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.