Sve do posljednjih dva desetljeća se cement proizvodio od lapora zvanog tupina s oko 76% CaCOj, koji je idealna smjesa za proizvodnju cementa. Smanjenjem količina ove sirovine, cement se je nastavio proizvoditi miješanjem ostalih članova fliške serije: vapnenaca, lapora, gline, lesa, pješčenjaka i dr. Pri analizi prirodnih materijala utvrđuje se najčešće sadržaj CaCOj, te je stoga od izuzetne važnosti poznavanje korelacijske veze oksida u mineralnoj sirovini. U članku prikazani su rezultati istraživanja korelacijske veze CaCOj i ostalih oksida sirovine.Up to the last two decades cement was produced from mari called »tupina« (with about 76% CaCOj) which is an ideal mixture for cement production. Due to the quantity decrease of this raw material, cement production went on using the mixture of other members of the flysch series: limestones, marls, clay, loess, sandstones a.o. By the analysis of natural materials the CaCO^ content has mostly been proved. Therefore, knowing the correlation of oxides in mineral raw material is of special significance. The article discusses investigation results of the correlation between CaCO-i and other oxides of the raw material

Miroslav Matijaca

Slavko Vujec

Croatian

Up to the last two decades cement was produced from mari called »tupina« (with about 76% CaCOj) which is an ideal mixture for cement production. Due to the quantity decrease of this raw material, cement production went on using the mixture of other members of the flysch series: limestones, marls, clay, loess, sandstones a.o. By the analysis of natural materials the CaCO^ content has mostly been proved. Therefore, knowing the correlation of oxides in mineral raw material is of special significance. The article discusses investigation results of the correlation between CaCO-i and other oxides of the raw material (the paper is published in Croatian)

Directory of Open Access Journals

Rudarsko-geološko-naftni zbornik

CONTRIBUTION TO THE STATISTICAL INTERPRETATION OF RAW MATERIALS FOR THE CEMENT INDUSTRY OF SPLIT

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

STATISTIC'KA INTERPRETACIJA SIROVINA ZA CEMENTNU INDUSTRIJU U SPLITU Rudarsko-geoloiko-naftni zbornik Miroslav MATIJACA* i Slavko VUJEC** * xDalmacija cementn YU - 58000 Split, ** Rudarsko-geoloSko-najini fakultet SvedilSta u Zagrebu, Pierottijeva 6, YU - 41000 Zagreb UDK 553.551.2:691.54:519.28 Izlaganje sa znanstvenog skupa Vol. 2 K I j o h  f l e a  Cement, Sirovine za proizvodnju cementa, Geo- loSko istrdivanje, Dijagram korelacije. Sve do posljednjih dva desetljeh se cement proizvodio od lapora zvanog tupina s oko 76% Cam, koji je idealna smjesa za proizvodnju cementa. Smanjenjem kolilSina ove sirovine, cement se je nastavio proizvoditi mijesanjem ostalih Manova fliSke serije: vapnenaca, lapora, gline, lesa, pjekknjaka i dr. Pri analizi prirodnih materijala utwduje se najEeS6e sadriaj Cam, te je stoga od izuzetne vaZnosti poznavanje korelacijske veze oksida u mineralnoj sirovini. U Banku prikazani su rezultati istrafivanja korelacijske veze Cam i ostalih oksida sirovine. str. 75-81 Uvod Zagreb, 1990. DanaSnja snaba industrija cementa u Splitskom bazenu nastala je u jednom relativno dugom periodu od preko 120 godina. Pionir dalmatinske industrije cementa bio je Nijemac A. Hoffling, koji je 1885. godine u Splitu podigao prvu jamastu pee za peknje lapora. Sirovina se kopala na obliinjim padinama Marjana u tupinolomu (kavi). Dalmatinski lapor, koji je imao idealnu smjesu za proizvodnju portland cementa dobio je naziv tupina zbog tupog zvuka pri udaru, za razliku od vapnenca. Proizvodnja portland cementa poEela je 1880. godine, a veliki tehnologki napredak predstavljala je izgradnja prve Dietzschove peCi 1890. godine. Godine 1904. splitski inilenjer Ernil Stock s talijan- skim industrijalcem C. Zambonijem podiie u S o h u  (Sveti Kajo) tvornicu cementa >>Adriaportland<< (sa- daSnji >>Prvoboraccc). Godine 1908. Stock s M. Vido- vibm puSta u rad novu tvornicu cementa >>Split<< (danaSnji >>lo. kolovozc<) u Majdanu. Godine 1909. slijedi tvornica cementa >,Lavocalcc (sadaSnji >>R. Speraccc) u Ravnicarna kod OmiSa. Godine 1912. sagradena je tvornica cementa ~Dalmacijaa (sadaSnji >>Partizan<<) u KaStel SuCurcu. Od 1928. godine grade se prve rotacione peCi, a paralelno s time gase se jamaste peCi. U poslijeratnoj fazi razvoja od 1956- 1958. godine podiiu se nove rotacione peCi >>Miag<c u tvornici >>Partizan<<, kapaciteta 400 tona klinkera na dm,  te je provedena i rekonstrukcija rotacione peCi ~Poly- sius<c koja je dobila izmjenjivaE topline vHumboldtct Eime je kapacitet per5 poveCm sa 200 na 300 tona klinkera na dan. U razdoblju 1970-1971. godine wDalmacija cement<< gradi dvije velike rotacione peCi, i to 1970. - - Key-words: Cement, Cement rock, Geologic investigation, Cor- relation diagram. Up to the last two decades cement was produced from marl called >>tupinaa (with about 76% CaCh) which is an ideal mixture for cement production. Due to the quantity decrease of this raw mate.rial, cement production went on using the mixture of other members of the flysch series: limestones, marls, clay, loess, sand- stones a.0. By the analysis of natural materials the content has mostly been proved. Therefore, knowing the correlation of oxides in mineral raw material is of special significance. The article discusses investigation results of the correlation between CaQ and other oxides of the raw material. godine nHumboldt<< pee kapaciteta 1200 tona klin- kera na dan u tvornici aPrvoboracct i 1971. godine peC istoga tipa, kapaciteta 950 tona klinkera na dan u tvornici >>lo. kolovozcc . Godine 1976. rekonstruira se rotaciona pet ,>Humboldtcc u tvornici >>Prvoboracc< i poveCava se njezin kapacitet sa 1200 na 1400 tona klinkera na dan. Godine 1979. puStena & u rad nova rotaciona peC >>Polysius<< kapaciteta 3200 tona klinkera na dan u tvornici >Partizan<<, a 1982. godine rekonstruira se rotaciona pee >>Humboldtcc u tvornici >>lo. kolo- vozc, te se poveCava kapacitet peCi od 950 tona na 1450 tona klinkera na dm. Ovim su zaokruieni kapaciteti razvoja koji Ce predstavljati za duti period osnovicu proizvodnje cementa u tvornicama >>Dal- macija cement<<. Suovine za proizvodnju portland cementnog Minkera Sirovine za proizvodnju portland cementnog klin- kera baziraju se na sastavu SO2, Al2O3, Fe203 i CaO. Sirovina koje sadrie navedene okside ima u ogrom- nim koliEinama. Medu njima istiEemo lapore, vap- nence, gline, pjegEenjake, les, uljne Skriljavce i dru- go. Pojavljuju se u mnogim geoloSkim formacijama. Po starosti su osobito va2ni tercijar, kreda i jura. Najvainiju ulogu u proizvodnji cementnog klinkera imala su letiSta lapora. Prve naSe tvornice cementa u Jugoslaviji sagradene su u blizini motnih naslaga lapora. LeiiSta lapora, u kojima su sadrtane sve potrebne komponente za proizvodnju portland cementnog klinkera, veCim su dijelom iscrpljena, tako da se danas proizvodnja klinkera uglavnom temelji na odvojenim sirovinama koje se mijeSaju u traienim omjerima. Rudarsko-eeoloSki-naftni zbornik. Vol. 2. Zagreb. 1990 Stijene unutar eksploatacijskog polja sadrie slije- deCe koliEine CaC03: - numulitne brete i mikrobrete (> '80% CaC03), - kalkarenit i kalcisiltit (80-95% CaC03), - laporoviti vapnenac (77-80% CaC03), - vapnoviti lapor (75-77% CaC03), - lapor i glinoviti lapor (65-74% CaC03), - lapor s pretaloienim numulitima (jako varira sa- ddaj  CaC03, sirovina ima visoko obiljeije) i - izrnjene lapora, pjeSknjaka i vapnenca (55-70% CaC03). Zahtjevi koji se moraju ispuniti za proizvodnju portland cementnog klinkera Svaka sirovina koja se razmatra kod komponira- nja mjeSavine mora sadriavati najmanje jedan od tetiri glavna cementna oksida: CaO, Sib, A1203, i F a  (C, S, A i F). Kriterij za ocjenu kvalitete sirovinske mjeSavine jest teiinsko ograni5enje Cetiri glavna oksida. Najvainiji jesu: - stupanj zasiknja 100 CaO sz = 2,8 SiOz + 1,l A1203 + 0,7 Fe203 ' - silikatni modul - alunlinatni ili ieljezni modul Najvahiji modul je stupmj zasiknja (SZ), koji se odreduje prema Kiihlovom obrascu (I), a poka- zuje odnos efektivnog, tj. stvarnog sadrZaja CaO koji u normalnom procesu petenja i hladenja klin- kera mo2e biti vezan na okside Si02, A1203 i Fe203. Stupanj zasiCenja (SZ) daje pravu sliku o kvaliteti cementa kao i o tehnolo8ko-termiEkim svojstvima sirovine. Normalne vrijednosti SZ normalnog por- tland cementa nalaze se izmedu 90-95. Sirovine koje imaju SZ 90-98 smatraju se sirovinama koje se dobro peku. S porastom SZ iznad 102 mora se raiiunati i sa slobodnim CaO u klinkeru, koji stvara vremensku nestabilnost cementa. Vrijednosti SZ ispod 90, olakSavaju peknje, ali i pospjeSuju stva- ranje nalijepka i sirovinskog prstena u peCi. Sikatni modal (SM) kreCe se od 1,9 do 3,2. ObiEno se u cementu t rd i  odnos 2,2 do 2,6. Kod veCeg silikatnog modula slabi peknje klinkera sa smanjenjem likvidne faze i smanjenjem tendencije stvaranja prstena u peCi. Smanjenje silikatnog modula poveCava sadr2aj likvidne faze, koja pobolj- Sava peknje klinkera i formiranje prstena u peCi. Aluminatni modol (AM) krek  se od 1,5 do 2,s. Aluminatni modul odreduje sastav likvidne faze u klinkeru. Mali aluminatni modul karakterizira niska toplina hidratacije, sporo oEvdCivanje i sporo vezi- vanje cementa. Visoki aluminatni modul skupa s niskim silikatnim modulom ubrzava vezivanje, te je stoga potrebno dodavati viSe gipsa. Rairunanje sirovinske smjese Kada su zadani SZ, SM i AM mofe se izraEunati udio CaO, SO2, A1203 i F%03, odnosno klinker minerali koje Cemo oznaEiti sa: U tablici 1 prikazani su postoci glavnih oksida i klinker minerala u sirovinskoj mjeSavini za SZ 0,90; 0,95; 1,O i za SM 2,5 i AM 2,O. Tablica 1. (Table 1.) CaO Si02 A1203 Fez03 c3s G S  C3A C4M Prostorni mpored uzoraka u promatranom IeiBtu Sirovinska baza za tvornice cementa >>Partizan<< i >>Prvoboraccc istrdena je istrafnim dubokim buSe- njem s uzorkovanjem i analizom CaC03 svakog metra bulotine. Istraine buSotine postavljene su po profilima na udaljenosti od 20 m, a medusobna udaljenost profila iznosila je 100 m. Na podruiiju povrSinskog kopa >>Partizan<< u KaStel SuCurcu obavljeno je dodatno istraino buSe- nje, a analizirani su: CaC03, CaO, Si02, 4203,  Fe203, MgO, SO3, KzO, Na20. Na taj naEin dobiven je 381 uzorak ili po izdvojenim sirovinama: - lapori, pjeSEenjaci i vapnenci (niska mijeSana sirovina - NMS) 68 uzoraka, - lapor (normalna sirovina - N) 57 uzoraka, - laporoviti vapnenac, kalkarenit i kalcisiltit (vi- soka sirovina - V) 85 uzoraka i - numulitni lapor, glinoviti lapor, izmjene lapora, pjeSZenjaka i vapnenca (visoka mijeSana sirovina - VMS) 171 uzorak. Na povrlinskom kopu >>Prvoborac<< u Solinu kori- Sten je dio uzoraka koji su ranije bili koriiteni za analize saddaja CaC03 za izradu kompletnih kemij- skih analiza. Na ovaj naEin korigteno je 51 od 128 istrdnih buSotina. Ovdje je jedan uzorak predstav- ljen s 10-15 m istraine buSotine, a dobilo se je 202 uzorka, ili po izdvojenim sirovinama: - niska mijeSana sirovina 102 uzorka, - normalna sirovina 16 uzoraka, - visoka sirovina 65 uzoraka i - visoka mijeSana sirovina 27 uzoraka. Analiza kvalitete razmatranog leiirita Sedimentne stijene kao tvorevine raznovrsnih mehaniEkih i kemijskih procesa sedimentacije me- M. Matijaca i S. Vujec: StatistiEka interpretacija 77 ctusobno pokazuju velike razlike u pogledu kemij- skog i mineraloSko-petrografskog sastava. Na hete- rogenost kemijskog sastava utjeEu, pored ostalog, karakter i uvjeti taloEenja, te tektonski pokreti koji kompliciraju tektonsku gradu. Heterogeni sastav fli- Skih naslaga nastao je u nemirnoj marinskoj rela- tivno dubokoj turbulentnoj sredini. Struje su nosile materijale iz velike udaljenosti i taloiile ih u dubljim dijelovirna bazena. Promjenom u reiimu turbulen- tnih strujanja uvjetovale su znatnu lateralnu izmje- nu, tako da u vertikalnom i horizontalnom smislu razmatrane naslage predstavljaju jednu heterogenu sredinu. Promjena kvalitete veoma je spora u pravcu pada i pruianja sloja, dok je u pravcu podina-kro- vina izrazita. Distribucija cementnib oksida o razmatranim sirovinama leiiiita Populacija rudnih elemenata u leZiStu dio je osnovne geoloSke populacije atoma ovih elemenata koji se nalaze u vlastitim mineralima razmatranih rudnih elemenata. Ve6ina autora smatra, da se ras- podjela kemijskih elemenata pokorava zakonu nor- malne raspodjele. Drugi dolaze do razrade >>lognor- malnogc< zakona raspodjele. Ipak, u prirodi to nije uvijek prisutno, pa se dolazi do uvjerenja da raspo- djele ne moraju biti ni normalne ni lognormalne, veC se svaka distribucija prilagoctava svojoj vlastitoj sherni. U stijenama i orudnjenjima raspodjela se uvijek pokorava jednom od tri zakona raspodjele geoloSke sluhjne varijable, a to su: - simetricna raspodjela ( 8  - M), u idealnom slu- Eaju normalna raspodjela (X = M), - lijevo asimetriEna raspodjela (M < 8) koja se joS naziva i logaritamska raspodjela, u idealnom sluEaju lognormalna raspodjela (M = G <X) i - desno asimetriCna raspodjela (X <M). Analizom koeficijenta asimetrije a 3  kod promatra- nih distribucija cementnih oksida i modula (tablica 2) uoEava se da je najviSe zastupljena pozitivna (li- jeva) asimetrija (a3>O), dok su simetriha (a3 = 0) i negativna (desna) asimetrija (a3< 0) zastupljene podjednako. Za simetriEnu distribuciju koeficijent asimetrije a3 jednak je nuli. Za veoma jaku pozitivnu asimetriju a 3  ,Ce se pribliiavati vrijednosti +2. Za veoma jaku negativnu asimetriju a 3  Y3e se priblsavati vrijednosti -2. Distribucija je slabo negativno asimetricna za vrijednost a3 = 0,16, a veoma pozitivno asimetriCna za vrijednost a 3  = 1,67. StatistiEki parametri razma- tranog leiiSta prikazani su u tablici 3, a distribucija nekih cementnih oksida prikazana je na slici 1. Tablica 2. (Table 2.) NMS N V VMS nisko mijeSana lapor vapnenac visoko mijeSana sirovina sirovina ulowr cement rock Marl Limestone .vHighn cement rock a 3 > 0  a 3 = 0  q < O  a 3 > 0  a 3 = O  a 3 < 0  a 3 > 0  a j = O  a 3 < 0  w > O  a g = O  ag<O CaC03 0,93 1,55 0,74 0,76 CaO 1,m 0,68 0,70 0,41 SiO 1,15 1,M 0,63 - ,36 A1203 o,@ 0,55 0,86 (480 Fen03 0,61 0,79 0,55 MgO 0,74 0,27 -0,35 0,25 Si02 1,16 0,33 366  1,74 KzO 0,Ol 3,02 1,17 NazO 125 -0,03 1 3  1,29 SZ 2,11 0,65 1,79 6,24 SM 0,94 0 9  +0,32 0,56 AM -0,08 3,41 0,55 1,63 Tablica 3. (Tabela 3.) -- -- Niska rnijegana sirovina ulown cerneni rock Lapor Marl -- Vapnenac Visoka rnijeSana sirovina Limestone ~ h i g h n  cement rock G C 0 3  Cao SiOz A1203 Fez03 MgO* so3 K20 NaP sz SM AM 78 Rudarsko-geoloSki-naftni zbornik, Vol. 2, Zagreb, 1990 lo. O i s , i  d,44 8i44 $44 kt& S1. 1. Distribucija A1203 i CaQ u vapnencu i SiOz u visokoj mijeSanoj sirovini Fig. 1. Distribution of A1203 and CaC03 for limestone and Si& for whighu cement rock Korelacija cementnih oksida i CaC03 u razmatranom le%tu Koreliranost kalcijeva karbonata (CaC03) i glav- nih cementnih oksida (CaO, Si02, A1203, Fe203) vrlo je jaka s izuzetkom A1203 u niskoj mijeSanoj sirovini (tablica 4, slike 2, 3, 4 i 5). Slabija linearna povezanost kod normalne sirovine (lapor) rezultat je homogenosti ove sirovine. Visoki stupanj koreli- ranosti CaC03 i cementnih oksida omogueuje nam prognoziranje sadriaja cementnih oksida u vetem dijelu le%Sta koji je istrden iskljuliivo na sadr2aj CaC03 (tablica 5). Zakljuhk Le%Ste cementnih sirovina u okolini Splita zastup- ljeno je s obzirom na sastav CaC03 sa slijedekim sirovinama: SI. 2. Korelacijska zavisnost CaO, SiQ, SZ, AI2O3, Fe203 i CaC03 u niskoj mijeSanoj sirovini Fig. 2. Correlation of CaC03 and CaO, SiOz, AI2O3, SZ for ~lowcc cement rock SI. 3. Korelacijska zavisnost CaO, Sib, SZ, AI2O3, Fe203 i CaC03 u laporu - niska mijeSana sirovina (X = 71,39% CaC03), Fig. 3. Correlabon of CaC03 and CaO, SZ, *li03, Fez& - lapor (X = 76,47% CaC03), for marl M. Matijaca i S. Vujec: StatistiEka interpretacija 79 Y 100 Sl. 4. Korelacijska zavisnost CaO, ~ i 4 ,  Al2O3, Fez@, SZ i C a m  u vapnencu Fig. 4. Correlation of CaCO3 and CaO, SiOz, A1203, FQ@, SZ for limestone Tablica 4. (Table 4.) KORELA- Niska Visoka LACIJA mijeiana Lapor Vapnenac mijeSana (Corelation) sirovina Marl Limestone sirovina wlow*. ce- ~higha ce- ment rock ment rock S1. 5. Korelacijska zavisnost CaO, Si02, AI2O3, SZ i CaC03 u visokoj mijeSanoj sirovini Fig. 5. Correlation of C a m  and CaO, Si4, Al2o3. FQ@, SZ for *high< cement rock 80 Rudarsko-geoloSki-naftni zbornik, Vol. 2, Zagreb, 1990 Tablica 5. (Table 5.) ETAZA SIRO- STATIS- (LEVEL) VINA TIKA (RAW (Sfafis- CaCO, CaO SiOz &03 Fe203 MATE- ties) RIAL) VMS NMS NMS 80 VMS 8 0 a b 8 0 a b X (T a b 8 a a b Z a a b X a a b - vapnenac (X = 90,48% CaC03) i - visoka mijeSana sirovina (X = 78,13 % CaC03). LefiSte je istrdeno istrdnim buSenjem - 17229 m i 17528 analiza na CaC03. Radi procjene cementnih oksida i modula, te radi utvrdivanja koreliranosti cementnih oksida i modula u odnosu na CaC03, posluiio je skup od 381 uzorka od kojih su napravljene 381 kemijska analiza za povrSinski kop >>Partizan<< i 202 kemijske analize za podinski kop >>Prvoboraca. StatistiEka obrada oksida i modula pojedinih siro- vina ukazuje na izrazitu asimetriEnost distribucije cementnih oksida i modula, pri &mu je znatno zastupljena pozitivna asimetrija a3<O). Visoki stupanj koreliranosti CaC03 i cementnih oksida, odnosno modula omogutuje valorizaciju i prognozu ve&g dijela leSiSta koje je istraieno samo za saddaj CaC03. Pomavanjem distribucija varijabli koje definiraju lefiSte omogueuje postizavanje tra2enih veliEina stupnja zasihnja (SZ), te silikatnog (SM) i alumi- natnog (AM) modula nakon homogenizacije, te rav- nomjernu racionalnu i dugoroEnu proizvodnju siro- vina na kopu. Primljeno: 26. I.  1990. Prihvadeno: 4. VZ. 1990. M a  t i  j a c a, M. (1983): Ocjena kvalitete cementnih sirovina oko- l i e  Splita statistiEkim postupkom ba osvrtom na povdinski kop uPartizana - KaStel SuCurac. Magistarski rad, Arhiva RGN-fakulteta, Zagreb. 0 m a  l j e v, V. (1985) 0 populacijama rudnih elemenata. Rudar- stvo, geologija, mefalurgija, 36, 12, 1746-1751, Beograd. P r o  t i  15, M. (1961): Petrografija sedimentnih stena. Zavod za izdavanje udibenika NRS, Beograd. S e r d  a r, V., S o  S i  C, I. (1987): Uvod u statistiku. Skolska knji- ga, Zagreb. V u j e c ,  S., R e n d u l i t ,  V., P r o k o p o v i t ,  S. (1987): Glavni rudarski projekt eksploatacije povrSinskog kopa ,Partizan<<. Arhiva RGN-fakulteta, Zagreb. V u j e c ,  S., P r o k o p o v i t ,  S., P e t z e l ,  M., K o v a E e v i t ,  B., ZveZ i n a,  R.: Glavni rudarski projekt povrginskog kopa BPNO~OCZ~C<. Arhiva RGN-fakulteta, zagreb. M. Matijaca i S. Vujec: StatistiEka interpretacija 8 1 Contribution to the Statistical Interpretation of Raw Materials for the Cement Industry of Split M. Matijaca, S. Vujec The cement indwtry of Split has been active for more then 120 years. At the beginning cement was produced from marl. Marls within the flysch series on the hillsides of Kozjak and Mosor represent an ideal mixture for the production of Portland cement. From these raw materials the cement industry has suc- cessively developed having today the capacity over six thousand tons of clinkers a day. Marl reserves of the open pits have become too small, so that other beds of the flysch series begin to be exploited for cement production. These are limestones, marls, loess, sandstones and others whose mutual mixture has to satisfy degree of saturation, silicate moduls and aluminate moduls. The amounts of main oxides and clinker minerals are presen- ted in table 1. The deposit was explored with boreholes of 17299 m lenght, whareby 17528 analyses of CaQ were carried'out. The correlations between cement oxides' and C a m  were studied on 583 samples which were chemically analyzed. The evaluation of cement oxides' distribution is expressed by the coefficient of asymmetry a3 (table 3). Statistical data foy individual raw mate- rials are presented in table 3, and the correlation in table 4. The correlation between cement oxides (CaO, Si&, A12@ and Fe203) and calcium carbonate is very intensive (figures 2, 3, 4 and 5). High degree of the correlation between CaC03 and cement oxides enables the determination of the cement oxides' content in the larger part of deposit where only CaC03 was explored. 

CONTRIBUTION TO THE STATISTICAL INTERPRETATION OF RAW MATERIALS FOR THE CEMENT INDUSTRY OF SPLIT

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Directory of Open Access Journals

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals