약 2000 년 전에 그리스와 고대 로마인들은 건축 공사에서 석회와 화산재의 혼합물을 사용했는데, 이 혼합물은 물에서 천천히 반응하여 단단한 고체를 형성하는데, 이것이 가장 먼저 사용된 시멘트이다. 19 세기 초 영국 프랑스 등은 점토 석회 (또는 진흙 재) 를 수경성 재료로 소결했다. 산화 알루미늄과 실리카 함량의 합계가 20 ~ 35% 에 이르면 천연 시멘트라고 합니다. 이런 시멘트는 연소온도가 낮아 성분을 조절하지 않는다. 1824 년 영국인 J. ASP 딩은 석회석과 점토의 인공 혼합물로 일종의 수경성 시멘트질 재료를 구웠다. 응결경화 후 색상과 외관은 당시 영국 건축에서 사용했던 양질의 포틀랜드석과 비슷하기 때문에 포틀랜드 시멘트라고 불린다. 그는 이를 위해 특허를 받았고 1825 에 영국에 공장을 지었다. Aspdin 의 산물입니다. 연소 온도가 낮기 때문에 품질이 좋지 않다. 현재 시멘트와 매우 유사한 포틀랜드 시멘트는 영국인 존슨이 1850 년에 만든 것이다. 그 이후로 포틀랜드 시멘트 산업이 시작되었습니다. 100 여 년 동안 실리콘산염 시멘트의 생산 기술과 성능이 지속적으로 향상되면서 대량의 신품종을 개발하여 지금까지 100 여 가지 시멘트로 발전하였다.
중국은 1889 년 당산에 최초의 시멘트 공장을 설립했고, 1906 년 당산에 합심석회유한회사 (합심시멘트 공장 참조) 를 설립하여 중국 시멘트 공업의 선례를 열었다. 1949 의 시멘트 생산량은 660kt, 1984 는 이미 120Mt 에 도달했으며, 시멘트 품종도 단일 실리콘 시멘트에서 60 여 종으로 발전했다.
시멘트는 여러 가지 분류 방법이 있다: 1. 원료의 성질에 따라 천연 시멘트, 숙료 시멘트 (석회석과 점토를 원하는 성분과 섞고 고온에서 구운 산물을 숙료라고 함) 와 무숙료 시멘트 (연탄회, 용광로 광산 찌꺼기 등 공업 폐기물이나 천연 화산재를 석회, 물유리, 석고 등 알칼리성 자극제와 비례하여 갈아서 굽지 않은 시멘트) 로 나눌 수 있다. 2. 시멘트의 성질에 따라 빠른 시멘트 (조강시멘트), 저열시멘트, 팽창시멘트, 내산성 시멘트, 내화시멘트 등으로 나눌 수 있다. 3. 용도에 따라 유정시멘트, 댐 시멘트, 스프레이 시멘트, 해양시멘트로 나눌 수 있습니다. 4. 시멘트의 주요 화학성분에 따라 규산염 시멘트, 알루미 네이트 시멘트 (고알루미늄 시멘트), 인산염 시멘트 등으로 나눌 수 있다. 후자는 거의 사용되지 않는다. 시멘트의 종류는 많지만 95% 이상은 규산염 시멘트에 속한다. 다만 공사의 요구에 따라 화학성분을 바꾸거나 사용 시 성능을 조절하는 물질을 넣는다.
규산염 시멘트는 높은 알칼리성 규산염을 주요 복합물로 하는 수경성 시멘트 (서방 국가들은 일반적으로 규산염 시멘트라고 함) 이다. 석회질 (석회석 등) 이 섞여 있습니다. ) 및 알루미 노 실리케이트 (점토 등. ) 원료는 일정 비율에 따라 시멘트 가마에서 고온 (약 1720K) 으로 갈아서 시멘트 숙료를 구워 적당량의 석고와 어느 정도 섬세하게 갈았다.
고성능 실리콘 시멘트의 상대 밀도는 3. 1 ~ 3.2 입니다. 시멘트는 물에 닿으면 열을 방출하고 일정 시간 후에 응결된다 (종류에 따라 시멘트 응결 시간이 다름). 시멘트 응결 시간이 적당함을 보장하기 위해 적당량의 깁스를 자주 첨가하고 화학비료 공업의 부산물 인석고와 불소 깁스도 대체품으로 사용할 수 있다. 석고의 첨가량은 주로 시멘트 숙료 중 알루미늄산염 함량에 달려 있으며, 첨가량은 삼산화황계로 3.5% 를 초과해서는 안 된다. 시멘트는 좋은 부피 안정성을 가져야 한다. 고체화된 시멘트는 공기와 물에서 빠르게 경화되며 기계적 강도 (압축 강도 및 굽힘 강도) 를 가지고 있습니다. 일반 시멘트: 모래 = 1:2.5 의 모르타르 샘플은 3 일, 7 일, 28 일 후의 압축 강도와 항절 강도를 모두 국가 표준에 따라 시멘트의 강도 지표로, 28 일의 압축 강도 값을 시멘트 표시라고 합니다. 포틀랜드 시멘트에 일반적으로 사용되는 번호는 325, 425, 525, 625 입니다. 일부 고강도 및 초 고강도 시멘트의 라벨은 1000 이상까지 도달할 수 있습니다. 시멘트 숙료 중의 광물이 물과 접촉할 때 수화 반응 (수화) 이 발생하면서 수산화칼슘, 수화 규산칼슘 젤, 수화 알루미늄산 칼슘, 수화 철산 칼슘이 동시에 생성된다. 석고가 존재할 때, 후자의 두 가지 수화물은 각각 수화 알루미늄산 칼슘과 수화 황산칼슘을 생성한다. 그라우트는 건조 조건 하에서 수축하고 습한 조건 하에서 팽창한다. 수산화칼슘과 수화 알루미늄산 칼슘은 바닷물의 황산염에 의해 부식되기 때문에 항구용 시멘트의 알루미늄산 칼슘 함량은 제한되어야 한다. 시멘트의 알칼리 함량이 너무 높고 콘크리트로 만든 골재에 활성 실리카가 함유되어 있다면 알칼리-골재 반응, 부피팽창, 시멘트석과 콘크리트가 파괴된다. 숙료 중 유리산화칼슘과 사각 마그네슘이 너무 많으면 수화반응 시 부피가 팽창해 시멘트 부피의 안정성이 떨어지는데, 이런 시멘트는 불합격이다.
미네랄 성분의 변화와 첨가된 혼합재료에 따라 규산염 시멘트는 품종이 다르다. 숙료에 석고를 넣어 만든 시멘트를 순규산염 시멘트라고 합니다. 클링커에 용광로 광산 찌꺼기, 연탄회, 화산재 등의 혼합재를 섞으면 각각 광산 찌꺼기 실리콘 시멘트, 연탄회 실리콘 시멘트, 화산재 실리콘 시멘트라고 한다. 위에서 언급한 혼합재의 첨가량은 15% 를 초과하지 않는 일반 실리콘 시멘트 (일반 시멘트) 라고 합니다. 위의 다섯 가지 시멘트 생산량이 가장 크며, 흔히 다섯 가지 시멘트라고 불린다. 공사 요구에 따라 생산 과정에서 시멘트 숙료의 화학 성분을 변화시켜 다양한 광물 함량을 다르게 만들 수 있다. 예를 들어, 고온 유정 시멘트의 경우 규산 칼슘 함량을 늘려야 합니다. 댐용 시멘트는 알루미늄산 칼슘과 규산 삼칼슘 함량이 낮아야 한다. 백색 포틀랜드 시멘트는 산화철 함량이 0.5% 미만이어야 한다. 빠른 시멘트는 규산 칼슘 함량이 높아야 한다. 에너지를 절약하고 자원을 개발하기 위해, 때로는 규산염 시멘트의 팀에 석고와 반딧불을 넣어 산화철의 함량을 늘리고 산화 칼슘의 함량을 낮추며 규산 칼슘, 알루미늄산 칼슘, 무수 알루미늄산 칼슘을 주요 광물로 하는 시멘트 숙료를 생산한다. 일부 시멘트에는 소량의 알루미늄산 칼슘도 함유되어 있다.
원료 실리콘 시멘트 숙료의 주요 화학 성분은 산화 칼슘, 산화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화철이다. 산화 칼슘은 주로 석회석, 백악기, 진흙회암 등과 같은 칼슘 원료에서 유래한다. 알루미나와 실리카는 점토, 고로 슬래그, 플라이 애쉬 등과 같은 규산 알루미늄을 함유 한 물질에서 유래합니다. 산화철은 황산 생산에서 황철광 찌꺼기를 이용한다. 규산염 시멘트를 생산하는 데 사용되는 칼슘 원료의 산화 칼슘 함량은 일반적으로 52% 정도이다. 점토 원료의 실리카 함량은 약 57% 이고 산화 알루미늄의 함량은 20% 미만이다. 소성 온도를 낮추고 소성 과정에서 용융물의 일부를 생산하기 위해 소량의 산화철 원료를 첨가하는 경우가 많다. 원료의 염기와 산화 마그네슘의 함량도 통제해야 한다. 즉 시멘트 숙료 중 산화마그네슘의 함량은 5% 미만이어야 하고, 총 알칼리 함량 (Na2O+K2O) 일반 시멘트는 1.2% 미만이어야 하며, 저알칼리 시멘트는 0.6% 미만이어야 한다.
생산 공정인 실리콘 시멘트 생산 공정은 원료 준비, 숙료 소성, 시멘트 제비 (연삭) 와 포장으로 나눌 수 있다.
1. 원료 제조에는 원료 분쇄에서 재료, 합격 원료에 이르는 과정이 포함됩니다. 원료 준비에는 건법과 습법의 두 가지 방법이 있다. 건법 준비 과정에서 석회석 등 큰 경질 원료를 기존 공예로 약 100mm 크기의 블록으로 깨뜨리거나, 2 차 공예로 25mm 미만의 블록으로 분쇄한다 (최근 25mm 미만의 블록 공예가 개발되었다). 점토 등 수성 원료는 건조한 후 석회석, 철광석에 비례하여 맷돌에 넣고, 가는 원료가루를 갈아서 혼합창고에 넣고 압축 공기로 섞고, 재료는 합격생재료 가루로 조절해야 한다. 습법과 건조법의 주요 차이점은 먼저 물로 점토를 진흙으로 씻은 다음 석회석과 철광석으로 수분 함량이 35% 정도까지 연마한다는 것이다. 건법으로 원료를 준비하는 주요 장점은 시멘트 숙료를 구울 때의 열 소비가 습법보다 낮다는 것이다. 숙료 킬로그램당 열량은 3.6 ~ 4.6 MJ 에 불과하지만 습법에는 5.2 ~ 6.3 MJ 가 필요하다. 습법으로 준비한 원료 성분은 균일하기 쉽다. 최근 몇 년 동안 일부 선진적인 건법 시멘트 공장은 생재료 예균질화, 생재료 성분 자동 제어 등의 조치를 채택하여 생재료 분말 성분의 균일성을 보장했다.
원료의 연마는 주로 볼 밀링, 튜브 밀, 수직 밀, 중간 하역 맷돌 등 다양한 유형의 연삭기에서 진행된다. 연삭 과정에서 전기를 절약하고 밀의 효율을 높이기 위해 생산시 폐회로 (순환) 분말을 자주 사용합니다. 즉, 밀에서 나온 자재가 먼저 입자 분류기를 통과하고, 미세한 입자가 제품으로 선택되고, 거친 입자가 밀기로 되돌아가 계속 연마됩니다. 폐회로 연삭 시스템 생산량은 개방 연삭 (미분류 등급) 에 비해 약 15% ~ 25% 정도 증가하여 과밀 현상이 감소한다. 단점은 설비 투자가 크고 운영 관리가 복잡하다는 것이다. 최근 몇 년 동안, 같은 장비에서 분쇄, 연마, 건조, 등급을 완성하는 새로운 등급의 수직형 롤러 밀기가 채택되었습니다. 현재 최대 수직 밀 생산량은 시간당 400 톤에 달할 수 있다.
2. 숙료 소성은 준비한 생재료를 다른 종류의 가마에서 시멘트 숙료로 굽는다. 일반적으로 원료 분말 또는 슬러리는 로터리 가마에서 소성됩니다. 우리나라의 대부분의 소형 시멘트 공장은 가마를 이용하여 굽는다. 가마를 사용하여 굽을 때 생재료 가루는 필요한 석탄가루와 혼합되어 적당한 양의 물을 넣어 직경이 10 ~ 30 mm 인 생재료 공을 만든다 .. 가마에서 굽은 시멘트 숙료는 품질이 약간 떨어지지만 소성 온도는 낮아 석탄 소비가 적다. 에너지를 절약하고 가마의 생산 능력을 높이기 위해 1970 년대 이후 예열기와 분해로가 있는 가마 밖 분해 기술이 발전했다.
시멘트 원료는 가마에서 가열하는 과정에서 유리수의 증발, 점토에서 결정수 제거, 탄산칼슘을 산화칼슘으로 분해하는 등 일련의 물리 화학적 변화가 일어났다. 후자는 점토의 실리카, 알루미나, 철광석과 반응하여 화합물을 생성하는데, 주로 규산 삼칼슘 (3CaO SiO2, C3S 로 축약됨), 규산 이칼슘 (2CaO SiO2, C2S 로 축약됨), 알루미늄산 삼칼슘 (3 Cao al2o 3) 의 네 가지 형태로 존재한다. 소량의 미합화 산화 칼슘과 사각 마그네슘 (MgO) 도 있습니다. 때로는 황산염, 티타늄염 등도 있다. , 하지만 수량이 적습니다. 클링커에는 다른 산화물도 함유되어 있기 때문에, 이 화합물은 순태로 존재하는 것이 아니라 고용체에 다른 산화물이 있는 경우가 많다. 따라서 광물 상 (결정상) 에 따라 이름이 지정됩니다. 예를 들어 규산 삼칼슘은 박정소라고 하는데, 숙료 중 50% 이상을 차지한다. 규산이칼슘은 벨리트라고 불리며 함량은 약 25% 이다. 알루미 네이트 트리 칼슘은 알루미 네이트; 철, 알루미늄, 사칼슘을 박정소라고 합니다. 반사식 현미경으로 관찰된 시멘트 숙료 구조에서 볼 수 있듯이 6 자 결정체는 박정소, 원형 결정체는 벨리트다. 결정체 사이의 물질은 약1450 C 의 온도에서 약 30% 의 물질이 녹아 냉각된 후 형성되어 중간상이라고 한다. 밝은 부분은 박용소로, 흰색 중간상 (즉 무정형 비결정상) 이라고도 하며, 어두운 부분은 알루미늄산염, 검은색 중간상이라고도 합니다. 시멘트 숙료의 화학성분 (%) 은 산화 칼슘 62-67, 산화 실리콘 20-24, 산화 알루미늄 4-7, 산화철 3-5 가 어느 정도 요구된다.
시멘트는 제조되고 포장됩니다. 냉각 후 가마에서 나온 시멘트 숙료는 적당량의 석고 (시멘트의 SO3≤3.5% 제어) 를 넣어 연마기에서 갈아서 실리콘 시멘트를 만든다. 시멘트 연삭의 섬세함은 시멘트 품질에 큰 영향을 미친다. 세밀함을 높이면 시멘트의 강도를 높일 수 있지만 그에 상응하는 전력 소모량도 증가한다. 일반 세밀함은 0.08mm 사각 구멍 체에 10% 이하이거나 표면적 3000 cm2/g 정도보다 미세하게 제어됩니다 ... 시멘트 연삭 과정에서 먼지가 많기 때문에 장비 수출입, 운송 및 포장에 침전실, 회오리바람 청소기, 포대 청소기와 같은 먼지 제거 설비를 설치해야 합니다. 일부 선진 공장에는 전기 집진기가 설치되어 있다. 우리나라도 점토 원료 대신 K2O 함량이 높은 점토나 칼륨 장석을 사용함으로써 산화물이 소성 과정에서 분진으로 휘발하고 K2O 함량이 높은 분진을 수집하여 칼륨비료로 사용할 수 있다. 시멘트 가루는 보통 종이봉투로 포장하지만 최근 몇 년 전부터 산화선과 산트럭으로 운송해 운송 효율을 높이고 비용을 낮추기 시작했다.
석유 및 가스전 접합, 수자원 관리 프로젝트의 댐, 군사 수리 프로젝트와 같은 민간 및 산업 건설 프로젝트에 널리 사용됩니다. 내산성, 내화재로 갱도에 뿌려 갱목 대신 뿌릴 수도 있습니다. 시멘트는 전봇대, 철도 침목, 석유와 증기관, 원유 저장, 가스통 등 목재와 강재 대신 여러 차례 사용할 수 있다.
고알루미늄 시멘트는 일명 보크토 시멘트라고도 하며, 저알칼리 알루미늄산염을 주요 광물로 하는 수경성 재료이다. 고알루미늄 시멘트를 생산하는 원료는 석회석과 알루미늄 토양으로, 소결법과 용융법을 포함한다. 중국은 주로 소결법으로 생산한다. 주요 화학 성분 (%): 산화 칼슘 32-34, 알루미나 50-60, 실리카 4-8, 산화철 1-3, 산화철 0- 1, 산화 티타늄/ 구운 광물로는 알루미늄산 1 칼슘 (CAO Al2O3, CA 로 축약됨), 알루미늄산 1 칼슘 (CAO 2AL2O3, CA2 로 축약됨), 칠알루미늄산 12 칼슘 (12 CAO) 이 있다 우리나라에서 생산하는 고알루미늄 시멘트의 주요 광물 성분 (%) 은 CA40 ~ 50, CA220 ~ 35, C2As20 ~ 30 입니다. CA 는 경질이 높은 광물로 응축 속도가 빠르지는 않지만 경화가 빠르고 초기 강도가 높다. CA2 는 수경성이 낮고 결정화 상태의 C2AS 에는 수경성이 없습니다.