Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
29) Характеристика процессов, происходящих в клинкерообжигающих вращающихся печах.
Для обжига сырьевой смеси как при мокром, так и при сухом способе производства почти исключительно применяются вращающиеся печи. При сухо» способе производства иногда используют шахтные печи. Длина современных вращающихся печей при мокром способе производства достигает 150 — 185 м и более, а диаметр — 4 — 7 м. В настоящее время основную массу клинкера на заводах обжигают в печах размерами 4,5х170 и 5х185 м. Они рассчитаны на суточную производительность по клинкеру 1200 и 1800 т. Удельный расход тепла составляет 6100 — 7600 кДж/кг, удельный расход электроэнергии по печной установке — 25 — 26 кВт ч/т клинкера. Устанавливают также печи размером 7Х230 м, производительностью до 3000 т/сут. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера процессами, в результате которых образуются спекшиеся зерна, состоящие из минералов СзS, β-С2S, СзА, С4AF и стекловидной фазы. Необходимо обеспечить условия, способствующие получению клинкера с монадобластической микростуктурой. Этому способствует повышенный коэффициент насыщения сырьевой смеси и оптимальная продолжительность выдержки клинкера в зоне высоких температур. Шлам, попадая в печь, подвергается воздействию дымовых газов, имеющих температуру 300 — 6000 С. Начинается энергичное испарение воды, которое сопровождается постепенным загустеванием шлама. Когда значительная часть воды уже испарилась, образуются крупные комья, которые затем распадаются на более мелкие частицы вследствие ухудшения связующих свойств глиняного компонента, а также разрыхляющего воздействия цепей. При последующем движении материал попадает в область более высоких температур. При 400— 5000 С в материале выгорают органические примеси и начинается дегидратация каолинита и других глинистых минералов с образованием, в частности, каолинитового ангидрида Аl2Oз2SiO2. Все эти процессы проходят в печи до температуры материала примерно 600 — 7000 С. Участок печи, где вода испаряется и материал высыхает, называется зоной сушки. Следующая зона, где происходит дегидратация глины и идет дальнейшее нагревание материала до 700 — 8000 С, называется зоной подогрева. Эти две зоны занимают до 50— 55% длины печи. При температуре 750 — 8000 С и выше в материале начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. При 8000 С начинается сцепление отдельных частичек порошка и образование гранул разного размера. При реакциях в твердом состоянии между карбонатом кальция и продуктами распада глинистых минералов образуются β-2СаO SiO2, CaO A12O3 и 2СаО Fe203. При 900—10000С резко усиливается разложение карбоната кальция с образованием окиси кальция в свободном виде и углекислого газа СО2. Участок печи, где разложение углекислого кальция идет наиболее интенсивно (900 — 11000 С), называется зоной кальцинирования. Разложение СаСОз является эндотермической реакцией, идущей с большим поглощением тепла (1780 кДж на 1 кг СаСОз). При температуре материала 1000 — 11000 С и где основная масса CaCO3 уже превратилась в свободную окись кальция и частично в С2S, СА и С2F, резко возрастает интенсивность реакций в твердом состоянии. Реакции образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция являются экзотермическими. Интенсивное образование этих соединений приводит к интенсивному повышению температуры материала — на 150 — 2000 С. Этот участок печи получил название экзотермической зоны. В зоне кальцинирования возрастает скорость образования C2S, а также перехода СА в С5Аз и далее в СзА. К концу экзотермической зоны температура материала достигает примерно 13000 С. К этому времени он состоит преимущественно из С2S, СзА, С4AF или С2F. При температуре 13000С начинается спекание материала вследствие образования в нем расплава в количестве 20 — 30% объема начавшей спекаться массы. В расплав переходят СзА, С4АF, MgO и СаО, в дальнейшем и двухкальциевый силикат С2S. При этом в жидкой фазе образуется основной минерал портландцемента — трехкальциевый силикат СзS из С2S и СаО. Выделение из расплава C3S сопровождается понижением в нем концентрации С2S. Трехкальциевый силикат выделяется из расплава вместе с небольшим количествами А1203 и MgO, образуя с ними твердыи раствор, который называют алитом. Участок печи, где проходит спекание материала и об зование алита, называется зоной спекания. Здесь матерна„ нагревается примерно от 1 300 до 1 4500 С. Алит и белит характеризуются благоприятной кристаллической структурой, а содержание неусвоенной окиси кальция не превосходит 0,5 — 1%. Температура образования жидкой фазы и ее количество зависят от компонентов сырья, которые в процессе обжига образуют минералы-плавни (С3А, C4AF). Для ускорения процесса клинкерообразования применяют специальные добавки-минерализаторы (фтористый кальций СаF2, кремнефтористые натрий Na2SiF6 или магний MgSiF6, окись железа в виде руды или колчеданных огарков, гипс и фосфогипс). Большой эффект дает введение указанных фтористых солей в количестве 0,5 — 1% массы клинкера. Они понижают температуру спекания на 100 — 1500С. После зоны спекания обжигаемый материал переходит в зону охлаждения. До температуры примерно 13000 С в нем присутствует еще жидкая фаза и продолжается реакция усвоения окиси кальция и образования СзS. Затем жидкая фаза застывает и спекание заканчивается. Последний участок печи, где полученный клинкер охлаждается воздухом от 13000 С до температуры, при которой выходит из печи (1000 — 11000 С), называется зоной охлаждения. Обычно при охлаждении клинкера с 1450 до 13000 С и ниже жидкая фаза в нем застывает частично в виде стекла, частично же при этом происходит кристаллизация из расплава СзА, C4AF, а также MgO (в виде периклаза). Охлажденный клинкер состоит из кристаллов минералов-силикатов и промежуточного вещества, в которое входят стекло, минералы-плавни (С4АF, СзА, С5Аз), а также окиси кальция и магния. Медленно охлажденные клинкеры содержат крупные кристаллы окиси магния (до 30—40 мкм). Обычно из медленно охлажденного клинкера получается цемент с пониженной активностью, что объясняется пони женным содержанием стекловидной фазы. Цементы с повышенным содержанием стекла в клинкере характеризуются повышенной экзотермией.