Физико-химические основы производства портландцемента
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?инерал портландцементного клинкера ЗСаОSiO2 стабильно существует лишь в интервале температур 1250-1900. Ниже и выше этого интервала температур алит разлагается на C2S и СаО. Наиболее интенсивно процесс разложения C3S протекает при медленном охлаждении клинкера в пределах температур 1000- 1200. На степень распада трехкальциевого силиката, помимо скорости охлаждения, существенное влияние оказывает состояние его структуры: количество и тип примесей, растворенных в его решетке, наличие инородных крупнозернистых включений, характер атмосферы и т. п. Так, процесс разложения C3S ускоряется в присутствии CaSO4, FeO; каталитически действуют и сами продукты разложения алита - C2S и СаО. Явление разложения C3S при медленном охлаждении приводит к уменьшению его количества в клинкере и к появлению в составе последнего свободного СаО. Кроме того, распад C3S приводит к появлению в клинкере кристаллов этого минерала с сильно дефектной структурой: трещиноватых, распавшихся по периферии и содержащих включения по всей массе.
Двухкальциевый силикат стабилен во всем интервале температур, который необходим для получения клинкера. Кристаллы минерала лишь изменяют при определенных температурах константы своей кристаллической решетки в связи с переходом из одной полиморфной модификации в другую.
Синтетический С3А также устойчив в интервале температур 700-1300, как в окислительной, так и восстановительной средах. Лишь при очень низких значениях коэффициента насыщения C2S может разлагать С3А с образованием C3S и С12А7.
Минералы алюмоферритной фазы при медленном охлаждении в окислительной среде являются термически стабильными. В восстановительной же среде они могут распадаться до алюминатов кальция и свободных окcидов кальция и металлического железа.
4. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КЛИНКЕРА
.1 Теоретические основы измельчения в барабанных мельницах
Существенным элементом технологии портландцемента является процесс тонкого измельчения клинкера в барабанных мельницах.(см.рис.4.1) Рассмотрим теоретические основы работы барабанных мельниц.
Рис.4.1.Измельчение цементного клинкера в шаровой мельнице, работающей по закрытому циклу
Работа измельчения в барабанных мельницах производится шаровой загрузкой - мелющей средой. При вращении барабана мелющая загрузка за счет сил трения смещается вместе с корпусом барабана вверх. Высота подъема определяется величиной силы трения между загрузкой и барабаном.
Различают каскадный и водопадный (катарактный) режимы движения шаровой загрузки. При каскадном режиме центр тяжести шаровой загрузки смещается на 35-40 и шары, поднимаясь с барабаном на некоторую высоту, скатываются по зеркалу загрузки. В загрузке можно выделить три зоны - шары, движущиеся с барабаном, сыпучую среду - скатывавшиеся шары и мертвую зону (в центре дробящей загрузки имеется область, в которой мелющие тела практически не перемещаются и в измельчении практически не участвуют). В слоях шаров, поднимающихся вместе с барабаном, из-за слабого их смещения относительно друг друга измельчение протекает малоинтенсивно. Наиболее интенсивно измельчается материал в зоне скатывающихся шаров (в зоне сыпучей среды). Измельчение при каскадном режиме (рис.4.2(а)) осуществляется главным образом за счет истирания и частично раздавливания.
При водопадном режиме (рис.4.2(б)) шары поднимаются на большую высоту, а затем переходят в свободный полет и измельчение происходит главным образом за счет ударов падающих шаров. Кроме того, при водопадном режиме материал измельчается также раздавливанием и истиранием поднимающихся шаров. Однако почти половина шаровой загрузки в центре контура дробящей среды неподвижна и эффективно не используется.
Рис. 4.2 Изменение высоты подъёма шаров при вращении мельницы (механика мелющей среды): а) при каскадном режиме; б)-при водопадном режиме; к - угол отрыва крупных шаров; м - угол отрыва мелких шаров;
?к - угол падения крупных шаров; ?м - угол падения мелких шаров.
Угол подъема шаров зависит от величины коэффициента заполнения мельницы шарами ?, так как при большом ? растет давление слоя на шары, соприкасающиеся с барабаном, и увеличивается сила трения. Таким образом, изменение величины ? в разных камерах мельницы позволяет получить в первой водопадный режим, а во второй - каскадный. Обычно в камерах осуществляются смешанные режимы: водопадно-каскадный или каскадно-водопадный. Радиус внутреннего слоя шаровой загрузки R1 при водопадном режиме определяют из соотношения:
R1 = k*D0,
где k - коэффициент, зависящий от ? и nраб, a Do - диаметр барабана.
Чем больше R, тем выше nраб/nкр. Для каждого значения nраб/nкр существует разграничитель - значение k между каскадным и водопадным режимами. В области, близкой к разграничительным значениям nраб/nкр. и k, существует смешанный режим: часть загрузки работает в каскадном, а часть - в водопадном режиме.
Рабочая скорость вращения мельницы п является не только функцией диаметра мельницы, но и коэффициента заполнения ?.
Если Do= 4 м, а ? = 0,3 (тонкое измельчение), то n=14 об/мин, а если ? = 0,4 (грубое измельчение), то п = 16 об/мин.
При ударе измельчение осуществляется только за счет нормальной составляющей силы к поверхности барабана или к зеркалу шаров. Касательная составляющая в точке удара способствует смещению шаровой загрузки, в результате которой материал раздавливается или истирается. При некотором угле отрыва (перех