Интенсификация работы печей сухого способа осложняется обра­зованием настылей в системе запечных теплообменников, нарушающих аэродинамический и тепловой режимы работы печи. Это сопровожда­ется сокращением вы­работки клинкера, увеличением простоев печи, повышением удельного расхода топлива и электроэнергии.

Наросты в газоходах теплообменников представляют собой слоис­тый материал серо-желтого цвета. Фазо­вый состав настылей зави­сит от наличия R₂O, SO₃ и Clˉ в сырьевых ма­териалах и топливе.

В процессе обжига при температуре выше 800°С и в результате химических реакций щелочные соединения возгоняются и переходят в печные газы. В циклонных тепло­обменниках вследствие интенсивного контакта газов с частица­ми материала происходит почти полная их кон­денсация. Только часть этих соединений выходит из печи с клинке­ром, остальная – накапливается и циркулирует в печном агрегате. Щелочи в газовой фазе вступают в реакцию с СО₂, SО₂ и ионами Clˉ, образуя кар­бонаты, сульфаты и хлориды щелочных ме­таллов, которые плавятся и конденсируются в газоходах в виде насты­лей. Наличие хлора в мате­риале ускоряет возгонку щелочей, поэтому содержание его в шихте для сухого способа строго лимитируется – не более 0,012% [1, 2].

Исследование влияния хлора на процессы минералообразова­ния проводилось на промышленном шламе с КН=0,92, силикатным модулем 2,27 и глиноземистым 1,41. Содержание хлора в шламе составило 0,03% (№1), затем в него ввели 1% хлора в виде NaCl (№2).

На дериватографе фирмы «МОМ» с новой системой «Экохром» и с записью параметров на компьютере был выполнен диф­ференциально-термический анализ до 1450⁰С смесей №1 и №2, отличающихся только содержанием хлора (рис. 1). Как установлено, что хлор снижает темпе­ратуру декарбонизации с 905 до 885⁰С.

Влияние хлора на реакци­онную способность смесей определялось по интен­сивности процессов декарбониза­ции и минерало­образования, ха­рактеризующихся количеством СаО_св при температурах 750, 850, 950, 1250, 1350 и 1450 ⁰С без вы­держки (табл. 1).

Как показывает рентгенофазовый анализ (рис. 2), спек смеси №1 при 850⁰С представлен СаСО₃ (3,04; 2,49; 2,28; 2,09 Å), SiO₂ (3,35 Å), СаО_св (2,78; 2,41 Å) и в очень небольшом ко­личестве спурритом 2С₂S·СаСО₃ (2,71; 2,67; 2,63 Å). В спеках смеси №2 в присутствии по­вы­шенного содержания хлора процесс декарбони­зации мела более ин­тен­сивный, значительно снизилось содержание СаСО₃ (3,04 Å), увели­чи­лось количество СаО_св. (2,78; 2,41 Å) и спуррита (2,71; 2,67; 2,63 Å).

В спеках смесей при 950 ⁰С СаСО₃ уже не обнаружива­ется, т.к. он полностью декарбонизировался. Спек в основном состоит из СаО_св, присутствие хлора ускорило процесс белитообразования, о чем свиде­тельствует снижение интенсивности дифракционного макси­мума SiO₂ и увеличение интенсивности отражений белита С₂S.

Дальнейшее повыше­ние температуры ускоряет процессы минера­лообразова­ния. В спеках смеси № 1 при 1250⁰С содержание СаО_св сни­жается с 39,4 до 13,3 %, а после по­явления расплава происходит интен­сивное об­разование алита С₃S, и содер­жание СаО_св снижается до 5,2% при 1350 ⁰С и до 0,4 % при 1450 ⁰С. Присутствие хлора в смеси №2 ока­зывает положительное влияние, при всех температурах в спеках со­дер­жание СаО_св в смеси №2 меньше.

Одновременно определялось содержание хлора в спеках смесей №1 и №2 (табл. 2). При 750⁰С содержание хлора в смеси №1 снизилось с 0,03 до 0,004%, а в смеси №2 - с 1,03 до 0,42%, т.е. к 750 ⁰С возгонка хлора из сырьевых смесей составила 86-59%. Таким образом, в печь хлор посту­пает в значительно меньшем количе­стве. При 1450 ⁰С без выдержки воз­гонка хлора составила почти 100%.

Физико-механические испытания показали, что цемент №2, полу­ченный из смеси с повышенным содержа­нием хлора по прочности не уступает це­менту №1 и соответствует марке 500.

Таким образом, хлористые соли интенси­фицируют дис­социацию СаСО₃, синтез клинкерных минералов и не снижают прочности цемента. Однако ввиду высокой летучести хлора и для пре­дотвращения образо­вания настылей и зарастания газоходов необходимо байпасировать часть газов с последующей их очисткой и утилизацией, что приведет к повышенному расходу топлива и электро­энергии.

Литература

1.  Дуда В. Цемент. – М.: Стройиздат, 1981. – 464 с.

2.  Ананенко Н.Ф., Никифоров Ю.В. Опыт перевода заводов с мокрого способа на сухой и полусухой способы производства за рубежом // Обзорная инфор­мация ВНИИЭСМ. – 1981. – Вып. 2. – 36 с.