Дәріс 8 Тақырыбы: Портландцемент клинкерінің алынуы және қатаю теориясы

Дә ріс жоспары:

1. Портландцемент клинкерінің алынуы

2. Цемент клинкерін диірменге тартып ұ нтақ тау

3. Портландцементінің қ атаю теориясы

Шикізаттар араласын кү йдіру жә не клинкерді алу цемент ө ндірісіндегі ең бір маң ызды процес. Жоғ арыда айтылғ андай дайындалғ ан шикі заттар араласы айналмалы пеште, кейде /қ ұ рғ ақ тә сіл ө ндірісінде/ шахты пешінде 1400 - 1500°С температурада кү йдіріледі. Айналмалы пеш 3. 2. (б) суретте кө рсетілгендей ұ зын барабан тү сті болады. Ү зындығ ы 185 жэне 230 м, диаметрі - 5 жә не 7 м. пештің іші отқ а тө зімді материалмен қ апталғ ан. Жер тегістігіне 3 - 4 С бұ рышпен мық ты тұ ғ ырлар ү стіне бекітіліп роликтерге орналастырылғ ан. Айналу жылдамдығ ы - 0, 5 -1, 4 мин" ¹. Пеш қ арама - қ арсы ағ ым принциптерімен жұ мыс істейді, демек шикі зат пештің кө терілген жоғ арғ ы/ суык/ жағ ынан келіп тү седі, ал тө менгі/ ыстык/ жағ ынан ауамен араласқ ан отын ү рленеді - пеш бойымен 20 - 30 м лаулап жанады. Осы ыстық жалынғ а қ арама - қ арсы пештің ө з білігінің айналасында айналуы арқ асында шикі зат ақ ырын тө мен жылжиды. Ыстық газ 2 - 13 м/с жылдамдық пен материалғ а қ арсы тартылып, жылулық эсерін тигізеді, материал біртіндеп кү йе бастайды.

Шикізаттар араластьщ қ андай тә сілмен дайындалса да кү йдірілген кездегі жү ретін процестердің ерекшеліктері бірдей жә не олар материалды қ ыздыру температурасы мен ұ зақ тығ ына байланысты. Бұ л процестерді сипаттау ү шін пешті ұ зындығ ы бойынша алты зонағ а бө леді. Ә рбір зонаның температурасына байланысты тү рлі физикалық жә не химиялық процестер жү реді. Бірақ, температуралық зоналар арасында кесіп айтатындай шекара жоқ. Себебі газдың, материалдың жэне пештің бетін қ аптағ ан материалдың / футеровканың / нағ ыз температурасын анық тау қ иын, сонымен қ атар химиялық реакциялар да бір - бірімен қ абаттаса немесе басталуы мен аяқ талуы беттесе жү реді. Сонымен I - зона 200 С дейін булау зонасы /кептіру/; II - 200-800 X - қ ыздыру/ дегидратациялау/; III - 800-1100 °С -декарбонизациялану/ кальцийлену/; IV - 1100-1300 °С -экзотермиялық реакциялар; V - 1300-1450 °С - ала - жұ ла балқ ыта кү йдіру; VI - 1300-1000 °С - суыту зонасы.

Сонымен осы аталғ ан зоналарды қ арастырып талқ ылайық.

1. Кептіру зонасында пештің жоғ арғ ы басына келіп тү скен шикізаттар араласы біртіндеп ыстық газбен кездесіп 70 - 200°С температурада кебе бастайды. Жылжи келе, майда тү йіршіктерге ыдырайды жэне химиялық реакциялары да жү ре бастайды.

2. Қ ыздыру зонасында 200 - 800 С температурада органикалық қ оспа заттар жанып кетеді, саздық минералдардан химиялық байланыс сулар ажырайды, сө йтіп сусыз каолинит АІ₂О₃ ■ 2SiO₂ пайда болады. Бү л екі зона сулы тә сіл ө ндірісінде пеш ү зындыгының 50 - 60 пайызын жайлайды. Ал қ ү рғ ақ тә сіл бойынша пештің ү зындығ ы кептіру зонасының ү зындығ ындай мө лшерге қ ысқ а болады. Декарбонизация зонасы - 300 - 1100°С температурада карбонаттардың диссосациялық процестері жү ріп СаО, Мg0, жэне С0₂ пайда болады. Саздық алюмосиликаттары структуралары бос жеке оксидтерге ажырайды -SiO₂; А1₂О₃ жә не Ғ е₂О₃- Диссосация процестері кө п жылуды сің іреді. Мысалы, СаСО₃ < -> СаО-С0₂ -а, 1 кг

СаС0₂ - тарату ү шін 1785 кДж жылу қ ажет етеді. Сондық тан да, бү л зонада шикі заттар араласының температурасы жайлау кө теріледі. Осы зонада калций оксиді /СаО/ жеке қ ышқ ыл тотық тарымен /SiO₂; Al₂0₃; Ғ е₂O₃/ә рекеттесіп негізгі қ осындыларды қ ү райды:

СаО ■ SiO₂; 2СаО ■ SiO₂; СаО ■ А/₂0₃; 2СаО ■ Ғ е₂0₃

4. Экзотермиялық реакциялар зонасы - 1100- 1300°С. Бү л зонада температура биік болғ андық ган, материалдың сілтілік жә не қ ышқ ылдық оксидтерінің арасында реакция активті жү реді, процес кө п жылу бө ле жү реді /экзотермиялық процес/. 1200°С жэне одан жоғ ары температурадағ ы шамада бү рын қ ү ралғ ан тө мен негізді қ осындылар клинкердің негізгі минералдарының дэрежесіне дейін қ анық тырыла бастайды. Сө йтіп бір кальцийлі силикат СаО-SiO₂ екі кальцийлі силикатқ а 2СаО ■ SiO₂(С ₂S) кө шеді; СаО-А1₂О₃- = ЗСаО■ А1₂О₃(С₃А); СаО■ Ғ е₂О₃ -> 2СаО-Ғ е₂О₃(С₂Ғ е) немесе СаО■ А1₂О₃ ■ Ғ е₂О₃ кө шеді. Экзотермиялық температуралардың арқ асында, бү л зонада температура 1300 С дейін кө теріледі. Осы температурада негізгі минералдардың қ ү рылуы аяқ талып та қ алады. Бірақ материалдарда ә лі жеке кальций оксиді сақ талады.

5. Жарым - жартылай балқ ыта кү йдіру зонасы - 1300-1450 С температурада кү йдірілетін аралас бірлі - жарым балқ иды. Алдымен ү ш кальций алюминат /СзА/, тө рт кальций алюмоферрит /С4АҒ /, магний оксиді жә не барлық жең іл балқ итын материалдың қ оспалары еріп сү йық фазағ а кө шеді. Осы сү йық фазада кө пшілігінде ерімей қ атты тү рінде қ алатын екі кальцийлі силикат /С₂S/. Бірақ температура жоғ арылағ ан сайын /1450 °С/ ол бірлі - жарым осы сү йық фазада еріп кальций оксидімен қ осылады да ү ш кальций силикат қ ұ рады ЗСаО-SiO₂(С₃S), ал бү л - клинкердің негізгі минералы. Ол С₂S салыстырғ анда сү йық қ орытындыда онша ерімейді, сондық тан сү йық фазадан кристалданып бө лініп шығ ады. Осындай процестердің эсерінен қ орытпада /ерітіндіде/ СаО жә не С₂S мө лшері азаяды да, бү лар тағ ы ери бастайды. Сө йтіп С₂S қ ү рьшу процесі қ айталана береді. С₂S пайда болу процесі 25 - 30 мин ішінде бітеді. Осы уақ ыттың ішінде барлық СаО сү йық балқ ытылғ ан фазада еріп С₂S ерітіндісімен ә рекеттесіп ү лгереді. Неғ ү рлым осы процес толық жү рсе, соғ ү рлым С₂S кө птеу болады. Осы зонаның аяқ кезінде температура кілт 1300°С тө мендейді, сол себептен С₂S майда кристалл тү сті болып қ ү рылады. Ал кү йдірілген материалдар араласы мө лшері 4 - 25 мм майда тү йіршіктер қ алпында суыту зонасына келіп тү седі. _

6. Суыту зонасы. Клинкердің температурасы 1300 С - тан ІООО тө мендейді. Осының нэтижесінде балқ ығ ан қ орытынды кристалданып, одан С₂S; С₃S; СзА; С₄АҒ жэне біраз Мg0, СаО бө лініп шығ ады. Сү йық фазаның бірлі - жарымы шыны тү сті болып қ атады. Оның мө лшері 15 пен 30 %-дың аралығ ында болады. Пештен шық қ ан бойы қ орытындыны - клинкерді тез суытқ анда ол шыны тү сті болып қ атады, ал баяу суытқ анда - толық кристалданады. Сондық тан ө ндірісте, клинкерді онша тезде емес жэне онша баяу да емес орташа қ алыптасқ ан жылдамдық пен мү здатқ анша суытады.

Сонда ғ ана суытылғ ан сү йық фазаның біразы аморфты шыны

тү рінде, біразы кристалданғ ан тү рінде алынады. Жоғ арғ ы

температурада пайда болатын сү йық фазаның қ ү рамына кірмейтін клинкердің едэуір/ 70 - 65 пайыз/ бө лігі толығ ымен кристалдық қ алпында болады.

Суытылғ ан клинкер қ оймада бір немесе жарты ай шамасында жату керек. Себебі осы уақ ыттың ішінде бірлі - жарым кальций жэне магний оксидтері аү а ылғ алымен сө ніп ү лгеру қ ажет. Кейбір ө ндірісте клинкер 50-90 С температурағ а дейін суытылғ ан соң бірден диірменге жіберіледі. Ә рине ол ү шін клинкер жақ сы дайындалғ ан,

нормалды режимде кү йдірілген шикізаттар араласынан алынуы керек. Сол жағ дайда ғ ана клинкерде жеке СаО жә не Мg0 болмайды.

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒