Як видно з рис.1 найшвидше процес декарбонізації відбувається у мергелю, а у вапняку дещо повільніше, порівняно з модельною реакцією, тобто проводилось порівняння СаСО3 у вапняку та мергелю і СаСО3 (ч.д.а.),

Рис.1 Декарбонізація вапняку, мергелю та модельної реакції

Термічний розклад огарків навіть при 6000С повністю завершується (рис.2) . Це пояснюється нами тим, що наявні в огарках і мергелю домішки SiO2 пришвидшують спікання.

Рис.2 Порівняння реакційної здатності огарків в порівнянні

з модельною реакцією

Для того, щоб дослідити температуру до якої можна знизити процес декарбонізації в якості домішки додавався NaF в кількості 1 – 5 % по масі. Склад сировинної суміші відповідав умовам виробництва. Рівномірність розподілу домішки, тобто мінералізатора, досягався методом поступових розбавлень. Досліди проводились в ізотермічних умовах протягом двох годин при 500-7500С з інтервалом 500С. Мінералізаторами в цементній промисловості називаються такі речовини, які, будучи добавлені в невеликій кількості ( 0,1 – 1 % ) в сировинну суміш, прискорюють реакцію, яка протікає при спіканні клінкеру. Дія мінералізатора в основному зводиться до зниження температури появи розплаву в суміші, що підвищує тривалість реакції алітоутворення. При цьому утворюється сприятливі умови для розчинення СаО і С2S. Використання мінералізатора особливо рекомендується при прожарюванні трудноспікаючих сировинних сумішей, які містять кристалічний кварц і вапняк. Добавка його дозволяє на 5-10 % підвищити продуктивність обертаючої печі при одночасному зниженні затрат тепла на розхід клінкеру [5].

При внесенні мінералізатора NaF одержано наступні дані рис.3

Рис.3 Кінетика розкладу карбонату кальцію

в суміші з різною кількістю NaF

З отриманих результатів видно, що найдоцільніше використовувати NaF в кількості 2% по масі. В якості порівняння застосовувався зразок без добавки,

який отримано аналогічним чином. Щоб дослідити вплив NaF було проведено рентгенофазовий аналіз трьох зразків: перший зразок був не прожарений, другий прожарений при 7500С без добавки, а третій з добавкою 5% NaF на установці Termo Ariel 9800 XT. Отримані дефрактограми рис.4 підтвердили наші припущення і, як видно, домішка NaF проявила значний вплив на процес спікання клінкеру, що спостерігається по характерному піку С3А, який в першому випадку відсутній, а також на половину зменшилась висота піку незв’язаного СаО. З літератури [5] відомо, що досліджували як мінералізатор СaF2, який сприяє формуванню аліту.

рис.4а

рис.4б

рис.4в

Рис.4 Вплив мінералізатора на декарбонізацію цементного клінкеру:

4а – “сирий” зразок; 4б – прожарений при 7500С без добавки; 4в – з добавкою NaF

У зразка, який був не прожарений спостерігаються досить високі піки незв’язаного СаСО3, який має різні модифікації. При прожарюванні СаСО3 розкладається з виділенням СО2 (рис.4б). Характерний пік СаСО3 , який було отримано в першому випадку при d =3,035Е тут відсутній, про те появився пік СаО при d =2,4059 Е і спостерігається утворення алюмінатної фази С3А при 2,693 Е, але її інтенсивність не висока, а от в третьому зразку (рис. 4в) інтенсивність цього піку сягає 10, і навпаки інтенсивність СаО, зменшилась наполовину. Це пояснюється тим, що в першу чергу СаО зв’язується з оксидом алюмінію (мергель, огарки) з утворення фази ортоалюмінату Са3(AlO3)2. Тут також появляються мінерали пуцолан і кріоліт, яких не було в попередніх дифрактограмах.

Отже, досліджено реакційну здатність сировини цементного виробництва і встановлено, що декарбонізація мергелю відбувається швидше, ніж у вапняку. Доказано, що домішка NaF пришвидшує спікання клінкеру і дає можливість значно знизити температуру при якій відбувається цей процес. Отримані дані можна використати для покращення технології виробництва портландцементу.

ЛІТЕРАТУРА

Алексеев А.И. Технология производства цемента. – М.: Недра, 1980, 198с.

Ghose A., Barnes P. //Cem. Concr. Res. 1980. № 9. Р. 747.

Пащенко А.А. Теория цемента. – К.: Наук. думка, 1992, С. 145.

Вест А. Химия твердого тела. – М.: Мир, 1988, т.2, 248с.

Тейлор Х. Химия цемента. – М.: Мир, 1996, 550с.

Рецензія

У роботі “Дослідження декарбонізації в портландцементному виробництві та вплив домішки фториду натрію” розглянуто процеси декарбонізації та мінералізації, які відбуваються при спіканні цементного клінкеру. Проведено значний об’єм роботи по вивченню реакційної здатності вихідної сировини (вапняк, мергель, огарки). Досліджено вплив домішки NaF на прискорення розпаду кальциту. Отримані дифрактограми показують доцільність використання мінералізатора.

Вважаю, що при дослідженні декарбонізації вапняку, мергелю та модельної реакції доцільно було б проводити досліди до температури 8000С, а не до 10000С, тому що проведений значний об’єм дослідів від 800 до 10000С не дає нам ніякої додаткової інформації.

Дана робота має важливе значення по удосконаленню технології виробництва портландцементу за рахунок зниження витрат тепла на процес спікання клінкеру.