1. Etapy produkcji klinkieru portlandzkiego



wydobycie surowców(transport na teren zakładu),



rozdrabnianie(kruszenie),



wstępna homogenizacja(formowanie pryzmy),



korekcja surowca,



homogenizacja,



mielenie i suszenie-(młyny misowo-rolkowe, kulowo-pierścieniowe, walcowo-talerzowe)



spiekanie(piec obrotowy),



chłodzenie(chłodniki),



mielenie klinkieru z gipsem i dodatkami mineralnymi,

2.

Surowce do produkcji klinkieru portlandzkiego – charakterystyka, występowanie.

Do produkcji klinkieru portlandzkiego stosuje się następujące surowce:wapień,wapień
marglisty,margiel,glina,łupki,w niewielkich ilościach piasek i ruda żelaza,boksyt,żużle
hutnicze: kawałkowy i granulowany, popioły lotne(głównie z węgla kamiennego), wypałki
pirytowe, pyły wielkopiecowe.Surowce podstawowe:Wapienie – do nich zalicza się skały
zawierające nie mniej niż 50% węglanu wapnia. Węglan wapnia występuje zwykle w postaci
kalcytu lub rzadziej – aragonitu. Margle – są skałami osadowymi stanowiącymi naturalną
mieszaninę kalcytu i minerałów ilastych. Zawierają wszystkie składniki konieczne do produkcji
klinkieru portlandzkiego. Gliny – i pochodne im surowce spełniają w przemyśle cementowym
rolę nośników SiO

2

, Al

2

O

3

, Fe

2

O

3

żużle, popioły lotne− Dodatki korygujące

krzemionkowe,Glinonośne Żelazonośne Mineralizatory

3.

Czynniki określające narastanie wytrzymałości zaprawy cementowej.

Przyrost wytrzymałości zaprawy cementowej związany jest z szybkością wiązania i twardnienia takiej
zaprawy. Czynniki wpływające na te procesy to:



Skład chemiczny i mineralny klinkieru
Za narastanie wytrzymałości zaprawy mają wpływ produkty hydratacji alitu i belitu czyli faza CSH i
CH. Natomiast mały udział w narastaniu wytrzymałości maja fazy C3A oraz C4AF a mianowicie
produkty Aft i AFm.



Zawartośd i rodzaj regulatora czasu wiązania



Rozdrobnienie cementu (skład ziarnowy)- Ilościowy i jakościowy skład dodatków mineralnych do
cementu i domieszek, oraz zawartośd powietrza



w/c –warunki panujące podczas sporządzania i przechowywania- wilgotnośd i temperatura



czas dojrzewania

4.

Wiązanie cementu portlandzkiego – reakcje i czynniki wpływające na proces wiązania;
oznaczanie konsystencji i czasu wiązania zaczynu; wymagania

Zachodzą tu reakcje na powierzchni ziaren cementu oraz następuje rozpuszczanie się składników
cementu w fazie ciekłej, a także niektórych produktów zachodzących reakcji.
Reakcje krzemianów wapniowych z wodą – reakcje hydrolizy to:
2C

3

S + 6H



C

3

S

2

H

3

+ 3CH

2C

2

S + 4H



C

3

S

2

H

3

+ CH

Reakcja glinianu z wodą – hydratacja C

3

A

C

3

A + 6H  C

3

AH

6

- hydrogarnet

C

3

AH

6

+ 3CSH

2

+ 24 H



C

3

A3CS32H

2

O –ettringit

C

3

AH

6

+ CSH

2

+ 8 H



C

3

ACS12H

2

O –monosulfat

Czynniki wpływające na proces wiązania:

- skład chemiczny i mineralny -
- stopieo rozdrobnienia
- wskaźnik wodno-cementowy W/C
- temperatura

Oznaczanie czasu wiązania oraz konsystencji cementu wykonuje się na próbkach
z zaczynu normowego w aparacie Vicata. Aparat Vicata składa się z metalowego drążka
o wadze 300 g dającego się przesuwad pionowo bez większego tarcia oraz wyposażenia pomiarowego
(igła do oznaczania początku wiązania, igła do oznaczania kooca wiązania, trzonek, pierścieo).
Określenie właściwej konsystencji zaczynu normowego.W celu wykonania badania należy
sporządzid zaczyn normowy, a następnie wypełnid nim pierścieo Vicata umieszczony na płytce
szklanej. Drążek opuszcza się do zetknięcia trzonka z powierzchnią zaczynu i zwalnia umożliwiając
swobodne zagłębienie się
w zaczynie. Zaczyn cementowy ma właściwą konsystencję jeżeli dno trzonka zatrzyma się w
odległości 5-7 mm od powierzchni płytki szklanej.
Oznaczenie początku wiązania.
Aparat Vicata wyposaża się w dodatkowy ciężarek, pierścieo wypełnia się sporządzonym zaczynem
normowym, przy czym czas dodania do cementu właściwej ilości wody notuje się. Drążek ustawia się
w takim położeniu, aby koniec igły dotykał powierzchni zaczynu
i opuszcza się swobodnie do zaczynu w odstępach 5 min. Początek wiązania cementu określa się
czasem jaki upłynął od dodania do cementu właściwej ilości wody do pomiaru, w którym swobodnie
opadająca igła zanurzy się w zaczynie na głębokośd 2-4 mm od płytki szklanej.
Oznaczenie kooca wiązania cementu.

Koniec wiązania cementu określa się czasem, jaki upłynął od wymieszania cementu
z właściwą ilością wody do pomiaru, w którym igła zagłębiła się nie więcej niż 1 mm pod
powierzchnię zaczynu.

5.

Młyn kulowy – zasada działania, wyposażenie i jego funkcje, wady i zalety

Zasada działania
Pod wpływem działania sił odśrodkowych w wyniku obrotów bębna, unoszone są elementy mielące

(mielniki) wraz z materiałem mielonym (mieliwo) na określoną wysokośd. Mielniki w wyniku pracy

młyna opadają lub zsuwają się po materiale mielonym rozdrabniając go przez udar lub ścieranie.

Wyposażenie i jego funkcje

Młyny są stosowane do suchego przemiału materiału i pracują jako urządzenia susząco-mielące w

obiegu zamkniętym. Wyróżniamy młyny kulowe jednokomorowe lub wielokomorowe.

Wyróżnia się dwa rodzaje młynów:

 z obiegiem zamkniętym pneumatycznie – zazwyczaj młyny 1- lub 2–komorowe; przerabiany

materiał może byd wilgotny; większe jednostkowe zużycie gazów (suszenie surowca + transport

surowca do urządzeo separacyjnych); większe zużycie energii o 10-12% w stosunku do metody z

obiegiem zamkniętym mechanicznie; materiał po rozdrobnieniu wędruje do separatora wraz ze

strumieniem gazu a nadziarno powraca do młyna; temperatura mieszaniny gazów (spalinowych i

powietrza) opuszczających młyn jest wyższa od 80°C. Wydajnośd młyna zależy od: mielności

nadawy, uziarnienia nadawy i produktu, wilgotności nadawy.

 z obiegiem zamkniętym mechanicznie – młyny tego typu zawierają komorę suszącą, która jest

wyposażona w urządzenia podnoszące materiał (jest to związane z wykorzystaniem mniejszej

ilości powietrza co wymusza zastosowanie takiej komory w celu poprawy efektywności suszenia);

gdy suszony jest drobny materiał można prowadzid proces suszenia w przewodzie

doprowadzającym do cyklonu lub w separatorze.

Zalety stosowania młynów kulowych:

 stosunkowo dobra wydajnośd (ilośd oraz jakośd rozdrabnianego materiału)

 prosta konstrukcja

 możliwośd rozdrabniania różnych rodzajów surowców (np. klinkier, margiel, dolomit)

Wady stosowania młynów kulowych:

 hałaśliwa praca urządzenia

 koniecznośd częstej wymiany lub dosypywania mielników

 koniecznośd wymiany pancernej wykładziny młyna, która ulega zużyciu

 pobór dużej ilości energii podczas pracy młyna (masa wykładziny pancernej oraz „wsadu” mają

swoje przełożenie na pracę silnika urządzenia)

6.

Młyny pionowe średniobieżne- zasady działania, konstrukcja, zalety.

Młyny średniobieżne rozdrabniają materiał przez miażdżenie pomiędzy elementami mielącymi

(pierścieniami i kulami, misą i rolkami lub talerzem i rolkami).Budowa młyna pierścieniowo-

kulowego:1dolny pierścieo miażdżący 2górny pierścieo miażdżący 3kula (D=750 mm; g=150 mm)

4docisk (w tym przypadku sprężyny) 5rura zasypowa węgla 6stożek zasypowy węgla 7wał napędowy

z jarzmem 8kanał wylotowy mieszaniny pyłowo-powietrznej 9separator 10silnik Młyn pierścieniowo-

kulowy obraca się z prędkością 30÷400

obr

/

min

. Ilośd kul w młynie wynosi 9÷11. Do zalet tego typu

młynów zaliczamy: brak ułożyskowania elementów mielących, możliwośd pracy młyna w pod- i

nadciśnieniu, do komory przekładni doprowadzane jest powietrze uszczelniające w dużym

nadciśnieniu (do 20 kPa) co zapobiega przedostawaniu się pyłu do przekładni. Młyn misowo-rolkowy

składa się z misy do której dociskane są ułożyskowane rolki. Instaluje się trzy elementy zespołu

rolkowego (rolek) rozmieszczonych co 120 º. Mielenie odbywa się przez miażdżenie węgla pomiędzy

kulą a bieżnią w pierścieniu mielącym lub rolką a misą. Rozdrabnianie materiału zachodzi w wyniku

naprężeo ściskających i ścinających występujących w łożu mielącym, między rolkami a talerzem

mielącym, który jest napędzany silnikiem za pomocą przekładni. Między talerzem mielącym a ścianą

młyna, znajduje się pierścieniowy układ dysz, służący do podawania powietrza lub gorących gazów do

przestrzeni wewnętrznej młyna. W wyniku tego powstaje wrząca warstwa, która razem z ruchem

talerza mielącego dostarcza w sposób ciągły materiał pod rolki mielące. Poza tym w przypadku

wprowadzenia gorących gazów zachodzi równoczesne suszenie mielonego materiału.

7.

Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN.

CEM I - cement portlandzki zawierający tylko klinkier (nie mniej niż 95%)

CEM II - cement portlandzki żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, łupkowy, wapienny
zawierający nie mniej niż 65% klinkieru

CEM III - cement hutniczy zawierający od 36 do 95% żużla

CEM IV - cement pucolanowy zawierający id 11 do 55% mieszanego materiału o charakterze
pucolanowym

CEM V - cement wieloskładnikowy zawierający od 20 do 64% klinkieru, od 18 do 50% żużla i resztę
materiału pucolanowego

C p żużlowy - CEM II/A-S (6-20%)

C p żużlowy - CEM II/B-S (21-35%)

C p krzemionkowy - CEM II/A-D (6-10%)

C p pucolanowy - CEM II/A-P (6-20%)

C p pucolanowy - CEM II/B-P (21-35%)

C p pucolanowy - CEM II/A-Q (6-20%)

C p pucolanowy - CEM II/B-Q (21-35%)

C p popiołowy - CEM II/A-V (6-20%)

C p popiołowy - CEM II/B-V (21-35%)

C p popiołowy - CEM II/A-W (6-20%)

C p popiołowy - CEM II/B-W (21-35%)

C p łupkowy - CEM II/A-T (6-20%)

C p łupkowy - CEM II/B-T (21-35%)

C p wapienny - CEM II/A-L (6-20%)

C p wapienny - CEM II/B-L (21-35%)

C p wapienny - CEM II/A-LL (6-20%)

C p wapienny - CEM II/B-LL (21-35%)

C p wieloskładnikow - CEM II/A-M (6-20%)

C p wieloskładniko - CEM II/B-M (21-35%)

Cement hutniczy - CEM III/A (36-65%)

Cement hutniczy - CEM III/B (66-80%)

Cement hutniczy - CEM III/C (81-95%)

Cement pucolanowy - CEM IV/A (11-35%)

Cement pucolanowy – CEM IV/B (36-55%)

Cement wieloskładnik - CEM V/A (18-30%)

Cement wieloskładnik - CEM V/B (31-50%)

8.

Sklasyfikowad, wymienid i zdefiniowad składniki cementów powszechnego użytku.

W skład cementu mogą wchodzid:
składniki główne- specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy
masy wszystkich składników głównych u składników drugorzędnych przekracza 5%.

składniki drugorzędne – specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do
sumy wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych NIE przekracza 5%.

siarczan wapnia - gips (dwuwodny siarczan wapnia, CaSO

4

* 2H

2

O), półhydrat (CaSO

4

*1/ 2H

2

O) lub

anhydryt (bezwodny siarczan wapnia, CaSO

4

), lub jako ich mieszanina.

dodatki - składniki cementu nie objęte terminami nie podanymi wyżej, stosowane w celu poprawy
wytwarzania llub właściwości cementu. Całkowita ilośd dodatków nie powinna przekraczad 1% masy
cementu.

Składniki główne:

Klinkier portlandzki (K) - materiał hydrauliczny składający się z krzemianów wapnia (3CaO*SiO

2

,

2CaO*SiO

2

) oraz glinianów i glinianożelazianów wapniowych (3CaO*Al

2

O

3

, 4CaO*Al

2

O

3

*Fe

2

O

3

).

Wytwarzany jest przez spiekanie surowców zawierających tlenek wapnia, dwutlenek krzemu, tlenek
glinu, tlenek żelaza i niewielkie ilości innych materiałów.



Granulowany żużel wielkopiecowy (S)



pucoIana naturalna (P) -



pucolana naturalna wypalana (Q) –



Popioły lotne: krzemionkowy(V),wapienny( W)



Łupek palony (T)



Wapieo (kamieo wapienny) (L, LL)



Pył krzemionkowy (D)

9.

Reakcje zachodzące w mieszaninie surowcowej do produkcji klinkieru portlandzkiego; rola
fazy ciekłej i składników ubocznych

Zestaw surowcowy do produkcji klinkieru portlandzkiego składa się z wapienia, marglu, gliny i

niewielkiego dodatku związków żelaza. Mieszanina surowców przechodzi podczas procesu
klinkieryzacji w wyniku skomplikowanego szeregu reakcji, w klinkier zawierający od 55-65% C

3

S, 15-

25% C

2

S, C

3

A oraz 8-12 % fazy glinożelazianowej C

4

AF

.

Proces klinkieryzacji zależny jest od składu

mineralnego surowców, ich rozdrobnienia i jednorodności zestawu surowcowego.

Etapy syntezy klinkieru:

- dehydratacja, dehydroksyklacja

- dekarbonizacja

- synteza w fazie stałej produktów przejściowych i koocowych

- spiekanie z udziałem fazy ciekłej

- krystalizacja ze stopu podczas chłodzenia

Kolejnośd powstawania i zakresy trwałości poszczególnych faz

• < 800

o

C CA, C2F, C2S

• 800- 900

o

C C12A7 w reakcji weglanu i CA

• 900- 1000

o

C przejściowo C2AS max zawartośd CaOw powstaje C4AF i C3A

• 1100- 1200

o

C max zawartośd C2S dalej jest C3A i C4AF

• 1260

o

C faza ciekła

• 1250- 1450

o

C C2S + CaOw → C3S

Składniki akcesoryczne

- obniżenie temp. Powstawania fazy ciekłej

- zmiana lepkości i napięcia powrzch.fazy ciekłej,

- tworzenie zarodków krystalizacji,

- tworzenie nowych połączeo przejściowych i nowych faz,

- tworzenie roztworów stałych z zaburzeniem struktury klinkieru głownei co do wielkości i

struktury kryształów alitu,<>Mineralizatory

Rola fazy ciekłej:

Faza ciekła , jej skład chemiczny i właściwości fizyczne, a przede wszystkim lepkośd i napięcie

powierzchniowe, mają duże znaczenie w procesach przemysłowych, ponieważ alit krystalizuje z tej
fazy. W fazie ciekłej rozpuszczają się tlenek wapnia i krzemian dwuwapniowy, w wyniku czego stop
staje się przesycony w stosunku do C

3

S. Krystalizacja alitu rozpoczyna się w temp. Ok 1300ºC,a

większośd tej fazy powstaje w temp .1450 ºC. Pierwsze porcje pojawiającej się fazy ciekłej w niższych
temperaturach przyspieszają przebieg reakcji, zwiększając o kilka rzędów wielkości szybkości dyfuzji (
faza ciekła z eutektyków lokalnych, przyspiesza proces rozkładu węglanu wapnia I reakcje tlenku
wapnia z krzemionką). Większe ilości fazy ciekłej zaczynają się pojawiad w temp. Ok. 1200ºC i są
związane z powstaniem eutektyku CF-CF

2 .

Zwartośd klinkierowej fazy ciekłej rośnie wraz z

temperaturą, a jej lepkośd maleje.

10.

Zmiany objętości zaczynu cementowego i ich badanie

Hydratyzujący

zaczyn

zmienia

nieznacznie

swoją

objętośd

w

sposób

odwracalny

lub nieodwracalny.

 skurcz chemiczny - w początkowym okresie wiązania cementu; objawia się zmniejszeniem

objętości produktów w porównaniu z objętością substratów;

 skurcz plastyczny – wywołany jest procesem wysychania; w skutek postępującego wiązania

wody w produktach hydratacji powstają pory powietrzne o mniejszej objętości;

nieodwracalny skurcz stwardniałego materiału; prowadzi do powstania naprężeo w

materiale, co może wywoład mikrospękania;

 skurcz termiczny – związany z utratą ciepła przez zaczyn, który nagrzał się w skutek

wydzielenia ciepła uwodnienia poszczególnych faz w stadium początkowym hydratacji.

Mechanizm skurczu obejmuje:

 zjawiska zachodzące w żelowej fazie C-S-H (zmiany strukturalne);

 zjawiska związane z obecnością wody (utrata wodny w wyniku odparowania i sorpcji w otoczeniu

wilgotnym) i porów w zaczynie;

Badanie zmian objętości zaczynu – metoda przyśpieszona zgodna z PN-EN 196-3

Przyśpieszenie procesów zachodzących w zaczynie w skutek gotowania zaczynu normowego, który

jest

umieszczony

w

pierścieniu

Le

Chateliera.

Zaczyn

jest

poddany

dojrzewaniu

w warunkach pełnej wilgotności. Zmiana rozstawu kooców igieł przyrządu nie może przekroczyd 10

mm – jest to zgodne z normą PN-EN 197-1 i dotyczy wszystkich cementów powszechnego użytku.

11.

Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego, składniki akcesoryczne

Surowcami do produkcji klinkieru portlandzkiego są materiały zapewniające uzyskanie namiaru
surowcowego o odpowiednich relacjach między CaO,SiO

2

,Al

2

O

3

i Fe

2

O

3

. Jest to kryterium

podstawowe lecz nie wystarczające, ponieważ surowce powinny się charakteryzowad się także
ograniczoną zawartością składników nieporządanych takich jak: MgO, P

2

O

5

, K

2

O, Na

2

O, SO

3

, związki

zawierające chlor, kwarc, a także buły krzemienne i otoczaki.

Klinkier portlandzki stanowiący półprodukt w procesie wytwarzania cementów powszechnego
użytku, jest materiałem hydraulicznym składającym się głównie z krzemianów wapnia C

3

S i C

2

S oraz

glinianów i glinożelazianów C

3

A i C

4

AF. Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego określa się podając

zwartośd tlenków poszczególnych pierwiastków tworzących minerały klinkierowe. Wyróżniamy trzy
zasadnicze grupy tlenków:

1. Podstawowe,
2. Domieszki,
3. Ślady.

Kryterium tego podziału jest udział poszczególnych tlenków w klinkierze. Domieszki i ślady określa się
wspólnym mianem tlenków akcesorycznych.

Tlenki podstawowe ( CaO: 63 – 67% , SiO

2

: 21 – 24%, Al

2

O

3

:4 – 7%, Fe

2

O

3

: 2 – 4%) stanowią 95 – 98%

masy klinkieru. Ponadto zawartośd MgO w klinkierze nie powinna przekraczad 5% jego masy.

Jako domieszki w klinkierze zostały sklasyfikowane tlenki, których zawartośd w klinkierze waha się w
granicach 0,1 – 3,0%, Są to przede wszystkim K

2

O, Na

2

O i SO

3

oraz występujące najczęściej w ilościach

poniżej 0,2 – 0,3%: TiO

2

, Mn

2

O

3

i P

2

O

5.

Stwierdzono, ze działanie składników akcesorycznych na proces klinkieryzacji sprowadza się do
następujących czynników: zdefektowaniem struktury faz klinkierowych w wyniku powstawania
roztworów stałych, sprzyjających przyspieszeniu reakcji tych z wodą ( centra aktywne), zmianę
wielkości i pokroju faz klinkierowych, stabilizacja w temperaturze pokojowej bardziej reaktywnych
odmian polimorficznych faz klinkierowych różniących się właściwościami hydraulicznymi, ujawniającą
się w procesie hydratacji zmianę składu fazy ciekłej zaczynu i/lub wytrącaniem otoczek związków
trudno rozpuszczalnych na hydratyzujących ziarnach cementu ( najczęściej wodorotlenków i
zasadowych soli kompleksowych w przypadku połączenia metali).

12.

Budowa stwardniałego zaczynu cementowego; matryca, pory, faza ciekła

Stwardniały zaczyn cementowy tworzy około 20 % wodorotlenku wapnia (portlandytu), który jest
produktem hydratacji fazy C

2

S i C

3

S. Ilośd wodorotlenku wapnia jaki powstaje w trakcie hydratacji

alitu jest znacznie wyższa niż w przypadku hydratacji belitu. W Stwardniałym zaczynie występują
również fazy ettringitu i monosiarczanoglinianu wapnia- oznaczane jako fazy Aft i AFm.

W stwardniałym zaczynie cementu portlandzkiego największy udział ma faza CSH ok.70% ,

która wypełnia przestrzeo pomiędzy poszczególnymi produktami i „łączy” całą strukturę w całośd .

Faza CSH nazywana też uwodnionymi krzemianami wapnia. Faza CSH ma ogromne znaczenie dla

właściwości zaczynów cementowych jak i wytrzymałości uzyskiwanych podczas wiązania. Podczas

badao dyfraktogramów rentgenowskich C-S-H stwierdzono, że jest ona bardzo podobna do

dyfraktgramu struktury tobermorytu. Struktura żelu jest jednak bardzo różna w zależności od

stężenia jonów wapnia w fazie ciekłej podczas hydratacji cementu. Dużym wahaniom ulega przede

wszystkim stosunek molowy C/S. Badając zmiany tego stosunku w odniesieniu do stężenia jonów

wapnia w fazie ciekłej, Taylor zaproponował podział na C-S-H (I) i C-S-H (II). Pierwszy ma stosunek C/S

poniżej 1,5, drugi natomiast powyżej 1,5. Podczas obserwacji pod mikroskopem skaningowym

zauważona, że C-S-H (I) ma strukturę poskręcanej folii zwaną „plastrem pszczelim”, C-S-H (II)

natomiast tworzy włókniste kryształy.

13.

Homogenizacja wstępna surowców w przemyśle cementowym, homogenizacja mąki
surowcowej.

Porcje poprzeczne muszą przecinad wszystkie warstwy materiału. Najbardziej rozpowszechnione są 2
metody formowania pryzmy:-Chevron- usypywanie zwału wzdłuż jego podłużnej osi w pryzmę
składającą się daszkowatych, dwuspadowych warstw. Metoda ta daje dobre wyniki w przypadku
materiału o drobnym uziarnieniu.-Windrow- usypywanie zwału rzędami układanymi w warstwy
poziome, jedna na drugiej, co ogranicza rozwarstwienie materiału. Wyróżniamy również:-system
horyzontalny-system cienkich warstw poziomych układanych na całej szerokości pryzmy.-system

warstwy-usypywanie zwału rzędami daszkowymi jednospadowymi o zrastającej wysokości-system
stożkowy-usypywanie warstw w kształcie stożka
metody:-korekcja mieszana-uzyskanie dwóch zestawów „za wysokiego” i „za niskiego” kierowanych
do oddzielnych zbiorników. Po dokonaniu analizy tych próbek pobieranych za młynem, wprowadza
się je w odpowiednich proporcjach do silosu, w którym po wymieszaniu uzyskuje się gotowy namiar
-korekcja całkująca- polega na ciągłym analizowaniu próbek za młynem, gromadzonych w formie
średnich prób godzinowych. Te średnie ważone analizy partii są podstawą regulacji urządzeo
dozujących surowce do młyna tak aby następna partia wyrównywała odchylenie pierwszej a każda
następna wszystkich poprzednich.
Cztery zasadnicze systemy homogenizacji:-periodyczny, porcjowy- polega na napełnieniu zbiornika
homogenizacyjnego mąką o takim składzie, aby po wymieszaniu otrzymad skład zadany, po
uśrednieniu zsypuje się mąkę do zbiornika zapasu-szeregowy- polega na ciągłym przesypywaniu mąk
kolejno do dwóch (lub 3)zbiorników homogenizacji następnie do silosu-ciągły- w komorach
mieszanie, zwykle dwóch
-grawitacyjny- bez mieszania pneumatycznego oparty na tym, że słabo napowietrzona mąka wypływa
ze zbiornika z utworzeniem stożkowatego leja. Najpierw wypływają warstwy górne. Do zbiornika
doprowadza się niewielką ilośd powietrza , tylko w czasie opróżniania.

14.

Piec obrotowy: jak funkcjonuje? Strefy, ruch, kontrola pracy

Piec obrotowy składa się ze stalowej rury o stosunku długości do średnicy między 10:1 i 38:1.
Rura podparta jest na dwóch do siedmiu zespołach rolek nośnych (lub więcej), ma pochylenie
od 2,5 do 4,5%, a napęd obraca piec wokół osi z prędkością od 0,5 do 4,5 obr/min. Pochylenie
rury w połączeniu z obrotami powoduje powolny transport materiału wzdłuż pieca. W celu
ochrony przed działaniem bardzo wysokich temperatur wnętrze całego pieca wykładane jest
ogniotrwałą cegłą (wymurówką). Wszystkie piece długie i niektóre krótkie wyposażone są w
elementy wewnętrzne (strefy łaocuchowe, krzyżaki, podnośniki), poprawiające wymianę ciepła.

Strefy pieca:

1)

Strefa suszenia

Temperatura do 100°C

2)

Strefa podgrzewania i rozkładu minerałów ilastych

100 - 600°C

3)

Strefa kalcynacji (rozkładu węglanów)

800 - 1250°C

4)

Strefa spiekania

1250 - 1450 - 1250°C

5)

Strefa chłodzenia (od kooca strefy spiekania do wylotu 1250 - 800°C

klinkieru z pieca do chłodnika

Opalanie pieców
Paliwo podawane przez główny palnik tworzy główny płomieo o temperaturze około 2000 °C.Dla
potrzeb optymalizacji procesu płomieo musi byd regulowany w wymaganym zakresie.
Wnowoczesnych

palnikach,

przy

opalaniu

pośrednim,

płomieo

jest

kształtowany

i

regulowanypowietrzem

pierwotnym

(stanowiącym

10-15%

całkowitego

powietrza

spalania).Potencjalnymi punktami podawania paliwa do linii piecowej są:



główny palnik umieszczony w głowicy pieca,



rynna zsypowa w komorze wlotowej pieca (paliwo kawałkowe),



palniki wtórne (dopalacze) do przewodu wzniosowego,



palniki prekalcynacji do prekalcynatora,



rynna zsypowa do prekalcynatora (paliwo kawałkowe),



śluza w części środkowej pieca dla pieców długich metody suchej lub mokrej (paliwo

kawałkowe).

15.

Dekarbonizacja wstępna: przesłanki stosowania; gdzie? Jak?



Klasycznym rozwiązaniem stosowania dekarbonizacji częściowej jest spalanie zużytych opon.

Doprowadza się w ten sposób ok. 20% ciepła do pieca, oprócz tego spala się paliwa zastępcze lub
surowce zawierające składniki palne np. łupki bitumiczne
Ostatnio znacznie zmodyfikowano konstrukcje dekarbonizatorów wykorzystując je do zmniejszenia
emisji NO

x

z pieca.

2 rodzaje konstrukcji dekarbonizatorów:



Cyklonowe lub o zbliżonych kształtach, a także cylindryczne, w których zastosowano z reguły

styczne wprowadzenie paliwa i 1-2 wlotów surowca



Firmy Humboldt, których konstrukcja wykorzystuje rurociąg łączący piec z cyklonami, odpowiednio

go wydłużając w celu zwiększenia czasu spalania paliwa
Gdzie? Między chłodnikiem a wylotem walczaka piecowego

Jak? Gorące powietrze dochodzi do palnika olejowego gałęzi pieca i palnika olejowego gałęzi
dekarbonizatora. Zostaje podgrzane, spalając mąkę surowcową z C-4 i C-3 następnie przedostaje się
do walczaka piecowego( gazy i zdekarbonizowany materiał)

Parametry „graniczne” Szybkośd gazów-graniczna 12 m/s, aczkolwiek najlepsze do 10m/s

16.

Chłodzenie klinkieru – znaczenie operacji chłodzenia, chłodniki planetarne, chłodniki
rusztowe

Dobre chłodniki powinny:- zapewnic niska temp. klinkieru przy zuzyciu małej jednostkowej ilości
powietrza chłodzącego - wyróżniad się dużą pewnością ruchu i małym zuzyciem energii elektrycznej,-
dostosowac się do zmiennej wydajności chwilowej pieca bez wzrostu temp.klinkieru,- krótki czas
przebywania klinkieru w chłodniku Chłodnik planetarny (satelitarny) jest specjalnym typem
chłodnika obrotowego. Składa się on z kilkunastu rur chłodzących, najczęściej 9 do 11,
przytwierdzonych do płaszcza pieca przy jego wylocie.

Chłodzenie w chłodnikach rusztowych osiąga się przez przejście strumienia powietrza od dołu do góry
przez warstwę klinkieru (złoże klinkieru) leżącą na przepuszczającym powietrze ruszcie. Stosuje się
dwie metody transportu klinkieru w chłodniku: ruszt wędrowny oraz ruszt posuwisto-zwrotny
(schodki z popychającymi krawędziami).Ponieważ gorące powietrze ze strefy dochładzania nie jest
wykorzystywane do spalania, można je udostępnid do celów suszenia, np. surowców, dodatków do
cementu lub węgla. Jeżeli nie wykorzystuje się go do suszenia to jako powietrze odpadowe z
chłodnika musi byd należycie odpylone.

Chłodnik z rusztem wędrownym -Powietrze chłodzące wdmuchiwane jest wentylatorami do komór
podrusztowych. Zaletami tego rozwiązania są równomierne złoże klinkieru (brak stopni) oraz
możliwośd wymiany płyt bez zatrzymywania pieca.

17.

Wymienniki ciepła w procesie syntezy klinkieru – zasada działania cyklonu, zalety i wady
wymienników cyklonowych.

•wymienniki wewnętrzne - są instalowane w długich piecach obrotowych, w strefach suszenia i
podgrzewania. Ich zadaniem jest zwiększenie powierzchni wymiany ciepła pomiędzy materiałem a
gazami. Wymienniki te spełniają również rolę regeneratorów ciepła, nagrzewając się od strumienia
gazów i oddając ciepło przy zetknięciu z materiałem w czasie obrotów pieca ; zwiększają stopieo
napełnienia

pieca

materiałem,

spiętrzając

go

w

strefie

wymiennika.

•zewnętrzne wymienniki ciepła – w zależności od metody jaka pracuje piec wyróżniamy:
-fluidalne wymienniki ciepła(cyklonowe i szybowe)montowane w piecach pracujących metodą suchą.
W wymiennikach szybowych wymiana ciepła odbywa się w przeciwprądzie. Ruch materiału w dół jest
hamowany

w

miejscach

zwężonych,

w

których

szybkości

gazów

są

wyższe.

W wymiennikach cyklonowych wymiana ciepła zachodzi współprądowo, głównie w przewodach
łączących poszczególne cyklony. Niewielka ilośd ciepła wymieniana jest w samych cyklonach.
Strumieo gazów z zawieszonym w nim namiarem surowcowym zostaje wprowadzony stycznie do
górnej, cylindrycznej części cyklonu, przez co ulega zawirowaniu. Siła odśrodkowa, działająca na
cząstki namiaru surowcowego, zmusza je do przemieszczania się w kierunku ściany cyklonu. Przy
zderzeniu ze ścianą cząstki tracą prędkośd i opadają wzdłuż ściany do dolnej stożkowej części cyklonu.
Gazy spalinowe, pozbawione w większości cząstek stałych namiaru surowcowego, zostają
wprowadzone w górę przez przewód współosiowy. Cyklony są ustawione w konfiguracji pionowej,
przepływ

materiału

pomiędzy

kolejnymi

cyklonami

odbywa

się

grawitacyjnie

Zalety:-znaczne ograniczenie długości pieca obrotowego i skrócenie czasu przebywania w nim
materiału do 40-60 min.(materiał przebywając w wymienniku cyklonowym 15-20 sek uzyskuje temp.,
którą osiągnąłby w normalnym piecu obrotowym po 2-3h podgrzewania.-wew.powierzchnia
cyklonów ostatnich trzech stopni oraz przewody gazowe są wymurowane szamotowymi materiałami
ogniotrwałymi. Gazy odlotowe opuszczające wymienniki cyklonowe maja jeszcze stosunkowo wys.
temp i –po oczyszczeniu-mogą i powinny byd wykorzystane do suszenia namiaru surowcowego,
dodatków do cementu lub węgla. Wady: skłonnośd do zalepiania się wąskich wylotów z cyklonu 4 i 3

18.

Wpływ alkaliów na proces wypalania klinkieru; obiegi wewnętrzne i zewnętrzne w piecu.

K

2

O i Na

2

O Reakcja alkaliów z kruszywem w betonie wiąże się zarówno z występowaniem kruszyw

reaktywnych, ale również z zawartością alkaliów w betonie, na którą największy wpływ ma zawartośd
sodu i potasu w cemencie. Reakcja alkalia-kruszywo zachodzi między roztworem w porach w
zaprawie czy betonie i pewnymi rodzajami kruszyw, prowadząc do ekspansji betonu, która może
powodowad jego pękanie i destrukcję. Najbardziej pospolitą formą reakcji jest reakcja z kruszywami
zawierającymi krzemionkę w różnych postaciach, takich jak opal (bezpostaciowy), chalcedon
(włóknisty lub kryptokrystaliczny), trydymit (krystaliczny), kwarc w stanie naprężeo także może
wchodzid w reakcję z alkaliami.

W reakcji alkaliów z krzemionką wodorotlenki sodu i potasu obecne w roztworze w porach betonu
reagują z ziarnami krzemionki i powstaje krzemian o złożonym składzie. Żele krzemianów sodowo –
potasowych wchłaniających wodę przechodzą w zole i przemieszczają się od ziaren kruszywa do
mikrorys i porów powietrznych w zaczynie cementowym. Wszystkie te procesy przebiegają w matrycy
zaczynu cementowego, w obecności wodorotlenku wapnia. Z czasem żel krzemianu alkalicznego włącza
jony wapniowe i powstaje krzemian sodowo – potasowo -wapniowy.

19.

Powietrze do spalania: pierwotne, wtórne, „trzecie”, współczynnik nadmiaru.

Powietrze pierwotne dzielimy na trzy grupy:



Powietrze pierwotne do palnika z paliwem 8-12%. Temperatura nie powinna przekraczad 280

o

C.

Przy wyższej temperaturze palnik ulega szybszemu zniszczeniu, ponieważ płomieo rozpoczyna się
tuż za palnikiem. Piece opalane paliwem płynnym mają około 6-8% powietrza pierwotnego



Powietrze wtórne z chłodnika rusztowego trafia bezpośrednio do pieca obrotowego w
przeciwprądzie do spadającego na chłodnik świeżo wypalonego klinkieru. Jego temperatura
dochodzi do 800

o

C. W przypadku powietrza wtórnego z chłodników planetarnych temperatura

wynosi około 500

o

C. Wysoka temperatura powietrza wtórnego jest ściśle związana ze

sprawnością cieplną stosowanego chłodnika. W przypadku pieców opalanych gazem naturalnym
udział powietrza pierwotnego jest niższy, natomiast udział powietrza wtórnego przy tym paliwie
wynosi 95%.



Powietrze „trzecie”- jest to powietrze, które trafia bezpośrednio z chłodnika do kalcynatora,
pomijając piec obrotowy.

Powietrze pierwotne (8-12%) temperatura nie powinna przekraczad 280

o

C

Powietrze wtórne- pochodzi z chłodnika rusztowego, temp. dochodzi do 800

o

C

Powietrze „trzecie”- pochodzi z chłodnika i wędruje do kalcynatora (w kalcynatorze poddaje się
nawet do 60% całkowitego paliwa).

Dla poprawnego spalania potrzebne jest spełnienie warunków dobrego wymieszania paliwa z
powietrzem oraz odpowiedniej temperatury w palenisku. Minimalną ilośd powietrza potrzebną do
spalania określa się przy wykorzystaniu wzorów stechiometrycznych. Zależnośd stechiometryczna ma
miejsce, gdy dostarczymy dokładnie tyle powietrza, ile jest potrzebne, aby całe paliw zostało spalone
- współczynnik nadmiaru powietrza λ (lambda) wynosi wtedy 1. W praktyce spalanie następuję gdy λ
> 1, gdyż osiągniecie całkowitego spalania przy stechiometrycznej ilości tlenu jest niemal niemożliwe.
Wartośd współczynnika nadmiaru powietrza λ zależy przede wszystkim od rodzaju spalanego paliwa,
sposobu jego spalania, a także i od konstrukcji paleniska czy palnika oraz od warunków ich
eksploatacji. Zmiana współczynnika nadmiaru powietrza powoduje zmianę ilości i składów
produktów spalania. Za mała ilośd powietrza powoduje niedopalenie się cząstek węgla i powstanie
tlenku węgla, a także przedostawanie się do spalin niespalonych węglowodorów. Z kolei zbyt duża
ilośd powietrza powoduje wychładzanie kotła (częśd powietrza nie bierze udziału w spalaniu) i
obniżenie sprawności, a także sprzyja powstawaniu szkodliwych tlenków azotu NO

x

.

λ= L

rzecz

./L

teor

.= 1,05-1,20. Jeżeli w gazach odlotowych znajduje się COświadczy to o reakcji CO

2

z C i

pośrednio o nadmiarze paliwa.