Процесс обжига цементного клинкера
Общие понятия
Для того чтобы получить из сырьевой муки цементный клинкер, материал нагревают до температуры около 1450 °С. При спекании, таким образом, создаются новые, химически активные соединения, которые называются клинкерными фазами. Для процесса обжига клинкера требуется окислительная атмосфера в печи, в противном случае клинкер получается коричневого цвета (вместо черного цвета), снижается прочность цемента и гидратация замедляется. Во время обжига происходит расход тепла на нагрев материала, высушивание, на процессы обезвоживания и разложения глинистых минералов, разложение карбонатов кальция и магния, на химические процессы спекания в результате твердофазных реакций и реакций с участием расплава. Скорость этих процессов и расход тепла в них зависят от химического состава сырьевой шихты, минералогического состава и физических факторов. Полное протекание этих эндотермических реакций является решающим для качества цемента.
В таблице 1.9 приводится обзор реакций, описанных ниже. Рисунок 1.14 показывает ход реакции процессов образования клинкера во время обжига в печи. В литературе содержится подробная информация о процессах клинкерообразования [53,71,72,73,74,75, 76].
Рисунок 1.14 - Реакции во время технологического процесса обжига портландцементного клинкера (по Вольтеру) [76]
Дегидратация
Глинистые минералы (каолинит, галлуазит, монтмориллонит) в интервале температур 50...100 0С теряют капельно-жидкую физически связанную воду.
Таблица 1.9 - Химические реакции при термической обработке портландцементной сырьевой муки (основные реакции обжига клинкера) по [77]
Teмпература, °C | Происходящий процесс | Химическая реакция |
<200 | Удаление свободной воды (сушка) | |
100-400 | Удаление адсорбированной воды | |
400-750 | Разложение глины. Формирование метакаолинита | Al4[(OH)8 Si4О10] → 2(А12О3·2SiО2) + 4H2О |
600-900 | Разложение метакаолинита и др. с образованием высоко реакционной смеси оксидов | А12О3·2SiО2 →Al2О3 + 2SiО2 |
600-1000 | Разложение известняка с дальнейшим формированием СS и СА | CaCO3 → CaO + CO2 3CaO + 2SiO2 + А12О3 →2(CaО· SiО2) + CaО·Al2О3 |
800-1300 | Твердофазовые реакции с участием CS и СА, формирование C4AF, C3A и C2S | CaO·SiO2 + CaO → 2CaО·SiО2 2CaO + SiО2 →2CaО·SiО2 CaO·A12O3 + 2CaO →3CaO·A12O3 CaO·A12O3 + 3CaO + Fe2О3→4CaO·A12O3 ·Fe2О3 |
1250-1450 | Дальнейшее клинкерообразование с синтезом C3S из C2S | 2CaО·SiО2+ CaO→ 3CaО·SiО2 |
Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 3568;