Плазмохимический синтез цементного клинкера

• Автор: Сазонова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Введение
1 Современное состояние использования высоких температур в области производства цементного клинкера.
1.1 Особенности высокотемпературного воздействия на минеральное сырье и получение расплава.

1.2 Влияние скорости охлаждения на минералогический состав цементного клинкера

1.2.1 Изменение морфологии кристаллов СзБ и Сг8.

1.2.2 Иеравновесность процессов синтеза цементного клинкера

1.2.3 Изменение минералогического состава цементного клинкера.

1.2.4 Разложение клинкерных минералов при охлаждении

1.2.5 Процессы деформации, протекающие в 1ранулах цементного клинкера при охлаждении
1.3 Физикохимические процессы, протекающие при получении цементного клинкера под действием высоких температур.

1.4 Постановка цели и задач исследования.

2 Характеристика сырья, расчет оптимального состава смеси и методы исследования цементного клинкера, синтезируемого в условиях низкотемпературной плазмы
2.1. Оценка сырьевых материалов по минеральному и химическому составам.
2.1.1 Минералогический состав карбонатного компонента и его реакционная способность
2.1.2 Минералогический состав алюмосиликатного компонента и
его реакционная способность.
2.1.3 Корректирующие добавки.
2.1.4 Химический состав сырьевых компонентов и его влияние на процессы клинкерообразования.
2.2 Анализ образцов цементного клинкера
2.2.1 Химический метод анализа
2.2.2 Рептгенофазовый анализ
2.2.3 Дифференциальнотермический анализ
2.2.4 Петрографический анализ.
2.2.5 Методы и методики исследования физикомеханических и технологических свойств
2.3 Проектирование рационального состава сырьевой смеси
2.4 Расчет и определение оптимального состава смеси для синтеза высокоактивного цементного клинкера в условиях низкотемпературной плазмы.
2.4.1 Математическое планирование эксперимента
2.4.2 Определение компонентного и химического составов сырьевых смесей.
2.5 Структурнометодологическая схема работы.
Выводы по главе
3 Исследование процессов синтеза цементного клинкера
с использованием низкотемпературной плазмы.
3.1 Термофизические исследования сырьевых компонентов и смесей
на их основе.
3.1.1 Термодинамический анализ процессов высокотемпературного синтеза цементного клинкера
3.1.2 Изучение плавкости сырьевых компонентов и смесей на их основе
3.2 Технологические особенности получения цементного клинкера по высокотемпературной технологии.
3.3 Физикохимические процессы синтеза цементного клинкера в условиях низкотемпературной плазмы при использовании различных компонентов. Свойства цементных клинкеров
3.3.1 Рентгенофазовый анализ цементных клинкеров
3.3.2 Дифференциальнотермический анализ цементных клинкеров
3.4 Основы образования структуры клинкерных минералов.
Выводы по главе.
4 Основные свойства цемента и цементного камня на основе клинкеров, синтезируемых в условиях низкотемпературной плазмы
4.1 Физикохимические свойства цементного камня.
4.2 Исследования строительнотехнических свойств цемента и цементного камня на основе клинкеров, синтез которых осуществлялся
в условиях высоких температур.
Выводы по главе.
5 Перспективы плазмохимического синтеза цементного клинкера
с использованием традиционного и техногенного сырья.
5.1 Технологическое решение, рекомендуемое для производственного применения плазмохимического реактора.
5.2 Экономическая эффективность плазмохимического синтеза цемента.
5.2.1 Определение показателей экономической эффективности
5.2.2 Сравнение техникоэкономических показателей производства цемента с использованием плазмохимического и традиционных способов.
5.3 Рекомендации по практическому применению высокотемпературного синтеза цементного клинкера
Общие выводы
Список используемой литературы


При этом производство малотоннажных партий специальных видов цементов в силу объективной технологической ситуации для традиционных технологий нерентабельно. Таким образом, цементная промышленность при существующей структуре производства не может удовлетворять потребности рынка в выпуске относительно небольших партий цемента со специальными свойствами. Спрос на специальные виды цементов связан с потребностью в производстве качественной строительной продукции, получение которой возможно с использованием индивидуаль
ных вяжущих веществ, оптимально подобранных для конкретных условий эксплуатации конструкций 9. Выходом из сложившейся ситуации может являться развитие новой отличной от существующих технологий производства цемента. При этом особое значение имеет организация главнейшего в технологии процесса обжига клинкера, что требует создания принципиально нового аппаратурного оформления. Данной теме посвящены работы В. В. Серова, Б. С. Боброва, Кондрашова, Ю. М. Бутта, Л. Я. Гольдштейна, Когана, З. Б Энтина, Д. А. Высоцкого, М. М. Сычева, В. В. Тимашева, Л. Д. Ершова, В. Ф. Крылова, В. П. Помяна, П. З.С. Косыревой, И. Г. Лугининой, П. Ф. Румянцева, Г. М. Воскресенской и др. В работах представленных авторов синтез клинкерных минералов осуществлялся с применением различных источников энергии при температуре около С. Необходимо провести анализ результатов исследований, изложенных в научной и технической литературе, который позволит выявить особенности высокотемпературного способа С производства цементного клинкера, физикохимические процессы минералообразования, протекающие при этом, и основные факторы, влияющие на синтез высокоактивного цемента. В связи с тем, что влияние условий НТП С на процессы клинкерообразования в полной мере не изучены, при анализе информации рассмотрены процессы и особенности синтеза, протекающие при температурах до С. В последние десятилетия в России и за рубежом ведутся интенсивные поиски новых методов спекания, позволяющих реализовать быстрый обжиг секунды минуты. Применение простых по устройству вращающихся печей вследствие растягивания во времени процесса клинкерообразования приводит к пассивации СаО и снижению синтеза основных клинкерных минералов, представленных фазами 3, 2, С3А и 4 . С, и СаО С . Это снижает их интенсивное твердофазное взаимодействие в зонах экзотермических реакций и спекания изза медленного движения материала со скоростью 1, ммин . Представленные обстоятельства способствовали появлению новых методов производства плавленых клинкеров, основанных на использовании различных источников энергии обжига в пучке ускоренных электронов и с подачей напряжения непосредственно на сырьевую смссь обжига на подушке расплавленного чугуна, плавление которого обеспечивалось индукционным нагревом. Известны эксперименты, выясняющие возможность применения высокочастотной техники и электротермического кипящего слоя. Высказывалась идея использования лазерного способа, поскольку КПД лазеров достигает . В ЛТИ им. Ленсовета был предложен способ воздействия на сырьевую смесь электромагнитным излучением в ИКобласти. В ВИЛСМе высказана идея присоединения плазмотрона к декарбоиизатору 1,. В большинстве исследованных высокотемпературных способах производства плавленого клинкера установлено, что повышение температуры воздействия на сырьевую смесь способствует интенсификации процессов клинкерообразования. В исследованиях В. В. Тимашева доказано, что повышение температуры всего на 0 С против обычно принятой С приводит к увеличению количества жидкой фазы в клинкере до мас. Изменение абсолютных значений вязкости жидких фаз клинкеров при температуре С составляет 0,0,3 Пах, а при С 0,0, Пах. Это позволяет интенсифицировать химические реакции, протекающие при термообработке смеси. При воздействии температур порядка С, начиная с С, скорость диссоциации СаС осуществляется интенсивно в течение первых с пребывания материала при максимальной температуре. В последующем она изменяется незначительно. При С содержание свободной СаО в образце достигает ,4 мас.