Составители:
Рубрика:
52 53
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ Глава 2. Физико-химические основы получения вяжущих веществ
соблюдение параметров обжига и охлаждения клинкера.
Получение портландцементного клинкера состоит из трех тех-
нологических переделов:
1-й – подготовка сырьевой смеси;
2-й – обжиг и получение клинкера во вращающейся печи;
3-й – измельчение с одновременным смешиванием клинкера
и добавок для получения готового продукта.
Каждый этап характеризуется определенными физико-химичес-
кими процессами, понимание которых позволяет правильно выбрать
технологический режим и оперативно проводить его корректировку
в случае изменения химического состава и физических параметров сы-
рьевой смеси.
Подготовка сырьевой смеси. Существует три основных способа
подготовки сырьевой смеси:
«мокрый способ», при котором измельчение и смешивание ком-
понентов проводят в присутствии воды. В этом случае процессы дис-
пергирования и гомогенизации интенсифицируются и достигается вы-
сокая степень перемешивания. Недостаток «мокрого способа» – резко
возрастают энергетические затраты, связанные с испарением воды при
одновременном увеличении длины вращающейся печи;
«сухой способ» – без использования воды при помоле;
комбинированный способ – смесь готовится «мокрым способом»,
затем шлам обезвоживают и после этого передают во вращающуюся
печь на обжиг.
Обжиг и получение клинкера. Термическая обработка сырьевой
смеси для получения клинкера может быть условно разделена на 5 ста-
дий, которым соответствуют зоны вращающейся печи.
1. Зона сушки и подогрева (температура 20–600 °С). Под действи-
ем тепла топочных газов происходит нагрев смеси, интенсивное испа-
рение воды. При «мокром способе» подготовки зона сушки и подогре-
ва занимает до 60 % длины всей вращающейся печи, при сухом и ком-
бинированном способе ее длина значительно меньше. При прогреве
смеси до 500 °С происходит полное выгорание органических приме-
сей и начинается дегидратация глинистых компонентов. Для предотв-
ращения комкования сырьевой массы в этой зоне печи устанавливают-
ся разрыхляющие цепи (цепные завесы).
2. Зона декарбонизации (температура 600–1000 °С). В этой зоне
продолжается нагревание смеси, завершается процесс дегидратации
глинистых минералов и начинается реакция декарбонизации. Одновре-
менно отмечается протекание твердофазных реакций между компонен-
тами сырьевой смеси, интенсивность которых при повышении темпе-
ратуры до 1000 °С заметно возрастает. Реакции в твердом состоянии
между карбонатом кальция и продуктами дегидратации глинистых
минералов протекают по уравнениям
CaCO
3
+ Al
2
O
3
* → CaO ⋅ Al
2
O
3
+ CO
2
2CaCO
3
+ SiO
2
* → 2CaO ⋅ SiO
2
+ 2CO
2
2CaCO
3
+ Fe
2
O
3
* → 2CaO ⋅ Fe
2
O
3
+ 2CO
2
где Al
2
O
3
*, SiO
2
*, Fe
2
O
3
* – структурные группы, образующиеся при
разложении глинистых минералов, например каолинита:
Al
2
O
3
⋅ SiO
2
⋅ 2H
2
O (Fe
2
O
3 примеси
) → Al
2
O
3
* + SiO
2
* + Fe
2
O
3
* + 2H
2
O
Таким образом, первичными продуктами твердофазных реакций
в клинкере являются минералы CA, C
2
S и C
2
F. При 900–1000 °С резко
усиливается разложение карбоната кальция с образованием свободно-
го оксида кальция. Участок печи, на котором реализуются эти процес-
сы, называется зоной декарбонизации или зоной кальцинирования.
В этой зоне печи потребление тепла наибольшее, так как реакция
CaCO
3
= CaO + CO
2
является эндотермической реакцией, идущей с большим поглощением
тепла (1780 кДж на 1 кг CaCO
3
).
3. Зона экзотермических реакций (температура 1000–1250 °С).
На участке вращающейся печи, где температура материала достигает
1000–1100 °С и где основная масса CaCO
3
уже превратилась в свобод-
ный CaO и частично в C
2
S, CA и C
2
F, интенсивно протекают твердофаз-
ные реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция
2CaO + SiO
2
→ 2CaO SiO
2
3CaO + Al
2
O
3
→ 3CaO Al
2
O
3
2CaO + Fe
2
O
3
→ 2CaO Fe
2
O
3
3CaO ⋅ Al
2
O
3
+ 2CaO ⋅ Fe
2
O
3
→ 4CaO Al
2
O
3
⋅ Fe
2
O
3
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
