Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Технология цемента. Производство портландцемента

   

§ 39. Факторы, влияющие на процесс клинкерообразования

  

Химический состав сырьевой смеси оказывает существенное влияние на скорость реакций, протекающих при обжиге портландцементного клинкера, и, следовательно, определяет длительность процесса клинкерообразования в целом.

Увеличение содержания в сырьевой смеси СаО, т. е. повышение значения /С#, приводит к повышению содержания в клинкере элита L;3b истребует большей продолжительности или повышенной температуры обжига для получения продукта, не содержащего свободной СаО. Существует почти прямолинейная зависимость между КН и содержанием в клинкере свободной извести: с увеличением^// количество свободной известд_возрастает.„

Повышение содержания в сырьевой смеси Si02, т. е. повышения значения силикатного модуля п, сопровождается возрастанием в клинкере количества минералов-силикатов (C3S + C2S) и уменьшением минералов-плавней (C3A+QAF), что также затрудняет спекание сырьевой смеси. Это вызвано тем, что С3А и C4AF при высоких температурах плавятся и от их содержания в смеси зависит количество образующегося расплава. Увеличение же количества расплава в спекающемся материале расширяет сферу реакции образования C3S, чем и объясняется лучшая спекаемость сырьевых смесей с низкими значениями п.

Однако чрезвычайно большое количество расплава приводит к образованию комьев и сваров, внутри которых материал не успевает прореагировать, в результате чего получается клинкер с высоким содержанием свободной СаО. Оптимальное количество расплава в обжигаемой портландцементной сырьевой смеси составляет 25—30%, при этом содержание минералов рекомендуется изменять в пределах от 20 до 25%, а силикатный модуль от 1,5 до 2,5.

При значениях глиноземистого модуля п до 1,4—1,8 СаО усваивается в смесях достаточно интенсивно. Дальнейшее увеличение этого модуля затрудняет спекание за счет повышения вязкости клинкерного расплава и способствует появлению в клшжере свободной СаО. Так влияет глиноземистый модуль на спекание смесей с различными значениями КН. Пониженное значение р благоприятно влияет на спекаемость сырьевых смесей с высоким силикатным модулем, так как в этом случае образуется менее вязкий расплав, чем расплав с высоким содержанием А1203. Поэтому ре-комендуется при п смеси более 2,5 глиноземистый модуль ее понижать до единицы.

Тонкость измельчения сырьевой смеси — один из важнейших факторов, влияющих на скорость усвоения СаО при обжиге клинкера. При грубом помоле компонентов некоторая часть больших по размерам зерен не успевает полностью прореагировать Е процессе обжига и остается в клинкере в свободном состоянии, что приводит к изменению минералогического состава клинкера и обычно ухудшает свойства полученного из него цемента.

Особое внимание необходимо уделять тонкости измельчения кварца, входящего в состав сырьевых материалов, и известняка, так как именно эти компоненты составляют основу грубых фракций сырьевых смесей. Остальные глинистые минералы являются высокодисперсными по своей природе и при размучивании или сухом помоле распадаются на тонкодисперсные частички.

Известняк рекомендуется размалывать до размера частиц менее 100 мкм и получать смеси с различным зерновым составом, что способствует улучшению их спекаемости. Домалывание крупных фракций и получение смесей широкой гранулометрии достигается путем применения замкнутого цикла помола.

При обжиге смесей, приготовленных на основе глин, содержащих крупнокристаллический кварц или песок, повышенное количество расплава в значительной мере улучшает спекаемость, поэтому в таких смесях рекомендуется планировать повышенное содержание минералов-плавней, т. е. работать с возможно более низким силикатным модулем.

Повышение температуры обжига способствует более интенсивному протеканию всех физико-химических превращений. Эта закономерность распространяется и на процесс обжига портландцементного клинкера: при максимальной температуре материала в печи 1450° С время жидкофазного спекания, т. е. продолжительность образования трехкальциевого силиката в зоне спекания вращающихся печей, составляет 25—30 мин и при повышении температуры необходимая длительность этого процесса существенно уменьшается. При температуре 1600° С реакция алнтообразова- ния завершается за 5—10 мин, а при температурах 1900 ЗОО^-С — даже за доли секунды. Однако значительное повышение температуры обжига во вращающихся печах сдерживается пока отсутствием требуемого качества огнеупоров для футеровки зоны спекания.

Рекомендуется увеличивать температуру обжига до 1480—1500° С сырьевых смесей с повышенными значениями КН и силикатного модуля п, а также смесей, содержащих грубодисперс- ные частицы. При высоком содержании минералов-плавней в смеси (низкое значение п) следует даже несколько снижать температуру обжига, чтобы предотвратить образование в обжигаемом материале большого количества расплава и, следовательно, сваров и комьев в печи.

Минерализаторами в цементной промышленности называют такие вещества, которые, будучи добавлены в небольшом количестве (0,1—1%) в сырьевую смесь, ускоряют реакции, протекающие при обжиге клинкера.

Действие минерализаторов в основном сводится к снижению температуры, когда появляется расплав в смеси, что повышает длительность реакции алитообразования; в присутствии минерализаторов увеличивается количество расплава и изменяются его свойства; при этом создаются более благоприятные условия для растворения СаО и C2S и кристаллизации алита.

Минерализаторы особенно рекомендуется применять при обжиге трудноспекающихся сырьевых смесей, т. е. смесей с повышенными значениями КН, п и р, а также смесей, содержащих кристаллический кварц и известняк.

При производстве портландцементного клинкера в качестве минерализаторов используют плавиковый шпат CaF2 в количестве 0,5% от массы сухого шлама или 1,06% от массы клинкера; крем- нефтористые соединения Na2SiF6, CaSiF6, содержание которых в сырьевой смеси не должно превышать 0,5%; гипс CaS04—в количестве 0,6—0,8% S03 в сырьевой смеси; апатит, который следует добавлять не более 1 %, и некоторые другие.

Добавка минерализатора в сырьевую смесь позволяет на 5—10% повысить производительность вращающейся печи при одновременном снижении удельного расхода тепла на обжиг клинкера.

Процесс охлаждения клинкера — одна из наиболее ражных стадий производства цемента. В зависимости от того, с какой скоростью охлаждается клинкер, минералогический состав его и кристаллическая структура изменяются в широких пределах.

При быстром охлаждении клинкера, имеющего глиноземистый модуль р более 1,8, его состав характеризуется повышенным (на 5—10%) содержанием C3S. Клинкеры, у которых р колеблется в пределах 0,9—1,8, содержат практически одинаковое количество C3S при различных режимах охлаждения. Если глиноземистый модуль меньше 0,9, то быстроохлажденные клинкеры характеризуются пониженным содержанием C3S, чем медленноохлажденные. Количество двухкальциевого силиката, естественно, изменяется в обратной последовательности.

В клинкерах быстрого охлаждения наблюдается повышенное содержание стеклофазы, так как процесс кристаллизации расплава не успевает завершиться и большое его количество затвердевает в виде стекла. В этой связи в быстроохлажденных клинкерах практически отсутствуют кристаллические С3А и C4AF. При быстром охлаждении получаются клинкеры, характеризующиеся мелкокристаллической структурой, что, как правило, обусловливает более высокую активность цементов, полученных на основе таких клинкеров. Быстроохлажденные клинкеры легче размалываются — производительность мельницы при их помоле возрастает на 20—25%.

При медленном охлаждении клинкера в интервале температур 1300—1200° С происходит кристаллизация расплава, в результате чего увеличивается содержание C3S и появляются минералы С3А и C4AF. Дальнейшее медленное охлаждение от 1200 до 1000° С может сопровождаться разложением C3S, что уменьшает его количество и увеличивает содержание свободной СаО в клинкере. Мед- ленноохлажденные клинкеры, характеризующиеся крупнокристаллической структурой, труднее размалываются.

Рекомендуется медленно охлаждать клинкер до температуры 1200° С с последующим быстрым охлаждением до нормальной температуры. Такой режим охлаждения осуществляется за счет медленного охлаждения клинкера в печи и быстрого снижения его температуры в холодильниках. Наиболее резкому охлаждению следует подвергать клинкеры с повышенными значениями глиноземистого р и силикатного п модулей.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Технология производства цемента. Алексеев

 

Смотрите также:

  

Обжиг клинкера. ПРОЦЕССЫ ПРИ ОБЖИГЕ СЫРЬЕВОЙ...

Чтобы ускорить процесс клинкерообразования, а также в тех случаях, когда нужно получить клинкер с высоким содержанием 3Ca0-Si02...

 

ШЛАМ, нефелиновый белитовый шлам, бокситовый шлам....

Установлено, что дефицитный боксит может быть заменен небольшими добавками веществ-минерализаторов, ускоряющих процессы клинкерообразования: CaF2...

 

Портландцементный клинкер. ХИМИКО...

Он образует С12А7 в условиях обжига цементного клинкера при содержании в составе сырьевой смеси минерализатора
влияние Ti02 на скорость клинкерообразования.

 

Шамотный и многошамотный кирпич, высокоглиноземистые...

Для ускорения процесса клинкерообразования, особенно при изготовлении
Минерализаторы не только способствуют снижению температуры спекания...

 

Интенсификация процесса обжига заключается в ускорении...

...температура спекания при добавке в сырьевую смесь минерализаторов в количестве до 1,5
Ускоряется процесс клинкерообразования при двухстороннем питании печи.

 

Химико-минералогический состав портландцемента

...находящуюся в равновесии, вследствие «замораживания» расплава в состоянии, существовавшем при температуре клинкерообразования.

 

Обжиг сырья. Трехкальциевый силикат. Клинкер

Рассмотрим основные процессы клинкерообразования на примере получения его по мокрому способу.
Количество добавок-минерализаторов — не выше 1 % по массе