Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Физико-химические процессы, объясняющие получение клинкера во вращающейся печи

Физико-химические процессы, объясняющие получение клинкера во вращающейся печи.

Обжиг шлама осуществляется во вращающейся печи — это большой цилиндр под углом. Смесь продвигается вниз. Условно печь разделяется на 6 температурных зон:

1. Зона испарения (t до 200 о С)

2. Зона подогрева (t до 500-600 о С) — выгорание органики, дегидратация глинистых минералов (удаление хим. связанной воды), разложение глины

3. Зона кальцемирования (t=1200 о С)

Разлагается СaCo3 (эндотермический процесс)

4. Зона экзотермических реакций (t=1300 о С) — СаО и оксиды, разложившиеся из глины (S, А, F) вступают в хим. реакции

5. Зона спекания — происходит частичное расплавление массы (небольшая доля) и в расплаве известь полностью усваивается оксидами глины с образованием четырех главных минералов клинкера: C3S C2S C3A C4AF

6. Зона охлаждения (t=1000 о С)

Из трубы по путям клинкер попадает в холодильник, где подвергается резкому охлаждению.

. В клинкере не должно остаться СаО.

После холодильникаà отлеживатся на складе (магазинирование)àструктуры минералов становятся устойчивыми

Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента.

Минеральный состав клинкера:

1) 3СаО*SiO23S) – трехкальциевый силикат (алит) — в составе цементов 45-60%

Свойство: быстрота твердения

2) 2CaO*SiO22S) – двухкальциевый силикат (белит) – в составе цемента 15-40%

Свойство: медленный набор прочности в раннем возрасте, в позднем – сравнивается и даже превосходит алит

3) 3СаО*Al2O33А) — трехкальциевый алюминат — в составе цемента 5-15%

Свойство: умеренная скорость набора прочности

4) 4СаО*Al2O3*Fe2O34AF) — четырехкальциевый алюмоферит — в составе цемента 10-20%

Все клинкерные минералы характерисуются экзотермическими реакциями водой. По количеству выделяемого тепла их можно расставить в убывающем порядке:

Получение портландцемента, назначение и действие добавки гипса, вводимой при помоле клинкера.

Гипс добавляется для регулирования сроков схватывания, для замедления схватывания цемента.

3CaO*Al2O3 + H2O = 3CaO*Al2O3*6H2O (+Q) – гидратация (присоединение воды), очень интенсивно.

Добавка гипса хорошо реагирует с:

Эттрингит препятствует доступу воды («броня»)

Технические свойства портландцемента.

— это тонкодисперсный порошок.

1) нормальная густота цементного теста — определяется с помощью прибора Вика, пестик не должен доходить до пластинки на 5-7мм

2) тонкость помола – характеризуется остатком на сите 0,08, выраженном в % — не должно быть >15%

3) сроки схватывания – определяются с помощью прибора Вика

начало – не раньше 45 минут

конец – не позже 10 часов

5) равномерность изменения объема – 3 часа кипятят в воде лепешки из теста, они не должны растрескаться

6) марка по прочности устанавливается изготовлением и испытанием балочек 4х4х16см на изгиб и на сжатие; они состоят из цементно-песчаного (1:3) раствора; после суточного твердения над водой – 27 дней в воде

Марка: ПЦ400 – цифра – предел при сжатии в кг*с/см 2 (от 400 до 600)

. НЕДОСТАТОК – при твердении дает большие усадкиàтрещины;

Твердение цементного теста. Состав и строение цементного камня.

Процессы, происходящие при твердении:

3) Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция (самая быстрая реакция)

4) При добавлении гипса обрузется эттрингит:

5) Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется не гидроалюминат и гидроферрит:

Цементный камень сосоит из:

CSH- гидросиликат кальция

CAH- гидроалюминат кальция

CFH- гидроферит кальция

Ca(OH)2— портландит (большие кристаллы)

ГСАК- гидросульфоалюминат кальция — эттрингит

+гелевые поры, контракционные поры, капиллярные поры, воздушные поры.

Скорость твердения цементного камня зависит от ряда факторов:

1. тонкость помола

2. От количества воды затворения (чем меньше, тем выше скорость)

3. От температуры

4. От минерального состава цемента (алитовый цемент быстрее, чем белит)

5. От введения добавок, ускоряющих твердение

Коррозия цементного камня и способы замедления процессов разрушения камня.

Коррозия делится на 3 группы. Они отличаются механизмом разрушения камня.

1 вид: вода проникает в камень через поры. Растворяет в камне легкорастворимые части и вымывает их из камня.

Коррозия «выщелачивания». Камень может потерять до 30% своей начальной прочности.

2 вид: вода проникает через поры в цементный камень и приносит с собой растворенные в ней химические соединения. Они вступают в хим. реакцию с составными частями камня.

Читайте так же:
Калькулятор расчета цементного раствора м150

Образуются легкорастворимые соединения, которые вымываются на поверхность:

3 вид: вместе с водой, проникающей в камень, через поры попадают сульфаты, которые реагируют с остальными частями камня с образованием нерастворимых соединений, внутреннее напряжение, возникающее из-за этого, разрушает камень («сульфатная коррозия») ОПАСНА

Способы борьбы:

Найти виновника невозможно (портландит), так как он находится в алите, поэтому:

-необходимо на цементный камень наносить пленку, чтобы закрыть поры

-уменьшить количество пор (использовать меньше воды затворения).

-активные минеральные добавки:

Разновидности портландцемента: быстротвердеющий, сульфатостойкий, белый и цветные.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

Минеральный состав: для обеспечения быстрого твердения клинкер БТЦ должен содержать суммарно С3S+C3A примерно 60-65%, С3S не менее 50%

Свойства: тонкость цементного помола 3000-3500мг/г (у обычного цемента – 2800-3000мг/г)

ОБТЦ – особо быстро твердеющий цемент

Сульфатостойкий

Минеральный состав: изготавливают на основе клинкера, содержащего не более 50% C3S, не более 5% C3A и не более 22% C3A+C4AF.

Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

Виды: портландцемент с АМД, пуццолановый цемент, шлакопортландцемент и др.

Белый

Сырье: очень чистый известняк (идеально белый), глина каолиновая (белая)

Приготовление: оборудование и приемы, не загрязняющие сырье

-обжиг: происходит при более высокой температуре – 1600 о С (а не 1450), т.к. в сырье почти не содержится Fe2O3

охлаждение:в восстановительной среде, в бассейне с водой (Fe2O3, имеющий серовато-зеленую окраску переходит в Fe3O4)

-помол: при добавлении чистого белого гипса, с помощью уралитовых дисков (т.к. они имеют белый цвет)

Цветной

Есть два приема изготовления:

1) в обжигаемую смесь вводят добавки с оксидами определенных металлов; после обжигания получается клинкер необходимого цвета

2) на основе белого клинкера делают цветной; кроме гипса добавляют пигменты (они стойкие к щелочной среде)

Активные минеральные добавки (гидравлические и пуццолановые). Смешанные цементы их свойства и применение в строительстве.

Активные минеральные добавки – вещества, которые в присутствии воды способны взаимодействовать с гашеной известью с образованием водостойких соединений.

!Содержат в составе аморфный кремнезем SiO2!

1) природные – горные породы (вулк. песок, пепел, туф, пемза, трепел, диатонит)

2) искусственные (золы, шлаки, шламы)

1) пуццолановые (не обладают самостоятельной способностью твердеть)

2) гидравлические (обладают такой способностью)

Портландцемент с АМД («новый цемент»)

-содержит 5-20% АМД, которые вводят в состав при помоле клинкера

-марка записывается ПЦ400-Д5 (т.е. 5% АМД)

Пуццолановый цемент

-содержит АМД 20-40%

-добавки осадочного происхождения =

Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 1418; Нарушение авторского права страницы

ФСА процесса обжига клинкера в печах, по мокрому способу

Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2012 в 20:00, курсовая работа

Описание работы

Для своей работы мы выбираем вращающуюся печь, соответственно все дальнейшие описания и определения будут относиться именно к ней.
Определения:
Обжиг — высокотемпературная термическая обработка материалов или изделий с целью изменения (стабилизации) их фазового и химического состава и(или) повышения прочности и кажущейся плотности, снижения пористости.

Работа содержит 1 файл

Егоров.docx

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра автоматизации инженерно-строительных систем

По курсу: автоматизация технологических процессов и производств

«ФСА процесса обжига клинкера в печах, по мокрому способу»

Преподаватель: Егоров А.В.

Для своей работы мы выбираем вращающуюся печь, соответственно все дальнейшие описания и определения будут относиться именно к ней.

Обжиг — высокотемпературная термическая обработка материалов или изделий с целью изменения (стабилизации) их фазового и химического состава и(или) повышения прочности и кажущейся плотности, снижения пористости.

Основным агрегатом любого цементного завода является цементообжигательная печь. По принципу работы печи делятся на вращающиеся, с циклонными теплообменниками, с кальцинаторной решёткой и другие.

Цементный клинкер – продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и(или) (высоко)низкоосновные алюминаты кальция. Является промежуточным продуктом при производстве цемента.

Цементный клинкер получают в основном из мокрых сырьевых смесей (шламов) с влажностью от 30% до 50% во вращающихся печах, не имеющих запечных теплоутилизаторов. К преимуществам мокрого способа обжига относятся простота приготовления сырьевой смеси, легкость достижения однородности ее состава, сравнительно небольшие энергозатраты и достаточно гигиенические условия труда (отсутствие запыленности). Недостатком мокрого способа является повышенный расход топлива.

Читайте так же:
Как сделать цементный раствор для заделки дыры

Барабанная печь (Вращающаяся печь)

Барабанная печь, барабанная вращающаяся печь, трубчатая печь — промышленная печь для обжига и сушки сырья и полупродуктов.

Барабанная вращательная печь имеет форму горизонтально расположенного цилиндра диаметром 1,2…5 м и длиной 18…200 м. Печь медленно вращается вокруг оси. Назначение — для физико-химической обработки сыпучих материалов. Как правило топливо сжигается внутри печи. Менее распространены косвенный нагрев (через стенку муфеля) и комбинированный нагрев обрабатываемого материала. Во вращающейся печи сжигаются пылевидное, твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Как правило природный газ. Как правило в печи греющие газы движутся навстречу обрабатываемому материалу (противоток). Менее распространены печи с параллельным током газов и материала.

  • кожух (барабан)
  • опорные ролики
  • открытая зубчатая передача: венец, шестерня
  • привод: электродвигатель, редуктор
  • топочная головка (горячая)
  • газоотводящая головка
  • механический питатель
  • горелка
  • система газоочистки
  • холодильник

Печь состоит из горизонтально расположенного цилиндрического кожуха (барабана), футерованного изнутри огнеупорным кирпичом, опорных устройств и привода, головок — топочной и газоотводящей и холодильника. Барабанные печи могут иметь перегребающие и теплообменные устройства, а также специальные устройства для подачи твердых и газообразных материалов в отдельные зоны печи через отверстия в кожухе. Кожух обычно глухой по всей длине, сварен из листового железа толщиной 10. 30 мм. Иногда диаметр изменяют по длине печи. При большом диаметре кожух усиливают кольцами жесткости. Изнутри кожух футерован шамотным, магнезитовым или высокоглиноземистым кирпичом. Снаружи кожуха проложен теплоизоляционный слой. Толщина футеровки обычно 200. 300 мм, толщина теплоизоляции 10. 30 мм. Снаружи кожуха закреплены опорные стальные бандажи и большая венцовая шестерня. Бандажи опираются на ролики. Печь со скоростью 0,6. 2 об/мин вращается. Мощность электродвигателя 40. 1000 кВт.

Описание технологического процесса:

Обжиг цементного клинкера по мокрому способу:

Печь как тепловой агрегат условно можно разбить на несколько технологических зон. Исходное сырье — шлам поступает в первую зону — зону сушки — с начальной влажностью 30-50 %. Часть этой зоны обычно оснащается цепными завесами различной конфигурации для интенсификации процесса сушки. По мере нагревания и испарения влаги происходит загустевание шлама, начинается его гранулирование, и в следующую зону — зону подогрева — материал входит с температурой 100-150 °С, а выходит с температурой 500-600 °С. Начиная с 600°С происходит слабый, а с повышением температуры до 900-1000 °С усиливающийся до максимума процесс разложения карбоната кальция с выделением углекислого газа и образованием свободной извести (СаОсв). Одновременно в этой зоне — зоне декарбонизации — происходит и образование кристаллов двухкальциевого силиката. Зона декарбонизации является основной теплопотребляющей зоной в печи.

Дальнейшее увеличение температуры материала до 1300°С происходит в зоне экзотермических реакций за счет выделения тепла при реакциях образования двухкальциевого силиката, алюминатов и алюмоферритов кальция. На этой стадии процесса появляется жидкая фаза, часть материала расплавляется и происходит образование трехкальциевого силиката.

Наиболее ответственной частью печи с точки зрения управления является зона спекания, где при температурах 1350-1450 °С завершается процесс клинкерообразования. Результат обжига определяется количеством неусвоенной окиси кальция (СаОсв) и кристаллической структурой полученного клинкера.

При правильном выборе режима работы зоны спекания и последующей его стабилизации можно снизить расход тепла на обжиг при сохранении заданного качества клинкера. Пройдя зону спекания, в зоне охлаждения клинкер снижает свою температуру до 1100-1000 °С, а затем окончательно охлаждается в холодильнике. Вторичный воздух, отбирающий тепло от клинкера (200-250 ккал/кг клинкера), входит в печь с температурой 600-800°С. Таков технологический процесс обжига клинкера.

Процесс обжига цементного клинкера

Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Казахстан

Поиск оптимального режима работы САУ

процессом обжига цементного клинкера

Математическая модель процесса обжига цементного клинкера [1] имеет следующий вид:

(1)

. (2)

Для технологического процесса обжига цементного клинкера ранее были разработаны регуляторы избытка воздуха и температуры в зоне спекания [2].

Стоимость проектирования и обслуживания системы динамической оптимизации больше, чем системы статической оптимизации и автоматической стабилизации [3].

Основная задача состоит в нахождении функциональной связи между управляющими воздействиями регулятора, обеспечивающими минимизацию затрат топлива для стабилизации процессов:

, (3)

. (4)

Пределы изменения возмущающего воздействия:

Читайте так же:
Чем можно заменить цементный раствор

В соответствии с технологическим режимом работы заданы следующие ограничения:

В качестве свободной переменной выберем возмущающее воздействие µ. Необходимо построить график зависимости управляющих воздействий (3) при номинальном, максимальном и минимальном возмущающем воздействии и с заданными x 2 и x 3 . Для этого преобразуем математическую модель (1):

, (6)

где .

В результате преобразований получаем:

(7)

Корни характеристического уравнения находим из равенства:

. (8)

Полученные из (8) s 1 , s 2 и s 3 подставим в систему уравнений (7) и, подставляя разные значения управляющих воздействий U 1 , U 2 , построим таблицы изменений x 2 и x 3 . В таблицах выделяем значения выходных характеристик, удовлетворяющие ограничениям.

Аналогично [3], взяв построенную область допустимых управлений, добавляем графическую интерпретацию критерия качества (4) и, определив все точки, как показано на рисунке 1, находим параметры зависимости (2):

, (9)

. (10)

где = ( U 21 – U 22 )/2 , а и .

Найдя значение всех необходимых параметров из рисунка 2 и, рассчитав их согласно (9) и (10), получим результирующую зависимость:

. (11)

Функция (11) и будет решением поставленной задачи.

Рисунок 1 – Допустимая область управления при изменении

возмущающего воздействия с точками для расчета оптимальных параметров

Проведя компьютерные эксперименты, получаем переходные процессы на выходе объекта управления, представленные на рисунке 2, и на выходе системы управления, работающей в оптимальном режиме, представленные на рисунке 3.

Рисунок 2 – Переходные процессы на выходе объекта управления

Рисунок 3 – Переходные процессы на выходе системы управления

По рисункам 2 и 3 видно, что исходный объект управления не соответствует ограничениям (5), а полученная система управления работает в оптимальном режиме, отвечающем всем требованиям, поставленным в условиях задачи.

1 Кухлинг Х. Справочник по физике. – М.: Мир, 1982 г. – 520 с.

2 Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов / Под. ред. В.С. Кочетова. – Ленинград: Наука, 1981 г. – 456 с.

3 Анисимов И.В. Математическое моделирование и оптимизация ректификационных установок. – М.: Наука, 1975 г. – 259 с.

Цементный клинкер

Клинкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.

Содержание

Производство цемента

При нагревании извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С, происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Аl2О3, 3 % Fе2O3 и 3 % других компонентов.

Четыре главные фазы клинкера

Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50-70 %. Это трехкальциевый силикат, 3СаOSiО2 (C3S), состав и структура которого модифицированы за счет размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Аl 3+ и Fе 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Белит

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15-30 %. Это двукальциевый силикат 2СаOSiО2 (C2S), модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Алюминатная фаза

Содержание алюминатной фазы составляет 5-10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат Са3Аl2O6, существенно измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si 4+ , Fe 3+ , Nа + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание реагент, обычно гипс.

Ферритная фаза

Ферритная фаза составляет 5-15 % обычного цементного клинкера. Это — четырехкальциевый алюмоферрит Ca2AlFeО5, состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в более поздние сроки.

Читайте так же:
Что крепче цемент или кирпич

В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

См. также

  • Цемент

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Цементированная броня Круппа
  • Цементома

Полезное

Смотреть что такое «Цементный клинкер» в других словарях:

цементный клинкер — (клинкер) продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко или низкоосновные алюминаты кальция. (Смотри: ГОСТ 30515 97. Цементы. Общие… … Строительный словарь

цементный клинкер — cemento klinkeris statusas T sritis chemija apibrėžtis Iki sukepimo išdegtas cemento žaliavų mišinys. atitikmenys: angl. cement clinker rus. цементный клинкер … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Цементный клинкер — Продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко или низкоосновные алюминаты кальция … Словарь строителя

Клинкер — (цементный клинкер) – продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко – или низкоосновные алюминаты кальция. [ГОСТ 30515 97] Клинкер –… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Цементный — Цементный топоним. Цементный посёлок, административно подчинённый городу Магнитогорск (Челябинская область). Цементный село в Саратовской области. Цементный село в Карачаево Черкесии. Цементный посёлок в Невьянском… … Википедия

ЦЕМЕНТНЫЙ — ЦЕМЕНТНЫЙ, цементная, цементное. 1. прил. к цемент в 1 знач. Цементный завод. Цементная промышленность. Цементная печь (печь для изготовления цементного клинкера). 2. Сделанный, состоящий из цемента. Цементная модель. Цементное основание.… … Толковый словарь Ушакова

Клинкер — Продукт равномерного обжига измельченной сырьевой смеси (известняка и глины). Используется при производстве цемента. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов 1. применяемый для производства цемента спёкшийся продукт обжига сырьевой… … Строительный словарь

Клинкер цементный — –материал в виде кусков, получаемый путем обжига до спекания смеси природных глин, с преобладаниемсиликатов кальция. Применяют для изготовления портландцемента. [Справочник дорожных терминов, М. 2005 г.] Клинкер цементный – продукт,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

КЛИНКЕР — (нем. Klinker) 1) металлургический твердый спеченный остаток после вельцевания. Клинкер перерабатывают для извлечения из него меди, серебра и других элементов;2) цементный полупродукт, получаемый (в виде гранул) при обжиге тонкоизмельченной смеси … Большой Энциклопедический словарь

КЛИНКЕР — (1) металлургический тугоплавкая спёкшаяся масса, получаемая в остатке при переработке руд и концентратов цинка, свинца, олова в трубчатых вращающихся печах; является сырьём для дальнейшей металлургической обработки цветных металлов; (2) К.… … Большая политехническая энциклопедия

Процесс обжига цементного клинкера

Общие понятия

Для того чтобы получить из сырьевой муки цементный клинкер, материал нагревают до температуры около 1450 °С. При спекании, таким образом, создаются новые, химически активные соединения, которые называются клинкерными фазами. Для процесса обжига клинкера требуется окислительная атмосфера в печи, в противном случае клинкер получается коричневого цвета (вместо черного цвета), снижается прочность цемента и гидратация замедляется. Во время обжига происходит расход тепла на нагрев материала, высушивание, на процессы обезвоживания и разложения глинистых минералов, разложение карбонатов кальция и магния, на химические процессы спекания в результате твердофазных реакций и реакций с участием расплава. Скорость этих процессов и расход тепла в них зависят от химического состава сырьевой шихты, минералогического состава и физических факторов. Полное протекание этих эндотермических реакций является решающим для качества цемента.

В таблице 1.9 приводится обзор реакций, описанных ниже. Рисунок 1.14 показывает ход реакции процессов образования клинкера во время обжига в печи. В литературе содержится подробная информация о процессах клинкерообразования [53,71,72,73,74,75, 76].

Рисунок 1.14 — Реакции во время технологического процесса обжига портландцементного клинкера (по Вольтеру) [76]

Дегидратация

Глинистые минералы (каолинит, галлуазит, монтмориллонит) в интервале температур 50. 100 0 С теряют капельно-жидкую физически связанную воду.

Таблица 1.9 — Химические реакции при термической обработке портландцементной сырьевой муки (основные реакции обжига клинкера) по [77]

Читайте так же:
Как приготовить качественный цементный раствор

В качестве примера, дегидратации каолинита была приведена реакция образования метакаолинита:

В интервале температур 600-900 °С метакаолинит и соответствующие продукты реакции, например, распадаются на реактивные смеси оксидов, в соответствии с:

Обезвоживание глин зависит от типа минералов, вида и количества примесей, размера частиц, типа кристаллической решетки и вида среды атмосферы.

Содержащийся в сырьевой муке CaCO3 разлагается при температурах выше 896 °С, так как парциальное давление CO2 не превышает 1 бар в соответствии с:

CaCO3 → CaO + CO2 Уравнение 11

Реакция энтальпии этого процесса составляет 1660 кДж/кг. Указанная температура действительна только для чистого кальцита; с увеличением количества примесей (например, как и в сырьевой смеси цемента), термическое разложение смещается в сторону низких температур. Она начинается на практике даже при 550-600 °С. Это вызвано химическими реакциями в результате взаимодействия CaO и примесей SiО2, Al2О3 и Fe2О3. Таким образом, содержание свободного СаО (свободная известь) при температурах менее 800 °С является низким и составляет 1400 о С растворен весь A12O3 и Fe2О3, в последующем образующий портландцементный клинкер. Расплав имеет примерный состав 56% CaO, 7% SiО2, 23% Al2О3 и 14% Fe2О3. Кроме того, расплав способствует другим реакциям, например, таким как конверсия крупнозернистого кварца или известняка. Эти реакции могут ускоряться (особенно кварц) за счет увеличения зоны плавления, снижения вязкости расплава и деградации (разрушения) крупной фракции.

Вязкость расплава снижается с уменьшением величины глиноземистого модуля или с увеличением содержания Fe2O3. Посторонние включения также влияют на вязкость расплава, увеличение содержания щелочей, CaSО4 и MgO снижают вязкость.

Реакции при охлаждении

Важным процессом получения цементного клинкера является его охлаждение. Из зоны охлаждения вращающихся печей клинкер выходит с температурой 1100…1300 0 С. Окончательное охлаждение его осуществляется в холодильниках.

Охлаждение клинкера оказывает существенное влияние на структуру, минералогический состав, размалываемость и, следовательно, на качество полученного из него цемента.

В первую очередь скорость охлаждения клинкера оказывает влияние на соотношение кристаллической и стекловидной фаз. При медленном охлаждении происходит кристаллизация, а при быстром – образование кристаллов замедляется и значительная часть расплава застывает в виде клинкерного стекла. Доля расплава в клинкере вращающихся печей составляет 20…25 %.

Скорость охлаждения клинкера влияет на постоянство изменения объема цемента. При быстром охлаждении большое количество MgO переходит в стекловидную фазу либо остается в микрокристаллическом состоянии (размер зерен до 5…8 мкм). При медленном охлаждении кристаллы MgO увеличиваются в размерах, достигают 30…150 мкм, что вызывает неравномерность изменения объема цемента при твердении. При резком обжиге и быстром охлаждении клинкера образуются небольшие кристаллы алита, что повышает прочность цементного камня.

Процесс охлаждения клинкера обусловливает также химическую стойкость цемента. Быстрое охлаждение клинкера повышает сульфатостойкость цемента. Это объясняется тем, что С3А, определяющий стойкость клинкера по отношению к сульфатной агрессии, при быстром охлаждении в основном переходит в стекловидную форму и становится менее чувствительным по отношению к воздействию сульфатов.

Размалываемость клинкера зависит от многих факторов, в т.ч. и от скорости охлаждения. Сравнение данных по размалываемости быстро и медленно охлажденных клинкеров, свидетельствуют о том, что клинкер охлажденный (медленно) в барабанном холодильнике, требует более высоких энергозатрат на помол, чем клинкер, охлажденный (быстро) в колосниковом холодильнике. Более высокое содержание стекловидной фазы и небольшие размеры кристаллов клинкерных минералов повышают размалываемость быстро охлажденного клинкера по сравнению с охлажденным медленно. Эти данные показывают на необходимость быстрого охлаждения клинкера.

При очень медленном охлаждении клинкер будет разлагаться до двухкальциевого силиката, в результате снижается содержание в клинкере части ценного трехкальциевого силиката. Соответственно, очень медленное охлаждение приводит к снижению прочности цемента [78]. При быстром охлаждении, что желательно, расплав затвердевает в виде клинкерного стекла. В отличие от расплавов, богатых SiО2, которые затвердевают (застывают) обычно застеклованные, в производственном процессе портландцементного клинкера кристаллизуется также алюмоферритная фаза. Таким образом, производственный клинкер, полученный при температуре спекания, представляет собой частично закристаллизованный и частично «замороженный» в виде равновесного расплава материал (застывший в виде клинкерного стекла).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector