Оптимизация сырьевой смеси по степени обжигаемости

Оптимизация сырьевой смеси по степени обжигаемости. Состав смеси для каждого завода и минералогическая специфика сырья определяют технологические свойства сырьевых смесей водопотребность, фильтруемость шлама, гранулируемость сырьевой муки, спекаемость, способность образовывать обмазку.

Кроме того, состав и минералогические особенности сырья влияют на требования к готовой сырьевой смеси - тонкость помола, требования к гранулометрическому составу сырьевой смеси.

Состав сырьевой смеси влияет также на свойства клинкера - гранулометрический состав клинкера, его размалываемость. Связь между составом клинкера сырьевых смесей и свойствами цемента и технологическими свойствами смесей не однозначна.

Так, при увеличении КН возрастает активность марочность цемента, но затрудняется спекание.

Повышение глиноземистого модуля повышает скорость набора прочности при твердении цемента, но затрудняет спекание.

Понижение глиноземистого модуля облегчает спекание, но может отрицательно сказаться на образовании обмазки. В результате возникает необходимость в оптимизации сырьевой смеси. Реакционная способность сырьевых смесей зависит от а химического состава клинкера, определяющего при спекании количество извести, подлежащей усвоению КН , и условий, в которых ведется синтез количества образующегося расплава n и его свойств р б минералогической природы сырьевых компонентов - удельной поверхности, вредных примесей, реакционности в тонкости измельчения сырьевой смеси.

Оценивают реакционную способность расчетными методами, но учитывается в этом случае только влияние химического состава. При экспериментальной оценке появляется возможность учесть суммарное влияние всех факторов.

С позиций оптимизации состава клинкера и смесей необходимы оба метода. При оценке спекаемости по химическому составу оптимизация ведется с учетом свойств цемента и технологичности шихты. При экспериментальной оценке можно учитывать возмущения, вносимые в процесс спекания технологическими факторами тонкость помола или спецификой изменения минералогических свойств сырья на различных участках карьера. Для оценки влияния химического состава на спекаемость И. Ирку предложил использовать величину двойного модуля np поскольку величина n характеризует количество образующейся жидкой фазы, а р - ее вязкость.

Если np 4, то такие смеси при спекании образуют свары комья в печи и затруднительны в переработке если значение np лежит в интервале от 4 до 6, то смеси спекаются нормально если np 6, то обжиг смеси затруднен. Значение нижнего предела np, видимо, должно быть принято 2,5 - 3,0, так как практика показывает, что сырьевые смеси с np 2,5 спекаются нормально. Более точную информацию о спекаемости можно получить, используя отношение количества расплава L к его вязкости з Для оценки вязкости И. Ирку предлагает расчетный метод, по которому з1637 K 1,58р 0,4, а з1723 K 1,10р 0,2. Значения з для расплавов, образующихся у шихт с различным р при различных температурах, получены и экспериментально.

Если л 10, то такие шихты будут трудно обжигаться, при л 10 - 13 смеси обжигаются удовлетворительно, при л 13 наблюдается тенденция к образованию колец и сваров. При экспериментальной оценке спекаемости определяют содержание СаОсв при помещении образца в разогретую печь к постоянной выдержке в печи 20 мин при различных температурах начиная с 1273 К . Затем строят кривую в координатах содержание СаОсв - температура опыта.

Реакционная поверхность оценивается как отношение площади прямоугольника СаОсв maxxДt к площади, ограниченной кривой СаОcр и осью температур метод Блеза , Польский ученый Е. Суликовский предлагает оценивать спекаемость по трем показателям отношению СаОобщ СаОсв, температуре, при которой СаОсв 10 , и температуре, при которой начинается деформация образца из смеси под нагрузкой связанная с температурой появления расплава. Гипроцементсм предложено оценивать спекаемость, используя термографию, а Ленинградским технологическим институтом - количественный рентгенофазовый анализ.

Сочетание экспериментальных методов с регрессионным анализом позволяет получать математическую модель спекаемости. Рассмотрим связь спекаемости с составом сырьевой смеси.

При увеличении КН спекаемость ухудшается линейная зависимость аналогичная картина наблюдается и при увеличении глиноземистого модуля, поскольку симбатно изменяется вязкость клинкерного расплава. При увеличении силикатного модуля уменьшается количество образующегося при спекании расплава, в результате чего спекаемость падает. При оценке процесса в целом 1623 -1673К переменные располагаются в следующем порядке n р КН. К со -жалению, достаточно часто при изменении состава сырья меняется и его минералогическая природа.

Влияние минералогической природы сырьевых компонентов связано как с различием в реакционной способности самих компонентов, так и с различием в характере превращений, происходящих в сырьевых компонентах при нагревании различие в температурах диссоциации карбонатной составляющей или дегидратации глинистого компонента. Обычно часть SiO2 иногда до 30 - 40 в шихте представлена кварцем, халцедоном или опалом. Такой SiO2 усваивается в шихте хуже, чем SiO2 из алюмосиликатов.

Связано это с тем, что водные алюмосиликаты глин при нагревании дегидратируются, в результате образуются кристаллы минералов с аморфизированной структурой, высокой удельной поверхностью и химической активностью. В глинистых минералах вода связана различным образом и удаление ее происходит ступенчато для различных минералов существует свой температурный диапазон потери связанной воды и аморфизации. Минералы глин различаются также исходной удельной поверхностью.

Наиболее тонкодисперсны монтмориллонитовые глины 300 м2 г, менее дисперсны каолинитовые глины 50 м2 г. В результате совместного действия различий в температуре дегидратации и удельной поверхности реакционная способность глинистых минералов в сырьевых смесях может сильно различаться. Реакционная способность карбонатной составляющей определяется текстурой, плотностью, характером кристаллов кальцита. Так, диссоциация мраморизованных и крупнокристаллических хорошо закристаллизованных известняков протекает при более высоких температурах, чем известняков или мела, сложенных из тонкого органогенного и пелитоморфного кальцита.

Таким образом, сырьевые шихты с одинаковыми КН, n и р могут различаться по спекаемости, причем пониженную реакционную способность будут иметь шихты с повышенным содержанием кварца или халцедона, полевых шпатов и слюд, крупнокристаллического кальцита. Рассмотрим влияние КН и модулей шихты на работу печи. При работе на относительно низких значениях р 1,5 и n 2,5 колебания титра будут слабо сказываться на работе печи. Чем выше р и n, тем более низкие значения для обеспечения спокойной работы печи должен приобретать КН. При низких значениях КН менее значительно влияние колебаний в величинах рил. Таким образом, при пестрых по составу глинистых компонентах печь работает спокойнее при низких значениях КН. При однородном по составу глинистом компоненте легко поддерживать нормальный режим работы печи и при более высоком значении КН. При достаточно высоком значении КН 0,90 область спокойных составов равноспекающихся смесей сужается и устойчивая работа печи возможна только при выдержанном по составу и минералогической природе сырье.

При оптимизации состава смесей М.М. Сычев предложил использовать диаграмму состав - свойства. Если сумму С3S С2S принять за компонент, то состав клинкера смеси для данного значения КН постоянство отношения С3S C2S можно выразить путем плоскостной тройной диаграммы У С2S С3S - С3А - С4АF. Если на такую диаграмму нанести изолинии СаОсв при спекании при 1623 К, то легко выделить области составов трудно и хорошо спекающихся.

Если нанести на такую диаграмму изолинии КН, то такой диаграммой удобно пользоваться для оптимизации состава сырьевой смеси - клинкера.

Поскольку минералогическая природа сырья - часто но не всегда для данного завода величина маломеняющаяся выдержанное по минералогической природе сырье, построение такой диаграммы позволяет достаточно надежно вести технологический процесс. Заводская лаборатория должна накапливать данные о спекаемости шихт различного состава, отклонения в составе которых связаны с колебаниями состава на различных участках карьера.

Путем регрессионного анализа статистического материала можно получить четкие данные об оптимальном составе сырьевой смеси для различных случаев работы завода. В случае наличия на заводе рентгеновского квантометра и управляющей ЭВМ такой материал необходим для разработки алгоритма автоматического управления.

Сырьевая шихта не должна содержать крупных частиц, наличие которых резко ухудшает спекание. Необходимо также, чтобы шихта имела некоторый минимум высокодисперсных частиц известняка, так как сырьевая смесь полидисперсного состава спекается лучше. 5.