Портландцемент. Шикізат материалдары 14 страница
Шикізат шламдағы судың артық мөлшері клинкерді күйдіру үшін отынның көп шығындалуына әкеледі, айналмалы пештердің өнімділігін кемітеді. Шламның ылғалдылығын механикалық сорғыту немесе химиялық сұйылтқыш қоспалар енгізу арқылы азайтуға болады. Қоспаларды шикізатты ұнтақтағанда диірменге енгізеді.
Шикізат шламның сұйылтқыш қоспалары ретінде көбіне үстіңгі қабатпен әрекеттескіш (ПАВ) заттар және бейорганикалық электролиттер қолданылады. Үстіңгі қабатпен әрекеттескіш заттарға көптеген органикалық қосылыстар жатады: майлы қышқылдар және олардың тұздары, спирттер, аминдер және т.б.
Үстіңгі қабатпен әрекеттескіш заттардың молекулаларының құрылысына тән ерекшелігі екі жақты тартқыштығы (дифильность). Су сіңіргіш топшалар (дифильные группы) (- СООН, - ОН, - NO2, - NH2, - СОН, -SO3H) үстіңгі қабатпен әрекеттескіш заттардың сумен және қатты денемен байланысын қамтамасыз етеді. ПАВ молекулаларының полюссіз әр түрлі ұзындықтағы ароматтық және циклсыз (алифатты, ациклді) көмірсутек радикалдары болады. ПАВ молекулалары сұйықтық немесе қатты дененің үстіңгі қабатына талғаммен сіңіріледі және үстіңгі қабаттың керілуін азайтады.
|
|
|
Тыныштықта лайдың сумен әрекеттескен (гидратталған) бөлшектерінің көптеген жанасу беті болады Олар жүйенің құрылымын күрделілендіріп, қоюлатады.
Егер шламға механикалық жолмен әсер етілсе, онда агрегаттардағы еркін қозғалыстағы қабат қысылып, судың бөлшектер арасындағы қатпарларға өтетін бір бөлігін бөліп шығарады. Бұл қатпарлар агрегаттарға өзі сияқты бөлшектердің бетімен сырғып, аққыштықты көбейтуге мүмкіндік береді. Агрегаттар арасындағы барлық байланыс үзілгенде шламның аққыштығы ең жоғары мәнге жетеді. Шламның аққыштығын арттыру үшін оны құрылымын бұзатындай дәрежеде механикалық өңдеу қажет. Өңдеуден кейін құрылымның орнына түсуі үшін, сол мезгілде шлам жоғарғы аққыштығын сақтайтын белгілі уақыт қажет. Бұл шламды белгілі бір қашықтыққа тасымалдауға мүмкіндік береді. Олардың аққыштығын сақтай отырып, шламның ылғалдылығын азайтудың ең тимді әдісі — тұтқырлығын азайтатын (сұйылтатын) химиялық қоспалармен өңдеу.
|
|
|
Әсер ету механизміне қарай химиялық қоспаларды екі түрге бөлуге болады: бейорганикалық және органикалық қоспалар.
Бейорганикалық қоспаларға бірнеше топ кіреді:
1. Сілтілік реакциялы қоспалар (сілтілік металдардың тұздары мен әлсіз қышқылдар, карбонаттар, фосфаттар);
2. Бейтарап реакциялы қоспалар (металдардың сульфаттары);
3. Қышқыл реакциялы қоспалар (негізінен көмір қышқылы);
4. Жан-жақты әсер ететін қоспалар, мысалы: көмір қышқылының сілтілік тұзы және басқалар.
Органикалық қоспалар әсер етуші топтың түріне қарай 4 класқа бөлінеді:
1. SO3H - тобының әсері басым қоспалар (лигносульфонатты сұйылтқыштар және сульфоқышқыл мен оның тұздары негізіндегі сұйылтқыштар);
2. ОН- тобының әсері басым қоспалар (құрамында фенол, таннин, гумат бар сұйылтқыштар, сол сияқты қант өнеркәсібінің қалдықтары);
3. SO3H және ОН - топтары мен металл иондарының біріккен әсері бар қоспалар (органикалық және кремний органикалық қышқылдардың сілтілі тұздар, органикалық және бейорганикалық байланыстардың композициясы);
|
|
|
4. Құрамында сабын бар қоспалар.
П.А. Ребиндер сұйылтқыштарды 3 класқа бөлді: органикалық ПАВ-тар, бейорганикалық электролиттер және I және II кластардың араласқан қоспасы.
Бейорганикалық электролиттер шикізат шламындағы валентті иондардың жентектелуін болдырмайды. Бұл кезде Na+, К+-дің бір валентті иондары Са2+-дің екі валент иондарын ығыстырады, сөйтіп жанасқан жерлеріндегі байланыстары әлсіз, бос жентектелген құрылымы пайда болады. Осының әсерінен жүйенің қозғалғыштығы аққыштығы бірден көбейеді.
ПАВ жалпы жүйені тұрақтандырып, құрылыс қаңқасын бұзып, сұйылтады. ПАВ молекулалары полюс әрекеттескіш топтарымен бөлшектердің бетіне су молекулаларын ығыстыра сіңіріледі.
Бұндай сіңіру судың мықты қабатының (адсорбциялық қабат, сіңіру қабаты) пайда болуына кедергі жасайды. Шлам бөлшектерінің айналасындағы еркін қозғалыстағы қабат жұқара түседі. Босаған су шлам бөлшектері арасындағы кеңістікке өтіп, үйкелуді азайтады және осының салдарынан жүйенің аққыштығы артады.
|
|
|
Бейорганикалық сұйылтқыштардан ең көп пайдаланылатыны натрий триполифосфаты (ТПФН - Na3Р3O10), оның 0,1...0,3 % шламның ылғалдылығын 5...7 %-ке азайтады. Шламның кейбіреулеріне сода, сұйық шыны, поташ (К2СO3), көмірсілтілі реагенттер қатты сұйылтқыш ретінде әсер етеді.
Шикізат шламындағы бір валентті иондардың жентектелуін болдырмау сызбанұсқасы
|
|
Органикалық қоспалар ішінде лигносульфонаттардың келешегі зор. Цемент өнеркәсібінде шикізат шламында сұйылтқыш қоспалар ретінде сульфидті ашытқылы ашыма (СДБ-сульфитно-дрожжевая бражка) пайдаланылады. Бұрын сульфидті - спирт ашымасы деп аталатын бұл қоспа (ССБ - сульфитно-спиртовая барда) целлюлозды - қағаз өндірісінің қалдығы болады. Целлюлозаны алғанда ағаш массасын күкірт қышқылымен өңдеп, жоғары температурада сілтілер қоспасын қосып қайнатады. Бұл кезде ағаш лигнині сульфид пайда болып сульфидті – целлюлозды сілтіге айналатын, лигносульфонды қышқылдар мен тұздар түзіледі. Одан соң сілтіні спирт пен ашытқыға өндейді. Бұдан пайда болған қалдықтарды СДБ-ның концентрациясы 50 % кем емес болатындай етіп буландырып, тұтынушыларға жібереді. Бүгінгі таңда бүл қоспаны стандарт бойынша ЛСТ – техникалық лигносульфонаты деп атайды. ЛСТ құрамына негізінен лигносульфон қышқылының кальцийлі, натрий-аммонийлі тұздары мен ағаш шіресі кіреді. Сол сияқты аз мөлшерде скипидар, формальдегид және басқалар болады. Лигносульфонаттардың молекулалық массасы полимерлену дәрежесіне сәйкес бірнеше мыңнан, он мыңдаған бірлікке дейін өзгереді. ЛСТ - қою, жабысқақ, қанық қоңыр түсті, өзіне тиісті иісі бар сұйықтық. ЛСТ цемент зауыттарына сұйық құрғақ заттардың, құрамы 50 % кем емес концентрат түрінде жеткізіледі. Оның 20 °С орташа тығыздығы 1,26...1,28 г/см3. Сол сияқты ЛСТ-ның қатты концентраты, құрғақ заттардың құрамы 76 %-дан кем емес, ұнтақ түрінде (87 %-дан кем емес) шығарылады.
Техникалық лигносульфонаттар сол сияқты иленгіш (пластифицирленген) цементтерді алуға, цемент ерітінділерін, бетондарды сұйылтуға және шикізатпен цементті ұнтақтаудың қарқынын үдетуге қолданылады. Техникалық лигносульфонаттар негізінде ЛСТМ–1 және ЛСТМ-2 аттылы цемент және бетон өндірісіне арналған жаңа химиялық қоспалар өндіріледі.
ЛСТ керекті аққыштықты сақтай отырып, шламның ылғалдылығын ұдайы 3...4 % азайтып тұрады, бұл 1 кг клинкерді күйдіруге кететін жылуды 212...356 кДж (65...85 ккал) азайтуға мүмкіндік береді.
Бұл кезде пештің өндірімділігі 3...5 % артады және осы шамаға отынның меншікті шығыны кемиді. Тағы да натрий адипинаты, қант өнеркәсібінің қалдықтары, торф қабатынан сорып алынатын сұйық қолданылады. Бейорганикалық электролиттердің өзіне тән ерекшелігі, олардың шикізат шламын таңдап әсер етуі болады.
Бір сұйылтқыш, мысалы ТПФН бір зауыттың шикізат шламы ылғалдылығын тек 1...2 % кемітсе, басқа зауыттарда 15...20 % кемітуі мүмкін. Электролиттердің бұл кемшілігі, тиімді әсер ету аралығының аздығы. ПАВ-тардың электролиттерден ерекшелігі, олардың көбінің тиімділігі аз болғанымен, тиімді әсер ету концентрациясының аралығының үлкендігі және көптеген зауыттардың шикізат қоспасына тұрақты әсер етуі.
Қазақ химия-технологиялық институтының ТМХТ кафедрасында цемент өндірісінің шикізат шламына ПАВ қоспасымен минерализаторлардың фторлы және кремнефторлы натрийдың біріккен әсері өте тиімді екені анықталды. Күрделі қоспалар шламның ылғалдылығын 6...15 % азайтады және клинкерді күйдіру процесінің температурасын төмендетуді жеделдететіні анықталды.
Бақылау сұрақтары.
1. Клинкер өндірудің қандай тәсілдерін білесіз? Құрғақ тәсілдің артықшылықтары қандай? 2. Шикізатты карьерде қалай өндіреді, қандай қондырғыларды пайдаланады? 3. Шикізатты зауытқа қандай көліктермен тасымалдайды? 4. Қатты тау жыныстарын қалай ұсақтайды? 5. Жақты ұсақтағыш қалай жұмыс істейді, құрылымы қандай? 6. Жақты ұсақтағыштың өнімділігі, үлестік электр энергия шығыны қандай? 7. Біртектілеу қоймаларда шикізатты қалай жинайды, қандай қондырғылар пайдаланады, қоймалардың сыйымдылығы қандай? 8. Құрғақ тәсілмен шикізат материалдарын қалай ұнтақтайды, қандай қондырғылар пайдаланады? 9. Орташа жүрістегі диірмендердің қалай жіктеледі, олардың артықшылығы неде? 10. Ортажүрісті диірменнің құрылысы және жұмыс істеу принципі қандай? 11. Шикізат материалдарды білікті диірменде қалай ұнтақтайды? 12. Кептіргіш-ұсақтағыштардың құрылысы қандай, қалай жұмыс істейді? 13. Сепараторлардың түрлері қандай, олар қалай жұмыс істейді? 14. Шикізатты сулы әдісімен қалай ұнтақтайды? 15. Шикізат қоспасын түзету және біртектілеу не үшін жасалады, бүл процес қалай жұргізіледі? 16. Шикізат шламның құрылысы қандай, қоспаның қасиеттері қандай? 17. Шламбассейндердің құрылысы, сыйымдылығы, жұмыс істеуі қандай? 18. Шикізат шламның ылғалдылығын қалай төмендетуге болады?
IV т а р а у
Шикізат қоспасынан клинкер алу
4.1 Шикізат қоспасы компоненттерінің термиялық өзгерістері
Цемент өндірісіндегі ең маңызды технологиялық процесс – шикізат қоспасын күйдіру. Шикізат қоспасы күйдіру кезінде физикалық және физикалық химиялық өзгерістерге ұшырап, олардан үлкендігі 1...3 см жентектеліп біріккен (спекшиеся гранулы) клинкер түйірлері пайда болады. Бұл түйірлердің минералдық құрамы шикізат қоспасының минералдық құрамынан мүлде өзгеше болады.
Күйдіру кезінде шикізат құрамындағы негіздік кальций тотығы CaO мен қышқылдық тотықтар химиялық жолмен әрекеттеседі. Бұлар реакцияның басында қатты күйде болады. Кейін шикізат қоспасының құрамындағы барлық су буға айналып, құрамдастары ыдырап, сұйық фаза түзіледі. Сөйтіп, тотықтар арасындағы реакция сұйық фазада жалғасады.
Ылғалды және құрғақ әдіспен дайындалған шикізат қоспаның күйдіру процесіндегі айырмашылығы тек алғашқы кезде жүретін физикалық өзгерістерде, яғни шламнан су толық бөлінгенше ғана, әрі қарай екі әдісте де бірдей процестер жүреді.
Ылғалды әдістің пештері құрғақ әдістің пештеріне қарағанда ұзын. Ылғалды әдіс бойынша шикізат қоспасын күйдірудің барлық процестері бір ғана ұзын күйдіргіш пештің ішінде жүрсе, құрғақ әдісте декарбонизаторда СаСО3 ыдырап, көмір қышқыл газының СО2 бөліну жүреді, ал айналмалы пеште тек клинкердің түзілуі процестері ғана жүреді, ал дайындау кезеңі арнайы циклонды жылу алмастырғыш жабдықтарда өтеді.
Шикізат шламын сусыздандыру
Шикізат шламын қыздырғанда, оның аққыштығы бастапқы кезде артып, ары қарай белгілі бір кезеңнен кейін қайтадан төмендеп, ол өзінің аққыштық қасиетін жоғалта бастайды. Сөйтіп, ол бірте бірте тұтқырланып шынжырларға жабыса бастайды. Ары қарай тұтқыр шикізат массасы пештің айналу нәтижесінде шынжырлардың өзара соқтығысу әсәрінен олардан ажырап кептірілген түйіршіктер түрінде болады. Шламның қоюлануына шаңның тигізетін әсері зор. Әсіресе, шаңның құрамындағы байланыспаған СаО оның қоюлануын арттырады, ал сілтілер керісінше әсер етеді, яғни олар шикізат шламды сұйылтады.
Кептіру процесі кезінде ылғал масса құрамындағы су бу түрінде бөлінеді. Бастапқы кезде түйіршіктердің сыртқы қабаты тез кебеді де, тартылып шөге бастайды. Ал оның ішкі қабаты керісінше әлі ылғал болғандықтан, сыртқы қабаттың шөгуіне қарсы әрекет етеді, нәтижесінде түйіршіктерде жарықтар пайда болады. Бұл кезең, кептіру процесінің жылдамдығы тұрақты кезеңіне сәйкес келеді. Кептіру процесінің жылдамдығы азайған кезде, түйіршіктердің шөгуі тоқтайды. Бұдан кейін буға айналған судың орнында кеуектер пайда болады.
Әрбір шикізат шламының өзіне тән сусыздандыру жағдайы бар. Сондықтан қолданылатын шикізаттың құрамына қарай пештегі шынжыр аспалардың жылу алмасу мүмкіндігіне әрдайым назар аударған жөн. Бүл түйіршітердің кептіру кезінде үгітіліп, шашылып кетуіне жол бермейді. Егер шикізат қоспасы конвейерлі кальцинаторлы пештерде күйдірілетін болса, онда түйіршіктердің төзімділігіне жоғары талаптар қойылады. Өйткені, температурасы 300...500 ºС ортаға келіп түскен материалдағы су бірден буға айналады. Осыған байланысты түйішіктер жарылып, шашылып кетпеуі үшін оның кеуектерінің екі жағы да ашық бол қажет. Ол үшін шикізат қоспасына аздап құрамында ісінетін минералдары бар сазды тау жыныстарын қосады. Кептірілу кезінде шламдан физикалық байланысқан су 50...100 ºС температурада, ал адсорбциялы су 100...200 ºС температурада буға айналады.
Ылғал әдісте күйдіру пештерінің кептіру алабында шынжырлар ілінген. Бүл бөлімнің соңында материалдың ылғалдылығы 8...10 % болу керек. Бүлай болмаған жағдайда шынжырлар қызып күйіп кетуі мүмкін, сонымен қатар шаңның мөлшері артады. Өйткен себебі, абсолютты құрғақ шикізат қоспасы шынжырлардың өзара соқтығысу нәтижесінде ұсақталып, майда дисперсті шаңға айналады. Өз кезегінде ол шаңды түтінді газдар пештен алып кетіп, пештің өнімділігі төмендейді және электр сүзгіштердің жұмысы қиындайды. Осыған байланысты пештегі ілінген шынжырлардың жылуалмастырғыш беті, салмағы, ұзындығы материалдың ылғалдылығын қажетті мөлшерге дейін кептіруін қамтамасыз ететіндей болуы керек.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 237; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!