Namangan muhandislik qurilish instituti

12-ma’ruzalar: TSement klinkerining kuydirish jarayoni

Reja:


1. Xo’l va quruq usulda tsement ishlab chiqarish texnologiyasi.
2. TSement klinkerini kuydirish jarayoni. Xom ashyoni tayyorlash.
Tayanch so’zlar: Xo’l va quruq usul, TSement klinkeri, Xom ashyo, Maydalash, Kuritish, Pishirish.
Karьerdan keltirilgan xom ashyo yirikligi 5 mm gacha kilib maydalanadi. Kattik jinslar tosh maydalagich mashinalarida, yumshoklari esa (tuprok, bur) suv bilan maxsus xovuzda korishtirib maydalanadi.
Xovuzda xosil bulgan shlam deb ataluvchi kotmoksimon butka kuvur orkali tsilindr shaklidagi aylanma tegirmonga yuboriladi.
Pulat yoki chuyon sharchalar solingan tegirmon xar dakikada 28 marta aylanadi va natijada undagi 35-45% gacha bulgan shlam mayda kilib tuyiladi. Tuyilgan shlamning kimyoviy tarkibini tugrilash uchun uni uzatuvchi kuvurlar orkali shlam saklagich xovuzlarga yuboriladi va oksidlar mikdori laboratoriyada aniklanadi.
Pishirish. Tayyorlangan xom ashyo materiallari aylanma pechlarda pishiriladi. Pechь kattik pulat listlardan yigilgan uzun tsilindr bulib, uning ichki kismi utga chidamli material bilan koplangan. TSilindr uzunligi 185...230 m, diametri 5-7m. Aylanma pechь maxsus tayanchlarga bir tomonga nishab (4^o) kilib urnatiladi. Aylanish tezligi dakikasiga 1-2,5 aylanishga teng.
Xom ashyo namligi 34-40% bulgan shlam sifatida pechning yukori kismiga tushadi. Uning nishab tomonidan esa bosim ostida issiklik manbaidan olanga yuboriladi. Pechning tuxtovsiz aylanishi xisobiga xom ashyo asta-sekin yukori xarorat tomon siljiydi.
Asosiy fizik-kimyoviy jarayon aylanma pechda kuydirish vaktida ruy beradi. Bu jarayonlarni kurib utamiz.
Kuritish kismida. 70...200^oS xaroratda xom ashyo kuritiladi, aylanma pechda asta sekin siljib mayda-mayda donalarga aylanadi va u kizib tarkibidagi gigroskopik namlik parlanib chikib ketadi.
Isitish kismida. 200...700^oS xaroratda xom ashyodagi organik aralashmalar yonadi, gil tuprok minerallaridagi kimyoviy boglangan suv parlanib chikib ketib suvsiz kaolinit – Al₂O₃  2SiO₂ xosil buladi.
Parchalanish (dekarbonizatsiya) kismida. 700...1100^oS xaroratda kalьtsiy va magniy karbonatlar SaO, MgO va SO₂ ga ajraladi, giltuprokdagi alyumosilikatlar SiO₂, Al₂O₃ va Fe₂O₄ ga ajraladi. Xosil bulgan kattik xolatdagi kalьtsiy oksid kimyoviy boglanib, past asosli silikatlar – 2SaO  SiO₂ , kalьtsiy alyuminat va kalьtsiy ferrit 2SaO  Fe₂O₄ larni xosil kiladi.
Ekzotermik jarayonlar kismida. 1100 ... 1300^oS xaroratda kuyidagi birikmalar xosil buladi: uchkalьtsiyli alyuminat 3SaO Al₂O₃, turt kalьtsiyli alyumoferrit 4CaO Al₂O₃Fe₂O₄ , lekin kalьtsiy oksidning bir kismi ozod boglanmagan xolda koladi. Bu davrda donachalar tulik xosil bulib ulguradi.
Kuydirish kismida. 1300...1450^oS xaroratda aralashma bir oz eriydi. Bunda 3CaOAl₂O₃; 4CaOAl₂O₃Fe₂O₄; MgO va tez eruvchi kushimcha aralashmalar eriydi. 2CaOSiO₂ va CaO eritmada aralashib, uzaro kimyoviy birikadi va klinkerning asosiy minerali 3CaOSiO₂ ni xosil kiladi.
Sovutish kismida. Klinkerni xarorati 1000^oS gacha tushiriladi, klinkerni tarkibi, tuzilishi turgun xolga keladi.
Klinker maxsus sovutgichlarda tezlik bilan sovutiladi, bu esa yirik kristallar xosil bulishini oldini oladi, kaysiki tayyor maxsulotning suvga chidamliligini pasaytirib yuborishi mumkin.
Maydalash. Klinker omborlarda (1...2 xafta) saklangandan sung, unga ikki molekula suvli gips kushib maydalab tuyiladi. Xosil bulgan tayyor portlandtsementni saklash uchun siloslarga va kurilish inshootlariga junatiladi.
Kukun shaklidagi xom ashyo tsiklonli kuritgichlarga kelib tushadi, u yerda chikib ketayotgan issik gazlar bilan isitiladi va dekarbonizatorga junatiladi. SaSO₃ ajralgandan sung pechlarga uzatiladi va klinker xosil bulish jarayoni davom etadi.
Issiklik – yokilgi sarfini iktisod kilish borasida kuruk usul ancha samaralirok xisoblanadi.
Klinkerning tarkibi.
TSement tarkibidagi oksidlar pishirish jarayonida kuyidagi asosiy birikmalarga aylanadi (5-chi jadval).
Jadval 5
Portlandtsement klinkerning mineralogik tarkibi

Mineralni nomi	Yozilish formulasi	Mikdori, %
Uch kalьtsiyli silikat (alit)	3SaOSiO2(C3S)	40...60
Ikki kalьtsiyli silikat (belit)	2CaOSiO2(C2S)	14...40
Uch kalьtsiyli alyuminat	3CaOAl2O3(C3A)	5...15
Turt kalьtsiyli alyumoferrit (tselit)	4CaOAl2O3Fe2O3(C4AF)	10...20

Izox: kavslarda klinker minerallari formulasining kiskartirilgan ifodasi berilgan.
Uzaro birikmasidan erkin xolatda kolgan SaO tsement tarkibida 1% dan oshmasligi kerak. Aks xolda uta kuygan SaO kotgan tsementda kristallanib, unda darzlar xosil kiladi.
Uch kalьtsiyli silikat (S₃S) tsementning mustaxkamligini oshiradi, kuyuklanish va kotish jarayonini esa tezlatadi; ikki kalьtsiyli silikat (S₂S) tsementning kotish jarayonini sekinlashtiradi; uch kalьtsiyli alyuminat (S₃A) tez kuyuklanish va kotish xususiyatiga ega; turt kalьtsiyli alyumoferrit uzidan urtacha issiklik ajratib chikaradi, mustaxkamligi buyicha alit va belit mustaxkamligi urtasidadir.
Agar tsement klinkeri tarkibida S₃S kup bulsa – alitli, S₂S kup bulsa – belitli, S₃A kup bulganda esa alyuminatli (yoki tsementli) deb ataladi. Bulardan tashkari, klinker tarkibida oz mikdorda MgO, Na₂O va K₂O lar uchraydi.
Kotishi. TSementni suv bilan korishtirgandan keyin unda gidrolizlanish (suvda parchalanish) va gidratatsiyalanish (suvni biriktirish) deb ataluvchi murakkab fizik-kimyoviy uzgarishlar boshlanadi.
Akademik A.A.Baykov tsementning kotish jarayonini uchta – erish davri, kolloid xolatga utish davri va kristallanish davrlariga buldi. Oxirgisi tsement xamiri mustaxkamligining usishi bilan ifodalanadi.
Gidratatsiya vaktida portlandtsement klinkeri minerallari suv bilan kuyidagicha boglanadi:
3CaOSiO₂+(n+1)H₂O2CaOSiO₂nH₂O+Ca(OH)₂;
2CaOSiO₂+nH₂O2CaOSiO₂nH₂O;
3CaOAl₂O₃+6H₂O = 3CaOAl₂O₃6H₂O;
4CaOAl₂O₃Fe₂O₃+nH₂O = 3CaOAl₂O₃6H₂O+CaOFe₂O₃(n-6)H₂O.
Erish davri. 1 soatdan 3 soatgacha bulgan vaktda tsement zarrachalari suv bilan xullanadi va ustki kismidan boshlab erish boshlaydi; vakt utishi bilan tuyingan eritma xosil buladi.
Kolloidatsiya davrida eritmadagi gidratli yangi xosilalar tuyinishi ortib boradi, ularni suvda erishi juda kamdir. Xosil bulgan eritma yangi xosilalar uta tuyingan xolatda buladi. Gidratli yangi xosilalar mayda kolloid zarrachalar – submikrokristallar – eritmadan ajralib tsement gelini xosil kiladi. Gellarning kup mikdorda xosil bulishi tsement xamirini kuyuklanishiga olib keladi. Bu tsement bilan suvni aralashtirgandan taxminan 3...5 soatdan sung ruy beradi. Gelь yelimsimon yopishkoklik xususiyatiga ega bulib, u tsement zarrachalarini yoki tuldirgichlar bulgan takdirda ularni xam uzaro yopishtiradi. Natijada tsement xamiri kuyuklashadi va uz plastikligini yukotib, asta-sekin kota boshlaydi.
TSement kanchalik mayda tuyilsa va kotish jarayonidagi xarorat yukori bulsa, uning kotishi shuncha tezlashadi.
Kristallanish davrida tsementni suv bilan birikishi ( gidratatsiya) davom etadi, xosil bulgan gelь kristall usimtalarga aylanadi. Kristallarni mikdori va xosilalar bilan yuzasi ortib boradi, bu esa tsement toshini mustaxkamligini ortishiga olib keladi. TSement anik mikdordagi suv (tsement massasidan 25-30%) bilan kimyoviy birikish xususiyatiga ega. Xamma kolgan suv suyuk xolatda koladi, betonni kurishi bilan suv parlanadi, natijada tsement toshi tarkibida mayda-mayda govaklar xosil buladi, bu esa tsement toshini mustaxkamligini va chidamligini pasayishiga olib keladi.
Portlandtsementni kotish jarayoni, uni tashkil etuvchilarni suvda erishi kiyin bulganligi uchun, uzok muddat davom etadi (oylar va yillar).
Birok vakt utishi jarayonida mustaxkamlikni ortishi sekinlashadi. SHuning uchun tsementni sifatini, 28 sutka kotishi natijasida olgan mustaxkamligi buyicha baxolanadi.