Реферат на тему ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОМУ ВИРОБНИЦТВІ ТА ВПЛИВ ДОМІШКИ ФТОРИДУ НАТРІЮ - Хімія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОМУ ВИРОБНИЦТВІ ТА ВПЛИВ ДОМІШКИ ФТОРИДУ НАТРІЮ. Вивчено вплив домішки NaF на процеси декарбонізації та мінералізації. Встановлено, що 2% NaF різко прискорюють процес. Це пояснюється тим, що добавка NaF зменшує концентрацію СаО за рахунок прискорення реакції взаємодії його з SiO2 в мергелю і частково в огарках. Результати даної роботи дають можливість знизити витрати тепла на процес спікання портландцементного клінкеру. Исследовано влияние добавки NaF на процесс декарбонизации та минерализации. Установлено, что 2% NaF резко ускоряют процесс. Это объясняется тем, что примесь NaF уменьшает концентрацию за счёт ускорение реакции взаимодействия его с SiO2 в мергеле и огарках. NaF ускоряет роспад кальцита. Результаты данной работы дают возможность существенно снизить затраты тепла на процесс обжига портландцементного клинкера. Портландцемент – найбільш важливий і поширений вид цементів. Його отримують при нагріванні вапняку і глини або інших матеріалів подібного валового складу і з високою активністю до температури 14500С. Проходить часткове плавлення і утворюються гранули клінкеру. Типовий клінкер має приблизний склад : 67% CaO, 22% SiO2, 5% Al2O3, 3% Fe2O3, і 3% інших компонентів і переважно містить чотири головних фази – аліт, беліт, алюмінатну і феритну фази [1] Чистий С3S містить 73,7% СаО і 26,3% SiO2. Аліти в клінкерах переважно містять 3-4% домішкових оксидів. рентгенівські дослідженя порошків показують, що в більшості клінкерів беліт присутній в виді в- модифікації. Чистий С2S містить 34,9% SiO2 і 65,1% СаО. Клінкерні беліти переважно містять 4-6% домішкових оксидів, головними з яких являються Al2O3 і Fe2O3. Рентгеноспектральний мікроаналіз алюмінатної фази клінкерів провести досить важко через накладання піків даної фази на інші [2]. Чистий С3А містить 62,3% СаО і 37,7% Al2O3. Феритна фаза тісно перемішана з алюмінатною. Типовий склад С4АF – 4,6% СаО, 21,0% Al2O3 і 32,9% Fe2O3. Фаза містить біля 10% домішок і набагато менше Fe2O3. Склад приблизно відповідає формулі Ca2AlFe0,6Mg0,2Si0,15Ti0,05O5, виведений із С4АF шляхом заміщення деякої кількості Fe3+ на Mg2+ і одинакові кількості Si4+ і Ti4+. Кожна фаза утворюється при певній температурі. При спіканні клінкеру в цементній печі відбуваються високотемпературні хімічні процеси. Це перш за все декарбонізація та мінералізація, від яких залежать сировинні та енергетичні витрати і якість цементу. В табл.1. наведено вміст різних оксидів в найбільш поширених марках портландцементу [2-3]. Тут також наведений приблизний фазовий склад цього матеріалу. Головні компоненти портландцементів – високоосновні силікати кальцію Ca3SiO5. і в-Са2SiO4 Крім того, в портландцементі присутні алюмінат кальцію Ca3Al2O6 і алюмоферит кальцію приблизного складу Ca4Al2Fe2O10. Таблиця 1 Хімічний і фазовий склад портландцементів найбільш поширених марок Оксид \| Вміст, % \| Фаза \| Вміст, % CaO \| 63 \| C3A (Ca3Al2O6) \| 5-12 SiO2 \| 20 \| C3S (Ca3SiO5) \| 50-70 Al2O3 \| 6 \| в-C2S (Ca2SiO4) \| 20-30 Fe2O3 \| 3 \| C4AF (Ca4Al2Fe2O10) \| 5-12 SO3 2 MgO 2 Інше 3 В технології в’яжучих речовин прийнята дещо інша система позначення компонентів, які входять до складу цементу. Кожний оксид позначається одною буквою : СаО = С, SiO2 = S, Al2O3 = A, Fe2O3 = F, H2O = H. Формули різних фаз в цих позначеннях виглядають наступним чином : Ca2SiO4 = 2CaO?SiO2 = C2S Ca3SiO5 = 3CaO?SiO2 = C3S Ca3Al2O6 = 3CaO?Al2O3 = C3A Ca4Al2Fe2O10 = 4CaO?Al2O3?Fe2O3 = C4AF Метою даної роботи було дослідити декарбонізацію та мінералізацію цементної сировини та вплив на них малих домішок NaF. Першим етапом було дослідити реакційну здатність сировини. Досліди проводились між вапняком та огарком, мерґелем та огарком, СаСО3 та Fe2O3, огарком та СаСО3. В якості модельної реакції розглядали взаємодію кальцій карбонату (ч.д.а.) з ферум (ІІІ) оксидом (ч.д.а.), яка супроводжувалася втратою маси за рахунок виділення карбон (ІV) оксиду. Досліди проводилися в ізотермічних умовах на протязі двох годин при 600-10000С через кожних 500С. Співвідношення кальцій оксиду в сировині з ферум (ІІІ) оксидом було однакове у всіх зразках – моль на моль. Розрахунок проводиться по даним хімічного аналізу сировини хімічний склад якої подано в табл.2. Мерґель і вапняк є основним джерелом СаО, який входить в процесі технології в цементний клінкер, а в огарку значний вміст Fe2O3. СаО – це основний оксид в складі портландцементного клінкеру : на його частку припадає 63-67 %. NaF як і інші незначні кількості лужних оксидів ( 0,2-0,3 % ) справляє мінералізуючий вплив на процес формування портландцементного клінкеру, що зумовлено зниженням температури утворення і збільшенням кількості рідкої фази, а також прискоренням розчинення беліту в розплаві за рахунок рухомості іонів Na+ і K+ [4]. Слід звернути увагу на те, у мерґелю і огарку міститься значний вміст SiO2 і Al2O3, яких у вапняку мало. Для обчислення теоретичного виходу використовується ВПП-це як правило СО2 . Таблиця 2 Хімічний склад сировинних матеріалів в % (по масі) Сировина \| ВПП \| SiO2 \| Al2O3 \| Fe2O3 \| CaO \| MgO \| SO3 \| У вміст домішок Вапняк \| 43.03 \| 1.23 \| 0.412 \| 0.210 \| 54.5 \| 0.340 \| 0.06 \| 99.8 Мерґель \| 32.78 \| 18.73 \| 5.09 \| 1.62 \| 40.17 \| 0.70 \| 0.68 \| 99.77 Огарок \| 5.87 \| 12.70 \| 3.33 \| 68.10 \| 1.18 \| 0.42 \| 5.02 \| 99,77 Як видно з рис.1 найшвидше процес декарбонізації відбувається у мергелю, а у вапняку дещо повільніше, порівняно з модельною реакцією, тобто проводилось порівняння СаСО3 у вапняку та мергелю і СаСО3 (ч.д.а.), Рис.1 Декарбонізація вапняку, мергелю та модельної реакції Термічний розклад огарків навіть при 6000С повністю завершується (рис.2) . Це пояснюється нами тим, що наявні в огарках і мергелю домішки SiO2 пришвидшують спікання. Рис.2 Порівняння реакційної здатності огарків в порівнянні з модельною реакцією Для того, щоб дослідити температуру до якої можна знизити процес декарбонізації в якості домішки додавався NaF в кількості 1 – 5 % по масі. Склад сировинної суміші відповідав умовам виробництва. Рівномірність розподілу домішки, тобто мінералізатора, досягався методом поступових розбавлень. Досліди проводились в ізотермічних умовах протягом двох годин при 500-7500С з інтервалом 500С. Мінералізаторами в цементній промисловості називаються такі речовини, які, будучи добавлені в невеликій кількості ( 0,1 – 1 % ) в сировинну суміш, прискорюють реакцію, яка протікає при спіканні клінкеру. Дія мінералізатора в основному зводиться до зниження температури появи розплаву в суміші, що підвищує тривалість реакції алітоутворення. При цьому утворюється сприятливі умови для розчинення СаО і С2S. Використання мінералізатора особливо рекомендується при прожарюванні трудноспікаючих сировинних сумішей, які містять кристалічний кварц і вапняк. Добавка його дозволяє на 5-10 % підвищити продуктивність обертаючої печі при одночасному зниженні затрат тепла на розхід клінкеру [5]. При внесенні мінералізатора NaF одержано наступні дані рис.3 Рис.3 Кінетика розкладу карбонату кальцію в суміші з різною кількістю NaF З отриманих результатів видно, що найдоцільніше використовувати NaF в кількості 2% по масі. В якості порівняння застосовувався зразок без добавки, який отримано аналогічним чином. Щоб дослідити вплив NaF було проведено рентгенофазовий аналіз трьох зразків: перший зразок був не прожарений, другий прожарений при 7500С без добавки, а третій з добавкою 5% NaF на установці Termo Ariel 9800 XT. Отримані дефрактограми рис.4 підтвердили наші припущення і, як видно, домішка NaF проявила значний вплив на процес спікання клінкеру, що спостерігається по характерному піку С3А, який в першому випадку відсутній, а також на половину зменшилась висота піку незв’язаного СаО. З літератури [5] відомо, що досліджували як мінералізатор СaF2, який сприяє формуванню аліту. рис.4а рис.4б рис.4в Рис.4 Вплив мінералізатора на декарбонізацію цементного клінкеру: 4а – “сирий” зразок; 4б – прожарений при 7500С без добавки; 4в – з добавкою NaF У зразка, який був не прожарений спостерігаються досить високі піки незв’язаного СаСО3, який має різні модифікації. При прожарюванні СаСО3 розкладається з виділенням СО2 (рис.4б). Характерний пік СаСО3 , який було отримано в першому випадку при d =3,035Е тут відсутній, про те появився пік СаО при d =2,4059 Е і спостерігається утворення алюмінатної фази С3А при 2,693 Е, але її інтенсивність не висока, а от в третьому зразку (рис. 4в) інтенсивність цього піку сягає 10, і навпаки інтенсивність СаО, зменшилась наполовину. Це пояснюється тим, що в першу чергу СаО зв’язується з оксидом алюмінію (мергель, огарки) з утворення фази ортоалюмінату Са3(AlO3)2. Тут також появляються мінерали пуцолан і кріоліт, яких не було в попередніх дифрактограмах. Отже, досліджено реакційну здатність сировини цементного виробництва і встановлено, що декарбонізація мергелю відбувається швидше, ніж у вапняку. Доказано, що домішка NaF пришвидшує спікання клінкеру і дає можливість значно знизити температуру при якій відбувається цей процес. Отримані дані можна використати для покращення технології виробництва портландцементу. ЛІТЕРАТУРА Алексеев А.И. Технология производства цемента. – М.: Недра, 1980, 198с. Ghose A., Barnes P. //Cem. Concr. Res. 1980. № 9. Р. 747. Пащенко А.А. Теория цемента. – К.: Наук. думка, 1992, С. 145. Вест А. Химия твердого тела. – М.: Мир, 1988, т.2, 248с. Тейлор Х. Химия цемента. – М.: Мир, 1996, 550с. Рецензія У роботі “Дослідження декарбонізації в портландцементному виробництві та вплив домішки фториду натрію” розглянуто процеси декарбонізації та мінералізації, які відбуваються при спіканні цементного клінкеру. Проведено значний об’єм роботи по вивченню реакційної здатності вихідної сировини (вапняк, мергель, огарки). Досліджено вплив домішки NaF на прискорення розпаду кальциту. Отримані дифрактограми показують доцільність використання мінералізатора. Вважаю, що при дослідженні декарбонізації вапняку, мергелю та модельної реакції доцільно було б проводити досліди до температури 8000С, а не до 10000С, тому що проведений значний об’єм дослідів від 800 до 10000С не дає нам ніякої додаткової інформації. Дана робота має важливе значення по удосконаленню технології виробництва портландцементу за рахунок зниження витрат тепла на процес спікання клінкеру.
1 2 3 4 5 Категория: Хімія \| Добавил: Aspirant (04.05.2013)
Просмотров: 535 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: