, к 7 суткам на 100% и к 28 суткам более чем на 45%,
причём прочностные характеристики цементов с удельной поверхностью 5000 см2/г,
7000 см2/г и 8000 см2/г практически мало отличаются между
собой во все сроки твердения. Это позволяет считать с экономической точки
зрения, что оптимальная поверхность составляет 4000–5000 см2/г
[3].
Однако с увеличением удельной поверхности материала
свыше 3000 см2/г при измельчении в
обычных традиционных помольных системах «сухим» способом резко снижается
производительность мельниц, а рост удельных энергозатрат
пропорционален получаемой поверхности в степени 1,5-2. Большие энергетические
затраты объяснятся не только большими объемами перерабатываемых материалов, но
и тем, что КПД используемых мельниц характеризуется низкой эффективностью и
достигает в лучшем случае порядка 5%. Мощность
привода шаровых мельниц в цементном производстве может достигать 12000 кВт
[4–6].
Поэтому в последнее время работы по увеличению
тонкости помола строительных материалов базируются на применении более эффективных
методов и механизмов, обладающих высокой производительностью, энергонапряжённостью и интенсивным воздействием на
обрабатываемую среду.
Попытки создать принципиально новые устройства,
использующие различные способы и методы диспергирования
и активации цементов – турбулентный, ультразвуковой, электрогидравлический,
электрохимический, виброактивацию, а также их
сочетание еще находятся на стадии лабораторных исследований и не получили
широкого промышленного распространения.
Поэтому, на фоне все большего подорожания экспортируемых энергоресурсов
при ограниченности Беларуси собственными, весьма актуальной является задача
внедрения в цементной промышленности более эффективных помольных агрегатов.
Еще в 1981 г.
фирма "F. L. Smidth" совместно с фирмой "ASO Cement" (Япония) провели испытания
лабораторной и промышленной установок валковой мельницы "Atox" на измельчение цемента [7]. Особенностью мельницы является наличие трех
валков с цилиндрической размольной поверхностью и двух сепараторов ‑
воздушно-проходного и воздушно-центробежного, встроенных в корпус мельницы.
Удельный расход электроэнергии на помол цемента тонкостью до 3000 см2/г по Блейну составил
26,7 кВт ч/т, что на 30% ниже затрат на шаровой мельнице.
В Греции на
заводе "Олимп" в технологической линии, работающей по сухому способу
производства цемента [8], установлена валковая мельница фирмы "Loesche" производительностью 380 т/ч,
мощностью главного электропривода 3400 кВт.
Опыт
исследования мельниц фирмы "Pfeiffer" на цементном заводе в Гураждже
(Польша) подтвердил достоинства этого типа оборудования. Мельница на материалах
средней влажностью 8‑10% показывает устойчивую производительность 280‑300
т/ч при удельном суммарном расходе электроэнергии 10,4 кВт ч/т [8].
Таким образом,
можно сделать заключение, что весьма перспективными для помола цемента в нашей
стране являются валковые среднеходные мельницы. К их достоинствам относятся
компактность, сравнительно низкий удельный расход энергии на помол при
относительно невысоком износе рабочих органов. Работа в замкнутом цикле с
воздушными классификаторами позволяет получать необходимую тонкость помола при
довольно простом регулировании гранулометрического состава готового продукта.
Эффективность
использования валковых среднеходных мельниц для получения быстротвердеющих
высокопрочных цементов была подтверждена в ходе лабораторных исследований
специально сконструированной и изготовленной экспериментальной установки на
кафедре машин и аппаратов химических и силикатных производств Белорусского
государственного технологического университета.
1.
Кузнецова
Т.В. Новые составы и способы получения специальных цементов. // Цемент. 1980. №
12. – С. 17–19.
2.
Мурог В.Ю., Вайтехович П.Е. Влияние домола
цемента на прочность бетонных изделий // Строительные материалы. №6, 2004. – С.
36-38.
3.
Полак А.Ф., Бабков А.В. Влияние дисперсности цемента на прочность его
гидрата. // Цемент. 1980. № 9. – С. 15–17.
4. Ходаков Г.С. Физика измельчения. - М.: Наука, 1972. - 307 с.
5. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1972. – 239 с.
6. Дуда В. Цемент. – М.: Стройиздат, 1981. – 464С.
7. Летин Л.А., Роддатис К.Ф. Среднеходные и тихоходные мельницы. –М.: Энергоиздат, 1981. – 360С.
8. Александров П.Е., Комов В.М., Комохов П.Г. О системе механических характеристик хрупких материалов. // Труды ЛИИЖТ, 1977, №407. С. 20–29.