Влияние различных технологических факторов на процессы образования минералов при обжиге.

На пример обжига клинкера. На процессы, протекающие при обжиге сырьевых смесей, влияют как заведомо присущие сырью свойства (химический и минералогический состав сырья, температурный интервал плавления, вид и количество примесей и др.), так и ряд переменных параметров не менее существенно сказывающихся на эффективности трансформации сырье - клинкер, но поддающиеся регулированию (коэффициент насыщения и модульные характеристики, дисперсность и гранулометрия, скорость и температура нагрева и т.д.) Влияние химического состава сырьевых смесей. Увеличение скорости роста прочности цемента может быть достигнуто при получении клинкера с высоким содержанием алита, а в ранние сроки твердения - и С₃А, что возможно при обжиге
сырьевых смесей с высоким содержанием СаО, т.е. с высоким КН. Но при высоком КН спекаемость клинкера ухудшается.
Увеличение силикатного модуля n снижает реакционную способность сырьевой смеси. Между КН и количеством
связанной извести существует почти прямолинейная зависимость. При производстве высокопрочных и быстротвердеющих цементов не рекомендуется обжигать клинкер, содержащий более 65-70% алита и 8% С₃А. Влияние минералогического состава. Реакционная способность сырьевой смеси в первую очередь зависит от природы алюмосиликатного компонента. Наименее активным является кварц; несколько большими активностями обладают халцедон и опал. Высокотемпературные модификации еще более активны (тридимит и кристобалит), что объясняется разрыхлением кристаллической решетки при полиморфных превращениях.

36. реакции в твёрдом, жидком состоянии и при охлаждении клинкера по мокрому способу пр-ва. По мере повышения температуры структурные эл-ты кристаллических решёток твёрдых тел (атомы, молекулы) начинают движение при достижении высоких амплитуд колебания и для перехода их в другое состояние. Перемещение (диффузия): узел решётки -> междоузлие (в узле) -> междоузлие (с вытеснением зерна) -> узел -> вакантные пустоты (занятые гидратогруппой, молекулами воды). С появлением расплава материалы могут перекристаллизовываться. Расплав возникает в грануле ввиде капель разного диаметра. Гранула представляет собой конгломерат несовершенных кристаллов. Появившейся расплав смачивает кристаллы и сближает их за счёт сил поверхностного натяжения. С повышением температуры химические связи в решётках разрываются постепенно, кристаллы постепенно размягчаются и превращаются в вязкую жидкость, структура которой близка к структуре твёрдого вещества. Если с повышением температуры связь разрушается быстро и не равномерно, то вблизи точек постепенно возникает хаотическое положение место стабильной жидкости. Жидкая фаза п/ц в интервале температур 1400-1500⁰С не является истинным раствором, эта структурная жидкость содержит агрегаты. Их присутствие обуславливается природой расплава, неустановившемся равновесием или пересыщенным состоянием р-ра. Св-ва расплава: 1)вязкость – определяется в зав-сти от энергетической активности вязкого течения; 2)поверхностное натяжение; 3)плотность насыщения; 4)диффузия разных ионов.

39. холодильники вращающихся печей. Виды. Топливо для печей обжига. Наиболее распространёнными явл-ся рекуператорные, колосниковые и барабанные холодильники. Рекуператор состоит из нескольких коротких цилиндров, укреплённых на корпусе печи и они вращаются вместе с печью. Диаметр одного цилиндра от 6-24. Кол-во до9-11. цилиндры футурованы жаростойкими чугунными плитами, имеющими направленные лопасти. Имеются холодильные барабаны типа футурованные керамикой, выполняющие роль термоизоляции. Колосниковые холодильники работают по принципу просачивания воздуха сквозь слой клинкера. Холодный воздух подаётся под решётку с температурой 80-100⁰С. В промышленности применяют холодильники с неподвижным колосниковым ремнём. Подача воздуха может осуществляться с разным давлением. Барабанные холодильники предст собой металлический барабан диаметром 2,5-6м, длина 20-100м, кот вращается на бандажах и опорных роликах с частотой 3-6 об/мин. Горячая часть барабана отфутурована шамотным кирпичом. Угол наклона 4-6⁰. Остальная часть в шахмотном порядке обусловлена лопастями, кот пересыпает клинкер. Барабан холодильника охлаждет клинкер с 1000-1100⁰С до 300⁰.

Формирование клинкера происходит в зоне спекания и поэтому тепловое напряжение этой зоны высокое. Характер сгорания топлива, длина и форма факела зависят от кинетики спекания сырьевой смеси. Изменяя длину факела и угол его наклона можно активно влиять на процессы образования минералов и кристаллизацию. Твёрдое топливо для п/ц должно иметь теплотворную сп-сть не менее 2100кДЖ/кг, зольность 10-30%, влажность не более 2%. В виде топлива используют каменный уголь, сланцы, бурый уголь, кокс. При нагревании твёрдого топлива разлагается с образованием летучих компонентов. Жидкое топливо – смесь углеводорода, кот при повышении температуры разлагается и испаряется, в рез-те этого распада обр-ся более простые соединения. Подача в печь жидкого топлива осущ-ся через специальные устр-ва (форсунки). Газообразное топливо. Газ подаётся в печь через форсунки. Исп-ние газового топлива позволяет снизить удельный расход тепла и электроэнергии.

40. помол клинкера. Многие св-ва клинкера и п/ц (активность, скорость твердения) опр-ся не только химическим и минералогическим составом, не только формой кристаллов, но и в том числе тонкостью помола, и формой частиц порошка. Зёрна цементного порошка имеют размер от 5-10мкм с тенденцией увеличиваться до30-40. Удельная пов-сть 3500-5000см²/г. Увеличение удельной пов-сти приводит к снижению прочности, морозостойкости. Все твёрдые мат-лы хар-ся сопротивлением к измельчению. Это зависит от макростр-ры мат-ла и физических св-в. Для помола клинкера с добавками применяют исключительно шаровые мельницы с применением одностадийного или двухстадийного измельчения. Шаровые мельницы открытого типа наз-ся трубными. Длина шаровых мельниц должна превышать в 4-5раз диаметр. Трубные мельницы разделяют по длине дырчатыми перегородками. Футуровка мельниц осуществляется гладкими бронированными плитами из особопрочной стали. Вентиляция осуществляется пропусканием через барабан воздуха 0,5-0,7 м/с при помощи асперационной системы, в кот входят вентиляторы, циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры.

41. Хранение, упаковка и отправка цемента.

Готовый продукт после помола взвешивают для определения эффективности помольной установки и отправляют на склады с помощью пневмовинтовых насосов. Время хранения цемента в силосах используется для определения физико-механических свойств и марки цемента. Силоса должны быть объёмами обеспечивающими хранение 10-11 суточной выробатки цемента. В процессе хранения свободная известь CaO догашивается, что улучшает свойства п/ц. Хранение(время) влияет на сроки схватывания. При транспортировке п/ц пневмотранспортом предотвращает пыление и потерю материала. На короткие расстояния п/ц может перемещаться по горизонтали и по вертикали. Под каждой мельницей устанавливается камерные питатели, для учота выпуска и от питателей направляется материал в циклоны над силосами. Силосы представляют собой ж/б банки на колоннах. d-диаметр(10-18м), высота от 25-30м. Днище выкладывают керамическими бетонными или металлическими плитами. Под плиты подают обезвоженный, очищенный от масла сжатый воздух под давлением 0,5 - 0,6Мпа. Это позволяет аэрировать цемент и делать его способным вытекать через данные или боковые разгружатели с помощью резиновых рукавов. Стенки силосов покрыты слоем плёнки ПВХ для предотвращения доступа воздуха, влаги. При появлении трещин, дефектов на пов-сти избирательно ремонтируют, покрывая липкой лентой волокна. Потребителю п/ц поставляется валом, автотранспортом, ж/д вагонами. 10% пакуют в мешки, изготовленные из нескольких слоёв непромокаемой бумаги, выдерживающей нагрев до 150⁰С. Систему упаковки и отгрузки автоматизированной на п/ц отправке потребителю выдают паспорт, в котором указывается завод изготовитель, марка и название.

42. Взаимодействие цемента с водой и химический состав новообразования.

Взаимодействие п/ц с водой приводит к образованию новых гидратных соеденений, которые и определяют все основные свойства бетона(сроки схватывания, твердение, прочность). Состав новообразования зависит от химического состава клинкера и минералогического состава п/ц. Клинкерная часть состоит (обычный п/ц): 1. алит C₃S-45-60%. 2. белит C₂S-10-30%. 3. алюминат С₃А-5-12%. 4. алюмофирит С₄AF-10-20%. 5. стекловидная фаза 5-15%. 6. свободный CaO до 1%. 7. свободный MgO-до 5%.

Алит, присутствующий в клинкере в виде твердого раствора C₃S с небольшим количеством MgOи Al₂O₃, при реакции с водой дает различные гидросиликаты кальция в зависимости от температуры среды и концентрации гидрата окиси кальция в жидкой фазе. Чем меньше концентрация СаО в окружающем водном растворе, тем меньше основность образующегося гидросиликата. Взаимодействие портландцемента с водой вначале приводит к возникновению соединений с повышенным содержанием в них гидратной воды, как 2CaO-Si0₂-₄Н₂0; ЗСаО-А1₂0₃-12Н₂0; 3CaO-Al₂0₃-3CaS0₄-31H₂0 и др. Но с течением времени твердения последние постепенно начинают разлагаться и переходить в менее обводненные гидраты. Таким образом идет процесс обратного перехода воды из твердой фазы в жидкую, сопровождаемого новым перераспределением ее между новообразованиями с поглощением при этом тепла и изменением абсолютных объемов фаз.

43.Гидратация портландцемента.

Кристалы различных минералов вступают с водой в типичные реакции взаимодействия и поэтому механизм реакции гидратации остаётся таким же как и для индивидуальных клинкерных материалов. Однако в присутствии растворимых ионов кроме входящих в состав клинкерных минералов приводит к наложению на первичную реакцию вторичных процессов. Взаимодействие продуктов гидротации между собой с образованием различных комплексных соеденений и усложнения общего процесса гидротации. По структуре согласно Кельдина при гидротации клинкерных минералов и их соеденений образуются вещества с различной структурой частиц:

1. кристалы игольчитой и призматической формы

2. гексоганальные пластины

3. кристалы образующие гранулы

4. деформированные пластинки, таблетки, чешуйки

5. Гидраты которые образуются в результате образования гелевидных фаз

Развитие структур высокой прочности обеспечивается гидратными соеденениями или образованиями, которые кристализуются в формах способные образовывать непрерывной структуры твердеющей системы.

44.Теория твердения портландцемента.

Теория твердения вяжущих веществ развивала приимущественно физико-химические представления по механизму образования гидратных соеденений. Ле-Шателье предложил кристализационную теорию твердения, по которой вяжущее вещество в начале растворяется в воде, образую гидратное соеденение, в основном эти вещества плохо растворяются, затем образуют насыщенные и после пересыщенные растворы с выделением кристалов. Михаэлис предложил свою теорию твердения портландцемента. Эта теория получила название колоидной. Согласно ей п/ц смешивается с водой, образуя пересыщенные растворы Ca(OH)₂ и гидроалюмината Ca. Они выделяются из раствора в виде осадков кристалической структуры. Он предположил что эти вещества активного участия при твердении в дальнейшем не принимают. За основу при твердении он принял гелевидную массу возникающую при образовании гидросиликатов на поверхности частиц. Из этой гелевидной фазы более глубокие слои отсасывают воду, оболочка уплотняется, что обеспечивает твердение системы. Бойков выдвинул свою теорию и обеденил теории Ле-Шателье и Михаэлиса:

1. Вяжущие растворяются в воде образуя насыщенный раствор.

2. Происходит присоеденение воды к твёрдой фазе, что приводит к возникновению гидратных соеденений высокой дисперсности.

3. Частицы новообразований колоидных размеров перекристализовываются в более крупные, что приводит к твердению системы и набору прочности.

Дата добавления: 2015-08-21