Технология и свойства белого портландцемента.

Технология белого цемента характеризуется следующими отличительными особенностями:

- Исходные сырьевые компоненты должны содержать минимальное количество красящих оксидов железа, марганца, титана и др.

- Нужно исключить загрязнение сырья, полуфабриката, готовой продукции на всех технологических переделах.

- Клинкер обжигается на беззольном топливе.

- Несмотря на указанные меры по выходе из печи клинкер имеет зеленоватый оттенок. Поэтому, чтобы придать высокую степень белизны, его после обжига подвергают специальной обработке - отбеливанию.

- Удельная поверхность белого цемента должна быть больше, чем у ПЦ, так как при этом достигается большая равномерность и степень белизны.

Сырьевые материалы для производства белого портландцемента - известняки и глинисто-песчаные породы с крайне ограниченным содержанием красящих оксидов. Известняки по этому показателю подразделяются на два класса - А и Б; максимальное допустимое содержание в известняке оксида железа - 0,15% для класса А и 0,25% - для класса Б; соответственно содержание оксидов марганца в расчете на оксид марганца (II) - 0,015% и 0,03%, а так же предъявляются следующие требования к глинистому компоненту сырьевой шихты

Химический состав глинистого компонента, состоящего из каолина и кварцевого песка, а также полукислой глины, характеризуется следующими данными: Si02 —70—73%; А1203 — 18—20%; Fe203 — 0,4—1%; МпО — следы; Ti02—0—0,8%

После газового отбеливания клинкеров с повышенным содержанием оксидов железа - 0,7 - 1,5 – 2 % и выше, получаются цветные клинкеры и цементы от светло-кремового до желтого – чистого цвета, чистых тонов, равноценные по цвету цементам, получаемым совместным помолом маложелезистого белого клинкера с добавкой от 1 до 5 - 7 % природных красковых руд.

Сырьевую шихту составляют по заданным значениям коэффициента насыщения, силикатного и глиноземного модулей. При выборе этих показателей нужно учитывать, что из-за ничтожно малого содержания оксида железа в сырьевой шихте значительно повышается глиноземный модуль. Это вызывает резкое увеличение вязкости жидкой фазы, а температура ее образования превышает 1400*, что существенно затрудняет обжиг и вызывает необходимость повышения температуры спекания клинкера до 1600-1650*. В этих условиях особо эффективно применение минерализаторов обжига - фторидов, кремнефторидов, сернокислого кальция и др. К примеру, введение в сырьевую шихту кремнефтористого натрия ускоряет твердофазовые реакции и понижает температуру образования жидкой фазы до обычных для цементного клинкера на 100*. При этом вязкость жидкой фазы снижается, и кристаллизация алита протекает без существенных затруднений. Весьма эффективным минерализатором, а также заменителем глинистого компонента являются шлаки-отходы производства фосфорных солей.

Подготовка(включает иногда и обогащение), сырьевых компонентов, их хранение, дробление, смешение и др. осуществляются особо тщательно, так как необходимо ограничивать предел колебаний их химического состава. Тонкое измельчение строго дозированной сырьевой шихты осуществляется как по мокрому способу, так и по сухому. При помоле сырьевой шихты очень важно предотвратить ее загрязнение присадкой металлического железа. При измельчении с помощью металлических шаров или в мельницах с обычной металлической футеровкой присадка железа к сырьевой шихте доходит до 0,1%. При окислении в процессе обжига это увеличивает содержание оксида железа в клинкере на 0,2%. Поэтому для помола сырьевой шихты нужно применять неметаллические мелющие тела, керамические, полимерные, хромоникелевая сталь. Сырьевые мельницы следует футеровать особо износоустойчивыми материалами из металлических сплавов либо блоками из кремнистых песчаников.

Применяется водяное отбеливание, при котором клинкер с температурой около 1300* выгружается непосредственно из зоны спекания вращающейся печи через несколько отверстий и попадает в водяной бассейн, откуда с помощью конвейеров направляется в сушильный барабан для сушки при температуре не выше 200*. Такое резкое охлаждение клинкера приводит к стабилизации оксидов железа, восстановленных при высокотемпературном обжиге. В результате белизна клинкера заметно повышается.

Было установлено, что повышения белизны клинкера можно достигнуть:

- увеличением содержанияC₃S, обладающего меньшей способностью растворять оксиды железа по сравнению сC₂S, для интенсификации обжига трудноспекаемой сырьевой смеси необходимо вводить минерализаторы - Na₂ SiF₆.

- созданием восстановительной газовой среды при обжиге, которая существенно изменяет состав железосодержащей фазы.

Способ отбеливания в слабо восстановительной бескислородной газовой среде при 1100-1200*, в которой при небольшой концентрации оксида углерода, благодаря разности парциальных давлений кислорода, происходит диссоциация оксида железа до Fe₃0₄ и частичное восстановление оксида марганца. В результате клинкер приобретает высокую степень белизны. Для реализации этого способа необходимы специальные отбеливающие холодильники.

Механизм газового отбеливания клинкера заключается в уменьшении степени окисления красящих оксидов Fe³⁺ и Mn³⁺ до Fe²⁺ и Mn²⁺ и образовании устойчивых соединений:

Fe₂O₃· Fe₃O₄ и Mn₂Оз ·Мn₃О₄.

Белый цемент разделяется по маркам. Наиболее распространен белый цемент М500, что соответствует минимальной прочности на сжатие в 50 МПа. Стоит обратить внимание на маркировку D0, которая означает отсутствие добавок. Кроме того, наиболее распространенные производители белого цемента заявляют следующие характеристики:

•белизна – от 85%;

•нерастворимый осадок – 0,12%;

•потери в результате прокаливания – 2,61%;

•начало схватывания – 100 минут;

•окончание схватывания – 125 минут;

•прочность на сжатие: через 2 дня – 38 МПа, через 28 дней – 59 МПа.

Белый цемент обладает сульфатостойкостью, потому что в его составе имеется не больше 5% щелочей. Стоит отметить высокую скорость твердения данного вида цемента, что позволяет ускорить ремонтные, отделочные работы или работы по декору