Физико-химические процессы при обжиге сырья при получении портландцемента.

Физико-химические процессы при обжиге сырья при получении п/ц

Обжиг производится во вращающихся печах (горизонтальных), а при сухом способе возможно в шахтных (вертикальных).

Сырьё в печи проходит 6 зон.

1- зона подогрева и сушки(зона испарения) t увеличивается от 70 до 200°, происходит высушивание смеси, подсушенный материал комкуется, а при вращении печи комья распадаются на более мелкие гранулы;

2- зона испарения химически связанной воды(зона подогрева)t увеличивается от 200 до 700°, сгорают органические примеси, удаляется кристаллохимическая вода и образуется безводный каолинит Al2O3*2SiO2;

3- зона декарбонизации(кальцинирования) t=700-1100°, её протяжённость 20% длины печи, завершается процесс диссоциации карбонатных солей Ca и Mg, появляется значительное кол-во свободного оксида Ca. Термическая диссоциация CaCO3→ CaO+CO2, при этом поглощается теплота. Далее происходит распад дегитратированных глинистых минералов на оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3, которые реагируют с CaO.В результате этих реакций, происходящих в твердом состоянии, образуются минералы 3CaO*Al2O3, CaO*Al2O3 и частично 2CaO*SiO2

4- зона экзотермических реакций t=1100-1250°, протяжённость 5-7% длины печи, проходят твёрдофазовые реакции образования C2S, C3A, C4AF. При этом выделяется большое кол-во теплоты и повышается температура материала на 150-200°

5- зона спекания(образования алита) t изменяется 1300-1450-1300°, протяженность 10-15% длины печи. При t=1300° образуется расплав в кол-ве 20-30% объёма обжигаемой массы из относительно легкоплавких материалов C3A, C4AF, а также MgO и легкоплавких примесей. При t=1450° на зёрнах клинкера появляется жидкая фаза, в которой растворяются C2S и CaO. В этом расплаве происходит насыщение C2S с образованием C3S. Алит плохо растворяется в расплаве и вследствие этого выделяется из него в виде мелких кристаллов, что приводит к дальнейшему растворению в расплаве C2S и CaO. Процесс образования алита длится 15-20 мин. За счёт вращения печи мелкие частички слипаются в гранулы. Уменьшение температуры до 1300° вызывает кристаллизацию из расплава C3A, C4AF и MgO, которая заканчивается в зоне охлаждения;

6-зона охлаждения(t=1300-1100).Полностью формируются структура и состав клинкера: C3S, C2S, C3A, C4AF, MgO, стекловидная фаза и второстепенные составляющие.

Получаемый клинкер – гранулы серого, зеленоватого цвета, размером 4-25мм.

60. Гидравлическая известь: сырьё, свойства, применение.

Такую известь получают обжигом в шахтных печах недоспеканием (900 – 1100'С) мергелистых известняков с содержанием глины 6 – 20 %. В процессе обжига мергелистых известняков после разложения карбоната кальция (900 'С) часть СаО остается в свободном состоянии, а часть соединяется с оксидами SiО2, Аl2О3 и Fе2Оз, входящими в состав глинистых минералов. При этом образуются низкоосновные силикаты, алюминаты и ферриты кальция 2СаОSiО2, СаОАl2О3 и 2СаО* Fе2Оз, которые и придают извести гидравлические свойства. Чем больше содержится свободного СаО, тем меньше способность известь к гидравлическому твердению.

Различают слабогидравлическую известь(модуль основности 4, 5-9) и сильногидравлическую (М0< =4, 5). Предел прочности при сжатии после 28 сут комбинированного хранения образцов (7 сут во влажном воздухе и 21 сут в воде): 2-5 МПа. Гидравлическая известь твердеет медленно: начало схватывания 0, 5 – 2 ч; конец 8 – 16 ч.

Растворы и бетоны на гидравлической извести обладают удовлетворительной долговечностью в сухих и влажных условиях, поэтому ее применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней. Гидравлическая известь даёт менее пластичные, чем воздушная, растворы, быстрее и равномернее твердеющие по всей толще стены и обладающие большей прочностью.