1. Etapy produkcji klinkieru portlandzkiego
wydobycie surowców(transport na teren zakładu),
rozdrabnianie(kruszenie),
wstępna homogenizacja(formowanie pryzmy),
korekcja surowca,
homogenizacja,
mielenie i suszenie-(młyny misowo-rolkowe, kulowo-pierścieniowe, walcowo-talerzowe)
spiekanie(piec obrotowy),
chłodzenie(chłodniki),
mielenie klinkieru z gipsem i dodatkami mineralnymi,
2. Surowce do produkcji klinkieru portlandzkiego charakterystyka, występowanie.
Do produkcji klinkieru portlandzkiego stosuje się następujące surowce:wapień,wapień
marglisty,margiel,glina,łupki,w niewielkich ilościach piasek i ruda żelaza,boksyt,żużle
hutnicze: kawałkowy i granulowany, popioły lotne(głównie z węgla kamiennego), wypałki
pirytowe, pyły wielkopiecowe.Surowce podstawowe:Wapienie do nich zalicza się skały
zawierające nie mniej niż 50% węglanu wapnia. Węglan wapnia występuje zwykle w postaci
kalcytu lub rzadziej aragonitu. Margle są skałami osadowymi stanowiącymi naturalną
mieszaninę kalcytu i minerałów ilastych. Zawierają wszystkie składniki konieczne do produkcji
klinkieru portlandzkiego. Gliny i pochodne im surowce spełniają w przemyśle cementowym
rolę nośników SiO2, Al2O3, Fe2O3 żużle, popioły lotne- Dodatki korygujące
krzemionkowe,Glinonośne Żelazonośne Mineralizatory
3. Czynniki określające narastanie wytrzymałości zaprawy cementowej.
Przyrost wytrzymałości zaprawy cementowej związany jest z szybkością wiązania i twardnienia takiej
zaprawy. Czynniki wpływające na te procesy to:
- Skład chemiczny i mineralny klinkieru
Za narastanie wytrzymałości zaprawy mają wpływ produkty hydratacji alitu i belitu czyli faza CSH i
CH. Natomiast mały udział w narastaniu wytrzymałości maja fazy C3A oraz C4AF a mianowicie
produkty Aft i AFm.
- Zawartośd i rodzaj regulatora czasu wiązania
- Rozdrobnienie cementu (skład ziarnowy)- Ilościowy i jakościowy skład dodatków mineralnych do
cementu i domieszek, oraz zawartośd powietrza
- w/c warunki panujące podczas sporządzania i przechowywania- wilgotnośd i temperatura
- czas dojrzewania
4. Wiązanie cementu portlandzkiego reakcje i czynniki wpływające na proces wiązania;
oznaczanie konsystencji i czasu wiązania zaczynu; wymagania
Zachodzą tu reakcje na powierzchni ziaren cementu oraz następuje rozpuszczanie się składników
cementu w fazie ciekłej, a także niektórych produktów zachodzących reakcji.
Reakcje krzemianów wapniowych z wodą reakcje hydrolizy to:
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH
2C2S + 4H C3S2H3 + CH
Reakcja glinianu z wodą hydratacja C3A
C3A + 6H ą C3AH6 - hydrogarnet
C3AH6 + 3CSH2 + 24 H C3A3CS32H2O ettringit
C3AH6 + CSH2 + 8 H C3ACS12H2O monosulfat
Czynniki wpływające na proces wiązania:
- skład chemiczny i mineralny -
- stopieo rozdrobnienia
- wskaznik wodno-cementowy W/C
- temperatura
Oznaczanie czasu wiązania oraz konsystencji cementu wykonuje się na próbkach
z zaczynu normowego w aparacie Vicata. Aparat Vicata składa się z metalowego drążka
o wadze 300 g dającego się przesuwad pionowo bez większego tarcia oraz wyposażenia pomiarowego
(igła do oznaczania początku wiązania, igła do oznaczania kooca wiązania, trzonek, pierścieo).
Określenie właściwej konsystencji zaczynu normowego.W celu wykonania badania należy
sporządzid zaczyn normowy, a następnie wypełnid nim pierścieo Vicata umieszczony na płytce
szklanej. Drążek opuszcza się do zetknięcia trzonka z powierzchnią zaczynu i zwalnia umożliwiając
swobodne zagłębienie się
w zaczynie. Zaczyn cementowy ma właściwą konsystencję jeżeli dno trzonka zatrzyma się w
odległości 5-7 mm od powierzchni płytki szklanej.
Oznaczenie początku wiązania.
Aparat Vicata wyposaża się w dodatkowy ciężarek, pierścieo wypełnia się sporządzonym zaczynem
normowym, przy czym czas dodania do cementu właściwej ilości wody notuje się. Drążek ustawia się
w takim położeniu, aby koniec igły dotykał powierzchni zaczynu
i opuszcza się swobodnie do zaczynu w odstępach 5 min. Początek wiązania cementu określa się
czasem jaki upłynął od dodania do cementu właściwej ilości wody do pomiaru, w którym swobodnie
opadająca igła zanurzy się w zaczynie na głębokośd 2-4 mm od płytki szklanej.
Oznaczenie kooca wiązania cementu.
Koniec wiązania cementu określa się czasem, jaki upłynął od wymieszania cementu
z właściwą ilością wody do pomiaru, w którym igła zagłębiła się nie więcej niż 1 mm pod
powierzchnię zaczynu.
5. Młyn kulowy zasada działania, wyposażenie i jego funkcje, wady i zalety
Zasada działania
Pod wpływem działania sił odśrodkowych w wyniku obrotów bębna, unoszone są elementy mielące
(mielniki) wraz z materiałem mielonym (mieliwo) na określoną wysokośd. Mielniki w wyniku pracy
młyna opadają lub zsuwają się po materiale mielonym rozdrabniając go przez udar lub ścieranie.
Wyposażenie i jego funkcje
Młyny są stosowane do suchego przemiału materiału i pracują jako urządzenia susząco-mielące w
obiegu zamkniętym. Wyróżniamy młyny kulowe jednokomorowe lub wielokomorowe.
Wyróżnia się dwa rodzaje młynów:
ż z obiegiem zamkniętym pneumatycznie zazwyczaj młyny 1- lub 2 komorowe; przerabiany
materiał może byd wilgotny; większe jednostkowe zużycie gazów (suszenie surowca + transport
surowca do urządzeo separacyjnych); większe zużycie energii o 10-12% w stosunku do metody z
obiegiem zamkniętym mechanicznie; materiał po rozdrobnieniu wędruje do separatora wraz ze
strumieniem gazu a nadziarno powraca do młyna; temperatura mieszaniny gazów (spalinowych i
powietrza) opuszczających młyn jest wyższa od 80C. Wydajnośd młyna zależy od: mielności
nadawy, uziarnienia nadawy i produktu, wilgotności nadawy.
ż z obiegiem zamkniętym mechanicznie młyny tego typu zawierają komorę suszącą, która jest
wyposażona w urządzenia podnoszące materiał (jest to związane z wykorzystaniem mniejszej
ilości powietrza co wymusza zastosowanie takiej komory w celu poprawy efektywności suszenia);
gdy suszony jest drobny materiał można prowadzid proces suszenia w przewodzie
doprowadzającym do cyklonu lub w separatorze.
Zalety stosowania młynów kulowych:
ż stosunkowo dobra wydajnośd (ilośd oraz jakośd rozdrabnianego materiału)
ż prosta konstrukcja
ż możliwośd rozdrabniania różnych rodzajów surowców (np. klinkier, margiel, dolomit)
Wady stosowania młynów kulowych:
ż hałaśliwa praca urządzenia
ż koniecznośd częstej wymiany lub dosypywania mielników
ż koniecznośd wymiany pancernej wykładziny młyna, która ulega zużyciu
ż pobór dużej ilości energii podczas pracy młyna (masa wykładziny pancernej oraz wsadu mają
swoje przełożenie na pracę silnika urządzenia)
6. Młyny pionowe średniobieżne- zasady działania, konstrukcja, zalety.
Młyny średniobieżne rozdrabniają materiał przez miażdżenie pomiędzy elementami mielącymi
(pierścieniami i kulami, misą i rolkami lub talerzem i rolkami).Budowa młyna pierścieniowo-
kulowego:1dolny pierścieo miażdżący 2górny pierścieo miażdżący 3kula (D=750 mm; g=150 mm)
4docisk (w tym przypadku sprężyny) 5rura zasypowa węgla 6stożek zasypowy węgla 7wał napędowy
z jarzmem 8kanał wylotowy mieszaniny pyłowo-powietrznej 9separator 10silnik Młyn pierścieniowo-
kulowy obraca się z prędkością 30400 obr/min. Ilośd kul w młynie wynosi 911. Do zalet tego typu
młynów zaliczamy: brak ułożyskowania elementów mielących, możliwośd pracy młyna w pod- i
nadciśnieniu, do komory przekładni doprowadzane jest powietrze uszczelniające w dużym
nadciśnieniu (do 20 kPa) co zapobiega przedostawaniu się pyłu do przekładni. Młyn misowo-rolkowy
składa się z misy do której dociskane są ułożyskowane rolki. Instaluje się trzy elementy zespołu
rolkowego (rolek) rozmieszczonych co 120 . Mielenie odbywa się przez miażdżenie węgla pomiędzy
kulą a bieżnią w pierścieniu mielącym lub rolką a misą. Rozdrabnianie materiału zachodzi w wyniku
naprężeo ściskających i ścinających występujących w łożu mielącym, między rolkami a talerzem
mielącym, który jest napędzany silnikiem za pomocą przekładni. Między talerzem mielącym a ścianą
młyna, znajduje się pierścieniowy układ dysz, służący do podawania powietrza lub gorących gazów do
przestrzeni wewnętrznej młyna. W wyniku tego powstaje wrząca warstwa, która razem z ruchem
talerza mielącego dostarcza w sposób ciągły materiał pod rolki mielące. Poza tym w przypadku
wprowadzenia gorących gazów zachodzi równoczesne suszenie mielonego materiału.
7. Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN.
CEM I - cement portlandzki zawierający tylko klinkier (nie mniej niż 95%)
CEM II - cement portlandzki żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, łupkowy, wapienny
zawierający nie mniej niż 65% klinkieru
CEM III - cement hutniczy zawierający od 36 do 95% żużla
CEM IV - cement pucolanowy zawierający id 11 do 55% mieszanego materiału o charakterze
pucolanowym
CEM V - cement wieloskładnikowy zawierający od 20 do 64% klinkieru, od 18 do 50% żużla i resztę
materiału pucolanowego
C p żużlowy - CEM II/A-S (6-20%) C p żużlowy - CEM II/B-S (21-35%)
C p krzemionkowy - CEM II/A-D (6-10%) C p pucolanowy - CEM II/A-P (6-20%)
C p pucolanowy - CEM II/B-P (21-35%) C p pucolanowy - CEM II/A-Q (6-20%)
C p pucolanowy - CEM II/B-Q (21-35%) C p popiołowy - CEM II/A-V (6-20%)
C p popiołowy - CEM II/B-V (21-35%) C p popiołowy - CEM II/A-W (6-20%)
C p popiołowy - CEM II/B-W (21-35%) C p łupkowy - CEM II/A-T (6-20%)
C p łupkowy - CEM II/B-T (21-35%) C p wapienny - CEM II/A-L (6-20%)
C p wapienny - CEM II/B-L (21-35%) C p wapienny - CEM II/A-LL (6-20%)
C p wapienny - CEM II/B-LL (21-35%) C p wieloskładnikow - CEM II/A-M (6-20%)
C p wieloskładniko - CEM II/B-M (21-35%) Cement hutniczy - CEM III/A (36-65%)
Cement hutniczy - CEM III/B (66-80%) Cement hutniczy - CEM III/C (81-95%)
Cement pucolanowy - CEM IV/A (11-35%) Cement pucolanowy CEM IV/B (36-55%)
Cement wieloskładnik - CEM V/A (18-30%) Cement wieloskładnik - CEM V/B (31-50%)
8. Sklasyfikowad, wymienid i zdefiniowad składniki cementów powszechnego użytku.
W skład cementu mogą wchodzid:
składniki główne- specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy
masy wszystkich składników głównych u składników drugorzędnych przekracza 5%.
składniki drugorzędne specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do
sumy wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych NIE przekracza 5%.
siarczan wapnia - gips (dwuwodny siarczan wapnia, CaSO4* 2H2O), półhydrat (CaSO4*1/ 2H2O) lub
anhydryt (bezwodny siarczan wapnia, CaSO4), lub jako ich mieszanina.
dodatki - składniki cementu nie objęte terminami nie podanymi wyżej, stosowane w celu poprawy
wytwarzania llub właściwości cementu. Całkowita ilośd dodatków nie powinna przekraczad 1% masy
cementu.
Składniki główne:
Klinkier portlandzki (K) - materiał hydrauliczny składający się z krzemianów wapnia (3CaO*SiO2,
2CaO*SiO2) oraz glinianów i glinianożelazianów wapniowych (3CaO*Al2O3, 4CaO*Al2O3*Fe2O3).
Wytwarzany jest przez spiekanie surowców zawierających tlenek wapnia, dwutlenek krzemu, tlenek
glinu, tlenek żelaza i niewielkie ilości innych materiałów.
Granulowany żużel wielkopiecowy (S)
pucoIana naturalna (P) -
pucolana naturalna wypalana (Q)
Popioły lotne: krzemionkowy(V),wapienny( W)
Aupek palony (T)
Wapieo (kamieo wapienny) (L, LL)
Pył krzemionkowy (D)
9. Reakcje zachodzące w mieszaninie surowcowej do produkcji klinkieru portlandzkiego; rola
fazy ciekłej i składników ubocznych
Zestaw surowcowy do produkcji klinkieru portlandzkiego składa się z wapienia, marglu, gliny i
niewielkiego dodatku związków żelaza. Mieszanina surowców przechodzi podczas procesu
klinkieryzacji w wyniku skomplikowanego szeregu reakcji, w klinkier zawierający od 55-65% C3S, 15-
25% C2S, C3A oraz 8-12 % fazy glinożelazianowej C4AF. Proces klinkieryzacji zależny jest od składu
mineralnego surowców, ich rozdrobnienia i jednorodności zestawu surowcowego.
Etapy syntezy klinkieru:
- dehydratacja, dehydroksyklacja
- dekarbonizacja
- synteza w fazie stałej produktów przejściowych i koocowych
- spiekanie z udziałem fazy ciekłej
- krystalizacja ze stopu podczas chłodzenia
Kolejnośd powstawania i zakresy trwałości poszczególnych faz
" < 800 oC CA, C2F, C2S
" 800- 900 oC C12A7 w reakcji weglanu i CA
" 900- 1000 oC przejściowo C2AS max zawartośd CaOw powstaje C4AF i C3A
" 1100- 1200 oC max zawartośd C2S dalej jest C3A i C4AF
" 1260oC faza ciekła
" 1250- 1450 oC C2S + CaOw C3S
Składniki akcesoryczne
- obniżenie temp. Powstawania fazy ciekłej
- zmiana lepkości i napięcia powrzch.fazy ciekłej,
- tworzenie zarodków krystalizacji,
- tworzenie nowych połączeo przejściowych i nowych faz,
- tworzenie roztworów stałych z zaburzeniem struktury klinkieru głownei co do wielkości i
struktury kryształów alitu,<>Mineralizatory
Rola fazy ciekłej:
Faza ciekła , jej skład chemiczny i właściwości fizyczne, a przede wszystkim lepkośd i napięcie
powierzchniowe, mają duże znaczenie w procesach przemysłowych, ponieważ alit krystalizuje z tej
fazy. W fazie ciekłej rozpuszczają się tlenek wapnia i krzemian dwuwapniowy, w wyniku czego stop
staje się przesycony w stosunku do C3S. Krystalizacja alitu rozpoczyna się w temp. Ok 1300C,a
większośd tej fazy powstaje w temp .1450 C. Pierwsze porcje pojawiającej się fazy ciekłej w niższych
temperaturach przyspieszają przebieg reakcji, zwiększając o kilka rzędów wielkości szybkości dyfuzji (
faza ciekła z eutektyków lokalnych, przyspiesza proces rozkładu węglanu wapnia I reakcje tlenku
wapnia z krzemionką). Większe ilości fazy ciekłej zaczynają się pojawiad w temp. Ok. 1200C i są
związane z powstaniem eutektyku CF-CF2 . Zwartośd klinkierowej fazy ciekłej rośnie wraz z
temperaturą, a jej lepkośd maleje.
10. Zmiany objętości zaczynu cementowego i ich badanie
Hydratyzujący zaczyn zmienia nieznacznie swoją objętośd w sposób odwracalny
lub nieodwracalny.
ż skurcz chemiczny - w początkowym okresie wiązania cementu; objawia się zmniejszeniem
objętości produktów w porównaniu z objętością substratów;
ż skurcz plastyczny wywołany jest procesem wysychania; w skutek postępującego wiązania
wody w produktach hydratacji powstają pory powietrzne o mniejszej objętości;
nieodwracalny skurcz stwardniałego materiału; prowadzi do powstania naprężeo w
materiale, co może wywoład mikrospękania;
ż skurcz termiczny związany z utratą ciepła przez zaczyn, który nagrzał się w skutek
wydzielenia ciepła uwodnienia poszczególnych faz w stadium początkowym hydratacji.
Mechanizm skurczu obejmuje:
ż zjawiska zachodzące w żelowej fazie C-S-H (zmiany strukturalne);
ż zjawiska związane z obecnością wody (utrata wodny w wyniku odparowania i sorpcji w otoczeniu
wilgotnym) i porów w zaczynie;
Badanie zmian objętości zaczynu metoda przyśpieszona zgodna z PN-EN 196-3
Przyśpieszenie procesów zachodzących w zaczynie w skutek gotowania zaczynu normowego, który
jest umieszczony w pierścieniu Le Chateliera. Zaczyn jest poddany dojrzewaniu
w warunkach pełnej wilgotności. Zmiana rozstawu kooców igieł przyrządu nie może przekroczyd 10
mm jest to zgodne z normą PN-EN 197-1 i dotyczy wszystkich cementów powszechnego użytku.
11. Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego, składniki akcesoryczne
Surowcami do produkcji klinkieru portlandzkiego są materiały zapewniające uzyskanie namiaru
surowcowego o odpowiednich relacjach między CaO,SiO2,Al2O3 i Fe2O3. Jest to kryterium
podstawowe lecz nie wystarczające, ponieważ surowce powinny się charakteryzowad się także
ograniczoną zawartością składników nieporządanych takich jak: MgO, P2O5, K2O, Na2O, SO3, związki
zawierające chlor, kwarc, a także buły krzemienne i otoczaki.
Klinkier portlandzki stanowiący półprodukt w procesie wytwarzania cementów powszechnego
użytku, jest materiałem hydraulicznym składającym się głównie z krzemianów wapnia C3S i C2S oraz
glinianów i glinożelazianów C3A i C4AF. Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego określa się podając
zwartośd tlenków poszczególnych pierwiastków tworzących minerały klinkierowe. Wyróżniamy trzy
zasadnicze grupy tlenków:
1. Podstawowe,
2. Domieszki,
3. Ślady.
Kryterium tego podziału jest udział poszczególnych tlenków w klinkierze. Domieszki i ślady określa się
wspólnym mianem tlenków akcesorycznych.
Tlenki podstawowe ( CaO: 63 67% , SiO2: 21 24%, Al2O3:4 7%, Fe2O3: 2 4%) stanowią 95 98%
masy klinkieru. Ponadto zawartośd MgO w klinkierze nie powinna przekraczad 5% jego masy.
Jako domieszki w klinkierze zostały sklasyfikowane tlenki, których zawartośd w klinkierze waha się w
granicach 0,1 3,0%, Są to przede wszystkim K2O, Na2O i SO3 oraz występujące najczęściej w ilościach
poniżej 0,2 0,3%: TiO2, Mn2O3 i P2O5.
Stwierdzono, ze działanie składników akcesorycznych na proces klinkieryzacji sprowadza się do
następujących czynników: zdefektowaniem struktury faz klinkierowych w wyniku powstawania
roztworów stałych, sprzyjających przyspieszeniu reakcji tych z wodą ( centra aktywne), zmianę
wielkości i pokroju faz klinkierowych, stabilizacja w temperaturze pokojowej bardziej reaktywnych
odmian polimorficznych faz klinkierowych różniących się właściwościami hydraulicznymi, ujawniającą
się w procesie hydratacji zmianę składu fazy ciekłej zaczynu i/lub wytrącaniem otoczek związków
trudno rozpuszczalnych na hydratyzujących ziarnach cementu ( najczęściej wodorotlenków i
zasadowych soli kompleksowych w przypadku połączenia metali).
12. Budowa stwardniałego zaczynu cementowego; matryca, pory, faza ciekła
Stwardniały zaczyn cementowy tworzy około 20 % wodorotlenku wapnia (portlandytu), który jest
produktem hydratacji fazy C2S i C3S. Ilośd wodorotlenku wapnia jaki powstaje w trakcie hydratacji
alitu jest znacznie wyższa niż w przypadku hydratacji belitu. W Stwardniałym zaczynie występują
również fazy ettringitu i monosiarczanoglinianu wapnia- oznaczane jako fazy Aft i AFm.
W stwardniałym zaczynie cementu portlandzkiego największy udział ma faza CSH ok.70% ,
która wypełnia przestrzeo pomiędzy poszczególnymi produktami i łączy całą strukturę w całośd .
Faza CSH nazywana też uwodnionymi krzemianami wapnia. Faza CSH ma ogromne znaczenie dla
właściwości zaczynów cementowych jak i wytrzymałości uzyskiwanych podczas wiązania. Podczas
badao dyfraktogramów rentgenowskich C-S-H stwierdzono, że jest ona bardzo podobna do
dyfraktgramu struktury tobermorytu. Struktura żelu jest jednak bardzo różna w zależności od
stężenia jonów wapnia w fazie ciekłej podczas hydratacji cementu. Dużym wahaniom ulega przede
wszystkim stosunek molowy C/S. Badając zmiany tego stosunku w odniesieniu do stężenia jonów
wapnia w fazie ciekłej, Taylor zaproponował podział na C-S-H (I) i C-S-H (II). Pierwszy ma stosunek C/S
poniżej 1,5, drugi natomiast powyżej 1,5. Podczas obserwacji pod mikroskopem skaningowym
zauważona, że C-S-H (I) ma strukturę poskręcanej folii zwaną plastrem pszczelim , C-S-H (II)
natomiast tworzy włókniste kryształy.
13. Homogenizacja wstępna surowców w przemyśle cementowym, homogenizacja mąki
surowcowej.
Porcje poprzeczne muszą przecinad wszystkie warstwy materiału. Najbardziej rozpowszechnione są 2
metody formowania pryzmy:-Chevron- usypywanie zwału wzdłuż jego podłużnej osi w pryzmę
składającą się daszkowatych, dwuspadowych warstw. Metoda ta daje dobre wyniki w przypadku
materiału o drobnym uziarnieniu.-Windrow- usypywanie zwału rzędami układanymi w warstwy
poziome, jedna na drugiej, co ogranicza rozwarstwienie materiału. Wyróżniamy również:-system
horyzontalny-system cienkich warstw poziomych układanych na całej szerokości pryzmy.-system
warstwy-usypywanie zwału rzędami daszkowymi jednospadowymi o zrastającej wysokości-system
stożkowy-usypywanie warstw w kształcie stożka
metody:-korekcja mieszana-uzyskanie dwóch zestawów za wysokiego i za niskiego kierowanych
do oddzielnych zbiorników. Po dokonaniu analizy tych próbek pobieranych za młynem, wprowadza
się je w odpowiednich proporcjach do silosu, w którym po wymieszaniu uzyskuje się gotowy namiar
-korekcja całkująca- polega na ciągłym analizowaniu próbek za młynem, gromadzonych w formie
średnich prób godzinowych. Te średnie ważone analizy partii są podstawą regulacji urządzeo
dozujących surowce do młyna tak aby następna partia wyrównywała odchylenie pierwszej a każda
następna wszystkich poprzednich.
Cztery zasadnicze systemy homogenizacji:-periodyczny, porcjowy- polega na napełnieniu zbiornika
homogenizacyjnego mąką o takim składzie, aby po wymieszaniu otrzymad skład zadany, po
uśrednieniu zsypuje się mąkę do zbiornika zapasu-szeregowy- polega na ciągłym przesypywaniu mąk
kolejno do dwóch (lub 3)zbiorników homogenizacji następnie do silosu-ciągły- w komorach
mieszanie, zwykle dwóch
-grawitacyjny- bez mieszania pneumatycznego oparty na tym, że słabo napowietrzona mąka wypływa
ze zbiornika z utworzeniem stożkowatego leja. Najpierw wypływają warstwy górne. Do zbiornika
doprowadza się niewielką ilośd powietrza , tylko w czasie opróżniania.
14. Piec obrotowy: jak funkcjonuje? Strefy, ruch, kontrola pracy
Piec obrotowy składa się ze stalowej rury o stosunku długości do średnicy między 10:1 i 38:1.
Rura podparta jest na dwóch do siedmiu zespołach rolek nośnych (lub więcej), ma pochylenie
od 2,5 do 4,5%, a napęd obraca piec wokół osi z prędkością od 0,5 do 4,5 obr/min. Pochylenie
rury w połączeniu z obrotami powoduje powolny transport materiału wzdłuż pieca. W celu
ochrony przed działaniem bardzo wysokich temperatur wnętrze całego pieca wykładane jest
ogniotrwałą cegłą (wymurówką). Wszystkie piece długie i niektóre krótkie wyposażone są w
elementy wewnętrzne (strefy łaocuchowe, krzyżaki, podnośniki), poprawiające wymianę ciepła.
Strefy pieca:
1) Strefa suszenia Temperatura do 100C
2) Strefa podgrzewania i rozkładu minerałów ilastych 100 - 600C
3) Strefa kalcynacji (rozkładu węglanów) 800 - 1250C
4) Strefa spiekania 1250 - 1450 - 1250C
5) Strefa chłodzenia (od kooca strefy spiekania do wylotu 1250 - 800C
klinkieru z pieca do chłodnika
Opalanie pieców
Paliwo podawane przez główny palnik tworzy główny płomieo o temperaturze około 2000 C.Dla
potrzeb optymalizacji procesu płomieo musi byd regulowany w wymaganym zakresie.
Wnowoczesnych palnikach, przy opalaniu pośrednim, płomieo jest kształtowany i
regulowanypowietrzem pierwotnym (stanowiącym 10-15% całkowitego powietrza
spalania).Potencjalnymi punktami podawania paliwa do linii piecowej są:
główny palnik umieszczony w głowicy pieca,
rynna zsypowa w komorze wlotowej pieca (paliwo kawałkowe),
palniki wtórne (dopalacze) do przewodu wzniosowego,
palniki prekalcynacji do prekalcynatora,
rynna zsypowa do prekalcynatora (paliwo kawałkowe),
śluza w części środkowej pieca dla pieców długich metody suchej lub mokrej (paliwo
kawałkowe).
15. Dekarbonizacja wstępna: przesłanki stosowania; gdzie? Jak?
Klasycznym rozwiązaniem stosowania dekarbonizacji częściowej jest spalanie zużytych opon.
Doprowadza się w ten sposób ok. 20% ciepła do pieca, oprócz tego spala się paliwa zastępcze lub
surowce zawierające składniki palne np. łupki bitumiczne
Ostatnio znacznie zmodyfikowano konstrukcje dekarbonizatorów wykorzystując je do zmniejszenia
emisji NOx z pieca.
2 rodzaje konstrukcji dekarbonizatorów:
Cyklonowe lub o zbliżonych kształtach, a także cylindryczne, w których zastosowano z reguły
styczne wprowadzenie paliwa i 1-2 wlotów surowca
Firmy Humboldt, których konstrukcja wykorzystuje rurociąg łączący piec z cyklonami, odpowiednio
go wydłużając w celu zwiększenia czasu spalania paliwa
Gdzie? Między chłodnikiem a wylotem walczaka piecowego
Jak? Gorące powietrze dochodzi do palnika olejowego gałęzi pieca i palnika olejowego gałęzi
dekarbonizatora. Zostaje podgrzane, spalając mąkę surowcową z C-4 i C-3 następnie przedostaje się
do walczaka piecowego( gazy i zdekarbonizowany materiał)
Parametry graniczne Szybkośd gazów-graniczna 12 m/s, aczkolwiek najlepsze do 10m/s
16. Chłodzenie klinkieru znaczenie operacji chłodzenia, chłodniki planetarne, chłodniki
rusztowe
Dobre chłodniki powinny:- zapewnic niska temp. klinkieru przy zuzyciu małej jednostkowej ilości
powietrza chłodzącego - wyróżniad się dużą pewnością ruchu i małym zuzyciem energii elektrycznej,-
dostosowac się do zmiennej wydajności chwilowej pieca bez wzrostu temp.klinkieru,- krótki czas
przebywania klinkieru w chłodniku Chłodnik planetarny (satelitarny) jest specjalnym typem
chłodnika obrotowego. Składa się on z kilkunastu rur chłodzących, najczęściej 9 do 11,
przytwierdzonych do płaszcza pieca przy jego wylocie.
Chłodzenie w chłodnikach rusztowych osiąga się przez przejście strumienia powietrza od dołu do góry
przez warstwę klinkieru (złoże klinkieru) leżącą na przepuszczającym powietrze ruszcie. Stosuje się
dwie metody transportu klinkieru w chłodniku: ruszt wędrowny oraz ruszt posuwisto-zwrotny
(schodki z popychającymi krawędziami).Ponieważ gorące powietrze ze strefy dochładzania nie jest
wykorzystywane do spalania, można je udostępnid do celów suszenia, np. surowców, dodatków do
cementu lub węgla. Jeżeli nie wykorzystuje się go do suszenia to jako powietrze odpadowe z
chłodnika musi byd należycie odpylone.
Chłodnik z rusztem wędrownym -Powietrze chłodzące wdmuchiwane jest wentylatorami do komór
podrusztowych. Zaletami tego rozwiązania są równomierne złoże klinkieru (brak stopni) oraz
możliwośd wymiany płyt bez zatrzymywania pieca.
17. Wymienniki ciepła w procesie syntezy klinkieru zasada działania cyklonu, zalety i wady
wymienników cyklonowych.
" wymienniki wewnętrzne - są instalowane w długich piecach obrotowych, w strefach suszenia i
podgrzewania. Ich zadaniem jest zwiększenie powierzchni wymiany ciepła pomiędzy materiałem a
gazami. Wymienniki te spełniają również rolę regeneratorów ciepła, nagrzewając się od strumienia
gazów i oddając ciepło przy zetknięciu z materiałem w czasie obrotów pieca ; zwiększają stopieo
napełnienia pieca materiałem, spiętrzając go w strefie wymiennika.
" zewnętrzne wymienniki ciepła w zależności od metody jaka pracuje piec wyróżniamy:
-fluidalne wymienniki ciepła(cyklonowe i szybowe)montowane w piecach pracujących metodą suchą.
W wymiennikach szybowych wymiana ciepła odbywa się w przeciwprądzie. Ruch materiału w dół jest
hamowany w miejscach zwężonych, w których szybkości gazów są wyższe.
W wymiennikach cyklonowych wymiana ciepła zachodzi współprądowo, głównie w przewodach
łączących poszczególne cyklony. Niewielka ilośd ciepła wymieniana jest w samych cyklonach.
Strumieo gazów z zawieszonym w nim namiarem surowcowym zostaje wprowadzony stycznie do
górnej, cylindrycznej części cyklonu, przez co ulega zawirowaniu. Siła odśrodkowa, działająca na
cząstki namiaru surowcowego, zmusza je do przemieszczania się w kierunku ściany cyklonu. Przy
zderzeniu ze ścianą cząstki tracą prędkośd i opadają wzdłuż ściany do dolnej stożkowej części cyklonu.
Gazy spalinowe, pozbawione w większości cząstek stałych namiaru surowcowego, zostają
wprowadzone w górę przez przewód współosiowy. Cyklony są ustawione w konfiguracji pionowej,
przepływ materiału pomiędzy kolejnymi cyklonami odbywa się grawitacyjnie
Zalety:-znaczne ograniczenie długości pieca obrotowego i skrócenie czasu przebywania w nim
materiału do 40-60 min.(materiał przebywając w wymienniku cyklonowym 15-20 sek uzyskuje temp.,
którą osiągnąłby w normalnym piecu obrotowym po 2-3h podgrzewania.-wew.powierzchnia
cyklonów ostatnich trzech stopni oraz przewody gazowe są wymurowane szamotowymi materiałami
ogniotrwałymi. Gazy odlotowe opuszczające wymienniki cyklonowe maja jeszcze stosunkowo wys.
temp i po oczyszczeniu-mogą i powinny byd wykorzystane do suszenia namiaru surowcowego,
dodatków do cementu lub węgla. Wady: skłonnośd do zalepiania się wąskich wylotów z cyklonu 4 i 3
18. Wpływ alkaliów na proces wypalania klinkieru; obiegi wewnętrzne i zewnętrzne w piecu.
K2O i Na2O Reakcja alkaliów z kruszywem w betonie wiąże się zarówno z występowaniem kruszyw
reaktywnych, ale również z zawartością alkaliów w betonie, na którą największy wpływ ma zawartośd
sodu i potasu w cemencie. Reakcja alkalia-kruszywo zachodzi między roztworem w porach w
zaprawie czy betonie i pewnymi rodzajami kruszyw, prowadząc do ekspansji betonu, która może
powodowad jego pękanie i destrukcję. Najbardziej pospolitą formą reakcji jest reakcja z kruszywami
zawierającymi krzemionkę w różnych postaciach, takich jak opal (bezpostaciowy), chalcedon
(włóknisty lub kryptokrystaliczny), trydymit (krystaliczny), kwarc w stanie naprężeo także może
wchodzid w reakcję z alkaliami.
W reakcji alkaliów z krzemionką wodorotlenki sodu i potasu obecne w roztworze w porach betonu
reagują z ziarnami krzemionki i powstaje krzemian o złożonym składzie. Żele krzemianów sodowo
potasowych wchłaniających wodę przechodzą w zole i przemieszczają się od ziaren kruszywa do
mikrorys i porów powietrznych w zaczynie cementowym. Wszystkie te procesy przebiegają w matrycy
zaczynu cementowego, w obecności wodorotlenku wapnia. Z czasem żel krzemianu alkalicznego włącza
jony wapniowe i powstaje krzemian sodowo potasowo -wapniowy.
19. Powietrze do spalania: pierwotne, wtórne, trzecie , współczynnik nadmiaru.
Powietrze pierwotne dzielimy na trzy grupy:
Powietrze pierwotne do palnika z paliwem 8-12%. Temperatura nie powinna przekraczad 280 oC.
Przy wyższej temperaturze palnik ulega szybszemu zniszczeniu, ponieważ płomieo rozpoczyna się
tuż za palnikiem. Piece opalane paliwem płynnym mają około 6-8% powietrza pierwotnego
Powietrze wtórne z chłodnika rusztowego trafia bezpośrednio do pieca obrotowego w
przeciwprądzie do spadającego na chłodnik świeżo wypalonego klinkieru. Jego temperatura
dochodzi do 800 oC. W przypadku powietrza wtórnego z chłodników planetarnych temperatura
wynosi około 500 oC. Wysoka temperatura powietrza wtórnego jest ściśle związana ze
sprawnością cieplną stosowanego chłodnika. W przypadku pieców opalanych gazem naturalnym
udział powietrza pierwotnego jest niższy, natomiast udział powietrza wtórnego przy tym paliwie
wynosi 95%.
Powietrze trzecie - jest to powietrze, które trafia bezpośrednio z chłodnika do kalcynatora,
pomijając piec obrotowy.
Powietrze pierwotne (8-12%) temperatura nie powinna przekraczad 280oC
Powietrze wtórne- pochodzi z chłodnika rusztowego, temp. dochodzi do 800oC
Powietrze trzecie - pochodzi z chłodnika i wędruje do kalcynatora (w kalcynatorze poddaje się
nawet do 60% całkowitego paliwa).
Dla poprawnego spalania potrzebne jest spełnienie warunków dobrego wymieszania paliwa z
powietrzem oraz odpowiedniej temperatury w palenisku. Minimalną ilośd powietrza potrzebną do
spalania określa się przy wykorzystaniu wzorów stechiometrycznych. Zależnośd stechiometryczna ma
miejsce, gdy dostarczymy dokładnie tyle powietrza, ile jest potrzebne, aby całe paliw zostało spalone
- współczynnik nadmiaru powietrza (lambda) wynosi wtedy 1. W praktyce spalanie następuję gdy
> 1, gdyż osiągniecie całkowitego spalania przy stechiometrycznej ilości tlenu jest niemal niemożliwe.
Wartośd współczynnika nadmiaru powietrza zależy przede wszystkim od rodzaju spalanego paliwa,
sposobu jego spalania, a także i od konstrukcji paleniska czy palnika oraz od warunków ich
eksploatacji. Zmiana współczynnika nadmiaru powietrza powoduje zmianę ilości i składów
produktów spalania. Za mała ilośd powietrza powoduje niedopalenie się cząstek węgla i powstanie
tlenku węgla, a także przedostawanie się do spalin niespalonych węglowodorów. Z kolei zbyt duża
ilośd powietrza powoduje wychładzanie kotła (częśd powietrza nie bierze udziału w spalaniu) i
obniżenie sprawności, a także sprzyja powstawaniu szkodliwych tlenków azotu NOx.
= Lrzecz./Lteor.= 1,05-1,20. Jeżeli w gazach odlotowych znajduje się COświadczy to o reakcji CO2 z C i
pośrednio o nadmiarze paliwa.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
GBS materialy do egzaminu VCAWytrzymałość Materiałów SIMR egzamin teoretyczny opracowane pytaniaGeologia regionalna śwata egzamin 2014MATERIAŁOZNAWSTWO STOMATOLOGICZNE egzamin 2011 2012Mechanika Płynów Egzamin 2014 Termin 1ZTP Wykład egzamin 2014Egzamin 2014 poziom podstawowyMechanika Płynów Egzamin 2014 Termin 2material na egzamin z pedagogiki ?zNazwy1Materiały do Egzaminu z OPMechanika Płynów Egzamin 2014 Termin 0Zakres materiału na egzaminZakres materiału na egzaminwięcej podobnych podstron