Портландцемент. Шикізат материалдары 21 страница

2МеҒ₂ + SiО₂→ 2МеО + SiF₄(4.22)

Кварцқа қарағанда кристобалиттің реакцияға бейімділігі өте жоғары. Себебі, бұның тығыздығы аз, әрі атомдары мен иондары полиморфтық өзгерістер кезінде өте қозғалғыш келеді. М.М. Сычевтың зерттеулері бойынша 1100 ⁰С 30 минуттың ішінде кварцтың 10 % әкпен қосылып белитті 2СаО∙SiО₂ түзсе осындай уақытта әкпен кристобалиттің 35 % байланысады.

Фтордың атомдары кремний – оттегі тетраэдрінің үш торындағы оттегі атомдарын алмастыра алады. Оттегінің орнына келген фтор бір валентті болғандықтан, кремний – оттегі тетраэдрінің көрші тетраэдрлермен байланысы үзіле бастайды. Түзілген SiҒ₄ гидролизінің нәтижесінде реакцияға бейімділігі өте жоғары кристобалит түзіледі.

СаСО₃ диссоциациясы фторлы минерализаторлардың, оның ішінде NaF–дың қатынасымен 609 ⁰С басталады. Қоспадағы СаСО₃ диссоциациясы Na₂SiҒ₆ минерализаторларының әсерімен төмен температурада басталып, 600...700 ⁰С аяқталады. СаҒ₂минерализаторы да көп қолданылады.

Фторлы минерализаторларының көмегімен сазды минералдарының да диссоциациялану температурасы төмендейді. Бөлінген кремний қышқылы мен глинозем құрылысының бейберекеттілігі клинкер минералдарының түзілуін тездетеді. 0,5 % СаҒ₂ енгізілген шикізат қоспасында екі кальцийлі силикат 600...800 ⁰С кезінде түзіле бастайды. 850 ⁰С-та түзілген комплексті қосылыс спуррит 2С₂S∙СаСО₃ 950 ⁰С-та СО₂, СаО, С₂S-ке қайтадан ыдырайды. Бөлінген С₂S пен СаО-дан С₃S түзіледі. Сөйтіп спуррит те алиттің түзілуін жеңілдетеді. 950...1200 ⁰С аралығында түзілген фторлы алит С₁₉S₇•2СаҒ₂ 1185 ⁰С-та ыдырайды. Егер ол ыдырамай клинкерде қалатын болса, клинкердің механикалық беріктігін төмендетуі мүмкін. СаҒ₂-нің қатысымен алюминаттардың түзілу температурасы да төмендейді. Фторлы минерализаторлар енгізілген шикізатта қатты фазалы реакциялармен бірге микробалқымалар пайда болады. Кейін бұлар үлкейіп, бір-бірімен қосылып, нәтижесінде клинкердің сұйық фазасы 80...150 ⁰С төмен температурада түзіледі. Фторидтер клинкердің фазалық құрамын да өзгертеді. Олар барда С₃А С₁₂А₇және СаО ыдырап, С₁₂А₇және СаҒ₂ қосылып, С₁₂А₇(СаҒ₂) х (х<1) сияқты комплекс қосылыстар түзеді де, босап шыққан әк алит түзуге жұмсалады. Минерализатордың қатысымен клинкерлік балқымада СаО мен С₂S тез, әрі көп мөлшерде ериді. Алиттің кристалдану температурасы 150...200 ⁰С төмендейді.

Фтор көп мөлшерде болса цементтің механикалық беріктігін төмендетіп жіберетіндіктен, оны шикізатқа 0,5...0,6 %-тей ғана қосады.

Хлоридтер. Хлоридтердің күйдіру процесіне тигізетін әсері фторидтер сияқты деуге болады. Бұдан да СаСО₃ диссоциациялану температурасы төмендеп, клинкерлік минералдар ертерек түзіле бастайды. Мәселен, С₂S, С₃А, С₄АF 700...1000⁰С, ал С₃S 1000...1200⁰С түзіледі. Хлорды шихтада 1000 ⁰С-та кальцийдің хлорортосиликаты 2СаО∙SiО₂∙СаСl₂ түзіледі де, 1100 ⁰С ыдырап кетеді:

Са₂SiО₄∙СаСl₂ '- Са₂SiО₄+ СаСl₂(4.23)

Хлордың қатысында аралық минерал – спуррит те ертерек түзіледі. С₅А₃ пен С₃А хлоридтермен қосылып, С₅А₃ сияқты қосылыстар түзуі мүмкін.

Нудельман Б.И. және басқалары жоғары температурада хлор қосылған шикізатта құрамы жағынан алитке ұқсайтын химиялық қосылыс түзілетінін анықтады. Оның формуласы 6Са₃SiО₅•4СаО•2AlOCl. Егер шикізатқа 10...12 % СаСl₂қосса, сұйық фаза 600...800 ⁰С пайда болып, хлор қосылған балқымадан минералдар 1000...1100 ⁰С түзіледі. Бірақ бұндай технологияның кемістігі сол, СаСl₂ клинкерден бөліп шығару өте қиын.

Хлорлы минерализаторлардың ішінен ең көп қолданылатыны СаСl₂ мен NaСl. Олардың шикізаттағы 0,7...1 % мөлшері пештің өнімділігін 3...7 % арттырады.

Фосфаттар. Шикізаттың құрамына фосфор әктаспен, өндіріс қалдықтарымен фосфор ангидриді түрінде енеді. Фосфор ангидриді минералдардың түзілуіне екі түрлі әсер етеді. Балқымада фосфор РО₄^3- және - Р – О – Р - ; Р – О – Si – О – Р аниондарын түзеді. - Р – О – Р - ; Р – О – Si – О – Р аниондарының қозғалысы нашар, осыдан балқымадағы басқа иондардың да қозғалу жылдамдығы төмендейді.

Фосфаттардың әсерінен күйдіру кезіндегі барлық реакциялар жылдам жүреді және хлордың пештегі циркуляциясы болмайды. Бірақ фосфор ангидридінің шикізаттағы мөлшері 0,5...1 % асып кетсе, ол белитпен қосылып қатты ерітінділер түзіп, белиттің клинкер балқымасындағы ерігіштігін кемітеді. Алиттің де мөлшері кемиді. Р₂О₅ мөлшері 1 % көбейген сайын клинкердегі алиттің мөлшері 9,9 % азайып отырады. Егер шикізат қоспасында Р₂О₅ 7% көп болса үш кальцийлі силикат тіпті түзілмейді. Сөйтіп клинкердің белсенділігі төмендейді.

Р₂О₅ аз мөлшері (0,5 %-ке дейін) клинкердің гидравликалық белсенділігін едәуір жақсартады.

Егер шихтаға фтор мен Р₂О₅ түріндегі фосфорды бірден енгізсе, олар байланысып фторапатитті түзеді. Фтораратит минералдардың түзілу процестерінің жүруін жеңілдетіп, тіпті ҚК жоғары клинкер алуға мүмкіндік береді. Сөйтіп, фосфордың кері әсері жойылады. Зауыттарда фосфорлы минерализатор ретінде фторапатитті, фосфогипсті, фосфор шлагы қолданылады. Олар отынның шығынын азайтып, пештің өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

Титан тотығы. Титан тотығының клинкердегі мөлшері 0,2...0,5 % ғана. Ті⁴⁺ионы мен Si⁴⁺ ионының электр терістілігі бір-бірімен шамалас, соның нәтижесіне титан Si⁴⁺ ионының орнын баса алады. ТіО₂ қатысында СаСО₃ диссоциациясының температурасы төмендеп, әрі тезірек ыдырайды, қатты фазалы реакциясының жылдамдығы артады. Сұйық фаза төмен температурада пайда болады. Әрі тұтқырлығы кемиді, каолинитті 900...1000 ⁰С қыздырғанда бөлінетін глиноземнің тұз қышқылындағы ерігіштігі артады. ТіО₂ ионы жалғыз Si⁴⁺ ионының ғана емес, АІ³⁺, Ғе³⁺ иондарының да орнын баса алады. Сондықтан титанның көп мөлшері алюмоферриттің құрамына енеді. Титанның әсерінен клинкер минералдарының кристалдануы жақсарып, олардың гидравликалық қасиеті артады. Құрамында титаны бар цементтің бірінші, екінші тәуліктегі гидратациялық жылдамдылығы мен механикалық беріктігі төмен болады, бірақ кейін беріктігі титансыз цементтің беріктігінен шамамен 20 % артады, дегенмен титанның көп мөлшерінен минерал түзілу процесі нашарлайды. ТіО₂ СаО-мен гидравликалық қасиеті аз СаО∙ТіО₂ қосылыстарын түзеді, белит пен алиттің де белсенділігі төмендейді. М.М. Сычевтың анықтаулары бойынша шикізат құрамындағы ТіО₂-нің мөлшері 3 % және одан да көп болса, клинкер үгітіліп кетеді.

Марганец тотығы. Марганец тотығын клинкерде спектрлі анализдің көмегімен анықтайды. Көбіне ол домна шлагын қолданған кезде түзіледі. Марганец тотығының көмегімен клинкерлік балқыманың тұтқырлығы төмендеп, 900 ⁰С-тан бастап қатты фазалы реакцияның жылдамдығы артады. Темірге қарағанда марганецтің теріс заряды үлкен болғандықтан, қосылыстарда марганец темірдің орнын баса алады, сөйтіп С₄АҒ – С₄АMn(4CaO∙Al₂O₃∙(0,4Fe₂O₃∙0,6Mn₂O₃) қатты ерітінділер түзіледі. Марганец тотығы β-С₂S тұрақтандырады. Mn₂O₃-ның 4 % β-С₂S-тің, 0,5 % алиттің С₃S құрамына енеді. Mn₂O₃-ның әсерінен байланыспаған MgO-ның саны азаяды. Бірақ шикізаттағы Mn₂O₃-тің мөлшері 4 % жетсе, бұл пеште үлкен кесектердін (свары) пайда болуына әкеп соғады, клинкердің де гидравликалық белсенділігі төмендейді. Сондықтан шикізаттағы марганец тотығының мөлшері 1...2 % аспауы керек. Осындай мөлшерде ол жақсы минерализаторлың рөлін атқырады.

Хром тотығы. Cr₂O₃ хром тотығы да күйдіру процесінде минерализатордың ролін атқырады. Оның әсерінен қатты фазалы реакцияның жылдамдығы артып, балқыманың тұтқырлығы кемиді. Ол алиттің кристалдық құрылымына β-С₂S тұрақтануына әсер етеді, клинкердегі байланыспаған MgO-ның санын азайтады. [CrO₄]^3- тетраэдрлары [SiО₄]^4- тетраэдрының орнын баса алады. Оны реакция түрінде былай көрсетуге болады:

2Si⁴⁺ → 2Cr⁵⁺ + Са²⁺; Si⁴⁺ → Cr⁴⁺(4.24)

С₃S-тің кристалл торларында хромның 2 %, С₂S-тің торларында 8,6 % ери алады. Алты валентті хром алюмоферриттегі Аi³⁺, Ғе³⁺ иондарының да орнын алмастыра алады. Құрамы хромы бар клинкер жақсы гидратацияланады, ол әр түрлі ақауларға толы болады. Cr₂O₃–тің аз мөлшері (0,2...0,3 %) клинкердің гидравликалық қасиетін арттырады. Шикізат құрамындағы Cr₂O₃-тің мөлшері 2 % дейін ғана болуы керек, Одан асып кетсе алиттің түзілуін тоқтатып, кейде тіпті оның ыдырауына әкеліп соқтыруы мүмкін.

Барий және стронций тотығы. Барий мен стронцийшикізат қоспасында карбонат немесе сульфат ретінде болуы мүмкін. ВаО мен SrO да аздаған мөлшерде басқа тотықтар сияқты әсер етеді. ВаО кремнеземмен қосылып, 735...775 ⁰С-та екі барийлі силикат, 1050⁰С-тан асқанда үш барийлі силикат түзеді. Егер процесте ВаО емес ВаSО₄ қатысатын болса, ол СаСО₃-тің диссоциациясына ешқандай әсер етпейді. Тек түзілген С₂S әрекеттесіп қатты ерітінді түзеді. ВаО мен SrO-ның 0,3...1,0 % мөлшері балқыманың пайда болу температурасын төмендетіп, тұтқырлығын кемітіп, С₃S-тің түзілуін тездетеді. Одан көбейіп кетсе керісінше әсер етеді. Барий тотығының минерализаторлық қасиеті Cr₂O₃, Mn₂O₃, TiO₂, Ғе₂О₃ тотықтарына қарағанда нашар. Дегенмен, барий тотығының әсерінен цементтің сульфатқа, ыстыққа төзімділігі артады, рентген сәулелеріне қарсы кедергісі күшейеді.

Цинк тотығы. Цинктің хлоридтері, сульфаттары және карбонаттары клинкер пайда болу процестерінің катализаторлары болып есептеледі. Минералдардың кристалдық торында Zn²⁺ Са²⁺ ауыстырып қатты ерітінді пайда болуына алып келеді. С₃S-те ZnО-ның 2 % дейін ериді. Цинк қорғасын және мысбалқыма шлактардың құрамында да болады. Бұл қалдықтарды пайдаланғанда олар клинкер күйдіру процесіне әсер етуі мүмкін.

Жоғарыда келтірілген қоспалардан басқа цемент шикізатының құрамында өте аз мөлшерде литий тотығы LiO₂, мыс тотығы CuO, Mo₂O₃, V₂O₃, NiO, La₂O₃ кездесуі мүмкін. Бұлар өте аз мөлшерде болғандықтан өз алдарына жеке фаза түзбейді. Бұлар клинкер түзілу процесіне жалпы минерализаторлар сияқты әсер етеді, яғни СаСО₃ диссоцияциясын тездетеді, сұйық фазаның тұтқырлығы азаяды, клинкерлік минералдардың кристалдануы жеңілдейді.

4.9 Сулы әдіс пештерінде клинкер күйдірудің технологиялық процесі

4.9.1 Ішкі жылуалмастырғыштармен жабдықталған айналмалы пештердің конструкциясы және жұмыс істеуі

Портландцемент клинкерін күйдіретін айналмалы пештер қарама қарсы принциппен жұмыс істейді. Шикізат қоспасы оның жоғарғы салқын жағынан, ал отын мен ауа қоспасы төменгі ыстық жағынан беріледі. Отын мен ауаның қоспасы жанып, түзілген ыстық газдар материалға қарсы жүріп, оны қажетті температураға дейін қыздырады.

Айналмалы пештер диаметрі ұзындығы бойынша әр түрлі болуы мүмкін. 4.13-суретте көрсетілгендей олардың диаметрі ұлғайған бөліктері болады. Осындай ұлғайған алаптың әсерінен пеште жылу алмасу біршама жақсарады, себебі материал бұл алапта ұзағырақ тоқталады, газдың жылдамдығы да азаяды. Бірақ бұндай пештерде материалдың қозғаласы біркелкі болмайды, әсіресе кеңіген жерден тар жерге өткенде ол көп жиналып қалады, осының салдарынан материал ысылып, шаң көбейіп кетуі мүмкін. Футеровкасына да арнайы отқа төзімді кірпіштер қажет етеді. Сондықтан қазіргі кезде көбіне бір диаметрлі пештер қолданылады.

Сулы әдісте мынадай өлшемді пештер қолданылады: Ø4,0х150 м; Ø4,5х170 м; Ø5х185 м; Ø5,4х135 м. Пештің диаметрі өзгерген болса оны бөлшекпен көрсетеді. Мысалы: Ø5/4,5х135 м, алымында кеңейген алаптың диаметрі бөлімінде негізгі диаметрі көрсетіледі.

4.13-сурет. Айналмалы пештердің әр түрлі профилі: 1-диаметрі ұзына бойы тұрақты; 2-жентектелу алабы кеңейген пеш; 3-кальцилеу алабы кеңейген; 4- кальцилеу және жентектелу алаптары кеңейген пеш; 5-кептіру, кальцилеу және жентектелу алаптары кеңейген; 6-қыздыру алабы кеңейген пеш

Пештің конструктивтіқ элементтеріне оның қаңқасы, тіректері, жетегі (привод), ыстық және салқын жақтары, тығыздаушы құрылғылар, жылу алмастырғыш құрылғылары, футеровкасы және шикізат қоспасын беруге қажетті жабдықтары жатады.

Айналмалы пештердің қаңқасын болаттан істейді, корпусының қалыңдығы 22...24 мм, жентектелу алабында 40...46 мм. Пеш болат бандаждар көмегімен тіректерге орнатылады. Бандаждың әр қайсысы 2 роликке тіреледі.

Пештің қаңқасына кигізілген болат бандаждардың саны оның ұзындығы мен диаметріне байланысты, әдетте 6...8 құрсау аралығында болады. Пеш көлденеңінен 2...6 % енкейтіп орнатылады. Пеш екі тістегеріш (шестерня), редуктордың, электр қозғалтқыштың көмегімен қозғалысқа енеді, оның айналу жиілігі 0,5...1,5 айн/мин. Электр қозғалтқыштың қуаты 180...250 кВт, айналу жиілігі 1000 айн/мин.

Пештің материалмен толтырылу дәрежесі деп - материал толтырылған ауданның пештің қима кесіндісінің жалпы ауданына қатынасын айтады. Әдетте оның шамасы 5...17 % аралығында жатады. Бірақ толтырылу дәрежесі 13 % асқанда пештегі жылу алмасу процесі нашарлайтындығы анықталған.

Үлкен пештер негізгі жетектен басқа көмекші жетекпен жабдықталады. Ол әр түрлі жөндеу жұмыстары кезінде, пештің футеровкасын тексеріп немесе қайтадан қалаған кезде пештің қаңқасы созылып түсіп кетпеуі үшін пешті жай 1...4 айн/сағ жиілікпен айналдырып тұрады.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 257; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!