Процесс производства цементного клинкера с реакциями

Добыча и подготовка сырья

Основное сырье (известняк, глина, мел или базальт) добывается из природных пород. Их измельчают и переносят в хранилище предварительного смешивания, куда добавляют другие вещества (такие как песок, железная руда, бокситы, сланцы, шлак, летучая зола) для получения желаемого химического состава.

Гомогенизация

Сырье измельчается на сырьевой мельнице, где размер частиц уменьшается на сите 90 мкм, а затем переносится в силос гомогенизации для обеспечения производства однородного и качественного клинкера. Советуем обратиться если необходимо купить клинкерные ступени.

Предварительный нагрев

Однородная смесь сырья нагревается и превращается в оксиды (готовые к фазе горения в печи) в циклонах предварительного подогревателя, оснащенных предварительным кальцинатором, работающим на нефти, природном газе или угле.

Фаза обжига

Поскольку клинкер представляет собой сложную смесь ингредиентов, он требует многоступенчатой термической обработки, которая производится в печи. Основная часть процесса изготовления клинкера происходит в печи. Этапы печной фазы следующие:

• Испарение свободной воды: Для испарения воды из смеси суспензии сырья требуется давление выше атмосферного. Вода перегревается, и испарение постепенно прекращается, когда температура поднимается выше 120 ° C.
• Разложение глины: «глинистые» минералы составляют большую часть щелочей в сырье, наиболее распространенным из которых является каолинит, Al₂Си₂O₅(ОХ)₄. Отделившиеся щелочи вступают в реакцию с кислыми газами, присутствующими в печи при высокой температуре. Эффективными реакциями здесь являются:
  Си₂Аль₂O₅(ОХ)₂→ 2 SiO₂ + Ал₂O₃ + 2 ч₂O (пар) KAlSi₃O₈ (ортоклаз) + 0,5 СО₂ + 0,25 О₂ → 3 SiO₂ + 0,5 Ал₂O₃ + 0,5 К₂ТАК₄
• Разложение доломита: Магнезия в сырьевой смеси существует в основном в виде доломита, CaMg(CO₃)₂, но также в силикатном или карбонатном виде. Доломит реагирует следующим образом:
  CaMg(CO₃)₂>→ CaCO₃ + MgO + CO₂
  Опять же, некарбонатные соединения магния (например, флогопит) реагируют следующим образом:
  КМг₃АлСи₃O₁₀(ОХ)₂ + 0,5 ТАК₂ + 0,25 О₂ → 0,5 тыс.₂ТАК₄ + 3 MgO + 0,5 Al₂O₃ + 3 SiO₂ + H₂O (пар)
• Низкотемпературное разложение кальцита Карбонат кальция, присутствующий в сырой смеси в виде кальцита, образует углекислый газ, количество которого превышает половину массы готового клинкера. Это требует огромных теплозатрат. Эффективность этой реакции является одним из факторов, определяющих производительность и расход тепла в печи. Чистый кальцит в печи разлагается при температуре около 650°C:
  2 СаКО₃ + SiO₂ → Са₂Рин₄ + 2 СО₂
  Реакционноспособные продукты разложения глины и небольшие количества щелочного сульфата / хлоридного расплава стягивают продукты вместе за счет поверхностного натяжения и действуют как среда для переноса ионов. Здесь, CO₂ производится, но свободная известь (CaO) не образуется. В силикатных фазах магний реагирует с кремнеземом с образованием форстерита (который переходит в твердый раствор в белите):
  2 MgO + SiO₂ → мг₂Рин₄
  Фосфор (в виде апатита в сырой смеси) вступает в реакцию с небольшим количеством свободного кремнезема и образует белокит (который также переходит в твердый раствор в белите):
  Центр сертификации₅(ПО₄)3OH + 0,25 SiO₂ → 1,5 Ca₃(ПО₄)₂ + 0,25 Са₂Рин₄ + 0,5 ч₂O (пар)
  Этот этап заканчивается, когда весь кремнезем в печи израсходован.
• Оксид алюминия и оксид железа реагируют: карбонат кальция продолжает реагировать с другими оксидами, и свободная известь еще не образуется. Хотя алюминат трикальция здесь стабилен, плохо кристаллизованный майенит (Ca₁₂Аль₁₄O₃₃), кажется, сформировано. Реакции на этом этапе следующие:
  12 СаКО₃ + 7 эл₂O₃ → Са₁₂Аль₁₄O₃₃ + 12 СО₂
  4 СаКО₃ + Ал₂O₃ + Fe₂O₃ → Са₄Аль₂Фе₂O₁₀ + 4 СО₂
  4 СаКО₃ + Ал₂O₃ + Mn₂O₃ → Са₄Аль₂Мн₂O₁₀ + 4 СО₂
• Разложение оставшегося кальцита: На этой стадии остается небольшое количество кальцита, и впервые образуется свободная известь:
  Какао₃ → CaO + CO₂
• Спекание: Спекание — это процесс уплотнения и формирования твердой массы материала под действием тепла или давления до точки сжижения без фактического его плавления. Когда температура внутри печи достигает около 1300 ° C (эвтектическая температура плавления алюмината, феррита и силиката), образуется клинкерный флюс. Скорость плавления варьируется, и когда жидкость образуется, начинает образовываться алит, который становится стабильным при температуре выше 1250 ° C. Основная реакция этого этапа выглядит следующим образом:
  Центр сертификации₂Рин₄ + CaO → Ca₃Рин₅
  Образовавшаяся жидкость действует как растворитель ионного обмена между твердыми фазами и стягивает частицы реагента вместе за счет поверхностного натяжения. Порошкообразная или зернистая смесь быстро затвердевает в шарообразные конкреции клинкера.

Охлаждение и хранение

Смесь внутри слегка наклонной печи быстро охлаждается от 2000 ° C до 100 ° C -200 ° C. Таким образом, конечный продукт, клинкер, производится, а затем хранится готовым к производству цемента.