Metallurgiya va kimyoviy texnologiyalar

PORTLANDSEMENT KLINKERNING KIMYOVIY-MINERALOGIK TARKIBI
Kimyoviy tarkibi: sementning sifati kuydiriladigan xomashyoviy qorishmaning kimyoviy tarkibiga bog‘liq. Shu tufayli klinkerni kimyoviy taxlil qilish uning sifatini nazorat kilish vositasidir. Bunda nafaqat CaO, Al₂O₃,SiO₂, Fe₂O₃, MgO kabi eng muhim oksidlar, balki xomashyoning tarkibida uchrovchi MnO₂ Na₂O kabi ikkinchi darajali tashkil qiluvchilarning miqdori ham aniqlanadi. Odatda bu oksidlarni klinkerdagi miqdori quyidagi chegaralarda foiz hisobida: CaO 63 — 66%. MgO – 0.5-5% SiO₂ 21-24%. SO₃ – 0.3-1% Al₂O₃ 4-8%. Na₂O+K₂O – 0.4-1% Fe₂O₃ 2-4%. TiO₂+Cr₂O₃ – 0.2-0.5% P₂O₅ – 0.1-0.3%. Bularning natijaviy miqdori 95 — 97% ni tashkil qiladi. CaO – kalsiy oksidi klinkerning eng asosiy tashkil qiluvchisidir. Yuqori sifatli sement olish uchun undagi CaO erkin holatda emas, balki kislotaviy oksidlar — SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ lar bilan kimyoviy bog‘lanishda bo‘lishi lozim. Klinkerda erkin holda qolgan CaO miqdori 1% oshmasligi kerak aks holda sement hajmining notekis o‘zgarishi hodisasini yuzaga keltiradi. Yuqori haroratda kuydirish jarayonida ortiqcha ohak o‘ta darajada kuyib ketadi. Shu tufayli uning so‘nishi qorishma yumshoq bo‘lgan ivish paytida emas, balki sement massasi qotib bo‘lgan paytda yuz beradi. Ohakning so’nishi hajmidagi kuchli kengayishlar bilan birgalikda yuz bergani tufayli, bu xol yorilishlar hosil qiluvchi va beton yoki qorishmaning buzilishiga olib keluvchi kuchlanishlar paydo qiladi.
CaO miqdorining ortishi (uning albatta kislotali oksidlar bilan birikishida) mustahkamlikni orttiradi hamda sementning qotish jarayonini tezlashtiradi, ammo suvga chidamligi kamayadi.
Kremnezyom – SiO₂ ham klinkerning eng muhim tashkil etuvchilardan biridir, u glinozem Al₂O₃ hamda temir oksidi Fe₂O₃ bilan birgalikda kalsiy oksidining CaO birikishini va shu bilan birgalikda portlandsementda gidravlik qotish xossasiga ega bo‘lgan birikmalarning hosil bo‘lishini ta’minlaydi. Sementda SiO₂ ning ortishi bilan tutib qolish jarayoni sekinlashadi, birinchi muddatlarda qotish jarayonini tezligi yanada sekinroq kechadi. Keyingi muddatlarda mustahkamlikning yetarlicha izchil orta borishida uning suvga, sulfatli suvlarga chidamligi ham ortadi.
Giltuproq Al₂O₃ — (katta miqdorda bo‘lganda) portlandsement boshlang‘ich muddatlarda ancha tezroq tutib qoladi va qotadi, ammo sement mustahkamligi ortishining keyingi jarayoni sekinlashadi, sementlar suvga sulfatlarga va sovuqqa chidamsiz bo‘ladi.
Temir oksidi Fe₂O₃ —klinkerning pishish haroratini pasaytiradi. Temir oksidiga boy bo‘lgan sementlar tarkibida giltuproq hatto kremnozyom kam bo‘lganda xam, ular sekin tutib qoladilar, uzoq vaqt davomida qotadilar, sulfatga chidamli bo‘ladilar.
Magniy oksidi MgO —uning klinkerdagi miqdori 5% dan ortmasligi kerak. Chunki, magniy oksidining anchagina qismi periklaz ko‘rinishida erkin holatda bo‘lishi bilan izohlanadi. U yuqori haroratda kuyadi, qorishma va beton qotayotganda suv bilan juda sekin birikadi (gidratlanadi). Ortiqcha miqlori o‘z navbatida sement hajmining notekis o‘zgarishiga sabab bo‘ladi va shu tufayli buzilishlarga olib keladi.
Titan (IV) oksidi TiO₂ — hamisha gilning tarkibida bo‘ladi va klinkerda 0,3% dan ortiq bo‘lmagan miqdorda uchraydi. Klinker minerallarining yaxshiroq kristallanishiga yordam bergani tufayli uning ozmiqdorlarda bo‘lishi foydalidir.
Marganets oksidi MnO — klinkerda 1,5% gacha va domna shlakidan foydalanilganda yanada ko‘proq miqdorda mavjud bo‘ladi. Na₂O —K₂O ishqorlari klinkerda 0,5% dan 1% gacha bo‘ladi va K₂O — Na₂O ga nisbatan ko‘proq bo‘ladi. Sementning tutib qolish muddati barqarorlashuvi va sement mahsulotlarida aynishlar yuzaga kelishining sababchisi bo‘lganligi tufayli ishqorlarning mavjud bo‘lishi maqsadga muvofiq emas.
SO₃ – oltin gugurt angidrit gips ko‘rinishda bo‘lib sementning tutib qolish muddatini boshqarish uchun kerak bo‘ladi.
Portlandsement ishlab chiqarish ikki mustaqil jarayonga boʻlinadi
Klinker ishlab chiqarish portlandsementning yarim mahsuloti tayyorlanadi;
Klinkerni qoʻshilmalar bilan birga tuyish (portlandsement olish).
Birinchi jarayon juda murakkab boʻlib, uning bajarilishi katta kapital va ekspluatatsion harajatlar bilan bogʻliq. Shuning uchun hamma vaqt portlandsement klinker tashkil etuvchini tejash kerak. Chunki portlandsement ishlab chiqarish uchun sarflanadigan jami harajatning koʻp qismi (70–80%) klinker qiymatini tashkil etadi.
Portlandsement klinkeri ishlab chiqarishda quyidagi asosiy texnologik operatsiyalar bajariladi:
1. Ohaktosh va gil qazib olinadi;
2. Xomashyo materiallari tayyorlanadi va maydalaniladi;
3. Yoqilgʻi tayyorlanadi;
4. Xomashyo materiallari kuydiriladi.
Klinkerni tuyish va portlandsement ishlab chiqarish uchun asosan quyidagi texnologik jarayonlar bajariladi:
1. Qoʻshilmalar tayyorlanadi;
2. Klinker qoʻshilmalar bilan birga tuyiladi;
3. Portlandsement omborga joylanadi.
Talab qilingan kimyoviy tarkibli bir jinsli xom ashyo aralashmasini hosil qilish uchun uning tarkibiga kiradigan materiallarni tayyorlash kerak. Bunday aralashmani tayyorlash uchun uning tarkibiga kiradigan materiallarning (ohaktosh, gil va toʻgʻrilovchi qoʻshilmalar) ning hammasi mayda qilib toʻyiladi va yaxshilab aralashtiriladi. Aralashma tarkibiga kiradigan materialar maydalab tuyilsa, xom ashyo aralashmasi tarkibidagi oksidlar kuydirilayotganda oʻzaro yaxshiroq taʼsirlashadi. Xomashyo iloji boricha maydalab tuyilsa, u kuydirilayotganda klinkerda taʼsir etishmay qolgan moddalar deyarli butunlay boʻlmaydi. Bu vaqtda hamma oksidlar minerallar holida bogʻlangan boʻladi.
Mayda qilib tuyilgan materiallar quruqligicha yoki suvda yaxshilab aralashtirilishi mumkin. Xom ashyo materiallari suv ishtirokida tayyorlansa portlandsement ishlab chiqarish «hoʻl» usul deb, quruqligicha tayyorlansa «quruq» usul deb ataladi. Qaysi usulni tanlash texnologik va texnik-iqtisodiy harakterdagi bir qator faktorlarga bogʻliq. Garchi texnik-iqtisodiy koʻrsatkichlar jihatdan quruq usul afzalroq boʻlsa ham, hozirgi vaqtda qator mamlakatlarda, shuningdek Rossiyada va AQSHda hoʻl usul keng tarqalgai. Quruq usul Yaponiya, Germaniyada va Italiyada keng tarqalgan. Hozirgi kunda mamlakatimizda ham «quruq» usulni koʻproq qoʻllash tendensiyasi salmoqli oʻrin olmoqda. Sutkasiga 3000 tonna klinker ishlab chiqarish quvvatiga ega boʻlgan 7X6,4X95 metr oʻlchamli pechda quruq usulda ishlab chiqarishning texnologiyasini yaratish va joriy etish muhim ahamiyatga ega (Navoiy sement zavodi). Mazkur qurilmaning samarodarligini shundan ham bilish mumkinki, bu usul liniyalaridagi ishchilarning mehnat unumi hozirda mavjud liniyalardagi ishchilarning ish unumidan taxminan ikki marta koʻp. Shu bilan birga 1 tonna klinker olish uchun sarflanadigan yonilgi 1,5–2 marta kamayadi.