Пятница, 10.07.2020, 04:18
Приветствую Вас Гость | RSS         
Меню сайта

Категории каталога
Общие сведения [20]
Основные сведения о цементе, технологии, промышленности, производителях.
Необычные эксперименты [3]
Необычные эксперименты с цементом
Чертежи AutoCAD [1]
Скачать атлас конструкций
Огнеупоры [1]
Исследования, статьи, обзоры [14]
Технология производства цемента [36]
Этапы производства цемента [5]
Оборудование [33]
WEB мастеру [2]
Материалы для веб мастеров
Мои статьи [1]

Главная » Статьи » Необычные эксперименты

Обжиг цементного клинкера при нагревании в неравновесных условиях

Обжиг цементного клинкера при нагревании в неравновесных условиях

Создать неравновесные условия можно следующими способами:

- резкий обжиг;

- обжиг укрупненного помола шлама;

- двухшихтовая технология.

Рассмотрим каждое из приведенных условий.

1. Резкий обжиг клинкера – очень быстрое нагревание при вводе материала в разогретый до максимальной температуры реактор. В этом случае обжиг клинкера идет с максимальной скоростью. Данный способ может быть осуществим только при производстве цемента по «сухому способу», т.к. после декарбонизации и подогрева сырья в запечных теплообменниках сырьевую муку можно сразу подать в зону с максимальной температурой. При «мокром способе» этот процесс не осуществим, потому что материал нагревается постепенно, проходя по всей длине печи.

Рассмотрим график зависимости времени обжига от температуры (рис.1):


Рис. 1


На графике видим, что процесс обжига длится всего 0,5 часа при резком обжиге (2), при постепенном обжиге время самого обжига так же 0,5 часа. Все остальное время, 2,5 часа необходимо для нагревание материала до образования расплава.

Многократное ускорение процесса обжига объясняется следующим:

1) Ускоряются процессы разложения СаСО3 и глинистых материалов и совмещаются во времени с синтезом оксидных минералов (силиката, алюмината и феррита кальция). Реагирующая фаза находится в высокодисперсном состоянии и с большим числом дефектов, что обеспечивает высокую химическую активность.

2) При резком обжиге образуется дополнительное количество высокосиликатного расплава, обладающего пониженной температурой плавления (1130-1180 ºС, в отличие от 1338 ºС при постепенном обжиге). Этим и доказывается физико-химическая интенсификация процесса обжига клинкера в неравновесных условиях. Синтез происходит в 5-6 раз быстрее чем при длительном нагревании.


При постепенном обжиге происходит спекание оксидов и только потом, при 1338 ºС их плавление:

С + S --> C2S --> CS --> C2S --> C3S

C + A --> CA --> C12A7 -->C3A

C+F --> CF --> C2F

При резком обжиге происходят следующие реакции:

С + S --> C2S

C + A --> CA

C+F --> CF

Оксиды C2S, CA, CF образуются при резком обжиге без спекания, температура их плавления 1130-1180 ºС, поэтому расплава больше и при более низкой температуре.


Химический состав расплава:

С – 45%

А – 10%

F – 8%

S – 37%

Минералогический состав расплава:

- железосодержащий геленит (C2AS) – 26%

- железосодержащий волостонит (α-CS) – 74%

Колмчество расплава при резком обжиге – 50-55%, количество CaO – 50-45%. Меняется механизм и последовательность образования клинкерных минералов:

α-CS (F) + CaO --> C2S + C3S;

C2AS (F) + CaO --> C3S + C3A + C2F

Количество расплава контролируемо и определяется скоростью реакции и температуры. Процессы рекристаллизации и спекания отсутствуют.

На практике распространения пока не получили, но аппарат для резкого обжига недавно был создан японскими специалистами. Аппарат состоит четырех циклонных декарбонизаторов и реактора, представляющего собой конструкцию кипящего слоя. Холодильник для охлаждения клинкера так же выполнен в виде кипящего слоя. Процесс обжига в таком аппарате длится всего 6-8 минут, гранулы клинкера имеют размер 1,5 – 3,5 мм.

В скором будущем резкий обжиг клинкера во всем мире будут производить именно в таких реакторах кипящего слоя.

2. Обжиг укрупненного помола шлама (по карбонатному компоненту, 30% остатка на сите №008)

На рис.2 изображена частица CaO, взаимодействующая с расплавом. По мере взаимодействия с расплавом на поверхности частицы образуется высококремнеземистый слой 2, который постепенно проникает внутрь частицы, уменьшая радиус еще не прореагировавшего CaO 3. Вокруг частицы CaO находится высокодисперсные частицы глины 1 без примесей. Диаметр частицы СаО примерно 150 мкм.


Рис. 2


В центре остается свободный СаО, не успевающий прореагировать. В этой системе неравновесность представлена крупными частицами карбоната. При 1130 – 1150 ºС пленка плавится и пропитывает центр зерна, идут процессы синтеза клинкерных минералов. Синтез идет до конца, если количество крупных частиц, не прошедших через сито №008 не более 30%. Синтез идет по той же схеме, что при резком обжиге. Образуются только низкоосновные силикаты кальция из-за недостатка СаО. Если частиц больше 30% и их размеры больше, то в клинкере остается более 1% СаО свободного, что приводит к разрушению готового изделия в следствии гидротации СаО в затвердевшей массе.

Данный метод используется на практике Старооскольским цементным заводом.

3. Двухшихтовая технология

Двухшихтовая технология заключается в приготовления шлама в виде двух шихт:

- легкоплавкая шихта 1;

- шихта II (карбонатный компонент).

Схема приготовления следующая:

мел - 78%

глина - 20%

огарки – 2%

отнимаем 50% карбонатного компонента, останется:

мел – 28% |

глина – 20% | - шихта 1;

огарки – 2% |


мел – 50% - шихта 2.

Обжиг производится во вращающейся печи методом двухстороннего питания. Шихта 2 подается с холодного конца печи, с влажностью 40%. Шихта 2 подается с горячего конца печи через специальную форсунку с потоком воздуха под давлением. На рис.3 схематически изображен способ обжига методом двухстороннего питания.

Рис. 3. 1-слой карбонатного компонента (шихта 2), 2 - шламовый питатель, 3- корпус вращающейся печи, 4- капли легкоплавкого расплава, 5 -факел сгорающего топлива, 6- труба для подачи шихты 1, 7- бункер шихты 1, 8 - дозатор, 9 сжатый воздух от коипрессора, 10 подача топлива, 11 - выход клинкера.

Этот метод имеет следующие достоинства:

- экономия топлива 25%;

- более высокое качество клинкера за счет микрокристаллической структуры;

- уменьшение потерь тепла корпусом.


Опыт использования такого метода обжига клинкера имеется. Но здесь так же имеются трудности. Эта трудность заключается в подаче шихты с горячего конца печи посредством отдельной трубы. На конце трубы, находящемся в печи имеется форсунка, через которую производится подача материала. Через эту форсунку очень трудно подать 50% сырья (шихта 1) вследствие относительно низкого давления (для больших печей масса шихты 1 достигает 75т/ч). Таким образом, чем больше твердой фазы будет в воздушном потоке, тем больше будет трение воздушно-пыльного потока о стенки форсунки, концентрация пыли достигает 4-5 кг/м2. Если увеличить давление воздушного потока, то можно охладить зону обжига и тем самым увеличить расход топлива, что не приемлемо.


Обжиг цементного клинкера при нагревании в неравновесных условиях будет очень перспективным в скором будущем. Эти методы постоянно изучаются и совершенствуются, достигая высокой эффективности. На данный момент обжиг при нагревании в неравновесных условиях мало распространен на практике, в следствие затруднений в инженерном воплощении идей.

Категория: Необычные эксперименты | Добавил: cement (18.03.2008)
Просмотров: 4207 | Комментарии: 5 | Рейтинг: 4.5/4 |
Всего комментариев: 4
0
4 Шевалева Светлана Львовна   [Материал]
информация очень интересна и для металлургов. Предлагаем нашу профессиональную помощь в создании промышленныых агрегатов обжтига иплавления шихтовых материалов и сырья длчя предприятий , выпускающих цемент.

0
3 jesenoisync   [Материал]
обновляйтеь чаще!

0
2 Алексей   [Материал]
Это называется Р-Обжиг,изучен в РХТУ менделеева,на практике показывает хорошие результаты у нас точно есть один завод который внедряет эту технологию
Ответ: Алексей, немогли бы вы немного рассказать об этом? Как давно это испытуется/внедряется и какой завод, если не секрет?

0
1 директор завода   [Материал]
очень редкая статья для интернета, да и в литературе трудно найти подобное. Спасибо автору.

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