Клинкер свойства: Клинкер и его свойства

Клинкер и его свойства

Клинкерная плитка считается одной из самых прочных, морозоустойчивых, износоустойчивых и экологичных материалов. Клинкер является проверенным продуктом не одним веком.

Характеристики и свойства клинкерной плитки

При изготовлении плитки не используют искусственные красители и пластификаторы. В основу берут высокопластичную сланцевую глину. После того как все материалы минералов будут очищены, их помещают в шнековое устройство для тщательного перемешивания. Затем полученную массу пропускают через экструдер, режут на формы и обжигают при температуре от 1200 °С.

Клинкер имеет приблизительный минеральный состав:

1. Четырехкальциевый алюмоферрит составляет примерно 12-25%;
2. Трехкальциевый силикат занимает около 40-65%;
3. Трехкальциевого алюмината содержание составляет 4-12%;
4. Двухкальциевый силикат содержится в пределах 15-45%.

У клинкера развита цветовая гамма, насчитывающая более 100 расцветок, которая достигается за счет натуральных компонентов. Клинкерная плитка имеет разнообразную поверхность: она бывает необработанной, шероховатой или глазурованной.

         Водопоглощение. После изготовления плитка имеет минимальное водопоглощение за счет мелкопористой структуры.

         Долговечность. Это свойство определяется показателем морозостойкости. Мелкопористая структура делает плитку устойчивой к морозам и она способна выдержать до 300 циклов замораживания и размораживания.

         Плотность. Качество хорошего дорожного клинкера составит 2,10-2.32 кг/дм³, а стенового клинкера не меньше 1,9 кг/дм³.

         Сопротивление испарению. Это является важным показателем для дорожного клинкера и оно составит 0,2-0,4 г/см².

         Сопротивление на удар. Оценка сопротивления учитывается по числу выдержанных ударов. Этот показатель важен для клинкера, который используется для дорожных покрытий.

               Стойкость к химическому воздействию. Это свойство определяется кислотостойкостью более 97,5% и щелочестойкостью 75-80%.

         Антипроскальзывющая стойкость. Это свойство важное для покрытий, которые используются для полов, ступеней, участков на которые попадает влага и масляные вещества.

         Теплопроводность составит 0.9-1,2 Вт.

Плотная структура позволит выдержать даже механические повреждения. Клинкерная плитка не выгорает на солнце, так как устойчива к ультрафиолетовым лучам. На поверхности не выступают высолы, не образуются грибки и плесень.

Применение клинкерной плитки

В первую очередь клинкерная плитка используется при отделке фасадов. С ее помощью можно создать вид древнего дворца, старинный русский особняк либо готический замок. Фасад, сделанный из плитки, устойчив к выветриванию, испарению, воздействию кислотных дождей. Плитка не требует больших затрат для содержания. С ее поверхности легко смывается грязь и пыль во время дождя.

Продукт часто применяется в ландшафтном дизайне. С его помощью выкладывают внутренние дворики, дорожки, подъезды к гаражу, помещения садовых террас.

Особенности

Очень экономичен, ведь рассчитан на неоднократное использование. По желанию можно изменять узор на площадках. Для этого нужно вынуть плитку, очистить от раствора и уложить заново, создавая новый узор.

Клинкерная плитка является хорошим материалом для укладки площадки перед камином. Поверхность плитки не потрескается от жара и не испортится от неаккуратно разложенных дров.

Она используется для облицовки бассейнов, саун, ведь обладает практически нулевым свойством водопоглощения. Для безопасности всей семьи плитку используют для отделки лестниц. Только стоит выбирать изделия с рельефными полосами для сведения к нулю получение травм.

Свойства и виды продукции Klinker

Обустройство приусадебного участка не заканчивается с завершением строительных работ. Теперь наступает время для финальной отделки стен здания, лестничных ступенек, отливов, а также для мощения пешеходных дорожек, подъездов и площадок для автомобиля.

Материалы для облицовки должны иметь определенные качества: прочность, долговечность, сохранение свойств при неблагоприятных внешних воздействиях, влагоустойчивость.

Всем этим требованиям в полной мере отвечает клинкер.

Клинкер, по сравнению, например, с керамогранитом, который также используется для отделки фасадов, имеет значительно больше цветовых вариантов и существенно дешевле. Клинкер обладает отличными практическими и эстетическими свойствами, удобен и легок в монтаже.

Продукция компании Feldhaus Klinker достойно выдержала испытание временем. Строительные и отделочные материалы этой фирмы получают многочисленные одобрительные отзывы и известны во всем мире.

Историческая справка

Западная Европа в девятнадцатом веке переживала сложный период быстрого индустриального роста. Итогом этого стало возникновение новых промышленных центров и увеличение населения крупных городов. Возрастала потребность в жилищном строительстве и развитии инфраструктуры.

Для постройки зданий традиционно использовался камень, но быстрый рост городов привел к истощению природных запасов. Ситуацию усугубляли сложность и дороговизна добычи и доставки сырья. Остро встал вопрос о создании новых технологий, позволяющих уменьшить расходы на изготовление и перевозку. Основной задачей становится  перенос производства ближе к потребителю и создание более легкого, но надежного строительного материала.

В разработке новых технологий принимают участие специалисты разных стран. После многочисленных опытов голландскими и германскими учеными был разработан уникальный рецепт создания принципиально нового строительного материала. Тщательно подобранный состав и выверенный режим обжига кирпичей позволили придать изделиям необходимые свойства.

Пионером в производстве клинкерного кирпича и плитки стала малоизвестная в те времена небольшая немецкая компания Feldhaus Klinker. В 1857 году она выпустила первую партию продукции — кирпич, предназначенный для мощения дорожек. С тех пор ассортимент продукции компании значительно расширился.

160 лет существования фирмы подтверждают признанную репутацию одного из крупнейших предприятий по производству клинкера. И на сегодняшний день продукция Feldhaus Klinker является эталоном качества этого облицовочного материала. В производстве используются только высококачественные натуральные ингредиенты. Главной составляющей является сланцевая глина, добываемая в Северо-Западной Германии. Это уникальный сорт глины, отличающийся высокими пластическими свойствами и отсутствием в своем составе примесей солей и мела.

Виды продукции Feldhaus Klinker

1. Клинкерный кирпич

Традиционный материал для облицовки поверхностей, отделки отливов, создания брусчатки, мощения дорожек. Имеет все необходимые качества:

• прочность;

• износостойкость;

• невосприимчивость к ультрафиолетовому излучению;

• влагонепроницаемость;

• долговечность.

Поверхности, облицованные клинкерным кирпичом, не теряют практических и эстетических свойств в неблагоприятных погодных условиях, при механических воздействиях. Отличная сохранность старых зданий является подтверждением долгой службы материала. Влагоустойчивость позволяет использовать кирпич для создания отливов. Разнообразие окраски обеспечивается природными свойствами глины.

2. Фасадная клинкерная плитка

Разнообразие форм и цветовых решений плитки  для отделки фасада марки Feldhaus Klinker впечатляет. Цветовая гамма включает более восьмидесяти вариантов. Модельный ряд состоит из более чем полутора  тысяч экземпляров. Столь широкий выбор позволяет воплотить в жизнь самые необычные фантазии владельцев домов.

Фирма предлагает достаточно большой ассортимент фасонных изделий для отделки сложнопрофильных поверхностей.

3. Тротуарная плитка и брусчатка

Подтверждением качества данной продукции могут служить мостовые, уложенные более ста лет назад во многих городах Европы. Они до сих пор исправно несут свою службу, не теряя прочности и внешней привлекательности. И это невзирая на колоссальные нагрузки, которые им приходится испытывать ежедневно.

Разнообразие форм и расцветок брусчатки позволяет придать уникальность оформлению приусадебных участков.

4. Фасадные термопанели

Термоизоляционные панели – относительно новая продукция Feldhaus Klinker. Особенностью этого облицовочного материала является наличие слоя пенополиуретана. Данная конструкция позволяет одновременно утеплить здание и придать ему привлекательный внешний вид. Сендвич-панели пользуются большим спросом, благодаря удобству установки, надежности и эстетичности.

Вся продукция марки Feldhaus Klinker полностью подтверждает общеизвестное мнение о немецком качестве. Бережно хранимые традиции и тщательное соблюдение технологического процесса – весомый аргумент при выборе облицовочного материала.  

Что такое цементный клинкер? | Экспортная группа Датис

Что такое цементный клинкер

Если вы хотите узнать ответ на вопрос Что такое цементный клинкер? эта статья может быть удобной для вас.

Определение

Клинкер представляет собой узелковый материал, получаемый на стадии обжига при производстве цемента и используемый в качестве связующего во многих цементных продуктах. Глыбы или узелки клинкера обычно имеют диаметр 3-25 мм и темно-серый цвет.

Производится путем нагревания известняка и глины до точки разжижения при температуре около 1400°C-1500°C во вращающейся печи. Клинкер при добавлении к гипсу (для контроля схватывания цемента и обеспечения прочности на сжатие) и тонком измельчении дает цемент.

Клинкер может храниться в течение длительного периода времени в сухом состоянии без ухудшения качества, поэтому он продается на международном уровне и используется производителями цемента, когда обнаруживается дефицит сырья или его отсутствие

Состав и химический анализ

Состав клинкера исследуют двумя отдельными методами:

1. минералогический анализ с использованием петрографической микроскопии и/или рентгеноструктурного анализа
2. химический анализ , наиболее точно с помощью рентгенофлуоресцентной спектрометрии

3 четыре основных компонента клинкера:

• Алит : примерно трехкальциевый силикат (обычно около 65% от общего количества)
• Белит : примерно двухкальциевый силикат (обычно около 15% от общего количества)
• Алюминат : очень приблизительно трехкальциевый алюминат (обычно около 7% от общего количества) 8% от общего количества)

Другие вещества могут присутствовать в небольших количествах:

• Солевые фазы – различные комбинации катионов натрия, калия и кальция с сульфатными и хлоридными анионами, такие как:
  • Arcanite – K ₂ SO ₄
  • Calcium Langbeinite – K ₂ Ca ₂ (SO ₄ ) ₃
  • Aphthitalite – K ₃ Na(SO ₄ ) ₂
  • Сильвит – KCl
• Низкотемпературные фазы – различные промежуточные химические вещества, избежавшие дальнейшей термической обработки, такие как:
  • Спуррит – Ca ₅ (SiO _{4 090 0 (}) 2) 3 )
  • Ternesite – Ca5(SiO ₄ ) ₂ (SO ₄ )
  • Ellestadite – Ca ₁₀ (SiO ₄ ) ₃ (SO ₄ ) ₃ (OH ) ₂
  • Ye’elimite – Ca ₄ (AlO ₂ ) ₆ (SO ₄ )

Химический анализ клинкера обычно приводится в оксидной форме следующим образом (в % по массе оксида):

SiO2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3
21. 5	5.2	2.8

CAO

MGO

K 2 44

K 2 47

157777777777777777777777777777777777777777777777777777777779н0002 66.6

1.0

0.6

Na 2 O	SO 3	LOI
0.2	1.0	1.5

IR	Total
0,5	98,9

. добавление сульфатов щелочных металлов и незначительных примесей, таких как небольшие количества оксидов титана, марганца, фосфора и хрома.

Термохимия клинкера

Сырье, поступающее в печь, принимается при комнатной температуре. Внутри печи температура продолжает расти, и когда она достигает своего пика, клинкер производится путем быстрого охлаждения. Хотя стадии реакции часто перекрываются, их можно выразить в четко определенной последовательности следующим образом:

1. 65-125°C : Свободная вода испаряется: необходимо обеспечить скрытое тепло. Полезная тепловая нагрузка: 2145 кДж/кг клинкера.
2. 400-650°C : Глины разлагаются эндотермически, а щелочи реагируют с атмосферой печи с образованием жидких сульфатов. Полезная тепловая нагрузка: 42,2 кДж/кг клинкера.
3. 500-650°C : Доломит разлагается эндотермически. Полезная энергозатратность: 19,7 кДж.
4. 650-900°C : Карбонат кальция эндотермически реагирует с диоксидом кремния с образованием «начального белита». Полезная тепловая энергия: 722,5 кДж
5. 700-900°C : Карбонат кальция эндотермически реагирует с оксидом алюминия и оксидом железа с образованием зачаточного алюмината и феррита. Полезная тепловая энергия: 207,2 кДж.
6. 900-1050°C : Когда весь доступный кремнезем, оксид алюминия и оксид железа прореагируют, оставшийся карбонат кальция эндотермически разлагается до оксида кальция. Потребность в подводимой теплоте: 601,9 кДж/кг клинкера.
7. 1300-1425°C : Алюминат, феррит и часть белита плавятся эндотермически, и белит реагирует с оксидом кальция с образованием алита.
8. 1425-1300°C : Пройдя пиковую температуру, расплав экзотермически замерзает до алюмината, феррита и белита.

Цементный клинкер Типы и применение

Наиболее распространенный тип клинкера производится для портландцемента и его смесей. Типы клинкера различаются в зависимости от типа цемента, для которого производится клинкер. Помимо смесей портландцемента, некоторые специальные типы цементного клинкера перечислены ниже:

1. Sulfate Resistant Clinker
2. Low Heat Clinker
3. White Clinker
4. Low-alkali Clinker
5. Belite Calciumsulfoaluminate Ternesite (BCT)

Sulfate Resistant Clinker

It contains 76% alite , 5% белита, 2% алюмината трикальция, 16% алюмоферрита тетракальция и 1% свободного оксида кальция. Его производство в последние годы сократилось, потому что сульфатостойкость можно легко получить, используя гранулированный доменный шлак в производстве цемента.

Низкотемпературный клинкер

Содержит 29 % алита, 54 % белита, 2 % алюмината трикальция и 15 % алюмоферрита тетракальция с очень небольшим количеством свободной извести. Его больше не производят, потому что цемент, произведенный из обычного клинкера и молотого гранулированного доменного шлака, обладает отличными низкотемпературными свойствами.

Белый клинкер

Он содержит 76 % алита, 15 % белита, 7 % трехкальциевого алюмината, не содержит тетракальциевого алюмоферрита и 2 % свободной извести, но его состав может сильно различаться. Белый клинкер производит белый цемент, который используется в эстетических целях в строительстве. Большая часть белого цемента идет на заводские сборные железобетонные изделия.

Низкощелочной клинкер

Уменьшение содержания щелочи в клинкере достигается либо заменой сырьевого источника глинозема другим компонентом (таким образом, получение более дорогого материала из более удаленного источника), либо установкой «отвода щелочи», который включает удаление некоторых высокотемпературных газов из системы печи (которые содержат щелочи в виде дыма), что приводит к некоторым потерям тепла.

Белит Сульфоалюминат кальция Тернезит (BCT)

Эта концепция используется при производстве клинкера с выбросом двуокиси углерода на 30% меньше. Повышается энергоэффективность, а затраты на электроэнергию для производственного процесса также снижаются примерно на 15%.

Использование цементного клинкера: преобразование в цемент

Цементный клинкер, смешанный с добавками и измельченный в мелкий порошок, используется в качестве связующего в цементных продуктах. Различные вещества добавляются для достижения определенных свойств в производимом цементе. Гипс, добавленный и измельченный с клинкером, регулирует время схватывания и придает важнейшее свойство цемента — прочность на сжатие.

Также предотвращает агломерацию и налипание порошка на поверхность шаров и стенки мельницы. Некоторые органические вещества, такие как триэтаноламин (используется в количестве 0,1 мас.%), добавляют в качестве добавок для измельчения, чтобы избежать агломерации порошка. Иногда используются и другие добавки: этиленгликоль, олеиновая кислота и додецилбензолсульфонат.

Наиболее известным типом производимого цемента является портландцемент, но некоторые активные ингредиенты или химические добавки могут быть добавлены в клинкер для производства других видов цемента, таких как:

• цемент из молотого гранулированного доменного шлака
• пуццолановый цемент
• кварцевый цемент

Клинкер в основном используется для производства цемента. Поскольку он может храниться в сухом состоянии в течение нескольких месяцев без заметного ухудшения качества, он продается на международном уровне в больших количествах. Производители цемента покупают клинкер для своих цементных заводов в районах, где сырья для производства цемента мало или оно отсутствует.

Как производится цементный клинкер?

 

Наиболее распространенным способом производства портландцемента является сухой способ. Первым шагом является добыча основного сырья, в основном известняка, глины и других материалов.

После добычи порода дробится. Это включает в себя несколько этапов. Первое дробление уменьшает размер породы до максимального размера около 6 дюймов. Затем порода поступает на вторичные дробилки или молотковые мельницы для измельчения примерно до 3 дюймов или меньше.

Щебень смешивают с другими ингредиентами, такими как железная руда или летучая зола, измельчают, смешивают и подают в цементную печь.

Цементная печь нагревает все ингредиенты примерно до 2700 градусов по Фаренгейту в огромных цилиндрических стальных вращающихся печах, облицованных специальным огнеупорным кирпичом. Печи часто достигают 12 футов в диаметре — достаточно больших, чтобы вместить автомобиль, и во многих случаях длиннее, чем высота 40-этажного здания. Большие печи установлены с небольшим наклоном оси от горизонтали.

Мелкоизмельченное сырье или суспензия подается в верхнюю часть. В нижней части находится ревущий взрыв пламени, создаваемый точно контролируемым сжиганием порошкообразного угля, нефти, альтернативных видов топлива или газа при принудительной тяге.

Когда материал проходит через печь, некоторые элементы удаляются в виде газов. Остальные элементы объединяются, образуя новое вещество, называемое клинкером.

чем отличается цементный клинкер от серого цемента?

Цемент и клинкер не являются одним и тем же материалом. Цемент — это вяжущий материал, используемый в строительстве, тогда как клинкер в основном используется для производства цемента. Основные отличия клинкера от цемента приведены ниже.

	Cement Clinker	Portland Cement
1	Clinker is a nodular material which is used as the binder in cement продукты.	Цемент – вяжущее вещество, которое схватывается и затвердевает, чтобы приклеиться к таким строительным элементам, как камни, кирпичи, черепица и т. д. 25 мм.	Цемент представляет собой настолько тонкое порошкообразное вещество, что каждый фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен.
3	Клинкер производится внутри печи в процессе производства цемента. Сырьевая смесь нагревается, а затем быстро охлаждается для получения гранул клинкера размером с мрамор.	Цемент производится путем измельчения клинкера (с добавлением различных активных ингредиентов для достижения желаемых свойств цемента) в мелкий порошок.
4	Состав типичного клинкера хорошего качества общего назначения: 37-72% 3CaO.SiO 2 ; 6-47% 2CaO.SiO 2 ; 2-20% 2CaO.Al 2 O 3 ; 2-19% 4СаО. Al 2 O 3 .Fe 2 O 3	Состав наиболее распространенного вида цемента: 85 % клинкера, 1,5-3,5 % гипса по содержанию SO 3 и до 15 % примесей.
5	Цементный клинкер в основном используется для производства цемента.	Цемент используется в строительстве для изготовления бетона и раствора, а также для защиты инфраструктуры путем связывания строительных блоков. Он также используется для гидроизоляции, заполнения или герметизации зазоров и создания декоративных узоров.

Мы надеемся, что эта статья поможет ответить на ваш вопрос Что такое цементный клинкер?

Datis Export Group является поставщиком №1 и экспортером портландцементного клинкера в регионе. Если вы ищете какие-либо типы цементного клинкера, пожалуйста, отправьте нам письмо о намерении-LOI в наш отдел продаж. Мы свяжемся с вами через SCO в ближайшее время.

Datis Export Group Цементный клинкер

Влияние и контроль химического состава клинкера для производства цемента

Sanusi Nuhu ^{1, 2} , Samaila Ladan ³ , Abubakar Umar Muhammad ⁴

¹ Department of Chemical Engineering, Umaru Ali Shinkafi Polytechnics Sokoto, Nigeria

² MSc Student , Факультет химического машиностроения, Университет Ахмаду Белло, Зария, Нигерия

³ Департамент мониторинга и оценки, Целевой фонд высшего образования, Нигерия

⁴ Факультет естественных и прикладных наук, Университет Усмана Данфодийо, Сокото, Нигерия

Адрес для корреспонденции: Сануси Нуху, кафедра химического машиностроения, Umaru Ali Shinkafi Polytechnics Sokoto, Нигерия.

Электронная почта:

Copyright © 2020 Автор(ы). Опубликовано Scientific & Academic Publishing.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/


Аннотация

Это исследование было сосредоточено на изучении эффектов и способов контроля химического состава клинкера для улучшения производства цемента. Цемент — это вещество, получаемое путем измельчения смеси глины и известняка и нагревания до температуры 1450°C, при котором внутри печи происходит химическое превращение с образованием нового соединения, называемого клинкером. Методологией данной исследовательской работы являются; 10 образцов клинкера были собраны на пластинчатом конвейере, по 10 г каждого образца были взвешены, измельчены и гранулированы с помощью пиридина и связующего. Затем образец подвергали рентгеновскому анализатору для определения минералогического состава клинкера, обнаруженных минералов и оксидов; С ₃ S, C ₂ S, C ₃ A и C ₄ AF и CAO, SIO ₂ , AL ₂ O ₃ и FE ₂ O ₃ . Другие модули цемента, такие как LSF, AM и SM, были рассчитаны с использованием уравнения Bogues. Из результатов на рис.8 показано увеличение ранней прочности цемента в результате увеличения АМ, на рис.10 показано снижение ранней прочности цемента в результате увеличения СМ, на рис.9 также представлена ​​диаграмма LSF и свободной извести (FCaO), и результат показывает, как количество свободной извести увеличивается по мере увеличения LSF, что приводит к увеличению потребления энергии для образования клинкера, низкому качеству клинкера, объемному расширению и низкой прочности цемента. Поэтому химический состав цементного сырья и клинкера имеет решающее значение для эффективности цементного завода и потребления энергии. Для обеспечения постоянных и однородных химических составов и качества цементного клинкера с минимально возможным потреблением энергии необходимо уделять внимание питанию печи и химическому составу клинкера.

Ключевые слова:
Химикат, Цемент, Клинкер, Состав, Печь, Расход

Ссылайтесь на эту статью: Сануси Нуху, Самайла Ладан, Абубакар Умар Мухаммад, Влияние и контроль химического состава клинкера для производства цемента, International Journal of Control Science and Engineering , Vol. 10 № 1, 2020. С. 16-21. doi: 10.5923/j.control.20201001.03.

Краткое содержание статьи

1. Введение

    1.1. Химия сырья

    1.2. Процесс сжигания

2. Материалы и методы

    2.1. Материалы

    2.2. Экспериментальная процедура

3. Результаты и обсуждение

    3.1. Таблица 1: Рентгенофазовый анализ образцов клинкера

4. Выводы и рекомендации

    4.1. Выводы

    4.2. Рекомендации

БЛАГОДАРНОСТИ

1. Введение

Влияние и контроль химического состава клинкера является важным в процессе производства цемента. В производстве цемента влияние химического состава клинкера на технологические материалы и готовую продукцию необходимо анализировать, контролировать и эффективно контролировать для оптимизации процесса и постоянного желаемого качества продукта цемента.

Вещество цементное получают измельчением смеси глины и известняка и нагреванием до температуры 1450°С. В котором химическое превращение происходит внутри печи с образованием нового соединения, называемого клинкером. Клинкер, образующийся в результате обжига на стадии печи, можно описать как комки или узелки, обычно диаметром от 3 мм до 25 мм. CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ являются основными компонентами цементного клинкера, на их долю приходится более 95% и MgO, TiO ₂ , P ₂ O ₅ и щелочи являются второстепенными компонентами в исходных менее 3% они не присутствуют в виде отдельных оксидов, а существуют в виде соединений, образованных двумя или более оксидами (Mohammd А. Олдис и др., 2010). C ₃ S, C ₂ S, C ₃ A и C ₄ AF являются составными минералами клинкера, и эти минералы образуются в результате пирообработки или реакции оксидов в печи, которая приводит к образованию коэффициента известкового насыщения (КНП). LSF представляет собой отношение CaO к SiO ₂ , Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ . Клинкер с LSF, близким или превышающим 1,0, указывает на вероятность наличия свободной извести, что приведет к сильному обгоранию клинкера и, следовательно, к трудностям при измельчении (Nuhu. S, et al 2019). Однако LSF также регулирует соотношение C ₃ S к C ₂ S в клинкере, высокое значение LSF приводит к тому, что свободная известь (CaO) не соединяется с этими оксидами, остается в виде свободной извести, а избыток свободной извести приводит к нежелательным эффектам, таким как так как увеличивает время схватывания, затрудняет измельчение клинкера, объемное расширение и снижает прочность цемента (CCNN-Sokoto, 2013). Поэтому из диаграммы рисунок 9ниже подтверждается, что химический состав цементного клинкера имеет решающее значение для энергопотребления, поскольку помол цементного клинкера зависит от составов LSF и свободной извести, любое отклонение от которых может существенно повлиять на производительность установки, включая потребление энергии и качество цемента. Эта исследовательская работа была посвящена изучению роли эффектов и способов контроля химического состава клинкера для улучшения производства качественного цемента с минимально возможным потреблением энергии. Исследование проведено на основе анализа химического состава клинкера, полученного на цементном заводе Сокото.

1.1. Химический состав исходного сырья

Для достижения требуемого химического состава клинкера при спекании необходимо задать химический состав исходного сырья. Различные химические параметры могут быть использованы для контроля в зависимости от количества сырья, используемого для приготовления корма. Обычно количество целевых параметров, которые можно контролировать, на единицу меньше, чем количество сырья. Однако для управления сырьевой смесью с использованием карбоната кальция требуется два вида сырья – высококачественный и низкосортный камень. Если также необходимо контролировать содержание железа, то для надлежащей корректировки необходимо добавить третий сырьевой материал, содержащий оксид железа (CCNN – Sokoto, 2009 г.).). Обычно целевым сырьем, применяемым на заводе, является доступное сырье и важные параметры клинкера. Обычные комбинации целевых параметров исходного сырья могут быть основаны на:

§ Химический состав – CaCO ₃ , SiO ₂ и Fe ₂ O ₃

§ Расчетный минералогический состав C 6 0 S _{3 3 3 A и C 4 AF}

§ Расчетные коэффициенты, такие как LSF, SM и AM

§ Или комбинация параметров из всех трех групп.

1.2. Процесс обжига

Современная технологическая система производства цемента, время выдержки материала внутри печи составляет от 30 до 40 минут, из которых большая часть находится в зоне обжига. Температура материала быстро увеличивается с 850°C до 1250°C и 1300°C, при которой формируется температура клинкерного расплава (Mohamed A. Aldieb, 2010). Химические и физические изменения материала происходят в зоне горения одновременно; это важно с точки зрения кинетики реакций клинкеризации и процесса агломерации. Фактическая температура образования расплава зависит от химического состава сырья.

Тем не менее, оператор печи должен поддерживать стабильные температуры в каждой части системы печи, чтобы преобразовать сырье (сырье) в печи в клинкерные минералы, потому что при отклонении температуры работа печи становится нестабильной. и минералы клинкера не формируются должным образом, что приводит к изменению характеристик цемента (CCNN — Sokoto, 2009). Кроме того, слишком длительное нагревание сырья в печи приведет к увеличению содержания минералов в клинкере, и, следовательно, клинкер станет менее реакционноспособным и приведет к получению цемента низкого качества.

Рис.1 Ниже описан процесс образования клинкера. Основные фазы клинкера заключают в себе трансформацию и свойства (Mohamed A. Aldieb, 2010):

§ Наиболее важным компонентом является алит (C ₃ S), 50-70% в обычных портландцементных клинкерах. Это силикат трикальция (Ca ₃ SiO ₅ ), модифицированный по составу и кристаллической структуре путем ионных замещений. Он производит наибольшую силу до 28 дней включительно. Каждые 10 % увеличения C _{3 9Содержание 0061 S увеличивает прочность 28-дневного раствора EN 196 примерно на 5 МПа (Mohamed A. Aldieb, 2010).}

§ Белит (C ₂ S) составляет 15-30% обычных портландцементных клинкеров. Это двухкальциевый силикат (Ca ₂ SiO ₄ ), он медленно реагирует и улучшает прочность позже (≥28 дней).

§ Алюминат (C ₃ A) составляет 5-10% обычного портландцементного клинкера; это трикальцийалюминат (Ca ₂ Al ₂ O ₆ ). Он выделяет много тепла, сокращает время схватывания и улучшает очень раннюю прочность, но делает цемент склонным к сульфатному воздействию.

§ Феррит (C ₄ AF) составляет до 5-15% обычных портландцементных клинкеров. Это тетракальциевый алюмоферрит (Ca ₄ AlFeO ₅ ). Он мало влияет на прочность, но придает цементу темную окраску.

Fig ure 1. A schematic views of the clinker formation reactions (markus, 2003)

The transformation reaction taking place in rotary kiln is illustrated in рисунок 1. С левой стороны рисунка показано сырье, состоящее в данном случае из кальцита (CaCO ₃ ), низкий кварц (SiO ₂ ), глинистые минералы (SiO ₂ -Al ₂ O ₃ -H ₂ O) и оксид железа (Fe _{2 9} O ) . От 200 до температуры около 700°С происходит активация за счет удаления воды и изменения кристаллической структуры, в интервале от 700 до 900°С происходит декарбонизация карбоната кальция вместе с исходным соединением глинозема, железа оксид и активированный кремнезем с известью. От 900 до 1200°С образуется белит. При температуре выше 1250°C и до 1300°C появляется жидкая фаза, которая способствует реакции между белитом и свободной известью с образованием алита (Mohamed A. Aldieb, 2010).

Процесс обжига шихты печи зависит от:

2. Материалы и методы

Материалы и методы, используемые при проведении химического анализа с помощью рентгеновской дифракционной машины в цементной промышленности для определения наличия и количества минеральных веществ в пробах, а также идентифицируют фазы. И метод испытания прочности на сжатие.

2.1. Материалы

§ Вода дистиллированная

§ 10 Образцы навески клинкера

§ Машина для испытания прочности на сжатие

§ Встряхивающая машина

§ Призматическая форма

§ Смеситель

2.

2. Методика эксперимента

§ 10 г каждого образца клинкера взвешивали, измельчали ​​и гранулировали с помощью пиридина и связующего вещества.

§ Образцы окатышей были подвергнуты анализу XRD/XRF для определения минералогического химического состава образцов клинкера и соответствующих им оксидов элементов. Минералы клинкера, составы которых были определены с помощью XRDF / XRD, были; С ₃ S, C ₂ S и C ₄ AF, а также определены составы элементарных оксидов: CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ и MgO. Модуль кремнезема, модуль глинозема, коэффициент насыщения известью определяли из составов оксидов элементов с использованием уравнения Bogues, сохраненного в виде программы в анализаторе XRD/XRF.

§ Для прочности на сжатие. 1350 г, 450 г и 225 г стандартного песка, образца цемента и дистиллированной воды были взвешены соответственно, а затем смешаны в автоматической смесительной машине. Затем смеси переносили в призматическую форму, установленную на встряхивающем устройстве, и встряхивали в течение 2 минут. Затем призматическую форму удаляют для отверждения на 24 часа в камере отверждения, а затем извлекают из формы для удаления куба в разные периоды: 2 дня, 7 дней и 28 дней. Затем куб извлекали из камеры отверждения в машину для испытаний на прочность на сжатие, затем куб помещали в точку покоя на машине, приводили в действие на низкой скорости и снимали показания.

§ Свободная известь определялась методом мокрой химии.

§ Коэффициент насыщения известью (LSF)

Коэффициент насыщения известью является мерой степени превращения кремнезема, глинозема и оксида железа в соответствующую известь и может быть рассчитан по формуле:

LSF обычно составляет от 93 до 97% для портландцементного клинкера, чтобы получить хороший баланс свойств цемента и приемлемой горючести.

§ Силикатный модуль

Силикатный модуль в основном определяет долю кремнеземных фаз в клинкере или является показателем выгораемости сырья или клинкера и может быть рассчитан по формуле:

Силикатный модуль является одним из основных компонентов C ₂ S & C ₃ S, которые составляют жидкую фазу и способствуют образованию алита (Taylor and Francis Group, 2018).

§ Модуль глинозема

Модуль глинозема также используется в качестве индикатора температуры обжига и характеристики потока в печи. Это мера соотношения глинозема и оксида железа в смеси, и ее можно рассчитать по формуле:

Глиноземный модуль около 1,4 приводит к образованию жидкой фазы или флюса при самой низкой температуре в печи. Более раннее образование жидкой фазы или флюса в печи позволяет раньше начать образование алита и продолжаться в течение более длительного времени, что улучшает конверсию белита в алит. Однако при AM выше или ниже этих целевых значений 1.4 количество жидкой фазы будет уменьшаться при более низкой температуре, длина покрытия зоны горения будет уменьшаться, флюс становится менее текучим, что замедляет образование алита, и, следовательно, требуется больше топлива для получить заданный уровень свободного известкового клинкера (Taylor and Francis Group, 2018).

Рис. Ур 2 . Машина для сжатия бетона

Машина, используемая для испытания прочности кубиков цементного раствора, обычно это делается путем приложения силы к образцу. Прочность определяется как максимальная переносимая нагрузка, деленная на среднюю площадь поперечного сечения. Нагрузка действует на образец до тех пор, пока он не разрушится.

Рис Уре 3. Встряхивающая машина

Машина для уплотнения призм из цементного раствора в трехсекционной форме Аппарат состоит из плоского стола для удержания формы и может подниматься или опускаться с помощью сжатого воздуха.

Рис. 4 Весы

Это прибор для измерения веса образцов, обычно устанавливаемый в граммах.

Fig ure 5. Химический анализатор

XRD/XRF – это любое оборудование, используемое в химической промышленности для определения состава и количества минералов в цементе. а также определить фазы.

Рис. 6 . Призматическая форма

Рис. ure 7. Камера отверждения

Используется после моделирования кубов цемента для подготовки образцов скважинного цемента для испытаний на прочность при сжатии.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Table 1: XRD Analysis of Clinker Samples

Table 1

СаО). Модульный состав AM, SM и LSF является фактором, определяющим соотношение SiO ₂ , CaO, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ в образцах клинкера.

Рис. 8 Модуль глинозема и прочность на сжатие в течение 7 дней

На рис. сила и теплота гидратации. АМ способствует образованию C ₃ S, что приводит к повышению ранней прочности цементного изделия. Если АМ выше целевого значения, клинкер становится липким в печи, что приводит к образованию толстого покрытия внутри печи.

Рис. 9 Коэффициент насыщения известью и свободная известь

На диаграмме 3.0 показано, как коэффициент насыщения известью увеличивает образование свободной извести. Более 100% LSF приводит к неполной конверсии извести, оставляя свободную известь независимо от того, как долго и насколько горячий клинкер обжигается, что в конечном итоге повлияет на расход топлива, срок службы кирпичей и прочность цемента, и это сделать цемент непригодным. Следовательно, высокий LSF приводит к большему образованию алита (C ₃ S), трудносгораемый клинкер, а также пыльный клинкер.

Рис. 10 . Модуль кремнезема и прочность на сжатие в течение 2 дней

SM и прочность на сжатие в течение 2 дней показывает, как модуль кремнезема влияет на начальную прочность цемента. От точки 3, 9 и 10 диаграммы СМ вниз до точки 20,1 и 20 МПа прочности 2-дневной прочности на сжатие, это тот факт, что кремнеземный модуль является показателем горючести сырья или клинкера. Высокий уровень кремнезема в исходном сырье затрудняет сжигание сырья и приводит к плохому образованию клинкера (Nwokedi, 2014).

4. Выводы и рекомендации

4.1. Выводы

Качество цемента обычно оценивается на основе набора прочности раствора и бетона на сжатие. Соотношение ингредиентов цементного сырья влияет на качество и свойства цементного клинкера и портландцемента, а также оптимальное соотношение ингредиентов способствует и стабилизирует цементный клинкер. На рис. 8 показано увеличение прочности на сжатие по мере увеличения AM, это подтверждает, что большее образование AM приводит к образованию жидкой фазы или флюса в печи с самой низкой температурой и раннему образованию жидкой фазы или флюса в печи. печь позволяет формировать алит, который является основным компонентом для ранней прочности цемента. На рис. 10 показано, как СМ влияет на раннюю прочность цемента. Пункт 3, 9и 10 СМ тянут до точки 20,1 и прочности 20 МПа при 2-х дневной прочности на сжатие, это тот факт, что кремнеземный модуль является показателем горючести сырья для клинкера. Повышение СМ влияет на образование жидкой фазы, затрудняет горение клинкера и плохое качество цемента, поэтому необходимо уделять внимание достижению желаемого целевого СМ. На рис.9 результаты показывают увеличение свободной извести из-за увеличения LSF. Однако это подтверждает, что увеличение LSF выше целевого значения приводит к неполной конверсии свободной извести, остающейся в виде свободной извести в клинкере, и, следовательно, это приводит к увеличению потребности в энергии для сжигания клинкера, объемному расширению и низкому качеству цемента. Поэтому химический состав цементного сырья и клинкера имеет решающее значение для эффективности цементного завода и потребления энергии. Однако для того, чтобы обеспечить постоянный и стабильный химический состав и качество цементного клинкера при минимально возможном потреблении энергии, необходимо уделять внимание питанию печи и химическому составу клинкера.

4.2. Рекомендации

Особое внимание следует уделить предварительному обжигу шихты в печи свободного кальцинатора, а также следует провести соотношение между шихтой и клинкером LSF для устранения высокого содержания свободной извести.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Автор выражает благодарность отделу химического машиностроения Умару Али Шинкафи Политехнического института Сокото, а также главному инженеру производства, инженеру цементного завода сокото Насиру Бада за всю поддержку и поощрение.

Каталожные номера

---

[1]	Хайбин. (2012). Моделирование и оптимизация процесса смешения цементного сырья. Hindaw Publishing Corporation Mathematical Problem in Engineering, 2.
[2]	Sanusi et al (2019). Влияние свободной извести и коэффициента насыщения на измельчаемость цементного клинкера.
[3]	Маркус, Х. М. (2003). Моделирование процесса производства цемента для изучения возможного воздействия альтернативных видов топлива, часть A. Моделирование процесса производства цемента для изучения возможного воздействия альтернативных видов топлива, часть A.
[4]	Mohamed A. Aldieb, e. а. (2010). Изменение химического состава сырья и его влияние на процесс клинкерообразования – моделирование.
[5]	Самира, Т. (2012). Кинетика и механизм горения клинкера. Дания: Телшоу, С. (2012). Кинетика и механизм клинкера. кг Люнгбю: Технический университет Де.
[6]	Sanusi et al, (2020). Мероприятия по энергосбережению в печи для производства клинкера. International Journal of Engineering Science and Invention, 64.
[7]	Taylor and Francis Group. (2018). Принципы и практика технологии производства цемента. Лондон: Группа Тейлор и Фрэнсис.
[8]	Хайбин. (2012). Моделирование и оптимизация процесса смешения цементного сырья. Издательство Hindaw Publishing Corporation Математические задачи в технике, 2.
[9]	Мохамед А. Алдиеб, e. а. (2010). Изменение химического состава сырья и его влияние на процесс клинкерообразования – моделирование.
[10]	Промышленный стандарт Нигерии, Стандарт цемента, стр. 9, Издание организации по стандартизации Нигерии, Зона Вусе 7, Абуджа, Нигерия.
[11]	(CCNN, 2004) Учебное пособие по шлифованию цемента, стр.