Особенности воздействия хлоридов щелочных металлов на процессы клинкерообразования

• Автор: Ермоленко, Елена Павловна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса, обоснование цели и задач исследований
ЕЕ Распространение соединений калия и натрия
Е2. Свойства соединений щелочных металлов при нагревании
ЕЗ. Влияние солей щелочных металлов на процесс диссоциации СаСОз
Е4. Взаимодействие соединений щелочных металлов с глиной
Е5. Расплавы силикатно-галогенидных систем
Е6. Влияние солей щелочных металлов на процессы клинкерообразо-вания и качество цемента Е7. Технологические нарушения при обжиге щелочесодержащего сырья
Е8. Выводы из литературного обзора Е9. Цель и задачи исследования
2. Характеристика исходных материалов и методы исследований
2.Е Характеристика исходных материалов
2.2. Методы исследований
2.3. Выводы
3. Технологические нарушения, вызываемые наличием
в сырье соединений щелочных металлов
3.Е Наросты на цепях в печи мокрого способа производства
3.2. Настылеобразование в печах комбинированного и сухого способов производства
3.3. Выводы
4. Особенности взаимодействий КС1 и ХаС1 с карбонатом кальция и глиной
4. Е Исследование возможности протекания ионообменной реакции
в системе СаСОз
4. ЕЕ Вероятность протекания ионообменной реакции в системе
СаСОз
4.Е2. Фазовый состав продуктов обжига смесей СаСОз и галоге нидов щелочных металлов
4.2. Физико-химические процессы в системах СаСОз — КС1 и СаСОз
4.2. Е Влияние хлоридов щелочных металлов на диссоциацию СаСО
4.2.1.1. Особенности взаимодействий в смесях карбоната кальция с хлоридами щелочных металлов
4.2.1.2. Влияние различных концентраций КС1 и NaCl на кинетику процесса диссоциации СаСОз
4.2.1.3. Расчет эффективной энергии активации процесса диссоциации СаСОз в присутствии КС1 и NaCl
4.2.2. Образование расплава в смесях карбоната кальция с хлоридами щелочных металлов
4.2.2.1. Расчет температуры эвтектики
4.2.2.2. Экспериментальное определение эвтектики
4.3. Исследование взаимодействий КС1 и NaCl и минералов глины
4.4. Исследование взаимодействий RC1 и алюмосиликатного компонента старооскольской сырьевой смеси
4.5. Выводы

5. Рациональное использование хлорсодержащего сырья в производстве цемента
5.1. Особенности физико-химических процессов клинкерообразования в присутствии КС1 и №С1
5.2. Исследование взаимодействий в системе СаСОз - каолин - ЫаС1
5.3. Влияние хлоридов щелочных металлов на качество цементов
5.3.1. Исследование фазообразования сырьевой смеси под действием КС1 и №С1 08
5.3.2. Возгонка солей щелочных металлов в зависимости от анионной составляющей
5.3.2.1. Возгонка хлоридов щелочных металлов из сырьевой смеси
5.3.2.2. Исследование возгонки карбонатов и сульфатов щелочных металлов в системах СаСОз — Ыа2СОз — и
А1203-28Ю2-2Н20 - ЫагСОз- К2304
5.3.3. Возможность получения качественного цемента на основе сырья, содержащего хлориды калия и натрия
5 4 Рациональное использование сырья, содержащего хлориды ще-

лочных металлов 1
5.4.1. Использование пыли электрофильтров в качестве добавки
при помоле цемента
5.4.2. Использование пыли электрофильтров в качестве сырьевого
компонента для получения клинкера

5.5. Выводы
Основные выводы и результаты работы Список использованных источников Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальной проблемой в производстве цемента является использование сырья, содержащего в качестве примесей щелочные соли , способность которых возгоняться при высоких температурах и конденсироваться при охлаждении обуславливает их накопление в слое материала. Иногда концентрация примесей R20 (R=K, Na) в материалах печной системы может достигать 5... 13% и, следовательно, превосходить суммарное содержание основных оксидов А1203 и Fe203, оказывая значительное влияние на технологические процессы. Часть соединений щелочных металлов выносится газовым потоком из печи с пылью и улавливается электрофильтрами. Оснащение заводов эффективным пылеулавливающим оборудованием привело к увеличению объемов щелочесодержащей пыли электрофильтров и проблеме ее утилизации. Возврат пыли в печь мокрого способа производства дополнительно повышает концентрацию соединений щелочных металлов и, в конечном итоге, приводит к образованию колец и зарастанию цепной завесы. При сухом способе производства щелочные соли являются причиной образования настылей в газоходах запечных теплообменников и, как следствие, нарушений работы печи. Соли в составе пыли электрофильтров, колец и настылей представлены карбонатами, сульфатами и хлоридами
щелочных металлов.
Высокая летучесть и растворимость КС1 и NaCl способствуют их широкому распространению в природе, в связи с чем мельчайшие кристаллики хлоридов являются обычными составными частями включений в различных минералах. Следовательно, хлориды щелочных металлов в качестве небольшой примеси почти всегда присутствуют в сырьевой смеси и, попадая во вращающуюся печь, в результате непрерывной циркуляции накапливаются в ней.
Согласно исследованиям [1...4] соли щелочных металлов, с одной стороны, являются минерализаторами, ускоряя низкотемпературные процессы клин-керообразования, а с другой - ингибиторами высокотемпературных процессов,
* в технологии цемента под термином «щелочи» понимают щелочные металлы К и N8 и их соединения

Таблица
Содержание нежелательных примесей в сырьевых компонентах месторождения «Белая Ростошь» (Казахстан) и смесях на их основе, %
Наименование S03 Na20 К20 СГ Кварц
Мел №1 0,07 0,17 0,49 1,41 1
Мел №2 0,07 0,16 0,31 0,29 3
Глина №1 0,44 0,53 1,57
Глина №2 0,51 1,70 1,80
Смесь №1 0,16 0,23 0,69 1,07 4
Смесь №2 0,15 0,47 0,62 0,34 2
Для исследований были рассчитаны и приготовлены сырьевые смеси с КН=0,92, п=2,2 и р=1,3. Сырьевая смесь №1 на основе малоалюминатной глины №1 кроме мела №1 и огарков содержит отсев боксита с содержанием 51,2% А12Оз, смесь №2 содержит мел №2, глину №2 и огарки. Содержание SO3 в сырьевых смесях невелико, всего 0,15 и 0,16%, сумма щелочных оксидов в смеси №1 составляет 0,92%, в смеси №2 - 1,09%. Содержание хлора в смеси №1 равно 1,07%, а в смеси №2 - 0,34%.
Характеристика сырьевых смесей, содержащих искусственно введенные хлориды щелочей
Для исследования влияния щелочных хлоридов на процессы клинкерооб-разования на основе старооскольского сырьевого шлама с К11=0,91, п=2,19, р-1,35 были приготовлены смеси с добавкой 1 и 4% С1 в виде хлоридов щелочных металлов: 2,1 и 8,4% КС1 или 1,65 или 6,6% NaCl до 100%. Концентрации хлорид-иона выбраны согласно экспериментальной диаграмме фирмы Humboldt Wedag GmbH (Германия) для сухого способа производства «Содержание C1"+S03, % - Интенсивность настылеобразования», и соответствуют незначительному (1% СГ) и интенсивному настылеобразованию (4% СГ) при данном содержании SO3. Соли введены в шлам в виде водного раствора с последующей его сушкой и усреднением в течение двух часов. Методом комплексного термического анализа были исследованы смеси с максимальным содержанием хлорид-иона и старооскольская сырьевая шихта без добавки соли (табл. 2.4).