Расчет сырьевой смеси с применением модульных характеристик. Коэффициент насыщения, силикатный, глиноземный модули.

Процентное содержание оксидов выбирается на стадии разработки состава сырьевой смеси и выражается в виде МОДУЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

1. КОЭФФИЦИЕНТ НАСЫЩЕНИЯ - КНВ Великобритании обозначается LSF

этоотношение количества CaOостающегося после полного насыщения глинозема и оксида железа до минералов:3CaO·Al2O3; 4CaO·Al2O3·Fe2O3 к тому количеству CaO, которое необходимо длянасыщенияSiO2.

В ряде случаев применяется несколько другая формулировка –

Коэффициент насыщения КН, представляет собой отношение количества оксида кальция в клинкере, фактически связанного с кремнекислотой, к ее количеству, теоретически необходимому для полного связывания этой кислоты в трехкальциевый силикат.

В отечественной практике КН находится в пределах 0,85-0,95 (по КН оценивается количество свободной СаО),

В мировой практике КН находится в пределах 0.92-0.98.

При КН=1 в клинкере образуется только С₃S,

Если СаО связывается в С₂S, то коэффициент насыщения должен быть в пределах 0.64.

Чем выше КН, тем меньше в печи жидкой фазы и хуже спекание клинкера, тем больше в смеси несвязанного СаО. При высоком КН осложняется процесс обжига, т.е. чем больше в сырьевой смеси СаО, тем сложнее протекает усвоение его кислотными оксидами.

Чем выше КН, тем больше в цементе трехкальциевого силиката, выше прочность получаемого цемента, интенсивнее идет рост прочности в ранние сроки твердения, выше тепловыделение при твердении.

2.СИЛИКАТНЫЙ МОДУЛЬ – СМ - отношение процентного содержания в клинкере кремнекислоты к сумме процентного содержания оксидов алюминия и железа

; (2)

Силикатный модуль обозначают буквой n, в мировой практике - SR

Численное значение 1.7- 3.5, в основном n = 1.9 - 2.6

Высокий силикатный модуль определяет увеличенное содержание силикатов кальция в клинкере Σ3CaO·SiO2 + 2CaO·SiO2.

С повышением СМ цементы медленно схватываются и твердеют, но в длительные сроки твердения приобретают высокую прочность. С повышением силикатного модуля увеличивается стойкость цемента в минерализованных водах. Если модуль низкий сложно протекает обжиг, т.к. много жидкой фазы идет агломерация и появляются подвары на футеровке печи.

В мировой практике СМ = 2 - 3, эти значения не применимы для специальных типов клинкеров, таких как сульфатостойкого (п=4) и белого цементов.

3.АЛЮМИНАТНЫЙ (ГЛИНОЗЕМНЫЙ) МОДУЛЬ ГМ –

представляет собой отношение процентного содержания в клинкере оксида алюминия к процентному содержанию оксида железа (ГМ обозначается буквой р); р составляет 1 – 2.5. В мировой практике до 4.

(3)

ГМ обозначается буквойр, в мировой практике - AR

р = 1 – 2.5. В мировой практике до 4.

Варьирует в широком диапазоне, чем меньше р, тем выше содержание жидкой фазы при обжиге клинкера (максимум отмечается при значении алюминатного модуля 1.38).

С увеличением алюминатного модуля возрастает содержание трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3, цементы быстро схватываются и быстро твердеют, обладают высоким тепловыделением. Обжиг усложняется, полученный цемент не имеет высокой коррозионной стойкости к минерализованным водам.

РАСЧЕТ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ

Расчет основан на определении весовых соотношений, в которых должны дозироваться сырьевые компоненты при подготовке шихты. Расчет осуществляют на основе химического анализа компонентов шихты на содержание оксидов, % по массе: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, R₂O, SO₃ и ППП (потери при прокаливании). При этом применяют некоторые усреднения:

Fe₂O₃ = Fe₂O₃ + 1,1114 FeO + 1,1127 MnO

R₂O = Na₂O + 0,658 K₂O

Al₂O₃ = Al₂O₃ + P₂O₅ + TiO₂

При проведении расчетов сумму оксидов, полученную при анализе, пересчитывают на 100%. При обжиге клинкера на твердом топливе, а также при двустороннем питании печи, или в присутствии, компонента - например, пыли, вдуваемой в печь с ее горячего конца, учитывают присадку золы.

По количеству применяемого сырья смеси могут быть: двух-, трех-,четырехкомпонентными. Два компонента рассматриваются как основные, другие называют корректирующими. Корректирующие компоненты применяют в том случае, если из основных невозможно получить клинкер требуемого состава. Т.е. качество основных сырьевых компонентов достаточно переменно как по химическому составу, так и по содержанию примесей, поэтому для гарантированного обеспечения свойств портландцемента применяют корректирующие добавки.