Понедельник, 06.07.2020, 23:12
Приветствую Вас Гость | RSS         
Меню сайта

Категории каталога
Аналитические обзоры [5]
Научные исследования [7]
Статьи [2]

Главная » Статьи » Исследования, статьи, обзоры » Научные исследования

Влияние серного ангидрида на обжиг портландцементного клинкера

Влияние серного ангидрида на обжиг портландцементного клинкера

Источниками серы в клинкере являются пиритные огарки, серосодержащие примеси в глинах и топливе, шлаки, фосфогипс и другие отходы химической промышленности.

Пирит в окислительной атмосфере печи разлагается с образова­нием серного ангидрида, который переходит в газовую фазу, а за­тем адсорбируется обжигаемым материалом с образованием K2SO4,  Na2SO4 или CaSO4. Сульфаты калия и натрия являются очень ус­тойчивыми соединениями и присутствуют в составе клинкера, полу­чаемого при температурах до 1500 0С. Сульфат кальция при высо­ких температурах (700—1500 0С) разлагается с образованием в окислительной среде СаО и SO3, а в восстановительной среде еще и CaS. Степень разложения CaSO4 зависит от ряда факторов и до­стигает при 1027—1177 0С 26—60%. Оставшаяся часть сернокислого кальция или входит в состав сложного сульфоалюминатного комп­лекса 3(СаО·А12О3CaSO4 или находится в составе клинкера в виде самостоятельной фазы. Диссоциация фосфогипса протекает интенсивнее, чем чистого CaSO4.

В присутствии серы ход процесса минералообразования изме­няется следующим образом. Присутствующие в составе сырьевых компонентов и образовавшиеся при низких температурах как вто­ричные продукты CaSO4, Na2SO4, K2SO4, CaS, FeS катализируют процесс диссоциации СаСО3 понижая температуру его интенсивного протекания на 10—80°.  В  результате обменной  реакции 2CaSО4+SiО2=2CaО·SiO2+2SO3 сильно ускоряется диссоциа­ция сульфата кальция и при низких темпе­ратурах образуется C2S. При температуре 800 — 1100  0С  образуются  двойные  соли 2CaSO4·K2SO4; CaSO3·Na2SO4, при разло­жении которых выделяется, в частности, тон­кодисперсная и химически активная СаО. Начиная от температуры 1000 0С в системах с CaSO4 идентифицируются следующие сульфатсодёржащие соединения: 3(СаО·А12О3CaSO4 (сульфоалюминат кальция), 3(CaO·Fe2O3CaSO4 (сульфоферрит кальция), 2CaO·SiO2·CaSO4 и 2(2CaO·SiO2CaSO4 (сульфосиликаты кальция). Эти со­единения стабильны до 1300—1400 0С, а вы­ше 1400 0С распадаются с выделением СА, С5А3, α'-C2S и CaSO4. При —1200—1300 0С возможно образование соединения 3(3СаО·SiO2CaSO4. Образование сульфоалюмината кальция сопровождается значитель­ным расширением (~ на 30%) объема гранул обжигаемого материала. Таким образом, на стадии низкотемпе­ратурного обжига CaSO4 интенсифицирует процесс минералообразо­вания.

В присутствии CaSO4 эвтектический расплав появляется при пониженной температуре и его свойства под влиянием ионов SO4 улучшаются: понижаются вязкость и поверхностное натяжение, увеличивается скорость диффузии ионов. В соответствии с этим должны интенсифицироваться процессы растворения C2S и СаО в расплаве и кристаллизация из последнего C3S. Дей­ствительно, как отмечают многие исследователи, в присутствии оптимального количества серы скорость связывания СаО увеличи­вается и процесс спекания клинкера может быть завершен при по­ниженных на 30—50° температурах. Но растворимость серы в рас­плаве невелика, поэтому при избытке ее свойства расплава могут не оказать решающего влияния на процесс высокотемпературного связывания СаО. Меньшую степень связывания СаО в шихтах, содержащих повышенное количество серы, можно объяснить следующим: 1) образованием соединения 3(СаО·А12О3CaSO4 вместо С3А и части C4AF, вследствие чего остается, значительное количест­во свободной СаО; 2) затруднением синтеза C3S в насыщенном серой расплаве (или распадом возникших кристаллов алита). В ре­альных заводских шихтах, содержащих окислы Na2O и К2О, опти­мальное количество SO3 может быть выше (0,5—1%), поскольку часть ее связывается в щелочные сульфаты и только избыточное количество SO3 оказывает самостоятельное влияние. Ослабляет отрицательное влияние SO3 на процесс синтеза C3S и MgO. Однако все-таки при концентрациях SO3 порядка 1,5—3% в клинкерах с высоким коэффициентом насыщения (0,90—1,0) не удается до­стичь полного усвоения извести даже при длительном (1—4 ч) обжиге при 1450 0С. Только после улетучивания избыточной серы реакция синтеза C3S доходит до конца.

В присутствии серы кристаллизация минералов в клинкере крупнокристаллическая и весьма отчетливая, в кристаллах алита наблю­даются поры, заполненные газообразным SO2. Сера в кристаллах минералов клинкера распределяется следующим образом.

В кристаллах β-C2S может растворяться до 6,2%, в кристаллах α'-C2S—5,8%, в кристаллах C3S — до 5,2% и в промежуточной фазе (C3A+C4AF) —до 11,5% SO3. Из самостоятельных серосодержащих фаз возможно присутствие небольшого количества метастабильного 3(СаО·А12О3CaSO4. В присутствии серы в C2S и C3S может раствориться и некоторое количество избыточной СаО.

Повышение содержания серы в шихте приводит к опасности образования комьев клинкера и колец в печи, а также сернистощелочных отложений на участке соединения вращающейся печи с циклонным теплообменником.



Бутт. Ю.М. Технология цемента.
Категория: Научные исследования | Добавил: cement (03.10.2008)
Просмотров: 2405 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0 |
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа

Поиск

Друзья сайта

Статистика
Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


При использовании любых материалов гиперссылка на сайт www.cement.ucoz.ru обязательна © cement.ucoz.ru 2007 - 2020