Белый портландцемент - Википедия - White Portland cement

Белый портландцемент или же белый обыкновенный портландцемент (WOPC) похож на обычный, серый портландцемент во всех аспектах, за исключением высокой степени белизны. Получение этого цвета требует существенной модификации способа производства, и из-за этого он несколько дороже, чем серый продукт.

Использует

Белый портландцемент используется в сочетании с белым агрегаты производить белый конкретный для престижных строительных и декоративных работ. Белый бетон обычно представляет собой сборные облицовочные панели, поскольку использование белого цемента для строительных целей неэкономично. Белый портландцемент также используется в сочетании с неорганическими пигментами для производства ярко окрашенных бетонов и растворов. Обычный цемент при использовании с пигментами дает цвета, которые могут быть привлекательными, но несколько тусклыми. С помощью белого цемента легко получить ярко-красный, желтый и зеленый цвета. Бетон голубого цвета также можно сделать, за определенную плату. Пигменты можно добавлять в бетономешалку. В качестве альтернативы, чтобы гарантировать воспроизводимость цвета, некоторые производители поставляют готовые цветные цементы, используя белый цемент в качестве основы. В белизна WOPC измеряется как порошкообразный материал, имеющий значение отражательной способности («L значение» ) более 85%. Особенно успешным является использование WOPC и добавленных пигментов. монокушевые рендеры.

В некоторых странах грязно-белый клинкер, который дает значение отражательной способности более 70 при измельчении, производится по цене лишь немного выше обычного серого клинкера. Когда его смешивают с измельченным доменным шлаком (до 60% в зависимости от использования и начальной прочности), можно получить цемент с коэффициентом отражения более 80. Производственная стоимость смешанного цемента может быть ниже, чем у портландцемента общего назначения (серый), но обычно он приносит прибыль, поскольку продается для конкуренции с белым портландцементом.

Производство

Состав сырой смеси

Характерный цвет обыкновенного портландцемента от зеленовато-серого до коричневого цвета происходит из-за ряда переходные элементы по химическому составу. Это, в порядке убывания эффекта окрашивания, хром, марганец, утюг, медь, ванадий, никель и титан. Их количество в белом цементе сведено к минимуму, насколько это возможно. Cr₂О₃ ниже 0,003%, Mn₂О₃ держится ниже 0,03%, и Fe₂О₃ держится ниже 0,35% в клинкер. Остальные элементы обычно не представляют серьезной проблемы. Портландцемент обычно производится из дешевого сырья, добытого в карьерах, и оно обычно содержит значительные количества Cr, Mn и Fe. Например, известняки используемые в производстве цемента обычно содержат 0,3-1% Fe₂О₃, в то время как уровни ниже 0,1% требуются в известняках для производства белого. Типичный глины Используемая в сером цементном сырце может содержать 5-15% Fe₂О₃. Желательны уровни ниже 0,5%, и обычные глины обычно заменяются на каолин. В каолине довольно мало SiO₂, и поэтому большое количество песок обычно также включается в смесь. Железо и марганец обычно встречаются в природе вместе, поэтому выбор материалов с низким содержанием железа обычно обеспечивает низкое содержание марганца, но хром может возникать из других источников, особенно из-за износа хромированная сталь оборудование для измельчения при производстве rawmix. Видеть мельница. Этот износ усугубляется высоким содержанием песка в смеси, что делает ее чрезвычайно абразивной. Кроме того, для получения комбинируемой сырой смеси песок необходимо измельчить до частиц диаметром менее 45 мкм. Часто это достигается путем раздельного измельчения песка с использованием керамических мелющих тел для ограничения загрязнения хромом.

Для клинкера не совсем белого цвета рассчитанное Fe₂О₃ уровень в клинкере выше (0,6-0,8%). Можно использовать уголь (если в золе мало Fe₂О₃ или другие микроэлементы). Зола в угле помогает в реакции, потому что она мельче, чем измельченное сырье, достигает более высоких температур и плавится в пламени. Каолин иногда встречается в угольных месторождениях. Можно использовать отходы промывки угля, горючие сланцы и отработанный горючий сланец пепел. Не совсем белый клинкер имеет расчетную C₃А (алюминат трикальция) 7-9%. При смешивании с измельченным гранулированным доменным шлаком он может отвечать требованиям сульфатостойкости и низкой температуры нагрева.

Работа печи

В целом вращающиеся печи используемые для химического объединения сырья, работают при более высокой пиковой температуре (1600 ° C), чем требуется для производства серого клинкера (1450 ° C). Это требует более высокого расхода топлива (обычно на 20-50% больше) и приводит к снижению производительности печи (обычно на 20-50%) для печи данного размера. Причина этого - относительно небольшое количество жидкого расплава, образующегося во время спекание, из-за низкого содержания железа в смеси. Конечная реакция в печи, конверсия белите к алит, требует жидкого расплава в качестве растворителя и медленнее, если количество расплава невелико. Частично это можно компенсировать, добавив в rawmix комбинацию кальций и фторид в виде фторид кальция или отходы криолит. Эта комбинация снижает температуру плавления. В тех случаях, когда клинкер Fe₂О₃ содержание выше 0,2% (что почти всегда так), также используются уникальные процессы «отбеливания» и «закалки». «Отбеливание» включает направление второго пламени (помимо пламени, используемого для нагрева печи) на слой клинкера рядом с выходом из печи для восстановления Fe (III) до Fe (II). Такого снижения при производстве серого цемента строго избегают из-за пагубного воздействия, которое оно может оказать на качество клинкера. Но при производстве белого клинкера с низким содержанием железа это не проблема. Впоследствии, чтобы предотвратить повторное окисление железа, выполняется «закалка». Он заключается в быстром снижении температуры клинкера с 1200 ° C до ниже 600 ° C за несколько секунд на выходе из печи. Обычно для этого нужно бросить его в воду и быстро удалить винтом или пропустить через завесу водяных брызг. Это способствует относительно низкой энергоэффективности процесса, поскольку явное тепло клинкера не перерабатывается, как у обычных производителей клинкера.

Температура в печи не обязательно выше, чем при производстве серого клинкера, но она кажется выше из-за отражательной способности, особенно в газовых печах (которые имеют более высокую температуру пламени). С не совсем белым клинкером можно использовать сжигание угля, что дает много преимуществ с точки зрения затрат и производительности. Важно тонко измельчить уголь и иметь горелку, которая дает очень короткое яркое пламя (высокая скорость первичного воздуха с низкой скоростью), так что избыток кислорода можно поддерживать на низком уровне, близком к нулю, с возможно 0,1% CO. Нет необходимости в второе пламя, если горение в угольном пламени быстрое и контролируемое. Клинкер Off-white имеет светло-зеленоватый оттенок из-за Fe (II). Вращающиеся печи имеют ограничения по производительности, основанные на площади поверхности, необходимой для передачи тепла. Немногие старые печи могут достичь пределов площади поверхности из-за ограничений во вспомогательном оборудовании, таких как подача топлива (например, отсутствие предварительного обжига), измельчение угля и сырья, мощность вытяжного вентилятора, химический контроль сырьевой смеси, качество горелки, управление печью и т. Д. При правильной эксплуатации производства не совсем белого клинкера производительность печи может быть лишь на несколько процентов ниже, чем производство серого клинкера.

Измельчение и транспортировка клинкера

Затем клинкер измельчают до цементирования (возможно, после стадии сушки). Здесь сульфат кальция добавлен в контрольный набор в виде марки особой чистоты гипс или же ангидрит. В некоторых спецификациях (не ASTM ), небольшое количество оксид титана может быть добавлен для улучшения отражательной способности. На всех этапах требуется большая осторожность, чтобы избежать загрязнения цветными материалами.

Характеристики

Белый портландцемент физически отличается от серого цемента только цветом. Его характеристики схватывания и развитие прочности практически такие же, как и у серого цемента, и он соответствует стандартным спецификациям, таким как ASTM C 150 и EN 197. На практике, поскольку в сборных железобетонных изделиях используется много белого цемента, его обычно изготавливают в соответствии со спецификациями высокой прочности, такими как ASTM C 150 Type III. Это способствует повышению производительности производителей бетона. Более высокая потенциальная сила также помогает противодействовать уменьшающим силу эффектам добавления пигмента. В дополнение к обычным характеристикам производители гарантируют белизну продукта, как правило, с точки зрения отражательная способность измерения, такие как Л * а * б L-значение, или трехцветный. В последнем случае, поскольку не совсем белый цемент имеет тенденцию быть зеленоватым, используется значение Tri-Y (зеленый). Поскольку цвет в значительной степени зависит от операций «отбеливания» и «закалки», простое указание низкого содержания железа не гарантирует хорошей белизны.