Портландцемент. Шикізат материалдары 23 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 41Следующая ⇒

Минералдардың пайда болу жылдамдығы Са²⁺иондарының қышқыл тотықтардың бетіндегі жаңадан пайда болған қосылыстардың қабатынан диффузиялану жылдамдығымен анықталады. Кварцтың ірі бөлшектерінің бетіндегі пайда болған қосылыстардың қалыңдығы 4...16 мкм жетеді. Жаңа қосылыстар талшық, қабыршақ, түйіршек ретінде пайда болады. Көбінесе олардың N_ср= 1,636...1,693, кей бір кезде N_ср= 1,709...1,714 және одан жоғары. Бүл алаптағы материалдың құрамында β - С₂S, α - С₂S, С₃А, С₆А_хF_у және аралық минералдар болады.

Пештердің конструкциясына байланысты бүл алапта материалдағы бос СаО мөлшері 12...35 % құрайды (4.16–сурет).

Төртінші алап – экзотермиялық реакциялар алабы. Бұл қысқа алап, пеш ұзындығының 5...7 % алады. Экзотермиялық реакциялар алабында қатты күйдегі реакциялар аяқталады, алаптың соңында материалдың құрамы С₂S, C₃A, C₄AF, байланыспаған бос СаО және шамалы 10...15 % С₃S тұрады. Материалдағы бос СаО мөлшері төмендейді, байланысқан SіО₂максимумға жетеді. СаО төмен негізгі минералдар мен (СА, СS, С₅А₃ т.б.) байланысып жоғары негізгі минералдар түзеді (С₂S, C₃A, C₄AF). Алдын пайда болған араалық қосылыстар бүл алапта ыдырайды. Қатты ерітінділер NС₈А₃, КС₈А₃, КС₂₃А₁₂ және 5...15 % С₃S пайда болады. Магний тотығы ірі периклаз кристалдары ретінде болады. Бүл алаптың соңында материалда эвтектикалық балқыма пайда болады.

Экзотермиялық реакциялар алабында материал өлшемі 2...10 мм түйіршектерге айналады. Материалдың түсі ашық қоңырдан ашық күлгін түске айналады. Себебі Fе₂О₃ әр түрлі минералдарға байланысады. Жаңа пайда болған кристалдардың өлшемі 0,5...10 мкм. Алаптың соңында жүйеде балқыма пайда болып күйдіріліп жатқан материалдың түйіршектері қаттылығын жоғалтып созылымды бола бастайды.

Температура 1300 ºС көтеріліп сұйық фаза пайда болады. Материалдың да температурасы тез көтеріле бастайды, өйткені қатты күйдегі реакциялар жылу бөле жүреді: әрбір 1 кг клинкер түзілгенде бөлінетін жылудың мөлшері 418 кДж тең. Сол себепті материалдың сәуле шығару қабілеті де артып, кальцилеу алабымен жалғасқан жерінде (шекарасында) жарық контраст пайда болады. Осыған қарап пештегі экзотермиялық реакциялар алабының орналасуын анықтауға болады.

Бесінші жентектеліп бірігу алабы пеш ұзындығының 10...15 % болады. Бұл алапта материалдың температурасы 1300 ºС-ден 1450 ºС дейін көтеріледі де қайтадан 1300 ºС төмендейді. Алдынғы алапта пайда болған алюминаттар мен алюмоферриттер (C₃A, C₅A₃, C₂F, C₄AF), оңай балқитын қоспалар және MgO балқып, сұйық фазаның құрамына өтеді. Ал С₂S пен СаО және қатты күйдегі реакцияның нәтижесінде түзілген аздаған С₃S қатты күйінде қалады. Түзілген сұйық фазаның мөлшері 15...35 % болады. С₂S пен СаО қосылып, сұйық фазада жентектелу арқылы клинкердің негізгі минералы С₃S-ті түзеді. Алайда клинкердің құрамында әктің байланыспаған бөлшектері қалады, бірақ олардың мөлшері 2 % аз болады. Сондай-ақ клинкердің құрамында байланыспаған кремнеземнің де 1...2 % болып бөлшектері қалуы мүмкін.

Айналмалы пештегі материал домалап майда бөлшектер бір-бірімен жабысып ірі гранулдар түзеді.

Алтыншы алап – бұл салқындату алабы, пеш ұзындығының 2...4 % ғана алады. Клинкердің температурасы 1300 ºС-тан 1100...1000 ºС дейін төмендеп, балқыған ерітінді кристалдана бастайды. С₃А, С₄АF минералдары, MgO өз алдарына кристалданады, ал ерітіндінің бір бөлігі шыны түрінде қатады, себебі тез суытылуына байланысты олар минерал түрінде кристалдануға үлгермей қалады. Егер клинкерді жайлап суытатын болса, онда кейбір минералдар, мысалы: С₃S, CaO мен C₂S-ке ыдырауы мүмкін, ал β – C₂S γ – C₂S-ке айналып кетуі мүмкін. Бұл процестер клинкер сапасына зиянды. Сол үшін клинкерді тез салқындату керек. Осыдан кейін ыстық клинкерді арнайы мұздатқыштарда суытады. Бос жентектелген клинкердің түйіршектері мұздатқышта үйкеліп клинкерлі шаң пайда болуға алып келеді.

4.9.5 Пештің ішінде сақиналардың пайда болуы

Шлам суынан ажырап кепкенде және жентектелу алабында клинкерлік балқыма түзілгенде материал бірігіп түйірлене бастайды. Шлам мен клинкер көбіне бір қалыпты түйірленбейді, осының нәтижесінде пештің футеровкасының кейбір жеріне материал жабысып қалуы мүмкін (4.17-сурет).

Футеровкаға жабысқан материал біртіндеп дөңгеленіп өсе береді. Шикізат шлам мен клинкер сақиналары пештің көлденең кесіндісін тарылтып, материалдың қозғалуына кедергі жасайды, нәтижесінде пештің жылу режимі бұзылып, аэродинамикалық кернеуі үлкейіп, оның қалыпты жұмыс істеуі бұзылады.

Пештің жоғары жағындағы шетіне, жиегіне түзілген шлам сақиналары шламның жүрісін тоқтатып, оның кейін қарай шаң камерасына төгілуіне әкеліп соқтыруы мүмкін. Шлам сақиналарының пайда болуына лайдың тым тез қоюлануы әсер етеді. Түтінді газдың температурасы жоғары болғандықтан шламның суы өте тез кептіріледі, шлам қоюланып футеровкаға жабысады.

Сондықтан пештен шығатын түтіннің температурасы неғұрлым жоғары болса, соғырлым онымен бірге кететін шаңның көлемі де көп болады, ол кезде шлам сақиналарының пайда болуына жақсы жағдай туады.

Пештің жоғары температуралы алабында клинкер сақиналарының түзілуіне көп нәрселер әсер етеді. Клинкер сақиналары материалдың футеровкаға жабысу қабілеті шамадан тыс жоғарылаған кезде түзіледі. Бұл материалдың құрамындағы 1200...1300 ⁰С балқымаға айналатын ерігіш заттарға байланысты. Түзілген балқыма пеш футеровкасымен әрекеттесіп, оның бетінде тұтқыр қабат түзеді.

Тұтқыр қабатқа келіп материалдың бөлшектері жабысып, сақина өсе бастайды. Сондай-ақ сақиналар шикізат қоспасының химиялық құрамы тұрақты болмағанда, пешке шикізат қоспасы мен отын бір қалыпты берілмегенде, шихта мен қатты отынның түйірлік құрамы әр түрлі болғанда, шикізаттың құрамында жоғары мөлшерде сілтілік тотықтар, сульфаттар, темір тотығы, отынның күлі болған жағдайда түзіледі.

Сақиналардағы материалдың химиялық құрамы клинкердің химиялық құрамынан өзгеше болады. Құрамындағы қайсы бір элементтердің мөлшеріне қарай сақиналарды сілтілік сақина, сульфаттық сақина және т.б-деп бөледі. Сақиналардың түзілуіне пештің өлшемдері де ықпалын тигізеді. Диаметрі үлкен пештерде сақиналардың түзілуі сирек кездеседі.

Сақиналардан құтылу өте қиын. Оларды түсіру үшін көбіне шикізат қоспасының химиялық құрамын өзгертеді, яғни силикат модулін 4-ке дейін көбейтеді. Сонда күйдірілуі қиын шихта сақина материалымен қосылып, майда-майда кеуек клинкер түйірлерін түзеді. Сәйтіп сақиналар бұзылып, пештің жұмысы қалпына түсе бастайды. Сақиналарды пештің ыстық жағынан атқылау арқылы да түсіруге болады. Кейбір жекелеген жағдайда пешті тоқтатьш, оларды ұрып түсіруі мүмкін.

В.К. Классен айналмалы пештерде пайда болатын сақиналарды 5 негізгі түрге бөледі:

1- шламды сақиналар;

2- шламды-тұзды;

3- материалды-тұзды;

4- төменнегізгі материалды;

5- клинкерлі (күлді) (зольные) сақиналар.

Шламды сақиналардың пайда болу себебі және оның себептерін жою жолдары. Шламды сақиналардың құрамы шикізат лайының құрамындай. Сақина шламның майда бөлшектерінің кебуі арқылы пайда болады. Шлам жоғарыдан пешке ағып түскенде ол корпусқа ұрылып майда тамшылар пайда болады. Олар корпусқа жабысып, кеуіп, сақина пайда болуына алып келеді. Бұл сақина пайда болмас үшін сұйық шламның ағысын сөндіру керек. Ол үшін шлам ағып түсетін жерде шламды ванна жасау керек. Пешке қосымша биіктігі 400 мм шайба орналастырады (4.17-сурет).


Сақи- налар	Ι-шлам- ды	ΙΙ-шламды- тұзды	ΙΙΙ- материалдыды- тұзды	ΙУ-төмен негізді	У-клинкерлі
4.17-сурет. Сулы тәсілді пештерде сақина пайда болуы

Шламды-тұзды сақиналардың пайда болу себептері және оларды жою жолдары. Шламды-тұзды сақина кейбір жағдайда шламның қою кезінде шынжыр аспалар аймағында пайда болады. Ол 6 м жалғасып, биіктігі 1 м дейін, құрылымы қабатты, тығыз, ұрғыш балғамен қиындықпен жойылады. Сақинаның құрамында жоғары мөлшерде 15...50 % дейін суға еритін сілтілі сульфаттар және хлоридтер, 5 % дейін күрделі силикаттар және гидросиликаттар болады (4.5-кесте).

Сонымен бұл сақиналардың пайда болу жағдайы:

- ерігіш тұздар көп болса;

- су тез буланып тұздар жаппай кристалданса;

- шынжыр аспалар рационалды асылмаса.

Ерігіш сілтілі тұздардың мөлшерін төмендету үшін пеш жүйесіндегі сілтілі қосылыстардың ішкі және сыртқы циркуляциясын төмендету керек. Ішкі циркуляцияны төмендету үшін сілтілерді айналдыруын (возгонка) азайтады. Ол үшін пеште қалпына келтіргіш (восстановительная среда) жағдай болмау керек. Сыртқы циркуляцияны азайту үшін пешке қайта берілетін шаңды төмендетеді, болмаса шаң беруді тоқтатады. Ол кезде электрсүзгіштердің шаңын басқа мақсатқа пайдаланады, немесе бөлек бір пеште күйдіреді.

Бұл сақиналар пайда болмас үшін рационалды шынжыр аспаларды ілген жөн. Сол кезде:

- судың булануы баяулайды;

- тұтқыр қою материал пештің ішінде жылдам қозғалады;

- шынжырлар корпусты шордан (нарост) тазалайды;

- шынжырдың буындары шордан тазаланады.

Бұндай қасиеттер тығыздығы төмен, винтті, бір жағынан асылған (ілінген) аспаларда болады. Шынжырлар ауыр, домалақ, буындардың диаметрі 150 мм, шыбықтарының диаметрі 27...30 мм болу керек (4.18 сурет).

4.5-кесте. Сулы тәсілді пештегі сақиналардың құрамы (В.К. Классен бойынша)

Сақи- налар	Ι-шламды	ΙΙ-шламды- тұзды	ΙΙΙ- материалдыды-тұзды	ΙУ-төмен негізді	У-клинкерлі
Заттық және химиялық құрамы	Шикізат, СаСО₃, SiO₂, саз	Шикізат, ерігіш тұздар R₂SO₄, RCl, R₂CO₃	2C₂S·CaCO₃, 2C₂S·CaSO₄, R₂Ca(CO₃)₂, 3CA·CaSO₄, RCl, R₂CO_3,2CaSO₄·K₂SO₄, CaO, CaCO₃, C₂AS, R₂SO₄, KAS₂, C₂S.	Негізгі –m CS→0,93 СА→0,55 >C₂АS→0,69 >С₄АF→0,85 C₂S→1,87 Орташа→1,0	C₃S, C₂S, C₃А, С₄АF
Температура, ^оС	50	80...90	750...1150	1150...1250	1340...1250
Суйық фаза: -құрамы -саны	Су 35...40	Тұз ерітінділері 25...30	Жуйелердегі балқыма R₂CO₃-CaCO₃, R₂SO₄- CaCO₃ 15...25	Төменнегізгі C-S-А-F 30...40	Клинкерлі С₄А F - C₃А- C₂S 20...25
Сақина пайда болу механизмі	Судың булануы Н₂О↑		R₂CO₂(CO₃)₂+CaCO₃+ +SiO₂→R₂CO₃+2C₂S·CaCO₃→ C₂S+CaO+R₂O↑+CO₂↑; R₂SO₄+CaCO₃+SiO₂→ 2C₂S·CaSO₄+CO₂↑+R₂O↑	C₂S+CaO+ +СS+С F+СА + +С₂А S →C₃S+C₂S+ C₃А+ С₄АF	Салқындағанда кристаллизациялану С₄А F - C₃А- C₂S
Сұйық фаза курсивпен көрсетілген

4.18-сурет. Сақина болдырмайтын рационалды шынжыр аспа

Шынжырлар бұрамалы сызықпен (ковалентовый линии) материалды алға итеретін түрде асылады. Кіріс (заход) саны 4...6. Шынжырлардың ұзындығы L бұрама (винт) арасындағы шеңбердің ұзындығына тең болуы керек. Пеш айналғанда, шынжыр корпусқа жатып оның бос жағы келесі шынжырдың бекітілген жеріне дейін жету керек. Шынжырлар бір-бірінің қасына жатып, корпустың бетінің төменгі жағын толық жауып, материалдың корпусқа жағылуына кедергі жасау керек. Шынжыр корпусқа бекітілгенде бірінші буыны корпуста бос қозғалу керек. Ол үшін бекітетін элементтің бойын пәс қылып, скоба тәрізді жасайды да оны корпусқа дәнекерлейді. Бұрамалы сызықтың пеш цилиндріне еңкею бұрышы 45...60⁰ болу керек, неғұрлым бұрышы кіші болса, соғұрлым аспаның тасымалдағыш қасиеті артады. Бұраманың бағыты былай айналу керек: пеш айналғанда материалға бұраманың (винт) пештің салқын жағындағысы кіру керек, материал шығатын кезде шынжырлар шнек секілді материалды пештің ыстық жағына итеру керек.

Судың булануын төмендетіп, сілтілі тұздардың жаппай кристалдануын тоқтату үшін бұл алапта шынжырлы аспалардың тығыздығын K_F≈2,5 м²/м² дейін төмендетеді.

Материалды – тұзды сақиналардың пайда болу себептері және оны жою жолдары. Материалды – тұзды сақиналарды әдебиетте фазалық құрамына байланысты спурритті, сульфатты, материалды деп атайды. Бұл түзілімдерді сақина деп атауы шартты (условно). Олар пештің дайындық алаптарында футировканың бетінде және шынжырлардың ыстық жағында қалыңдығы 200 мм дейін шор (нарост) ретінде пайда болады. Бұл түзілімдер мерзіммен құлап, пештегі материалдың толқынды қозғалуына алып келеді. Ол материалдың жеткіліксіз немесе артық күйдірілуіне, жентектелу алабында жақпаның (обмазка) құлауына келтіреді. Шынжырларда шор пайда болғасын жылуалмасу процесі бұзылады, пештің өнімділігі төмендеп, отынның шығыны жоғарылайды. Шордың құрамында келесі қосылыстар пайда болуы мүмкін: 2C₂S·CaCO₃, 2C₂S·CaSO₄, 3CA·CaSO₄, KCl, 2CaSO₄·K₂SO₄, CaO, CaCO₃, C₂AS, KAS₂, K₃Na (SO₄)₂, K₂SO₄, NaKCO₃, C₂S.

Бұл типті шордың пайда болу механизмі сұйық фазаның пайда болуы, азаюымен немесе толық жоқ болып кетуімен байланысты. Пеште 690...900 ⁰С аралығында материалдың құрамында сілтілердің жоғары мөлшерде болғандығынан 15...25 % төмен температуралы балқыма пайда болады.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 195; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 18 19 20 21 222324 25 26 27 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!