Химия цемента и вяжущих веществ. Андреева Н.А. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

34 35
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ Глава 2. Физико-химические основы получения вяжущих веществ
Температура, °С
Парциальное давление СО
2
,
мм рт. ст.
Рис. 18. Зависимость давления диссоциации
от температуры обжига кальцита [5]
Диссоциация карбонатов начинается с распада комплексных
анионов [CO
3
]
2−
[CO
3
]
2−
→ CO
2
+ O
2−
в которых группы СО
2
накопили запас кинетической энергии для от-
рыва от аниона O
2–
. На устойчивость иона [CO
3
]
2–
большое влияние
оказывает природа катиона металла. Чем выше у атома электроотрица-
тельность, т. е. выше склонность к образованию ковалентной связи,
тем больше этот атом ослабляет внутренние связи в карбонат-ионе
и, соответственно, облегчает его распад. В качестве иллюстрации при-
ведем данные по термической диссоциации карбонатов s-металлов
II группы (табл. 4 [6]).
Таблица 4
Сравнительные свойства карбонатов s-металлов II группы
Металл Be Mg Ca Sr Ba
Электроотрицательность 1,57 1,31 1,00 0,95 0,89
Карбонат BeCO
3
MgCO
3
CaCO
3
SrCO
3
BaCO
3
Температура диссоциации, °С
100 300 900 1200 1350
0
298
G∆
распада, кДж/моль
−21
66 130 183 217
Следует учитывать, что в таблице приведены теоретические тем-
пературы диссоциации, определенные в равновесных условиях, кото-
рые на практике, в условиях производства, не всегда достижимы. Об-
жиг карбонатного сырья проводят обычно при более высокой темпера-
туре: приходится учитывать большие количества обжигаемого
материала, размер кусков, конструкцию печи, плотность породы, на-
личие примесей и др. Следует подробнее рассмотреть процессы, про-
исходящие при обжиге известняков, магнезита, доломита.
При производстве различных сортов извести из известняка и из-
вестковосодержащих пород температура обжига составляет от 950 до
1250 °С. Температуры, превышающие теоретические, необходимы,
прежде всего, для увеличения скорости процесса декарбонизации. Сле-
дует помнить также о неизбежном градиенте температур, достигаю-
щем в промышленных печах 100–150 °С в одной зоне обжига. Суще-
ственным фактором является также размер известковых агрегатов.
Процесс разложения кар-
бонатов – гетерогенный
процесс, механизм которо-
го определяется, прежде
всего, величиной поверх-
ности обжигаемых частиц.
Разложение зерна кальцита
начинается с наружных
слоев (рис. 19) и по мере их
разложения постепенно до-
стигает внутренних слоев.
При обжиге известня-
ка в виде кусков мелких и
средней величины (до 5 см)
производительность печи
обычно зависит от интен-
сивности передачи тепла
от газов к поверхности кус-
ков. При крупных кусках
она обусловливается пре-
имущественно теплопроводностью обожженного материала, поэтому
при обжиге известняка в крупных кусках (12–15 см и более) приходит-
1
5
3
2
4
Рис. 19. Схема разложения зерна кальцита [2]:
1 – подвод теплоты; 2 – передача теплоты через
слой; 3 – химическая реакция на поверхности
(теплота расходуется на разложение CaCO
3
,
[CO
3
]
2–
и рекристаллизацию CaO); 4 – диффу-
зия CO
2
через слой CaO; 5 – переход CO
2
в меж-
зеренное пространство

Страницы