Ўзбекистон республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги Мирзо Улуғбек номидаги Самарқанд Давлат архитектура-қурилиш институти «Қурилиш материаллари, буюмлари ва конструкцияларини ишлаб чиқариш»

Портландцемент. Ишлаб чиқариш технологияси


Портландцемент деб портландцемент клинкери ва гипсни биргаликда майин туйиш натижасида олинган кукунсимон ашёга айтилади.
Портландцемент клинкери оҳактош ва тупроқни ёпишқоқлик ҳароратигача пишириб олинади. Гипс қўшимчаси портландцементнинг қотиш вақтини бошқариш мақсадида 3...5% солинади.
ГОСТ 10178-85 бўйича қўшимчасиз портландцемент, 20% фаол минерал қўшимчали портландцемент ва шлакли портландцемент турлари бор. Шлакли портландцемент таркибига 20% дан кўп домна ёки электротермофосфор (ЭТФ) шлаки солинади.
Туйиш пайтида портландцемент хоссаларини ўзгартириш, шунингдек, таннархини камайтириш мақсадида клинкерга фаол – гидравлик ва инерт минерал қўшилмалар қўшилади. Инерт қўшилмалар (оҳак-тош, доломит, кварц қум) миқдори 10 %дан, фаол (трепел, диатомит, трасс) қўшилмалар миқдори эса 15 %дан ошмаслиги керак. Бироқ гидравлик қўшилмалар 20 % ва ундан ортиқ бўлиши ҳам мумкин. Клинкерни туйганда унга одатда кўпи билан 3 % гипс (сульфат кислота ангидридга нисбатан ҳисобланганда) қўшилади. Бу билан цементнинг қуюқлашиш муддати узайтирилади. Бу эса унинг хоссаларига яхши таъсир қилади.
Портландцемент ва унинг турлари – ҳозирги замон қурилишининг асосидир. Улардан йиғма ёки қуйма бетон ва темирбетон қурилмалари тайёрланиб уйсозликда, саноат ва фуқаро қурилишида, қишлоқ қурилишида, гидротехник иншоотларда, тоғ, йўл ва ирригация қурилишида ишлатилади.
Республикамизда портландцемент Навоийда, Оҳангаронда, Олмалиқда, Бекободда, Қувасойда ишлаб чиқарилади.
Портландцемент қуруқ, ҳўл ва аралаш усулларда ишлаб чиқарилиши мумкин.


Ҳўл усулда клинкер ишлаб чиқариш

Асосий хом ашё оҳактош тоғ массивидан портлатиб олинади, майдалагичларда икки карра майдалаб заводга темир йўл платформаларида, автосамосвалларда ёки осма канатли йўллар билан жўнатилади ёки тупроқ билан бирга майин туйилгандан кейин заводга жўнатилади.

Тупроқ, бўр ёки юмшоқ мергеллар бир ва кўп ковшли эксковаторлар ёрдамида қазиб олинади ва оҳактошдай заводга жўнатилади.
Одатда завод худудида карбонатли ва тупроқли хом ашёларнинг захираси ташкил этилади, бунга мос равишда сақлаш иншоотлари керак.
Хом ашё аралашмасини тайёрлаш қуйидаги жараёнларни ўз ичига олади: оҳактош, тупроқ ва қўшимчаларни майдалаш, ўлчаш, аралаштириш ва биргаликда майин туйиш, шлам ҳавзаларида сақлаш ва таркибини тузатиш.
Майдалаш майдалагичларда, туйиш тегирмонларида бажарилади. Хўл усулда хом ашё тегирмонларда кўп миқдордаги (то 36-42%) сув билан бирга туйилади. Цемент ишлаб чиқариш учун ишлатиладиган хом ашёларнинг сиқилишга бўлган мустаҳкамлик чегараси 2÷8 МПадан (тупроқ) то 100÷180 МПагача (мармарланган оҳактош, оҳактош) бўлиши керак. Хом ашё №008 элакдаги қолдиқ 5÷10% гача туйилади.
Оҳактош ва тупроқни биргаликда сув билан аралаштириб туйганда хом ашёларнинг яхши аралашишига эришилади. Агарда хом ашёнинг кимёвий таркиби талаб қилинган таркибга эга бўлмаса, хом ашё билан бирга таркибни ўзгартирувчи қўшимчалар (масалан, пирит огаркалари) солинади.

Хўл усулда портландцемент ишлаб чиқариш технологик тизими қуйидагича.

Оҳактош ва тупроқни аралаштириб майдаланганда бирданига керакли кимёвий таркибли шламни олиш мумкин, бунга сабаб хом ашёларнинг турлилиги, ўлчаш ускуналарининг такомиллашмаганлиги ва бошқа факторлардир. Шу сабабли хом ашё аралашмасининг таркиби доимий назоратланади, ундаги СаО, SiO₂, Al₂O₃ ва Fe₂O₃ ўлчанади ва керак бўлса таркибга ўзгартирувчи қўшимчалар солинади. Бу қўшимчалар шлам ҳавзаларида солинади.

Хом ашё аралашмасини пиширишда ҳўл усулда ҳам, қуруқ усулда ҳам кўпинча айланма хумдонлардан фойдаланилади. Қуруқ усулда баъзан шахтали хумдон ишлатилиши мумкин. Ҳўл усулда ишлайдиган айланма хумдонларнинг узунлиги 150-185 м, диаметри 4-5 м ни ташкил этади. 4,5х170 м хумдоннинг кунлик унумдорлиги 1200т ва 5х185 м хумдонники эса 1800 т клинкерни ташкил этади. Бунда иссиқликнинг сарфи 6100÷7600 кЖ/кг, электр энергия сарфи хумдон учун 25-26 кВт·соат/т клинкерни ташкил этади.
Хумдон корпуси узунлиги 185 м бўлган барабан бўлиб, пўлат варақаларни пайвандлаб олинган. Бу барабан қиялиги 3-4⁰ бўлган пойдеворга ўрнатилган. Унда роликли таянчларга таянадиган белбоғлар маҳкамланган. Хумдон электртортгич орқали айлантирилади. Айланиш тезлиги 0,5÷1,2 айл/мин.
Хом ашё аралашмаси-шлам хумдоннинг юқори қисмидан берилади. Майин туйилган кўмир ҳаво билан бирга хумдоннинг пастки қисмидан пуркалади, қизиган бўшлиқда ёнади ва ўзининг иссиқлигини хом ашё аралашмасига беради. Хом ашё аралашмаси хумдоннинг юқори қисмидан пастки қисмига қараб ҳаракатланади. Ошиб борувчи юқори харорат таъсирида аралашмада бир қатор физикавий ва физикавий-кимёвий ўзгаришлар рўй беради. Ҳарорат 1300-1500⁰С бўлганда ашё ёпишқоқлик ҳолатига етади ва то 15÷30 мм ўлчамли клинкер доналари ҳосил бўлади. Бу доналар хумдоннинг пастки қисмларида совуқ ҳаво таъсирида совий бошлайди ва хумдондан чиқишда клинкернинг ҳарорати 1000-1100⁰С атрофида бўлади. Хумдондан чиқиб клинкер совитгичга тушади ва унда 30÷50⁰С ҳароратгача ҳаво ёрдамида совитилади. Тайёр клинкер омборларда сақланади. Бунда клинкердаги бирикмаган СаО ҳаводаги намлик ва СО₂ билан сўниб СаСО₃ га айланади.
Омбордаги клинкер турли транспорт механизмлари билан цемент тегирмонлари бункерларига узатилади.
Хом ашё аралашмасининг пиширилиши ва клинкер олиш мураккаб физикавий ва физикавий-кимёвий жараёнлар билан кечади ва натижада
- уч кальцийли силикат (алит) – 3СаОSiO ёки C₃S
- икки кальцийли силикат (белит) – 2СаОSO₂ ёки С₂S
- уч кальцийли алюминат – 3СаОА1₂О₃ ёки С₃А
- тўрт кальций алюмоферрит (целит) – 4СаОАl₂OҒе₂О₃ ёки С₄АҒ-
ва шишасимон фазалардан иборат пишган доналар ҳосил бўлади.
Бунда ҳарорат асосий омил ҳисобланади.
Шлам хумдонга тушиб ҳарорати 300-600⁰С бўлган газлар таъсирида қурийди, яъни кимёвий бирикмаган сувлар парланади. Натижада қуруқ лой кессаклари ҳосил бўлади. Хом ашё хумдоннинг 400÷500⁰С ҳароратни қисмларига етганда органик аралашмалар куяди. Тупроқдан кимёвий бириккан сув ажралиб чиқади ва натижада сувсиз каолинит ангидриди Al₂O₃·2SiO₂ ҳосил бўлади. Бу жараён 600-700⁰С да кечади. Бу зона қуритиш зонаси деб номланган.
Кейинги зонада ашёлар то 700-800⁰С гача қиздирилади ва бу зона қиздириш зонаси деб аталади. Бу икки зона хумдон узунлигининг 50-55% ни эгаллайди.
Ҳарорат ошиши билан кальций карбонатининг парчаланиши бошланади ва ҳарорат 900-1000⁰С бўлган зонада тезлашиб бирикмаган СаО ва СО₂ ҳосил бўлади. Хумдондаги ҳарорати 900-1100⁰С бўлган зона кальцийланиш ёки карбонизация зонаси деб аталади. Бу зонада иссиқлик кўп талаб қилинади, чунки СаСО₃ нинг парчаланиши эндотермик характерга эга.
Ашёнинг ҳарорати 1100-1300⁰С бўлган зонада СаСО₃ нинг асосий қисми бирикмаган СаО га ва қисман C₃S, ρ-C₂S, ва C₄AF га бирикади. Бу жараёнлар ўзидан иссиқлик чиқариш билан кечиши муносабати билан бу зона экзотермик реакциялар зонаси деб аталади.
Энг юқори ҳарорат 1300-1450-1300⁰С бўлган зонада ашё ёпишқоқ ҳолатга тушади, клинкер доналари юмалоқ шаклни олади. Бу ҳароратда клинкернинг асосий минерали бўлган C₃S ҳосил бўлади. Бу зона ёпишқоқлик зонаси деб аталади.
Ёпишқоқлик зонасидан ашё хумдоннинг охирги қисми–совитиш зонасига ўтади ва унда унинг ҳарорати то 1000⁰С гача пасаяди. Шу сабабли бу зона совитиш зонаси деб аталади.
Совиган клинкер асосан алит ва белит минераллари кристалларидан, оралиқ моддалар бўлган C₃А, C₄AF лардан ва кальцит ва магний оксидларидан ташкил топган бўлади.