Bílý portlandský cement - White Portland cement - Wikipedia

Bílý portlandský cement nebo bílý obyčejný portlandský cement (WOPC) je podobný běžnému, šedému portlandský cement ve všech aspektech kromě jeho vysokého stupně bělosti. Získání této barvy vyžaduje podstatnou úpravu způsobu výroby, a proto je o něco dražší než šedý produkt.

Použití

Bílý portlandský cement se používá v kombinaci s bílou agregáty k výrobě bílé beton pro prestižní stavební projekty a dekorativní práce. Bílý beton má obvykle podobu prefabrikovaných obkladových panelů, protože použití bílého cementu pro konstrukční účely není ekonomické. Bílý portlandský cement se také používá v kombinaci s anorganickými pigmenty k výrobě pestrobarevných betonů a malt. Běžný cement při použití s pigmenty vytváří barvy, které mohou být atraktivní, ale jsou poněkud matné. S bílým cementem lze snadno vyrobit jasně červené, žluté a zelené. Modrý beton lze také za určité náklady vyrobit. Pigmenty lze přidávat do míchačky betonu. Alternativně, aby byla zaručena opakovatelná barva, dodávají někteří výrobci hotové barevné cementy, které jako základ používají bílý cement. The bělost WOPC se měří jako práškový materiál s hodnotou odrazivosti („Hodnota L“ ) více než 85%. Zvláštní úspěch při používání WOPC a přidaných pigmentů je monocouche vykreslení.

V některých zemích se šedobílý slínek, který při zemi dává hodnotu odrazivosti přes 70, vyrábí za cenu jen o málo vyšší než normální šedý slínek. Když je tento smíchán s mletou vysokopecní struskou (až 60% v závislosti na použití a počáteční pevnosti), může být vyroben cement s odrazivostí nad 80. Směsný cement může mít výrobní náklady nižší než univerzální portlandský cement (šedý), ale obvykle přitahuje marži, protože se prodává, aby konkuroval bílému portlandskému cementu.

Výroba

Formulace syrové směsi

Charakteristická zelenošedá až hnědá barva obyčejného portlandského cementu pochází z řady přechodové prvky ve svém chemickém složení. Jsou to v sestupném pořadí podle barevného efektu chrom, mangan, žehlička, měď, vanadium, nikl a titan. Jejich množství v bílém cementu je pokud možno minimalizováno. Cr₂Ó₃ udržuje se pod 0,003%, Mn₂Ó₃ se udržuje pod 0,03% a Fe₂Ó₃ se udržuje na 0,35% v slínku. Ostatní prvky obvykle nepředstavují významný problém. Portlandský cement se obvykle vyrábí z levných těžených surovin, které obvykle obsahují podstatná množství Cr, Mn a Fe. Například, vápence používané při výrobě cementu obvykle obsahují 0,3 - 1% Fe₂Ó₃zatímco ve vápencích pro bílou výrobu se hledají úrovně pod 0,1%. Typický jíly použitý v šedé cementové směsi může obsahovat 5-15% Fe₂Ó₃. Hladiny pod 0,5% jsou žádoucí a konvenční jíly se obvykle nahrazují kaolín. Kaolin je poměrně nízký SiO₂, a tak velké množství písek je obvykle také součástí směsi. Železo a mangan se v přírodě obvykle vyskytují společně, takže výběr materiálů s nízkým obsahem železa obvykle zajišťuje, že je obsah manganu také nízký, ale chrom může vznikat z jiných zdrojů, zejména z opotřebení chromová ocel mlecí zařízení při výrobě rawmixu. Vidět syrový mlýn. Toto opotřebení zhoršuje vysoký obsah písku ve směsi, díky čemuž je extrémně abrazivní. Aby bylo možné vytvořit kombinovatelnou směs surovin, musí být písek rozemlet na průměr částic pod 45 μm. Často se toho dosáhne samostatným mletím písku za použití keramického mlecího média k omezení kontaminace chromem.

S šedobílým slínkem vypočítaný Fe₂Ó₃ hladina ve slínku je vyšší (0,6-0,8%) Lze použít uhlí (pokud má popel málo Fe₂Ó₃ nebo jiné stopové prvky). Popel v uhlí je při reakci užitečný, protože je jemnější než mleté suroviny, dosahuje vyšších teplot a je roztaven v plameni. Kaolin se někdy vyskytuje ve spojení s ložisky uhlí. Je možné použít odpad z praní uhlí, ropná břidlice a použitá ropná břidlice popel. Šedobílý slínek má vypočítanou C₃A (hlinitan vápenatý) 7-9%. Ve směsi s mletou granulovanou vysokopecní struskou může splňovat požadavky na odolnost vůči síranům a nízké teplo.

Provoz pece

Obecně platí, že rotační pece používané pro chemickou kombinaci surovin se provozuje při vyšší špičkové teplotě (1600 ° C), než je požadována pro výrobu šedého slínku (1450 ° C). To vyžaduje vyšší spotřebu paliva (obvykle o 20–50% více) a výsledkem je nižší výkon pece (obvykle o 20–50% méně) pro danou pec. Důvodem je relativně malé množství roztavené kapaliny produkované během slinování, kvůli nízkému obsahu železa ve směsi. Konečná reakce v peci, přeměna belite na alite, vyžaduje tavnou kapalinu jako rozpouštědlo a je pomalejší, pokud je množství taveniny nízké. To lze částečně kompenzovat přidáním kombinace rawmixu vápník a fluorid ve formě fluorid vápenatý nebo odpad kryolit. Tato kombinace snižuje teplotu tání. V případech, kdy slínek Fe₂Ó₃ obsah je nad 0,2% (což je téměř vždy případ), používají se také jedinečné procesy „bělení“ a „kalení“. „Bělení“ zahrnuje směrování druhého plamene (kromě plamene používaného k ohřevu pece) na lože slínku v blízkosti výstupu z pece, aby se snížil obsah Fe (III) na Fe (II). Této redukci se při výrobě šedého cementu důsledně vyhýbá, protože má negativní vliv na kvalitu slínku. Ale při výrobě bílého slínku, kde je obsah železa nízký, to není problém. Aby se zabránilo opětovné oxidaci železa, provede se „kalení“. To spočívá v rychlém snížení teploty slínku z 1200 ° C na méně než 600 ° C během několika sekund, když opouští pec. To obvykle spočívá v tom, že jej upustíte do vody a rychle odstraníte šroubem nebo jej projdete clonou s vodními postřiky. To přispívá k relativně nízké energetické účinnosti procesu, protože citelné horko slínku není recyklován jako u běžného výrobce slínku.

Teplota v peci nemusí být nutně vyšší než produkce šedého slínku, ale zdá se, že je vyšší díky odrazivosti, zejména v pecích spalujících plyn (které mají vyšší teplotu plamene). S bělavým slínkem lze použít spalování uhlí, což má mnoho výhod z hlediska nákladů a výkonu. Je důležité jemně rozemlít uhlí a mít hořák, který poskytuje velmi krátký jasný plamen (vysoká rychlost s nízkým primárním vzduchem), aby bylo možné udržet přebytečný kyslík na nízké hodnotě blízké nule s možným obsahem 0,1% CO. Není třeba druhý plamen, pokud je spalování v plameni uhlí rychlé a kontrolované. Špinavě bílý slínek má světle zelenou barvu díky Fe (II). Rotační pece mají omezení výkonu na základě povrchové plochy potřebné pro přenos tepla. Několik starých pecí může dosáhnout mezních hodnot povrchu kvůli omezením v pomocných zařízeních, jako je vstup paliva (např. Nedostatek předkalcinace), mletí uhlí a surovin, kapacita výfukového ventilátoru, chemická kontrola suroviny, kvalita hořáku, kontrola pece atd. Při dobře provozované špinavě bílé produkci slínku může být výkon pece jen o několik procent nižší než produkce šedého slínku.

Broušení a manipulace slínku

Slínek se dále rozemele na cement (možná po fázi sušení). Tady síran vápenatý je přidán do kontrolní sady ve formě vysoce čistého stupně sádra nebo anhydrit. V některých specifikacích (ne ASTM ), malé množství oxid titaničitý mohou být přidány ke zlepšení odrazivosti. Ve všech fázích je nutná velká opatrnost, aby se zabránilo kontaminaci barevnými materiály.

Specifikace

Bílý portlandský cement se fyzicky liší od šedého cementu pouze svou barvou. Jeho chování při tuhnutí a vývoj pevnosti jsou v podstatě stejné jako u šedého cementu a splňuje standardní specifikace, jako jsou ASTM C 150 a EN 197. Protože se v betonových prefabrikátech používá hodně bílého cementu, v praxi se běžně vyrábí podle specifikace velmi vysoké pevnosti, jako je ASTM C 150 typ III. To pomáhá výrobní rychlosti výrobců betonu. Vyšší potenciální síla také pomáhá působit proti účinkům přidání pigmentu na snížení síly. Kromě obvyklých specifikací výrobci zaručují bělost produktu, obvykle ve smyslu a odrazivost měření, jako např Laboratoř L-hodnota, nebo tristimulus. V druhém případě, protože neobvykle zbarvený bílý cement má tendenci být nazelenalý, použije se hodnota Tri-Y (zelená). Protože barva tolik závisí na operacích „bělení“ a „kalení“, pouze uvedení nízkého obsahu železa nezaručuje dobrou bělost.