Metnn.ru

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

Применение сульфатированных клинкеров для создания коррозионностойких цементов

Применение сульфатированных клинкеров для создания коррозионностойких цементов

Одно из направлений развития науки о цементе диктуется необходимостью разработкивяжущих со специальными свойствами, которые не обеспечиваются применениемцементов общестроительного назначения. Наиболее детально изучены и в настоящеевремя получили довольно широкое распространение цементы алюминатного исульфоалюминатного твердения [2, 3], которые по скорости нарастания прочности иконечной ее величины могут конкурировать со специальными конструктивнымиматериалами. Применение этих цементов обеспечивает изделиям высокую плотность,водонепроницаемость, трещиностойкость.

Возможность получения специальных цементов, обладающих стойкостью к воздействиюагрессивных сред и кислотостойкостью, на основе сульфоферритов кальция такжедоказана экспериментально. Однако по скорости твердения и степени расширениясульфоферритные цементы уступают сульфоалюминатным [1, 4].

Известен ряд составов и способов получения специальных цементов, свойствa которых во многом определяются кинетикой иколичеством образующегося гидросульфоалюминатакальция или гидросульфоферрита кальция в процессе структурообразования итвердения цементного камня. В зависимости от состава специального клинкера иего соотношения с портландцементным клинкером получают сверхбыстротвердеющие,высокопрочные, безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы [5, 7].

В качестве специального клинкера для этих цементов используютсясульфоалюминатный или сульфоферритный, а также композиция из глиноземистогошлака и гипса. Сульфоалюминатный и сульфоферритный клинкеры выпускаются вограниченном количестве, что связано с дефицитом глинозем- и железосодержащегосырья. Известный сульфоалюминатный клинкер получают из материалов с малым содержаниемоксидов железа (не более 7%), при этом сырье должно содержать не менее 30 масс. % Аl2O3. Для получения сульфоферритного клинкера используют обычное сырье:известняк, огарки и гипс, однако, ввиду малого количества Аl2O3 в таком клинкере, он по своим свойствам не может заменитьсверхбыстротвердеющий цемент. С помощью использования бокситов с повышеннымсодержанием оксидов железа (25–30 масс. %) на ОАО «Подольск-Цемент» был полученсульфатированный алюмоферритный клинкер, который по своим свойствам в начальныесроки твердения приближается к сульфоалюминатному, а по стойкости ксульфоферритному.

Известно, что при твердении алюмоферритов кальция в присутствии гипса образуетсягидросульфоалюмоферриты кальция (ГСАФК) различного состава, отличающиеся своейморфологической формой [6]. При твердении в цементной композиции ГСАФК приводятк возникновению внутренних напряжений, обусловленных кристаллизационнымдавлением в процессе роста кристаллов, что используется при приготовлениисоставов расширяющихся и напрягающих цементов с использованиемсульфоалюмоферритных клинкеров.

При гидратации сульфоалюмоферритов кальция с общей формулой С2+nF1–xAx•n,гдеx=0–0,8; n=0,3–0,6. Уже в первые сутки, поданным электронномикроскопических исследований, образуются крупные короткиепризматические кристаллы, которые с увеличением времени гидратации укрупняются.На кривых ДТА проявляются эндотермические эффекты при температуре 160–180 °C; которые характеризуют дeгидратацию ГСАФК и эндотермические эффекты винтервале температур 730–770 °С, характеризующие разложение гидроалюмоферритакальция состава С4(АF)H13. На рентгeнoграммах фиксируются дифракционныемаксимумы с d=9,8; 7,47; 2,49 мкм, характерные для гидросульфоалюмината кальция,и с d=8,02; 3,95; 2,94 мкм, характерныедля гидроалюмоферрита кальция. Причем с изменением отношения A/Fколичественное соотношение между гидратными фазами при гидратациисульфоалюмоферритов кальция изменяется. Чем выше A/F, тем выше содержание ангидрита в их составе,что определяет образование большего количества и эттрингитоподобных фази, тем самым, большее расширение,а при определенных условиях армирование и уплотнение твердеющей системы.Результаты исследований процессов гидратации сульфатированных алюмоферритов кальциясвидетельствуют о возможности применения сульфатированного клинкера дляполучения расширяющихся и напрягающих цементов, а также цементов с повышенной коррозионнойстойкостью.

Для получения расширяющихся цементов на основе сульфоалюмоферритныхклинкеров пердпочтителенраздельный помол компонентов при более тонком измельчении расширяющегосякомпонента с последующим смешением его с грубомолотыми портландцементнымклинкером с гипсом. Безусадочные цементы с плотной и прочной структуройцементного камня готовятся совместным помолом сульфоалюмоферритного ипортландцементного клинкеров. Подобная схема приготовления коррозионностойкихцементов принята на ОАО «Подольск-Цемент».

Получаемые цементы имеют следующие строительно-технические свойства. Сроки схватывания цементов находятся впределах характеристик обычного портландцемента (начало — 1–2 ч, конец — 3–4 ч), причем сувеличением отношения A/F в сульфоалюмоферритном клинкере начало схватываниянаступает быстрее. Прочность цементного камня характеризуется быстрымнарастанием в первые сутки твердения (35–44 MПа), которое в последующие сутки несколькозамедляется, что связано с интенсивным расширением и уплотнением структуры вэтот период. Расширение цементов составляет 0,2 %, а самонапряжение — 1,5–2,0 МПа. В то же время образующийся гель гидроксидаалюминия и низкоосновные гидросиликаты кальция способствуют повышению прочности цементного камня (к28 сут. гидратации прочность достигает 85 МПа).

Исследования показали, что добавка сульфоалюмоферритного клинкера кпортландцементу ускоряет его гидратацию. Степень гидратации бездобавочногоцемента через 28 сут. составляет 67,4, а при введении 5 и 10 % сульфоалюмоферритногоклинкера —77,7 и 79,2 соответственно.

Читайте так же:
Пропорция раствора цементный марка 50

Электронномикроскопические исследования сульфоалюмоферритных цементовпоказали, что структура камня очень плотная, поровое пространство заполняютэттрингитоподобные гидраты, цементные зерна сцеплены между собой гелеобразной массой,гидросиликаты хорошо закристаллизованы в виде мелких свернутых в трубочкипластинок. Bсe гидратные фазы находятся в тесномсрастании, что приводит к увеличению прочности и плотности цементного камня.Обращает на себя внимание отсутствие больших участков с портландитовойструктурой, характерной для гидроксида кальция при гидратации портландцемента,либо образование отдельных участков с мелкопластинчатым портландитом. Этосвязано с тем, что происходитусвоение образующегося при гидратации алита гидроксида кальция, так каксульфоалюмоферриты кальция более интенсивно гидратируют в присутствии ионов Сa2+,связывая их в гидроалюмоферритные фазы [8].

Рентгенографические исследования и дифференциальныйтермический анализ продуктов гидратации сульфоалюмоферритных цементов такжепоказали, что в таких цементах количество Ca(OH)2уменьшается с увеличением длительности твердения.

Добавка сульфоалюмоферритного клинкерав состав цемента приводит к снижению количеств Ca(ОН)2 в твердеющем цементе, причем до 14сут. его количество возрастает, а затем остается неизменным (при 5 % САФК) илиуменьшается (рис. 1).

Большая степень гидратации цементовс добавкой сульфоалюмоферритных клинкеров и высокая плотность цементного камня,в свою очередь, определяют высокую коррозионную стойкость сульфоалюмоферритныхцементов. Коррозионную стойкость цементов изучали при воздействии на них 5%-ногораствора Na2SO4 иморской воды.

Рис. 1. Изменение относительной интенсивности линии Ca(ОН)2 в твердеющихцементах. 1 — бездобавочный портландцемент (ПЦ), 2 — ПЦ с добавкой 5 % САФклинкера, 3 — ПЦ с добавкой 10 % САФ клинкера

Плотная структура цементного камняопределяет высокую коррозионную стойкость образцов сульфоалюмоферритсодержащегоцемента при воздействии на них 5%-ного раствора Na2SO4.Коэффициент стойкости цементов к 28 сут. достигает 1,15–1,3, что позволяетотнести разработанные цементы к сульфатостойким.

Цементы, приготовленные с использованиемсульфоферритных клинкеров, могут с успехом применяться в монолитном исборно-монолитном строительстве. Бетоны на основе этого вяжущего обладаютплотной структурой, повышенными водонепроницаемостью и морозостойкостью иособенно эффективны при применении тепловлажностной обработки.

Таким образом, используясульфоалюмоферритный клинкер можно на его основе получать широкую гаммуцементов, обладающих специальными свойствами, такие как: расширяющиеся инапрягающие цементы (НЦ-10, НЦ-20), цементы, обладающие высокой прочностью икоррозионной стойкостью.

1. Кривобородов Ю. Р., Самченко С. В.Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров // Аналитический обзорВНИИЭСМ. Цементная промышленность. — М., 1991.

2. Кузнецова Т. В. Алюминатные исульфоалюминатные цементы. — М.: Стройиздат, 1986.

3. Кузнецова Т. В., Талабер Й.Глиноземистый цемент. — М.: Стройиздат, 1989.

4. Осокин А. П.. Кривобородов Ю. Р. Сульфожелезистыецементы и их свойства // Труды Московского химико-технологического институтаим. Д. И. Менделеева. — 1985.-Вып. 137. — С. 23–29.

5. Самченко С. В., Зорин Д. А.Влияние дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов // Техникаи технология силикатов. — 2006. — Т. 13, № 2.

6. Самченко С. В. Роль эттрингита вформировании и генезисе структуры камня специальных цементов. — М., 2005.

7. Самченко С. В. Сульфатированныеалюмоферриты кальция и цементы на их основе. — М., 2004.

8. Самченко С. В.Электронномикроскопические исследования цементного камня, подвергнутогосульфатной агрессии // Цемент и его применение. — 2005. — № 1. — С. 10–11.

Виды цементов на основе портландцементного клинкера

Основным вяжущим веществом современного строительст­ва является портландцемент.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Его получают путем совместного тонкого измельчения клин­кера с добавкой гипса (3-5%).

Гипс добавляется к клинкеру для регулирования сроков схватывания. Количество гипса выбирается в соответствии с минералогическим составом клинкера. Содержание ангидрида серной кислоты (SОз) в цементе не должно быть менее 1 % и более 4%.

Чистоклинкерный цемент применяют для высокопрочных бетонов и при строительстве в особых условиях, например, на Крайнем Севере. Его выпускают марок 400, 500, 550 и 600.

Более 60% от общего объема выпускаемых цементов приходится на портландцемент с минеральными добавками.

Портландцемент с минеральными добавками отличается от портландцемента наличием активной минеральной добав­ки, которая добавляется к клинкеру в количестве до 20% (от массы цемента) при помоле.

Активными минеральными добавками называют природ­ные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воз­духе продолжать твердеть и под водой.

Активные минеральные добавки могут быть природными и искусственными. В качестве природных активных добавок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы — глиежи), а также породы вул­канического происхождения (вулканический пепел, туф, пем­зу, трасс). Содержание трепела, опоки или диатомита в портландцементе допускается до 10%.

Читайте так же:
Как сделать клей цемент

Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промыш­ленности: гранулированные доменные шлаки, нефелиновый (белитовый) шлам — отход глиноземного производства, содер­жащий в своем составе до 80% минерала белита (двухкаль­циевого силиката); зола-унос — отход, получившийся при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улав­ливаемый электрофильтрами и другими устройствами.

В портландцементе допускается содержание гранулированного доменного шлака до 20%, нефелинового шлама или золы-унос до 15%.

Активная минеральная добавка химически связывает растворенный в воде Са(ОН)2, выделяющийся при твердении портландцемента, при этом повышается плотность цементно­го камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому эти добавки применяют для повышения плотности, водо­стойкости и солестойкости бетонов и растворов.

Марки портландцемента с минеральными добавками – 400, 500, 550 и 600.

Портландцемент быстротвердеющий (разновидность портландцемента с добавками) получают путем тонкого измельчения клинкера нормированного состава (C3S более 50%, сумма C3S и С3А в клинкере обычно составляет 60-65%) и гипса.

Этот цемент измельчается более тонко, до удельной по­верхности не менее 350 м 2 /кг (вместо 280-300 м 2 /кг для обычного портландцемента) и отличается более быстрым на­растанием прочности в первые сроки твердения. В его состав вводят гранулированный доменный шлак (до 20%) или активные минеральные добавки: трепел, опоки, диатомит до 10%, а другие до 15%. Быстротвердеющий портландцемент выпускают марок 400 и 500, через 3 суток твердения он должен иметь прочность не менее 25 МПа.

Шлакопортландцемент получают путем совместного тон­кого помола клинкера и гранулированного доменного шлака с необходимым количеством гипса (3-5%). Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешивание. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе дол­жно быть не менее 21 и не более 60% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или другой добавкой.

Шлак, применяемый в качестве добавки к этому цементу, обязательно подвергается быстрому охлаждению водой или паром. Эта операция называется грануляцией, так как в про­цессе быстрого охлаждения шлаковый расплав распадается на отдельные зерна (гранулы). Быстрое охлаждение препят­ствует кристаллизации шлака, и он получается в стеклооб­разном и тонкозернистом химически активном состоянии. Поэтому гранулированный шлак является активным компо­нентом шлакопортландцемента; он .взаимодействует с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликата (CaO•SiO2•2,5H2O) и гидроалюмината (2СаО•А12О3•8Н2О) кальция.

Шлакопортландцемент (при одинаковом составе клинкера) схватывается и твердеет в первые 7-10 суток медленнее, чем портландцемент и выпускается марок 300, 400 и 500. При тепловлажностной обработке твердение шлакопортландцемента ускоряется в большей степени, чем портландцемента. Если содержание С3А в клинкере шлакопортландцемента менее 8%, то бетон на таком вяжущем оказывается более стойким в сульфатных средах и в морской воде.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент отличается бо­лее интенсивным нарастанием прочности, чем шлакопорт­ландцемент. Клинкер, входящий в его состав, содержит по­вышенное количество минералов трехкальциевого силиката (3CaO•SiO2) и трехкальциевого алюмината (ЗСаО • А12Оз). Этот цемент имеет большую удельную поверхность, чем обычный шлакопортландцемент.

Промышленность выпускает быстротвердеющий шлакопортланцемент марок 400 и 500.

Общестроительные сульфатостойкие цементы имеют строго нормированный состав клинкера с содержанием:

Цементная промышленность выпускает следующие виды сульфатостойких цементов:

— суьфатостойкий портландцемент марки 400, содержание в нем минеральных добавок не допускается;

— сульфатостойкий портландцемент с добавками марок 400 и 500 с содержанием гранулированного доменного шлака 10…20%, трепела, опоки или диатомита 5…10%;

— сульфатостойкий шлакопортландцемент марок 300 и 400 содержит гранулированный доменный шлак в количестве 21…60%, какие-либо другие добавки не допускаются;

— пуццолановый портландцемент марок 300 и 400 содержит добавки трепела, опоки или диатомита в количестве 20…30% или других минеральных добавок, например, туфа, пемзы 25-40%, при этом не допускается введение гранулированного доменного шлака.

Сульфатостойкие цементы применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, обла­дающих коррозионной стойкостью при воздействии аг­рессивных сред, содержащих сульфаты.

Читайте так же:
Утеплитель пенопластовая крошка с цементом

Белый и цветные портландцементы.Основой декоратив­ных цементов является белый клинкер. Клинкер белого цвета изготовляют из чистых известняков и белых глин, поч­ти не содержащих оксидов железа и марганца, которые при­дают обычному портландцементу зеленовато-серый цвет. Об­жигают сырьевую смесь на беззольном (газовом) топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц железа.

Одним из основных показателей качества белого портландцемента является степень его белизны. В качестве эта­лона для определения степени белизны применяют молочное матовое стекло МС-14 с коэффициентом отражения не менее 95%. Степень белизны, определяемая коэффициентом отра­жения (в процентах абсолютной шкалы), должна быть для белого портландцемента первого сорта не ниже 80, второго сорта — 75, третьего сорта — 68. Такой цемент выпускают двух марок: 400 и 500.

Цветные цементы получают путем совместного помола белого клинкера со свето- и щелочестойкими минеральными пигментами (охрой, железным суриком, мытой марганцевой рудой, ультрамарином и т. д.).

По согласованию с потребителем при помоле в цементы могут быть введены пластифицирующие или гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки в количестве не более 0,3% от массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

К пластифицирующим поверхностно-активным добавкам относится сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), получаемая из сульфитных щелоков, образующихся при сульфатной вар­ке целлюлозы. Поэтому СДБ, представляет собой в основ­ном кальциевую соль лигносульфоновой кислоты — лигно-сульфонат кальция. При адсорбции цементом лигносульфонат кальция гидрофилизирует частицы цемента, т. е. улучша­ет их смачивание водой. Одновременно ослабляются силы взаимного сцепления между частицами вяжущего. В резуль­тате этого добавка СДБ повышает пластичность цементного теста и подвижность бетонных смесей.

Гидрофобизующими добавками являются: мылонафт, аси­дол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты и их соли и кремнийорганические жидкости (ГКЖ-10, ГКЖ-11, 136-41).

Адсорбируясь на частицах цемента, эти добавки не сма­чиваются водой и придают цементу гидрофобные свойства. Цементы с гидрофобизующими добавками при хранении дли­тельное время не снижают своей активности.

В соответствии с ГОСТ 10178 для цементов введено условное обозначение, состоящее из наименования его ви­да- ПЦ (портландцемент), ШПЦ (шлакопортландцемент); марки (в соответствии с табл. 4.2) и максимального содер­жания в нем добавок, а именно: ДО (бездобавочный), Д5 (до 5% активных минеральных добавок), Д20 (свыше 5, но не более 20% активных минеральных добавок). Кроме того, дополнительно вводятся обозначения: для быстротвердеющего цемента — Б; для пластифицированного и гидрофобного соответственно -ПЛ и ГФ; для цемента, полученного на ос­нове клинкера нормированного состава,- Н.

Пример условного обозначения портландцемента марки 400, содержащего до 20% минеральных добавок, быстротвердеющего: ПЦ 400-Д20-Б ГОСТ 10178 или портландцемента марки 500 пластифицированного: ПЦ 500-ДО-ПЛ.

Дата добавления: 2015-08-01 ; просмотров: 4033 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Что такое клинкер и какое необходимо оборудование для производства клинкерной плитки?

Стабильная тенденция роста темпов и объемов строительства обусловила повышенный спрос на отделочные материалы. Их изготовлением все более активно занимаются предприниматели, чутко откликающиеся на требования рынка. Выпуск клинкерной продукции уверенно вошел в число востребованных и перспективных направлений.

Клинкер: что это?

Будучи традиционным для Европы, на просторах нашей страны клинкер появился сравнительно недавно. Это материал высокой прочности, который получают путем высокотемпературной термообработки (t > 1000 °C) из тугоплавкой сланцевой глины.

Его уникальные характеристики обеспечивает специальная технология изготовления и качественное оборудование для производства клинкерной плитки, кирпича, ступеней, оконных отливов, деталей для облицовки архитектурных форм сложной конфигурации. Превосходя керамические аналоги по многим параметрам, он быстро завоевал популярность у российских потребителей.

Методы изготовления: полусухое прессование и экструзия

Прессование – одна из технологий промышленного производства клинкерных облицовочных изделий, позволяющая получать продукцию, имеющую низкую теплопроводность, что очень ценно. Суть метода довольно проста. Исходный материал (глина с добавлением натуральных красителей) увлажняется, затем, задав форму и размеры клинкерной плитки с помощью специального пресса, её отправляют на обжиг в печь, минуя стадию предварительной сушки.

Данный метод требует изначально применения экструдера – машины, непрерывно перерабатывающей влажную пластичную глину в однородную массу путем измельчения. Пройдя этот этап, сырье для будущего изделия формуется под воздействием вакуумного пресса и, подвергшись предварительной сушке, поступает на обжиг.

Читайте так же:
Как работает цементная печь

Результат применения такой технологии – высокая прочность, адгезионная способность клинкера, его устойчивость к механическому воздействию и морозостойкость. Благодаря таким качествам он нашел широкое применение в строительстве (отделка фасадов зданий) и ландшафтном дизайне (мощение дорожек или террас).

Заметим, что оба метода включают в себя процесс прессования, который предусматривает использование формы для производства клинкерной плитки или иных видов изделий. Они изготавливаются по немецким технологиям и имеют матричный слой, эффективно обеспечивающий теплоизоляцию и герметичность конечной продукции. Как правило, выпуском таких пресс-форм занимаются немецкие производители либо компании из других стран по их технологиям.

Уникальные характеристики

В перечень неоспоримых преимуществ клинкера, выводящих его на лидирующие позиции, входят:

  • Продолжительный срок эксплуатации (до ста лет и более), на протяжении которого материал сохраняет свой первоначальный вид и остается без визуально заметных внешних повреждений.
  • Невосприимчивость к разрушительному действию ультрафиолетовых лучей и отсутствие высолов. С течением лет цветовая гамма изделий из клинкера сохраняется такой же яркой и насыщенной, как и в первые дни службы.
  • Устойчивость к негативному воздействию низких температур, что очень важно в зоне с суровыми климатическими условиями.
  • Высокие показатели прочности. Несмотря на то что толщина клинкерной плитки относительно небольшая (варьируется от 8 мм. до 12 мм.), она не уступает по этому параметру природному камню или керамограниту.
  • Минимальный уровень водопоглощения (ниже 2 %). Под действием воды структура материала не разрушается, он хорошо переносит режим повышенной влажности.
  • Клинкер экологически безопасен, поскольку производится исключительно из натурального сырья.
  • Устойчивость к воздействию агрессивной химической среды (кислоты, щелочи).
  • Возможность выпускать широчайший спектр изделий всевозможных цветов, форм и конфигураций.

Оборудование для производства клинкерной плитки: технологическая линия

Чтобы изготовить качественный клинкер, потребуется наличие:

  • экструдера (если экструзия входит в технологический процесс);
  • камер для предварительной сушки (в зависимости от производственных потребностей могут иметь различный объем загрузки и мощность);
  • пресс-форм и ротационных, рычажных, ленточных либо вакуумных (применяются наиболее часто) прессовочных станков;
  • ключевой составляющей цепочки – печи для обжига сланцевой глины (обычно используются тоннельные).

Изготовление клинкера: рентабельность бизнеса

Имея в достаточном количестве качественное оборудование для производства клинкерной плитки, крупные производители получают максимально возможную прибыль — за счет реализации продукции по среднерыночной цене и низкого уровня себестоимости. Такое соотношение производственных вложений и доходов предприятия определяет высокие показатели рентабельности, а следовательно и эффективности бизнеса, что делает его привлекательным для инвесторов.

Обжиг портландцементного клинкера

Обжиг клинкера проводят во вращающихся печах.

Вращающаяся печь – сварной цилиндр, расположенный под углом 3-4 0 . Обжигаемый материал занимает до 13% объема печи.

Цементная печь это противоточный агрегат. С верхнего холодного конца подается сырьевая смесь (шлам), с горячего конца – топливо. Передача тепла от топлива происходит по всей длине печи излучением и конвекцией. Для повышения эффективности теплообмена внутреннее пространство печи оборудовано теплообменными устройствами: цепными завесами, фильтрами-подогревателями, пересыпными теплообменниками и т.д. Теплообменные устройства обладают большой поверхностью, что обеспечивает улучшение теплообмена.

Печь делится на 6 технологических зон.

t газового потока

t материала, 0 С

I. Зона сушки. В этой зоне происходит испарение воды; переход шлама из текущего состояния к пластичному, а затем к сухому с образованием гранул материала. После потери шламом пластичности, цепные завесы должны быть подобраны так, что бы обеспечить продвижение материала и теплообмен, но не разрушать гранулы материала, т.к. это приводит к выносу части материала из печи с газовым потоком.

II. Зона подогрева. Происходит выгорание органических примесей; удаление из минералов химически связанной воды.

III. Зона декарбонизации. Происходит массовое разложение карбонатного кальциевого компонента с выделением СаО. СаСО3СаО + СО2. Для прохождения этой эндотермической реакции необходимо затратить большое количество тепла – 452 ккал/кг СаО. В клинкере содержится 60-65% СаО, следовательно основные затраты тепла идут на разложение карбонатного компонента.

IV. Зона экзотермических реакций. В этой зоне появляются свободные оксиды SiO2, Al2O3 и Fe2O3, которые образуются при разложении сырьевых материалов. Щелочной оксид СаО начинает взаимодействовать с оксидами SiO2, Al2O3 и Fe2O3, которые в клинкерной системе проявляют себя как кислые. В результате кислотно-основного взаимодействия образуются клинкерные минералы: 2СаО∙SiO2 – белит, 3СаО∙Аl2O3 – трехкальциевый алюминат и 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3 четырехкальциевый алюмоферрит. Реакции образования этих минералов идут в твердой фазе и с выделением тепла, т.е. экзотермические реакции.

Читайте так же:
Технические характеристики цемента м300

2СаО + SiO2  2СаО∙SiO2 + 171-175 ккал/кг.

Таким образом, экзотермические реакции энергетически выгодны. Благодаря этим реакциям, теоретическая теплота образования клинкера составляет 420 – 400 ккал/кг, при необходимости затратить 452 ккал на образование 1 кг СаО.

V. Зона спекания. Наличие в сырьевой смеси оксидов алюминия и железа обеспечивает образование расплава. Жидкая фаза начинает образовываться при температуре 1338 0 С. Количество расплава от 20 до 30% (обычно 25-28%). В жидкой фазе происходит растворение С2S и СаО, в результате образуется С3S. Растворимость С3S в расплаве значительно ниже, чем С2S, следовательно расплав быстро пересыщается относительно С3S и он выпадает в осадок в виде мелких кристаллов, процесс повторяется, кристаллы С3S укрупняются и т.д. Благодаря присутствию расплава упрочняются ранее образовавшиеся клинкерные гранулы и образуются новые.

VI. Зона охлаждения. Температура материала падает, клинкерные минералы выкристаллизовываются из расплава.

За обрезом печи или на ее корпусе устанавливается клинкерный холодильник. Резкое охлаждение клинкера это один из наиболее эффективных приемов повышения качества цемента. При резком охлаждении фиксируются наиболее гидравлически активные клинкерные фазы, которые обеспечивают высокие прочностные показатели цемента. Если клинкер охлаждается с недостаточной скоростью, то обратимые реакции образования клинкерных минералов могут сдвинуться в сторону распада и состав клинкера не будет обеспечивать высокую прочность. При медленном охлаждении происходит распад С2S до  формы, которая не имеет гидравлической активности. Распад минералов приводит к клинкерному пылению.

Основным показателем качества обжига клинкера является полное связывание СаО в клинкерные минералы. Остаток оксида кальция определяется как СаОсв и должен быть не более 1,5%.

В печах работающих по сухому способу отсутствует зона сушки и обычно часть зоны декарбонизации. Подготовка сухой сырьевой смеси проходит в циклонных теплообменниках, пироклонах, декарбонизаторах, конвейерных кальцинаторах и т.д.

Бывает твердое, жидкое и газ.

Твердое: уголь, сланцы.

Если завод работает на твердом топливе, то на нем существует угольное отделение, задача которого подготовить топливо дли сжигания во вращающейся печи. Этапы подготовки твердого топлива: сушка (до 10-12% остаточной влаги) и помол. Необходимо строго соблюдать технику безопасности так как угольная пыль способна к самовозгоранию.

Жидкое: мазут. Мазут сжигают в распыленном состоянии. Подготовка заключается в подогреве топлива до 60-120 0 С.

Твердое и жидкое топливо состоят из горючей и негорючей частей.

Горючая часть: углерод, водород, кислород, сера.

Негорючая часть: зола и влага.

Зола присаживается к материалу печи. В состав золы входят:

SiO2  50%, Al2O3 20%, Fe2O3  10-20%, CaO  5%, MgO, SO3. При составлении сырьевой смеси, которую будут обжигать на жидком или твердом топливе обязательно учитывают присадку золы.

Газ не требует специальной подготовки.

Сжигание топлива проводят в окислительной среде, для избежания его недожега. Недожег топлива взрывоопасен, опасен отравлением угарным газом, приводит к перерасходу топлива, т.к. горение при недожеге не дает необходимого количества тепла.

Окислительная среда обеспечивается избыточным количеством воздуха, которое подают на горение. Избыток воздуха требует повышенного расхода топлива для нагрева до температуры горения, но позволяет избежать всех опасностей недожега.

Футеровка печи

Цементная вращающаяся печь изнутри футеруется различными видами огнеупорного кирпича. Футеровка выполняет две функции: 1) снижение теплопотерь в окружающую среду; 2) защита корпуса печи от действия высоких температур.

Пот длине печь футеруется различными огнеупорами.

Огнеупоры должны обеспечить термическую и химическую стойкость, т.к. огнеупоры служат при большом перепаде температур и взаимодействуют с обжигаемым материалом.

До места появления расплава печь футеруют огнеупорным бетоном (цемент + шамотная крошка) и шамотным кирпичом, далее печь футеруется химически стойкими огнеупорами – хромито-магнезиальными и магнезиально-хромитовыми и т. п.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector