Физико-химические основы производства портландцемента
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?то различие составляет уже 6,1%, а клинкера с р - 3,5 составляет 7,2%.
Таблица 3.1
Влияние режима охлаждения на изменение минералогического состава
портландцементного клинкера
Состав клинкераНаименование фазПолная кристаллизацияПолное затвердевание расплава от 1450 в стеклоСамостоятельная кристаллизация расплава от 1450.CaO-67%;3CaO•SiO262.755.161.3SiO2-23%;2CaO•SiO218.619.419.4Al2O3-4%;3CaO•Al2O30.500.5Fe2O3-6%;4CaO•Al2O3•Fe2O318.2018.2p=0,66Свободный CaO000.6KH=0,9112CaO•7Al2O3000Стекло025.50CaO-68%;3CaO•SiO257.559.659.6SiO2-23%;2CaO•SiO222.615.621.0Al2O3-6%;3CaO•Al2O310.809.8Fe2O3-3%;4CaO•Al2O3•Fe2O39.109.1p=2,00Свободный CaO000KH=0,8912CaO•7Al2O3000.5Стекло024.80CaO-66%;3CaO•SiO232.438.538.5SiO2-24%;2CaO•SiO244.533.339.9Al2O3-7,5%;3CaO•Al2O315.7010.6Fe2O3-2,5%;4CaO•Al2O3•Fe2O37.607.6p=3,00Свободный CaO000KH=0,7912CaO•7Al2O3003.5Стекло028.10CaO-68%;3CaO•SiO252.259.459.4SiO2-23%;2CaO•SiO226.515.321.4Al2O3-7,0%;3CaO•Al2O315.209.7Fe2O3-2%;4CaO•Al2O3•Fe2O36.105.9p=3,5Свободный CaO000KH=0,9012CaO•7Al2O3003.8Стекло025.50
При значениях глиноземного модуля 0,9-1,8 наблюдается соответствие расчетного и фактического содержания в клинкерах C3S. Понижение значений глиноземного модуля ниже 0,9 приводит, наоборот, к уменьшению фактического содержания в клинкере C3S по сравнению с его расчетным количеством. Так, в клинкере с р = 0,66 (табл. 3.1) различие в содержании C3S в пробах, охлажденных быстро и медленно, составляло 7,6%, причем в быстроохлажденном клинкере наблюдалось пониженное содержание минерала.
При быстром охлаждении клинкера, когда весь расплав затвердевает в виде стекла, фактический минералогический состав продукта отличается от расчетного. Во-первых, в быстроохлажденных клинкерах отсутствуют кристаллические С3А и C4AF (вместо них присутствует соответствующее количество стекла). Во-вторых, в быстроохлажденных клинкерах в зависимости от величины их глиноземного модуля содержится избыточное или недостающее по сравнению с расчетным количество минералов C3S и C2S. При значениях р = 0,9-1,8 содержание C3S в быстро и медленно охлажденном клинкере оказывается очень близким, при р > 1,8 быстро охлажденные клинкеры содержат больше C3S, чем медленно охлажденные, а при 0,9 - меньше. Соответственно содержание C2S в быстро охлажденных клинкерах с р> 1,8 оказывается пониженным, а с р < 0,9-повышенным.
Если предположить, что клинкеры с p > 1,8 и p < 0,9 от температуры спекания охлаждаются таким образом, что вся образовавшаяся в них твердая фаза остается неизменной, а расплав кристаллизуется самостоятельно, то в клинкерах, несмотря на полную кристаллизацию в них жидкой фазы, сохранится неравновесное состояние:
) в них сохранится избыточное или соответственно пониженное количество алита;
) из расплава выкристаллизовывается в небольшом количестве минерал С6А3, который при обычных условиях обжига наблюдается в клинкере очень редко;
) оказывается пониженным содержанием С3А и C4AF, поскольку часть принадлежащей им по расчету извести пошла на реакцию с C2S с образованием избыточного количества C3S. Соответственно оказывается пониженным содержание в клинкере и минерала C2S.
При значениях глиноземного модуля более 1,8 при расчете минералогического состава клинкера по принятым формулам необходимо пользоваться следующими поправками:
C3S-(1,8А12O3 -2,8Fe2O3),
С2 S-(2,1 Fe2O 3 - 1,4 А12O3),
С3А-(2,5 Fe2O 3 - 1,6 А12O3).
При охлаждении клинкера со скоростью, недостаточной для затвердевания всего расплава в стекло и не обеспечивающей полной как равновесной, так и самостоятельной кристаллизации жидкой фазы, в продукте будет содержаться некоторое количество стекла и будут иметь место рассмотренные выше несоответствия фактического и расчетного минералогического состава.
Влияние скорости охлаждения на величину и форму кристаллов. Сложность процесса кристаллизации многокомпонентного расплава дополняется не менее сложным поведением кристаллов в процессе их охлаждения. Кристаллы при охлаждении продолжают свой рост, вместе с тем непрерывно идет процесс зарождения новых кристаллов; возникшие кристаллы стареют, срастаются, разрушаются, вступают, в химические реакции.
При постоянстве температуры кристаллизации линейная скорость роста кристаллов тем больше, чем больше скорость охлаждения. Кристаллы алита при их быстром росте оказываются в состоянии сдвинуть со своего пути лишь незначительные по величине частички примеси: более крупные им приходится огибать, включая в свой состав. Следовательно, растущие кристаллы могут отталкивать примеси в расплаве лишь при медленном росте, при быстрой же кристаллизации примеси захватываются растущими кристаллами и остаются в их решетке в качестве различного рода включений.
Обход частичек примеси или других кристаллов является одной из причин, приводящих к появлению в клинкере дендритообразных кристаллов. Способствует образованию ветвистых кристаллов и очень быстрое охлаждение расплава.
Первичной кристаллической фазой, выделяющейся из клинкерного расплава, является алит. Трехкальциевый алюминат и алюмоферриты кальция кристаллизуются последними, но вследствие высокой кристаллизационной способности успевают выкристаллизоваться на 70-90 % даже в условиях охлаждения клинкера в рекуператорных холодильниках. При этом вследствие быстрого роста кристаллы С3А могут включать в свой состав мелкие зерна C3S, C2S и СаО, а кристаллы алюмоферритов кальция - характеризоваться неоднородным составом.
Стабильность отдельных минералов. Рассматривая влияние режима охлаждения клинкера на его фазовый состав, следует иметь в виду термодинамическую нестабильность отдельных клинкерных минералов, наблюдающуюся в определенном интервале температур при охлаждении клинкера.
Основной ?/p>