Меню

Какая температура обжига сырья при получении цемента



Портал о цементе и бетоне.

Cemprofi.ru — не просто информация о цементе и бетоне! На нашем портале вы можете найти много уникальной и полезной информации — все об строительных материалах, а именно: о цементе,бетоне, новости строительства, статьи, интервью ведуших специалистов в области строительства, купить цемент, продать цемент, цены и многое другое.

Виды Цемента
Производство цемента
Марки цемента
Цемент ПЦ 400 Д0
Цемент ПЦ 400 Д20
Цемент ПЦ 500 Д0
Цемент ПЦ 500 Д20
Разное о Цементе
История цемента
Термины цемента
Заводы России

Обжиг цемента. Клинкер
Процессы происходящие при обжиге смеси
Обжиг тонкоизмельченной и хорошо гомогенизированной сырье­вой смеси заданного состава в специальных обжиговых агрегатах является важнейшей составной частью производства цемента. В результате обжига сырьевой смеси получается цементный клинкер, содержащий в основном известь и кремнезем, а также глинозем и окись железа, находящиеся в виде силикатов, алюминатов tf-алюмоферритов кальция.

Свойства портландцемента как вяжущего материала обусловли­ваются» свойствами составляющих его минералов, основными из ко­торых являются трехкальциевый силикат (C3S), двухкальциевый силикат (C2S), алюмоферриты кальция переменного состава (qt i C8A3F до C2F), алюминаты кальция (СзА и С5А3). Кроме того, в клинкере могут находиться и другие минералы, присутствие которых будет обусловливаться наличием тех или иных примесей в сырье.
Образованию конечного продукта-портландцементного клинкера предшествует ряд физико-химических и теплотехнических процессов, которые протекают в определенных температурных границах — технологических зонах печного агрегата. При мокром способе производства шлам с влажностью от 28 до 50% поступает в так называемую зону испарения влаги. Часть зоны испарения влаги шлама обычно оснащается цепными завесами с целью интенсификации процесса сушки. В процессе нагревания и испарения влаги происходит загустева* ние шлама, и при некоторой вязкости шлама в цепных завесах обра­зуются гранулы, которые выходят с влажностью 6—12% и темпера­турой порядка 90—-100° С. Расход тепла на испарение влаги шлама в зависимости от спо­соба производства, т. е. от влажности сырьевой смеси или гранул, поступающих в печь, колеблется от 20 до 650 ккал/кг клинкера и составляет при мокром способе производства более одной трети от об­щих затрат тепла на обжиг. Газовый поток поступает в зону испарения влаги с температурой 800—1000° С и покивает печь с температурой 150° С или несколько выше.

Потери тепла с отходящими газами на лучших современных печах не превышают 150 ккал/кг клинкера. В следующей зоне печи — подогрева и дегидратации — материал нагревается от 90—100 до 600° С. При температуре 450° С и выше на­чинаются дегидратация и процесс разложения каолинового ядра глинистого компонента на SiOa и AI2O3, a также декарбонизация углекислого магния.
На этом участке печи обычно устанавливаются металлические или керамические теплообменники, кото­рые улучшают процесс передачи тепла и снижают температурный перепад между газами и материалом. Участок печи, где происходит разложение карбонатной составляющей,—так называемая зона декар­бонизации, является с теплотехнической точки зрения главной зоной печи с максимальным потреблением тепла. Процесс разложения карбоната кальция начинается при температуре около 600° С и ускоряется по мере повышения температуры материала, достигая максимума при 900 С.

В интервале температур 800—1000° С из глинозема глинистого компонента и свободной извести образуется моноалюминат кальция^ (СА), который при более высокой температуре реагирует с окисыо§ кальция и образует вначале С5А3, а’затем и С3А. Взаимодействие окиси железа с окисью кальция начинается Щ температуре 800-—900° С с образованием CjF, который при-более высокой температуре вступает во взаимодействие с алюминатами кальция.
Для более полного прохождения твердофазовых реакций, протекающих, как известно, в местах контактов зерен взаимодействующих компонентов, имеют весьма существенное значение такие факторы, как тонкость помола и однородность сырьевой смеси.
.При плохой гомогенизации и крупном помоле смеси образовав­шиеся в результате разложения СаСОз зародышевые кристаллы извести могут остаться в свободном виде и вследствие рекристаллнза*-ции не могут быстро взаимодействовать с другими окислами.
Расход тепла на разложение известнякового компонента и водогрее сырьевой смеси от 900 до 1250—1300° С составляет 550—650 ккал/кг клинкера. Все процессы так называемого «белитового периода» обжига клинкера можно значительно ускорить путем увеличения температурного напора на 150—200° С. В зоне экзотермических реакций за счет выделения тепла (примерно 100 ккал/кг клинкера) при реакциях образования двухкальциевого силиката, алюминатов и алюмоферритов кальция температур ра материала резко повышается от 1100 до 1300° С и выше. Вместе с тем в этой зоне часть материалов начинает расплавляться и вслед- ? ствие имеющих место диффузионных процессов происходит насыщение ранее образовавшихся зерен P-C2S до трехкальциевого силиката. Образование алита .заканчивается в интервале температур 1300— 1450° С. По данным последних исследовании советских и зарубежных ученых можно представить себе механизм образования алита в результате растворения окиси кальция и двухкальциевого силиката в жидкой фазе с последующей кристаллизацией алита или в результате диффузии молекул окиси кальция в расплаве к кристаллам двухкальциевого силиката, т. е. взаимодействием в твердой фазе. Время полного усвоения окиси кальция и образования алита в зоне спекания исчисляется в действующих, печах от 10 до 25 мин.
Этот участок печи и располагающаяся здесь же зона горения топлива являются самой ответственной частью печи, так как от правильной организации процесса сжигания топлива и дальнейшего использования тепла продуктов сгорания зависят расход тепла на обжиг и качество клинкера’.
В зайисимости от времени пребывания клинкера при высоких температурах, а также скорости охлаждения клинкера кристаллы его могут имеет различные размеры.
Кристаллическая структура клинкера оказывает существенное влияние на прочностные Показатели. Установлена; что мелкокристаллическая структураypa клинкера позволяет яри прочих равных условия!: получать цементы более высоких прочностей. ; Процесс охлаждения клинкера в самой печи и в холодильниках щахт большое значение как с теплотехнической, так и с технологи­ческой точки зрения. Обычно в зоне охлаждения, расположенной в самой печи, температура клинкера снижается до 1100—1350° С, а в холодильниках в зависимости от нх конструкции — до 50—300е С. Вторичный воздух, охлаждающий клинкер, нагревается до 600— 800° С ним возвращается в печь 200—270 ккал/кг клинкера. Следовательно, эффективное охлаждение клинкера приводит к значительной экономии тепла и повышению температуры горения топлива.
Быстрое охлаждение клинкера препятствует разложению алита, находящегося в метастабильном состоянии в интервале температур 1200—1250° С, способствует фиксации жидкой фазы в стекловидном состояния и мелкой кристаллизации клинкерных минералов, мешает выделению примесей из минералов и росту самих кристаллов.

Последовательно пройдя все стадий тепловой обработки, полученный полу­фабрикат (клинкер) выгружается из печи в холодильное устройство и далее транспортером подается в клинкерный склад. Вращающиеся печи состоят из сле­дующих основных элементов: корпуса с бандажами и венцовой шестерней, привода, роликоопор, теплообменников, холодной и горячей головок с уплотнительными устройствами Корпуса вращающихся печей изготовляли клепаными, а теперь они полностью сварной конструкции.Это дает экономию металла и обеспечивает герметичность швов. В месте установки бандажей участок обечайки изготовляется из более толстого сталь­ного листа. Для печей с диаметром кор­пуса до 4 м бандажи изготавливают цельнолитыми, а для печей больших диаметров — сварными из двух поло­вин. Примерно на середине печи уста­навливается венцовая шестерня, приво­димая во вращение электродвигателем через редуктор. Кроме основного рабо­чего двигателя привода имеется вспо­могательный, который обеспечивает вра­щение печи в случае внезапного выхода из строя основного привода. Бандажи опираются на роликовые опоры, смонтированные на металлической раме, которая установлена на массив­ном железобетонном фундаменте.

В местах соединения корпуса вра­щающейся печй с пыльной камерой и горячей головкой создается уплотнение с целью устранения подсосов холодного наружного воздуха.
В цементной промышленности для обжига клинкера применяются печи различной производительности и конст­рукций. Описание конструкций и основ­ные показатели работы вращающихся печей производительностью до 25 т/ч довольно подробно освещены в технической литературе. В справочнике дается краткое описание печей’ большой мощ-ности, которые в настоящее .время внедряются лв промышленность в качестве основных, агрегатов для обжига» Вращающаяся печь размером 4X150 м. Производительность этой печи составляет 35 т клинкера в час. «Корпус печи сварен из стальных листов толщиной 30 и 32 мм. На корпусе печи установ­лены семь бандажей , которые опираются на роликоопоры. В местах установки бандажей подбандажная обечайка имеет толщину листа 50 мм. На третьей опоре 4 устанавливается упорная стойка с упор­ными роликами из стального литья, которые ограничивают продоль­ное движение вращающейся печи. Привод печи осуществляется от разъемного зубчатого венца 5, который крепится к. корпусу печи с помощью пружинящих прокладок. Толщина листа подвенцоврй обе­чайки составляет 50 мм. Подвенцовая шестерня надевается непосредственно на выходной вал редуктора.
Для увеличения жесткости корпуса печи предусматривается уста­новка колеи жесткости . Сирьевая смесь (жидкотекучий шлам) поступает в загрузочный конец печи , У холодного конца печи расположен цепной фильтр , а далее — гирляндная цепная завеса и металлические Теплообмен­ники . Уловленная в электрофильтрах пыль возвращается в пеяь через специальное устройство на корпусе печи. Горячий клинкер поступает через горячую головку печи в холодильник.

Подшипники опор и ролики снабжены системой водяного охлаждения. Смазка подшипников опор печи — жидкая черпаковая, из мас­ляных ванн подшипников. Смена масла — периодическая централи­зованная. Смазка подшипников упорных роликов, главного редукто­ра, подшипников подвенщэвой шестерни — жидкая циркуляционная, а смазка редуктора вспомогательного привода и венцовой пары —жидкая заливная.

Стальной барабан, состоящий из отдельных обечаек, сваренных из листом в продольном и поперечном направлениях. На корпусе печи закрепляются бандажи опирающиеся на роликоопоры Между четвертой и третьей опорами на корпусе печи крепится шестерни
Клинкер через горячую головку печи В поступает н колосниковый холодильник И Пони спекания печи орпширтся надой с помощью устройств, й комплект печного агрегата входит: колосниковый холодильник ячейковый транспортер для трйпепоргиронаппн клинкера шириной 1000 мм и производительностью 200 т/ч;
весы с вращающимся барабаном для взвешивания клинкера произво­дительностью 120 т/ч; вентилятор высокого давления тнпя ВМ-75/1200-16 производитель­ностью 4000 м*/ч и напором до 1300 мм под. ст. Этот вентилятор применяется дли сжигйнни твердого топлинн, двойной шлимоный Питатель с регулируемой скоростью вращения черпакового колеся. Производительность с емкостью контрольного бачка 500 л;
дымосос типа Д-14 производительностью 270 000 мг/ч и напором 200 мм вод. ст. с электродвигателем мощностью 350 кет. На каждую печь устанавливаются по два дымососа.

Источник

Какая температура обжига сырья при получении цемента

В 1824 г. английский каменщик Аспдин взял в графстве Йорк патент на изготовление гидравлического вяжущего, которое он назвал портландцементом по его внешнему сходству с известным естественным камнем с острова Портланд в Доршире. Надо, однако, заметить, что температура обжига смеси, при которой Аспдин вначале оперировал, не превосходила температуру обжига извести. Так что полученный Аспдином продукт хотя и представлял цемент, но не был тем продуктом, под которым мы в настоящее время понимаем портландцемент.

Установить время открытия настоящего портландцемента в ту пору было затруднительно. И лишь сравнительно недавно было установлено, что приоритет открытия портландцемента, в полном смысле как мы его понимаем, принадлежит русскому технику Егору Челиеву, который в 1825 г. предложил и выполнил обжиг сырьевой смеси до температуры спекания и получил настоящий портландцемент, который им был назван силикатным. Вообще, это название более правильное, хотя до сих пор этот цемент и носит название портландского. Следует сказать, что большой вклад в развитие производства цемента и теории твердения его сделали русские, а после революции советские ученые А. Р. Шуляченко, Н. А. Белелюбский, И. Г. Малюга, академики А. А. Банков, П. А. Ребиндер и многие другие.

Так что такое портландцемент в современном его понимании? Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания смеси глины и углекислого кальция, с преобладанием в продукте обжига силикатов кальция. Спекшуюся сырьевую смесь, представляющую собой камневидные мелкие и крупные куски, называют клинкером. Получение портландцемента состоит как бы из двух технологических операций: получения клинкера путем обжига сырьевой смеси и помола этого клинкера в тонкий порошок.

Для получения клинкера портландцемента берется примерно 25 % глины и 75 % чистого известняка, т. е. состоящего на 100 % из углекислого кальция. Искусственно подобранная смесь или природный мергель указанного состава обжигается при температуре 1450 °С. В результате обжига из теплового аппарата выходит клинкер, который в дальнейшем размалывается в тонкодисперсный порошок, называемый цементом.

При помоле клинкера в цемент вносятся различные добавки для регулирования его свойств. В технологии получения цемента используются три технологические схемы, которые выполняются «мокрым», «сухим» и «комбинированным» способами. Ниже, на рисунке, показана технологическая схема получения портландцемента «мокрым» способом.

Наиболее сложной в этой схеме является операция обжига. Обжиг сырья осуществляется, как правило, во вращающихся печах различной длины. Печь условно разделена на шесть зон, в которых происходят по мере движения сырья различные процессы. В первой зоне при температуре 20-200 °С происходит испарение свободной воды из сырьевой смеси, во второй — до температуры 650 °С сгорают органические примеси и удаляется химически связанная вода. В третьей зоне с температурным интервалом 650-1200 °С минералы сырья разлагаются на отдельные оксиды, которые в экзотермической зоне до 1300 °С соединяются, образуя минералы C2S, C3A и C4AF. В пятой зоне — зоне спекания — образовавшаяся смесь переходит в расплав при температуре 1450 °С, в котором C2S частично насыщается оксидом кальция, образуя трехкальциевый силикат C3S. В последней зоне сырьевая смесь охлаждается, образуя клинкер в виде окатанных зерен серо-зеленоватого цвета. После охлаждения клинкер выгружается и подается на склад, где он выдерживается (магазинируется) и поступает в помольный цех.

Таким образом, в результате сложных химических превращений при обжиге в клинкере образуется ряд новых химических соединений, называемых минералами портландцемента, основными из которых являются четыре минерала, обеспечивающие портландцементу гидравлические свойства.

Источник

Читайте также:  Как организовать продажу цемента

 ПроСтройМат © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.