CC BY
45
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ ЩЕЛОЧЕЙ И ОКСИДА МАГНИЯ НА ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ КЛИНКЕРА Худякова Т. М.1, Есенбаева Г. Т.2
1Худякова Татьяна Михайловна /КЬ^уакоуа ТаРуапа МШаЮпа - доктор технических наук,
профессор;
2Есенбаева Гульнур Туралыкызы /Esenbaeva Оы1пыг Тыт1укуоу - магистрант, кафедра технологии цемента, керамики и стекла, Высшая школа химической инженерии и биотехнологии, Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, г. Шымкент, Республика Казахстан
Аннотация: выполненными исследованиями установлено, что нежелательные в сырьевых материалах в повышенном количестве щелочи могут быть нейтрализованы соответствующим количеством оксида магния, который выступает при этом в качестве кислотного компонента, образуя щелочные магниевые силикаты. Известно, что с отходами в вяжущем, наряду с кислородом, алюминием, кремнием и кальцием будут присутствовать магний, сера, калий, натрий, фосфор. Содержание последних пяти элементов допускается в цементе в ограниченном количестве, так как, их избыток вызывает понижение прочности при твердении.
Ключевые слова: клинкер, обжиг, щелочи, оксид магния, нейтрализация, щелочные магниевые силикаты, некондиционные сырьевые материалы.
В цементном производстве, как правило, применяют недоломитизированные известняки. Содержание оксида магния в клинкере ограничивается 5 %. При повышенной концентрации углекислого магния в сырье прибегают к неэкономичной селективной добыче, в результате чего образуются отвалы доломитизированного известняка [1-2].
Синтезированные клинкера серии I и 111-щ подвергались рентгеновскому фазовому анализу, после обжига при следующих температурах: 950, 1000, 1100, 1200, 1300, 1350оС, с целью выяснения влияния совместного присутствия MgО и R2O, на процессы минералообразования. Рентгеновский фазовый анализ позволил установить, что щелочные сульфаты ускоряют усвоение кремнезема, окиси кальция и образование клинкерных минералов. Так, заметное уменьшение кремнезема (снижение интенсивности основного дифракционного максимума d/n=3,34 А) в смеси I начинается с 1100 оС, в щелочесодержащей шихте уже с 900оС. Образование двухкальциевого силиката в смесях Ш-щ происходит при более низких температурах, начиная с 950 оС, тогда как в смесях безщелочных сульфатов при 1000-1100 оС [3-4].
Основное количество двухкальциевого силиката в сырьевых смесях, содержащих повышенное количество окиси магния как в присутствии щелочных сульфатов, так и без них, образуется при 1200 оС. На последней стадии обжига (1300-1350оС) щелочные сульфаты не задерживают усвоения СаО и образование алита. В клинкерах серии Ш-щ при совместном присутствии щелочей и окиси магния и в клинкерах серии I с повышенном содержанием MgО, существенного различия в минералогическом составе не наблюдается. Однако, на дифрактограммах клинкеров серии Ш-щ, отмечается появление аналитических линий (2,89, 2,93А), принадлежащим щелочным магниевым силикатам R20•Mg0•Si02, и повышение интенсивности основного дифракционного максимума, соответствующего CзS d/n=1,76А.
Таблица 1. Влияние совместного присутствия щелочей и оксида магния на реакционную
способность сырьевых смесей
Смеси Содержание щелочей, % Содержани е оксида магния, % Содержание СаОСВ (%) в продуктах обжига при температурах, оС
№20 К2О 900 1000 1100 1200 1300 1350
1 - I 0,17 0,27 4,18 43,0 44,18 37,05 18,25 6,9 1,27
2 - I 0,14 0,24 3,09 43,0 44,6 37,1 18,90 7,1 1,6
3 - I 0,13 0,22 4,80 43,1 45,2 38,1 19,2 6,93 1,4
4 - I 0,16 0,24 4,18 44,0 45,0 38,9 19,6 7,0 1,5
5 - I 0,14 0,24 4,04 43,9 44,6 37,82 18,9 6,95 1,3
1 - III - щ 0,43 1,29 4,08 46,0 34,42 27,92 5,8 3,18 1,1
2 - III - щ 0,43 1,22 3,99 44,2 32,58 26,69 4,97 2,6 0,7
3 - III - щ 0,47 1,50 4,62 44,3 31,6 27,1 5,3 3,1 1,1
4 - III - щ 0,43 1,30 4,05 45,1 30,0 26,9 5,1 2,9 0,6
5 - III - щ 0,43 1,32 4,02 45,3 32,4 27,5 5,6 2,9 0,6
1 - II 0,16 0,21 1,32 38,59 40,61 33,5 24,2 8,3 1,2
2 - II 0,17 0,22 1,49 39,2 42,1 31,5 26,2 9,0 1,7
Нами установлено, что отрицательного влияния щелочных сульфатов на последней стадии обжига не наблюдается в результате образования щелочных магниевых силикатов: окись магния связывает щелочные окислы в щелочные магниевые силикаты, щелочи выводятся из состава клинкерного расплава, что способствует растворению в нем СаО, а это в свою очередь, является причиной увеличения количества С38, образующегося через жидкую фазу.
Таким образом, при обжиге магнийсодержащих сырьевых смесей с КН=0,87-0,83 путем добавления щелочных сульфатов и кратковременным обжигом при температуре 1350оС можно предотвратить выделение крупнометаллического периклаза; позволяет образовывать щелочные магниевые силикаты, чтобы нейтрализовать отрицательное влияние на свойства цемента окиси магния и щелочных окислов; повысить гидравлическую активность цемента.
Возврат в печь уловленной электрофильтром пыли, содержащей щелочные сульфаты, при использовании сырья с высокой концентрацией окиси магния может быть рекомендовано как средство повышения гидравлической активности клинкера.
Литература
1. Барбанягрэ В. Д., Худякова Т. М.Кислотно-основные соотношения в промежуточной фазе цементного клинкера // Тр. МНПК «Проблемы химической технологии неорганических, органических и силикатных строительных материалов и подготовка научных кадров». Шымкент, 2002. Т. 2. С. 10-13.
2. Бутт Ю. М., Сычев М. М., Тимашев В. В. Химическая технология вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.
3. Винчелл А. Н., Винчелл Г. Оптические свойства искусственных минералов. М.: Мир, 1967.
4. Торопов Н. Л., Барзаковский В. П., Лапин В. В., Курцева Н. Н., Бойкова А. И. Диаграммы состояния силикатных систем. Л.: Наука, 1972.
