14-ma’ruza: Portlandsement xom ashyosi. Portlandsement klinkerining kimyoviy-mineralogik tarkibi. Portlandsement ishlab chiqarish texnologiyasi va usullari

14-ma’ruza: Portlandsement xom ashyosi. Portlandsement klinkerining kimyoviy-mineralogik tarkibi. Portlandsement ishlab chiqarish texnologiyasi va usullari.
Tayanch so‘z va iboralar: portlandsement, klinker, kalsiy silikat.

Reja: 1. Portlandsement.

2. Klinker ishlab chiqarish uchun xom ashyo.

Portlandsement – bu klinkerni mayda qilib tuyib olingan mahsulotdir. Klinker xom ashyo aralashmasini (75% CaCO₃ – ohaktosh va 25% gil tuprok) pishgunicha qizdirib, tarkibida kalsiy silikat (70...80%), alyuminat va alyumoferrit fazalari (20...30%) hosil bo‘lgandagi donador mahsulotdir. Maydalab tuyish vaqtida klinkerga 3...5% miqdorida gips qo‘shiladi.

Sementga suv qo‘shib aralashtirilgan vaqtda tarkibidagi gips suvda eriydi. Sementni suv bilan o‘zaro birikish jarayonida (gidratatsiya vaqtida) gips uch kalsiyli alyuminat bilan bog‘lanib 3CaOAl₂O₃3CaCO₄ 31H₂O- gidrosulfoalyuminat kalsiy deb ataladigan yuqori sulfatli ko‘rinishga ega bo‘lgan, tabiy etringitga uxshash mineralga aylanadi. Gidrosulfoalyuminatni hosil bo‘lishi sementni qotishini 3-5 soatga sekinlashtirishga imkon beradi.
Klinkerning kimyoviy, mineralogik tarkibi va klassifikatsiyasi
Portlandsement olish uchun tarkibida kalsiy karbonat va alyumosilikati ko‘p bo‘lgan xom ashyo ishlatiladi. Bularga ohaktosh yoki bur va giltuprok jinslari va tarkibida karbonat va alyumosilikati ko‘p bo‘lgan ohakli mergellar kiradi.
Uzbekistondagi sement zavodlarida xom ashyo sifatida asosan ohaktosh va giltuprok ishlatiladi.
Klinkerning kimyoviy tarkibi, massa buyicha % hisobida quyidagichadir:
SiO₂ – 20...24; Al₂O₃ – 4...7; Fe₂O₄ – 2...6; CaO – 62...68.
Ularni umumiy miqdori 95 – 97% bo‘lish i kerak.
Ilgari aytilganida gidravlik bog‘lovchi moddalar xam havoda, xam suvda qotish xususiyatiga egadir. Bularga portlandsement va uning turlari, hamda gidravlik ohak kiradi. Bulardan tashqari shlaklar kullar, tabiiy tog‘ jins va moddalari asosida olingan bir kancha gidravlik bog‘lovchi moddalar xam kiradi.
Bu bog‘lovchi moddalar tarkibida kalsiy silikat, kalsiy alyuminat va kalsiy ferritlarni borligi, ularga gidravlik xossalarini beradi.
Sement tarkibidagi oksidlar pishirish jarayonida quyidagi asosiy birikmalarga aylanadi (5-chi jadval).
Portlandsement klinkerning mineralogik tarkibi
Jadval 5

Mineralni nomi	YOzilish formulasi	Miqdori, %
Uch kalsiyli silikat (alit)	3CaOSiO2(C3S)	40...60
Ikki kalsiyli silikat (belit)	2CaOSiO2(C2S)	14...40
Uch kalsiyli alyuminat	3CaOAl2O3(C3A)	5...15
Turt kalsiyli alyumoferrit (selit)	4CaOAl2O3Fe2O3(C4AF)	10...20

Izox: qavslarda klinker minerallari formulasining qisqartirilgan ifodasi berilgan.
O‘zaro birikmasidan erkin xolatda qolgan SaO sement tarkibida 1% dan oshmasligi kerak. Aks xolda uta kuygan SaO kotgan sementda kristallanib, unda darzlar hosil qiladi.
Uch kalsiyli silikat (C₃S) sementning mustahkamligini oshiradi, kuyuklanish va qotish jarayonini esa tezlatadi; ikki kalsiyli silikat (C₂S) sementning qotish jarayonini sekinlashtiradi; uch kalsiyli alyuminat (C₃A) tez kuyuklanish va qotish xususiyatiga ega; turt kalsiyli alyumoferrit o‘zidan urtacha issiqlik ajratib chiqaradi, mustahkamligi buyicha alit va belit mustahkamligi urtasidadir.
Agar sement klinkeri tarkibida C₃S ko‘p bo‘lsa – alitli, C₂S ko‘p bo‘lsa – belitli, C₃A ko‘p bo‘lganda esa alyuminatli (yoki sementli) deb ataladi. Bulardan tashqari, klinker tarkibida oz mikdorda MgO, Na₂O va K₂O lar uchraydi.
Portlandsementni ishlab chiqarish usullari.
Portlandsement ishlab chiqarish texnologiyasi asosan xom ashyo tayyorlash, uni kuydirib pishirish (klinker olish) va tuyib kukun shakliga keltirishdan iborat. Portlandsement ishlab chiqarishni ikki xil usuli mavjud – xul va quruq. Xul usulda xom ashyolar maydalangandan so‘ng, ularni tegirmonlarda suv bilan birga tuyiladi. Bunda tarkibida 35...45% suv bo‘lgan okuvchan massa – shlam hosil bo‘ladi. Quruq usulda xom ashyo kuritilib, so‘ng tuyiladi.
Portlandsementni xul usul buyicha ishlab chiqarayotganda asosiy texnologik operatsiyalarni kay tartibda bajarish sxemasi quyidagicha bo‘ladi:

Quruq usulda pishirish uchun xul usulga qaraganda yoqilgan 30...40% kam sarflanadi. Sement ishlab chiqarishda, ma’lumki sement narxini 28-30% yoqilgan narxi tashkil qiladi. Bundash tashqari, quruq usulda sement ishlab chiqarishda kuvvati 6000...10000 t/sutkaga teng bo‘lgan pechlar kurish imkoni bor.

Quyida aylanma pechlarda kuydirib quruq usulda portlandsement ishlab chiqarishning texnologik sxemasi keltirilgan:



Uzbekistonda ko‘prok xul usulda ishlab chiqarish yulga quyilgan. Sement ishlab chiqarishning xul usulda texnologik sxemasi:
Xom ashyoni tayyorlash.
Karerdan keltirilgan xom ashyo yirikligi 5 mm gacha qilib maydalanadi. Qattiq jinslar tosh maydalagich mashinalarida, yumshoklari esa (tuprok, bur) suv bilan maxsus xovuzda qorishtirib maydalanadi.
Xovuzda hosil bo‘lgan shlam deb ataluvchi kotmoksimon butka kuvur orkali silindr shaklidagi aylanma tegirmonga yuboriladi.
Po‘lat yoki chuyon sharchalar solingan tegirmon xar dakikada 28 marta aylanadi va natijada undagi 35-45% gacha bo‘lgan shlam mayda qilib tuyiladi. Tuyilgan shlamning kimyoviy tarkibini tug‘rilash uchun uni uzatuvchi kuvurlar orkali shlam saklagich xovuzlarga yuboriladi va oksidlar miqdori laboratoriyada aniklanadi.
Pishirish. Tayyorlangan xom ashyo materiallari aylanma pechlarda pishiriladi. Pech qattiq po‘lat listlardan yigilgan uzun silindr bo‘lib, uning ichki qismi utga chidamli material bilan qoplangan. Silindr uzunligi 185...230 m, diametri 5-7m. Aylanma pech maxsus tayanchlarga bir tomonga nishab (4^o) qilib urnatiladi. Aylanish tezligi dakikasiga 1-2,5 aylanishga teng.
Xom ashyo namligi 34-40% bo‘lgan shlam sifatida pechning yuqori qismiga tushadi. Uning nishab tomonidan esa bosim ostida issiqlik manbaidan olanga yuboriladi. Pechning tuxtovsiz aylanishi hisobiga xom ashyo asta-sekin yuqori harorat tomon siljiydi.
Asosiy fizik-kimyoviy jarayon aylanma pechda kuydirish vaqtida ruy beradi. Bu jarayonlarni kurib utamiz.
Kuritish qismida. 70...200^oS harorat da xom ashyo kuritiladi, aylanma pechda asta sekin siljib mayda-mayda donalarga aylanadi va u kizib tarkibidagi gigrosqopik namlik parlanib chikib ketadi.
Isitish qismida. 200...700^oC haroratda xom ashyodagi organik aralashmalar yonadi, gil tuproq minerallaridagi kimyoviy bog‘langan suv parlanib chikib ketib suvsiz kaolinit – Al₂O₃ 2SiO₂ hosil bo‘ladi.
Parchalanish (dekarbonizatsiya) qismida. 700...1100^oC harorat da kalsiy va magniy karbonatlar CaO, MgO va CO₂ ga ajraladi, giltuprokdagi alyumosilikatlar SiO₂, Al₂O₃ va Fe₂O₄ ga ajraladi. Hosil bo‘lgan qattiq xolatdagi kalsiy oksid kimyoviy bog‘lanib, past asosli silikatlar – 2CaO  SiO₂, kalsiy alyuminat va kalsiy ferrit 2CaO  Fe₂O₄ larni hosil qiladi.
Ekzotermik jarayonlar qismida. 1100 ... 1300^oC harorat da quyidagi birikmalar hosil bo‘ladi: uchkalsiyli alyuminat 3CaO Al₂O₃, turt kalsiyli alyumoferrit 4CaOAl₂O₃Fe₂O₄, lekin kalsiy oksidning bir qismi ozod bog‘lanmagan xolda koladi. Bu davrda donachalar tulik hosil bo‘lib ulguradi.
Kuydirish qismida. 1300...1450^oC haroratda aralashma bir oz eriydi. Bunda 3CaOAl₂O₃; 4CaOAl₂O₃Fe₂O₄; MgO va tez eruvchi qo‘shimcha aralashmalar eriydi. 2CaOSiO₂ vaCaO eritmada aralashib, o‘zaro kimyoviy birikadi va klinkerning asosiy minerali 3CaOSiO₂ ni hosil qiladi.
Sovutish qismida. Klinkerni harorat i 1000^oC gacha tushiriladi, klinkerni tarkibi, to‘zilishi turgun xolga keladi.
Klinker maxsus sovutgichlarda tezlik bilan sovutiladi, bu esa yirik kristallar hosil bo‘lishini oldini oladi, kaysiki tayyor mahsulotning suvga chidamliligini pasaytirib yuborishi mumkin.
Maydalash. Klinker omborlarda (1...2 xafta) saqlangandan so‘ng, unga ikki molekula suvli gips qo‘shib maydalab tuyiladi. Hosil bo‘lgan tayyor portlandsementni saklash uchun siloslarga va qurilish inshootlariga junatiladi.
Quruq usulda portlandsement ishlab chiqarishda eng ko‘p issiqlik talab qiladigani ajralish (dekarbonizatsiya) qismi aylanma pechlardan tashqariga maxsus kurilma (dekarbonizator) sifatida ajratib chiqarilgan.
Kukun shaklidagi xom ashyo siklonli kuritgichlarga kelib tushadi, u erda chikib ketayotgan issiq gazlar bilan isitiladi va dekarbonizatorga junatiladi. SaSO₃ajralgandan so‘ng pechlarga uzatiladi va klinker hosil bo‘lish jarayoni davom etadi.
Issiqlik – yoqilgi sarfini iktisod kilish borasida quruq usul ancha samaralirok hisoblanadi.

Nazorat savollar:

1. Portlandsement bu nima.
2. Klinkerning ta’rifi va klassifikatsiyasi.
3. Portlandsementni ishlab chiqarish usullari.
4. Portlandsementning pishirilishi.
5. Portlandsement maydalanishi qanday o‘tadi.