Сырье производства цемента: химический состав, формула, технологии производства (+9 фото и 7 видео)

Качество цементного сырья и цементного клинкера оценивается по коэффициенту насыщения цементной извести (LSF), силикатному соотношению (SR) и соотношению оксидов алюминия (AOR). LSF, SR и AOR напрямую определяются известью, кремнеземом, глиноземом и оксидом железа, которые содержатся в цементном сырье. LSF, SR и AOR являются критическими параметрами цементных судов, поэтому соотношение ингредиентов определяет критические параметры цементных судов. Аналогичным образом, критические параметры цементного ремесла также используются для оценки процесса смешения.При производстве цемента LSF, SR и AOR должны контролироваться или стабилизироваться в разумных пределах. Критические параметры цементного корабля не стабилизированы, поэтому он не может производить цемент высокого качества. Рентгеновский анализатор на рисунке 1 используется для анализа химического состава исходного цементного материала или сырья, затем рентгеновский анализатор может получать обратную связь по LSF, SR и AOR за фиксированное время выборки. На LSF, SR и AOR могут влиять многие неопределенные факторы, такие как колебания состава и поток подачи материала.В таблице 1 приведен химический состав исходных цементных материалов. Химический состав — это функция, изменяющаяся во времени. Символы,, и представляют химический состав исходного цементного материала-. В таблице 1 R ₂ O представляет собой общий химический состав оксида натрия (Na ₂ O) и калия (K ₂ O).

Почему химический состав является изменяющейся во времени функцией? Исходные цементные материалы добываются в природной шахте, поэтому химический состав зависит от времени.Колебания состава неизбежны и могут содержать случайность. По мере экономического развития потребление ресурсов увеличивается, и ресурсы потребляются. Поэтому найти оригинальные цементные материалы со стабильным химическим составом становится все труднее. С точки зрения защиты окружающей среды при производстве цемента необходимо использовать части отходов и шлама, поэтому колебания исходного состава цементных материалов в долгосрочной перспективе увеличатся.

В некоторой степени моделирование и оптимизация процесса смешивания цементного сырья становится более важной и сложной задачей.Из-за различного исходного типа цементного материала, различного химического состава и различных требований к критическим параметрам цементного корабля соотношение ингредиентов должно быть более научным и разумным в процессе смешивания. Следовательно, соотношение ингредиентов должно адаптироваться к колебаниям химического состава и гарантировать критические параметры цементных судов в допустимых пределах.

3. Общая динамическая модель процесса смешивания

Процесс смешивания предназначен для производства качественного цементного сырья.В процессе смешивания цементного сырья ключевой задачей является стабилизация критических параметров цементных судов LSF, SR и AOR в допустимых пределах. На практике формулы из [26, 34] используются для расчета LSF, SR и AOR следующим образом: где LSF, SR и AOR. Не теряя общности, предполагается, что в процессе смешивания используются исходные цементные материалы. Массу CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ в цементном сырье можно получить как

Сырье для производства SrAC

1. Сырье и обработка сырья

Для синтеза алюминатного цемента стронция необходимо найти надлежащий источник стронция (SrO) и оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ).

Два основных минерала стронция — это его карбонат, стронцианит (SrCO ₃ ) и более распространенный сульфатный минерал целестит (SrSO ₄ ). Уильям Круикшанк в 1787 году и Адэр Кроуфорд в 1790 году независимо обнаружили стронций в минерале стронцианите, небольшие количества которого связаны с минералами кальция и бария.Они определили, что стронцианит был совершенно новым минералом и отличался от барита и других минералов бария, известных в то время. В 1808 году сэр Хамфри Дэви выделил стронций электролизом смеси влажного гидроксида или хлорида стронция с оксидом ртути с использованием ртутного катода. Элемент был назван в честь города Стронтиан в Шотландии, где был обнаружен минерал стронтианит [91].

Оксид стронция (SrO) является первым существенным компонентом клинкера из алюмината стронция.Следовательно, карбонат стронция (SrCO ₃ ) является наиболее подходящим исходным материалом для синтеза клинкера из алюмината стронция. В природе SrCO ₃ встречается как редкий орторомбический минерал стронцианит [1] — (пространственная группа Pcmn ) и вместе с изоструктурными минералами арагонитом (CaCO ₃ ), витеритом (BaCO ₃ ) и церусситом (PbCO _{). 3} ) относится к безводным карбонатам из группы арагонита [1] — [92,93].

Структура стронцианита (рис.1 (а)) основан на изолированных треугольниках [CO ₃ ] ^2-, которые размещены слоями, перпендикулярными оси c . Слой имеет две структурные плоскости, в которых ионы [CO ₃ ] ^2- ориентированы в противоположном направлении. Между этими слоями размещены катионы с координационным числом 9.

Рисунок 1.

Структура стронцианита состоит из изолированных [CO3] 2-треугольников, расположенных в слои с ионами Sr2 + в пространстве между слоями.

Природные и искусственно синтезированные бинарные ( арагонитов до 14 мол.% Sr [94], стронтианитов от до 27% Ca [94], витеритов [94], баритокальцитов [95]) или тройных твердых растворов ( альстонитов [94]) этих карбонатов интенсивно изучены с целью выяснения механизма их образования, их структуры, термодинамической устойчивости и люминесцентных свойств.

Минералы карбоната кальция включают значительное количество стронция из морской воды, когда они осаждаются. Естественно, что наиболее изучены твердые растворы стронцианита с кальцитом и арагонитом (Ca _x Sr _1-x CO ₃ ).Существует разрыв несмесимости в диапазоне 0,12 (арагониты) < x <0,87 (стронтианиты) в условиях окружающей среды, который исчезает при температуре ~ 107 ° C [92,94,96,97-100].

Таким образом, природные источники SrCO ₃ являются редкими и не имеют промышленного значения, карбонат стронция, а также другие соединения, такие как нитрат стронция, оксид и хлорид стронция, получают из орторомбического минерала целестита [1] — (SrSO ₄ , пространственная группа Pnma с параметрами ячейки a = 8.359 Å, b = 5,352 Å, c = 6,686 Å и Z = 4), используя методы, описанные в главе 2.1.1. Структура целестита состоит из изолированных тетраэдров [SO ₄ ] ^2- и ионов Sr ²⁺ (рис.2).

Рисунок 2.

Структура целестита (а) и распределение крупных месторождений целестита в мире (б).

Целестит вместе с изоструктурным баритом (BaSO ₄ ) и англезитом (PbSO ₄ ) относятся к безводным сульфатам из группы барита [1] -.Подобно твердым растворам карбонатов, упомянутым выше, в морской среде сосуществуют также целестит и барит (BaSO ₄ ) со значительной долей Sr и Ba в твердых растворах. Поэтому лучше идентифицировать барит, взвешенный в морской воде, как стронциевый барит (Sr _x Ba _1-x SO ₄ ) [101].

Вторым важным компонентом алюминатного цемента стронция является оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ).Наиболее стабильной кристаллической формой Al ₂ O ₃ является полиморфная модификация гексагонального корунда ( α -Al ₂ O ₃ ) из пространственной группы R 3¯C [1] -. Кристаллическая структура корундового типа типична для других оксидов, таких как гематит (Fe ₂ O ₃ ), эсколаит (Cr ₂ O ₃ ), карелианит (V ₂ ). O ₃ ) и тистарит (Ti ₂ O ₃ ).Следовательно, природные минералы часто окрашиваются примесью этих элементов, например. Рубин окрашен в красный цвет Cr и синий сапфир на Fe и Ti. Это означает, что эти элементы также интересны с точки зрения модификации свойств (процесса спекания, гидратации и схватывания) алюминатного цемента стронция. Этой теме посвящены главы 4 и 5 [424].

Чистый оксид алюминия встречается относительно редко, но монокристаллы драгоценных камней, таких как сапфир (бесцветный) или рубин (красный из-за содержания хрома), можно найти в природе [424].Промышленное производство Al ₂ O ₃ основано на процессе Байера бокситов. Основная часть производимого глинозема используется в металлургической промышленности для производства алюминия по процессу Холла-Эру [102-105].

Применение Al ₂ O ₃ в керамике включает производство глиноземного фарфора и керамики из оксида алюминия, керамики ZTA (закаленный оксид алюминия), а также такие области применения, как электрокерамика, строительная керамика, фасонные и неформованные огнеупорные изделия, абразивные материалы. материалы и др. [106-112].С точки зрения объемов производства поликристаллический оксид алюминия является наиболее часто используемым материалом в качестве керамики для структурных применений. Однако по сравнению, например, с нитридом кремния (глава 6), где влияние различных добавок на микроструктуру и свойства хорошо изучено и изучено, оксид алюминия остается материалом со многими неизвестными факторами, которые еще предстоит выявить. Материалы на основе оксида алюминия можно условно разделить на три группы [424]:

• Твердотельные спеченные оксиды алюминия: позволяют получать нанокристаллические материалы с превосходными механическими свойствами и хорошо спеченную керамику, прозрачную для видимого света [113,114].

• Жидкофазный спеченный оксид алюминия (LPS): является существенной частью промышленных материалов на основе оксида алюминия. В качестве спекающих добавок используются кремнезем, оксиды щелочных металлов и оксиды щелочноземельных металлов [115-117].

• Композиты на основе оксида алюминия: Нанокомпозиты на основе ZTA и оксида алюминия с неоксидными фазами, такими как SiC или TiC [118-123].

Получение монокристаллов Al ₂ O ₃ основано на процессе Вернейля , заключающемся в плавлении в пламени в области высоких температур от 1500 до 2500 ° C [124-127].Боксит (рис. 3) также используется для производства алюминатного цемента [128] или кальцинируется и используется как открывающий материал для огнеупорных изделий [129–131].

Рис. 3.

СЭМ-изображение обожженного зерна боксита.

Для получения абразивных, огнеупорных и керамических изделий хорошего качества необходимо снизить содержание примесей. Химические процессы включают пирохимические методы, методы кислотного выщелачивания или альтернативы восстановительному растворению. Пирохимические методы включают обработку бокситов при высокой температуре такими газами, как H ₂ , Cl ₂ или безводным HCl [132, 133].Методы кислотного выщелачивания основаны на применении сильных неорганических кислот, таких как HCl или H ₂ SO ₄ [134-137].

Серьезная проблема этих методов заключается в том, что выщелачивание железа часто сопровождается существенным совместным растворением гидроксидов алюминия, особенно при обработке гибситовых и бемитовых руд. Селективное растворение железа может быть достигнуто в мягких восстановительных условиях. В этом случае растворение оксидов Fe (III) происходит за счет восстановления трехвалентного железа до двухвалентного состояния.Широко признано, что биологические механизмы часто участвуют в мобилизации железа в природных системах. В частном случае бокситов биологическая активность железоредуцирующих микроорганизмов наиболее вероятно вовлечена в образование бокситов, обедненных железом серого цвета [138, 139].

Поскольку при производстве глинозема из бокситовых руд требуется большое количество каустической соды и образуется большое количество жидких отходов « красный шлам », были исследованы альтернативные процессы производства алюминия и алюминиевых сплавов путем карботермического восстановления бокситовых руд.Последовательность восстановления оксидов металлов в бокситовых рудах — это оксиды железа, затем диоксид кремния и диоксид титана, а затем оксид алюминия (рис. 4). Металлическое железо образуется при температурах ниже 1100 ° C. При температуре 1200 ° C или выше образуется фаза ферросплава с кремнием и алюминием. Карбиды титана, кремния и алюминия образовывались карботермическим восстановлением. Металлы образовывались и растворялись в фазе ферросплава, которая после насыщения выделялась в виде карбидов металлов, распределенных внутри фазы сплава в виде включений или вокруг частиц сплава [140, 141].

Рис. 4.

Процесс, предлагаемый для одновременного извлечения железа, алюминия и титана из красного шлама [146].

Также изучается возможность использования технологических остатков Bayer в производстве цемента. В предыдущих работах был предложен способ обработки красного шлама насыщенным раствором Ca (OH) ₂ с последующим добавлением 3% H ₂ SO ₄ для удаления Na. После нагрева обработанный материал предлагается для использования в производстве цемента. Основная часть красного шлама представлена ​​гематитом и глиноземистыми фазами (рис.7), участвующие в производстве гидравлических кристаллических фаз C ₃ A и C ₄ AF. Затем богатые железом отходы могут быть использованы для производства сульфатостойких цементов [142]. Другой вариант включает такие области применения, как катализаторы и адсорбенты, керамика, покрытия и пигменты, очистка сточных вод и газов, восстановление основных и второстепенных металлов [143-146].

Байер предположил, что [143]: «Красный железосодержащий остаток, который образуется после переваривания, хорошо оседает и при достаточной практике может быть отфильтрован и промыт.Благодаря высокому содержанию железа и низкому содержанию оксида алюминия его можно соответствующим образом обработать или переплавить с другими железными рудами до железа ». Концепция остатков боксита как ресурса железа была проверена рядом рабочих за прошедшие 120 лет, однако «соответствующий способ» обработки остается неясным [144].

Гели алюминия, соли (сульфаты, нитраты или хлориды) или алкоксиды, а также передовые технологии производства керамики могут применяться для получения продуктов высокой чистоты (см. Главу 9).Боксит представляет собой смесь гидроксидов и оксигидроксидов алюминия, таких как бемит, диаспор и гиббсит, с различным содержанием примесных минералов. Основными из них являются гетит, лепидокрокит, гематит, магнетит, каолинит, хлориты, кальцит, анатаз, фосфаты и др. [148].

Бокситы, как первичный источник алюминия, представляют собой типичное скопление выветрившейся континентальной коры [147,148]. Бокситы обычно относятся к трем основным генетическим типам [149–152]:

1. Латерические бокситы (иногда называемые экваториальными) образуются из выветрившихся первичных алюмосиликатных пород в экваториальном климате, составляющем около 90% мировых эксплуатируемых запасов бокситов. .Латеритный боксит обычно образуется в результате латеритизации на месте, поэтому наиболее важными факторами, определяющими степень и степень его содержания, считаются состав материнской породы, климат, топография, дренаж, химический состав и движение подземных вод, расположение уровня грунтовых вод, микробная активность и продолжительность процессов выветривания.

2. Осадочные бокситы в основном образуются в результате накопления латеритных бокситовых отложений во время механического переноса поверхностных потоков.Кроме того, последующее выветривание и перенос Al и Fe играют существенную роль в бокситизации, которая не только поддерживает образование бокситов из каолиновых глин, но также способствует обогащению первичных обломочных руд.

3. Карстовые бокситы названы в честь их приуроченности к карстовым зонам с карстифицированными или карстифицирующими карбонатными породами. Отложения карстового типа происходят из самых разных материалов в зависимости от области источника.

Рисунок 5.

Распространение сверхкрупных месторождений бокситов по всему миру [152].

Каждая генетическая группа бокситов испытала разделение алюминия (Al) и кремния (Si) в результате накопления Al, а также удаление Si, щелочных металлов и редкоземельных элементов из материнской породы (осадка) во время ее выветривания [148 ].

Месторождения бокситов (Рис.5) формируются в основном при атмосферном давлении и температуре на (под) поверхности континентов. Обилие биодоступного железа, питательных элементов, серы и органического углерода делают бокситы пригодными для обитания микроорганизмов, поэтому они становятся редкими геологическими объектами, которые могут сохранять записи о микробиологической активности на поверхности континентов при сильных погодных условиях.В результате деятельности микроорганизмов может образовываться семейство минералов с особой морфологией и составом стабильных изотопов. Месторождения бокситов были детально изучены из-за их экономической ценности. Они играют важную роль в изучении палеоклимата и палеогеографии континентов, поскольку содержат немногочисленные записи о выветривании и эволюции континентальных поверхностей [148].

1.1. Промышленное и лабораторное производство SrCO ₃

Химическая промышленность потребляет более 95% добытого целестита для преобразования в другие соединения стронция.Основные примеси в целеститовых рудах — кальцит (CaCO ₃ ), гипс (CaSO ₄ 2H ₂ O), кварц (SiO ₂ ) и глинистые минералы. Методы гравитационного разделения и флотация [1] — в основном используются для отделения этих примесей из-за высокой эффективности и низких эксплуатационных затрат. Кроме того, процесс не требует использования других химикатов для очистки и оказывает незначительное воздействие на окружающую среду. С другой стороны, эффективность этих методов приготовления целеститового концентрата зависит от текстуры руды, а также от типа и количества связанных примесей [153-155].Другой наиболее важный фактор — это размер частиц. Чрезвычайно мелкий размер частиц должен быть достигнут путем измельчения для выделения целестита и кальцита [156]. Разница в измельчаемости позволяет отделить целестит от гипса дифференциальным измельчением [157].

Сдвиговая флокуляция [1] мелкодисперсной суспензии целестита с додецилсульфатом натрия (SDS, C ₁₂ H ₂₅ SO ₄ Na) или с анионным алкилсукцинатным поверхностно-активным веществом может проводиться в широком диапазоне pH (3 — 11), но максимальная эффективность достигается при pH 7.Повышение концентрации поверхностно-активного вещества положительно влияет на ход процесса. Наиболее распространенными неорганическими диспергаторами являются силикат натрия, фосфат натрия и полифосфат натрия. Исследование взаимного влияния добавок показывает, что силикат натрия сильно предотвращает флоккуляцию целестита с додецилсульфатом натрия, но диспергирующий эффект SDS невелик при использовании анионного алкилсукцинатного поверхностно-активного вещества. В присутствии полифосфата натрия сдвиговая флокуляция суспензии целестита медленно увеличивается для обоих поверхностно-активных веществ.Подобное увеличение можно также наблюдать для фосфата натрия в присутствии SDS. Однако фосфат натрия диспергировал суспензию целестита в присутствии анионного алкилсукцинатного ПАВ [158]. Натрийолеат (натриевая соль цис-9-октадеценовой кислоты) и ацетат амина твердого жира (ТАА) были более эффективными для суспензий целестита в диапазонах pH 7–11 и 6–10 соответственно [159].

Поверхность целестита становится гидрофобной за счет адсорбции додецилсульфата на поверхности. Додецилсульфат натрия также эффективен для флотации целестита в растворе, не содержащем карбонатных частиц, в широком диапазоне pH от 3 до 11.Поверхностное преобразование целестита в карбонат стронция, которое происходит при pH ≥ 7,8, приводит к тому, что дзета-потенциал целестита становится более отрицательным и впоследствии становится похожим на таковой у карбоната стронция. Сульфат-ионы обмениваются на карбонат-ионы в кристаллической решетке целестита, поэтому частицы CO ₃ ^2- и HCO ₃ ^—, вероятно, ответственны за отрицательное увеличение дзета-потенциала. Поверхностное превращение целестита в карбонат стронция не влияет на флотируемость до pH 10.Как только pH выше 10, концентрация видов CO ₃ ^2- и HCO ₃ ^— в водном растворе становится очень естественной, и снижение плавучести, вероятно, вызвано абсорбцией этих частиц на газированных поверхность целестита [155].

Характеристики коагуляции и флокуляции целестита неорганическими солями, такими как CaCl ₂ , MgCl ₂ и AlCl ₃ , показывают, что ион магния более эффективен в суспензии целестита, чем ионы кальция и алюминия при высоких уровнях pH. .Эффект значительно варьировался в зависимости от концентрации. В то время как ионы кальция и магния не были эффективны для суспензии при pH ниже нейтрального, ион алюминия вызывал стабилизацию суспензии целестита при этих уровнях pH [160].

В общем, агрегация мелких частиц может быть достигнута путем нейтрализации электрического заряда взаимодействующих частиц путем коагуляции, или флокуляция может быть проведена путем сшивания частиц полимолекулами [161]. Значение pH изоэлектрической точки целестита, определенное методом затрудненного осаждения, составляет 2.6 [160].

Существует два основных процесса производства SrCO ₃ из SrSO ₄ [162]:

1. Пирогидрометаллургический процесс или метод черной золы;

2. Гидрометаллургический процесс.

Первый из них — « пирогидрометаллургический процесс или черная зола метод ». Целестит карботермически восстанавливается до водорастворимого сульфида (SrS), который затем растворяется в горячей воде [1] — Первая твердотельная реакция во время карботермического восстановления происходит при температуре до 400 ° C [163]:

После образования поверхностного слоя продукта дальнейшее развитие реакции 1 тормозится.Образовавшийся диоксид углерода диффундирует через слой и вступает в реакцию с целеститом в соответствии со следующей реакцией:

Диоксид углерода диффундирует дальше из зоны реакции и генерирует больше CO в соответствии с реакцией Будуара, если температура ≥ 720 ° C:

Это означает, что прямая реакция целестита с углеродом (уравнение 1) имеет мало важно, и SrSO ₄ может быть преобразован в SrS при температуре выше, чем равновесная реакция Будуара .Важным фактором процесса 2 является потенциал восстановления газовой фазы, определяемый отношением парциальных давлений p _CO / p _CO2 . Было также замечено, что скорость карботермического восстановления значительно увеличивается, если целеститовый концентрат и углерод измельчают вместе. Для получения водорастворимого сульфида стронция необходимы температуры в диапазоне от 1100 до 1300 ° C с избытком металлургического кокса.

Растворение сульфида стронция в горячей воде можно выразить следующей гетерогенной реакцией [164]:

Ур.4 показывает, что pH выщелачивающего раствора увеличивается от почти нейтрального до значения 11,5 — 12,5 по мере увеличения концентрации ионов OH ^— . Следует избегать чрезвычайно высоких значений pH (pH> 14), чтобы предотвратить осаждение в системе гидроксида стронция [1] -:

Значение константы равновесия K при 25 ° C составляет 3,55 10 ^-29 , т.е. log K = -28,45. Следовательно, концентрация Sr (OH) ₂ в выщелачивающем растворе (рис.6) может быть выражено как:

Это означает, что выщелачивание SrS необходимо проводить в относительно слабощелочной среде, чтобы обеспечить высокую концентрацию стронция в растворе. Растворимость гидроксида стронция увеличивается при повышении температуры. Таким образом, выщелачивание и осаждение SrCO ₃ при более высоких температурах означает, что образование осадков Sr (OH) ₂ уменьшается.

С другой стороны, при выщелачивании при pH <7 образуется газообразный сероводород:

Образование газообразного сероводорода происходит на ранних стадиях выщелачивания, когда pH суспензии относительно низкий.

Введение газообразного диоксида углерода или карбонизирующего агента, такого как кальцинированная сода, приводит к осаждению карбоната стронция из перенасыщенного раствора (уравнение 13). Последовательность стадий реакции включает растворение диоксида углерода в растворе и in situ образование угольной кислоты (H ₂ CO ₃ , уравнение 8), диссоциацию H ₂ CO ₃ (уравнение .9 с константой равновесия ( K ´), заданной уравнением 10), диссоциация бикарбонатных разновидностей (уравнение.11 с константой равновесия ( K ´´), заданной уравнением 12) и осаждением карбоната стронция (уравнение 13 с ионным продуктом ( P ), заданным уравнением 14) [163-165].

Растворимость карбоната стронция составляет 5,6 10 ^-10 при температуре 25 ° C и снижается до 1,32 10 ^-10 при температуре 100 ° C. Реакция гидролиза приводит к щелочности водного раствора SrCO ₃ .

Рис. 6.

Влияние pH на равновесную концентрацию ионов Sr2 + и SrOH + в растворе.

Уравнения 8-14 показывают, что для осаждения каждого моля SrCO ₃ требуется один моль газообразного CO ₂ . Концентрация ионов CO ₃ ^2- в выщелачивающем растворе для данного pH выражается следующим законом:

Если pH выщелачивающего раствора выше 7, ионы H ⁺ , образованные реакцией 11, нейтрализующей анионы OH ^— , высвобождаются во время выщелачивания SrS (ур.4).

В целом, метод черной золы считается более экономичным, чем другие альтернативы [165].

Второй способ получения карбоната стронция — это метод прямого преобразования или гидрометаллургический метод . Карбонат стронция получают путем введения порошка SrSO ₄ в горячий раствор Na ₂ CO ₃ , где происходит следующий процесс превращения:

или лучше:

Влияние условий эксперимента на процесс включает влияние температуры, отношения твердой и жидкой фаз, размера частиц, скорости перемешивания, Na ₂ CO ₃ : мольное соотношение SrSO ₄ и т. Д.Скорость превращения целестита в карбонат стронция увеличивается с увеличением температуры до 70 ° C [165-170]. Подготовленный карбонат или сульфид далее превращается в другие соли стронция [91].

Также можно использовать карбонат аммония ((NH ₄ ) ₂ CO ₃ ) [1] — и бикарбонат (NH ₄ HCO ₃ ) вместо кальцинированной соды для конверсии [165,171 -174]:

(в кипящей смеси) SrSO4 + (Nh5) 2CO3 → SrCO3 + 2Nh4 + SO3 + h3O

Существует также альтернатива в механохимическом синтезе, где интенсивно измельчается смесь SrSO ₄ и NH ₄ HCO ₃ .Затем растворимый сульфат аммония удаляется выщелачиванием продукта в воде [165].

Более того, в современной литературе описано множество специальных методов получения SrCO ₃ . Эти методы включают получение карбоната стронция путем твердофазного разложения из неорганического предшественника [746]. Простые методы растворения [175], сольвотермический синтез [176-178], метод кипячения с обратным холодильником [188] гидротермальный синтез [179-182], ультразвуковой метод или сонохимический синтез [183,184], синтез с помощью микроволн [185,186] и механохимический синтез [168,187] ] были описаны.В зависимости от применяемой техники приготовления могут быть получены частицы карбоната стронция различной формы, такие как сферы, стержни, усы и эллипсоиды, иглы, цветы, ленты, проволока и т. Д. [188].

Растворимость солей стронция в большинстве случаев выше или ниже, чем у соответствующих солей кальция и бария (Таблица 1).

Таблица 1.

Растворимость солей щелочноземельных металлов при температуре 20 ° C.

Металлический стронций можно получить электролизом смешанного расплава хлорида стронция и хлорида калия в графитовом тигле с использованием железного стержня в качестве катода.Верхнее катодное пространство охлаждается, и металлический стронций собирается вокруг охлаждаемого катода и образует стержень. Металлический стронций можно также получить термическим восстановлением его оксида алюминием. Смесь оксида стронция с алюминием нагревают при высокой температуре в вакууме. Стронций собирают перегонкой в ​​вакууме. Стронций также является восстановителем. Восстанавливает оксиды и галогениды металлов при повышенных температурах до металлической формы.

Стронций также получают восстановлением его амальгамы, гидрида и других солей.Амальгама нагревается, и ртуть отделяется перегонкой. Если используется гидрид, его нагревают до 1000 ° C в вакууме для разложения и удаления водорода. Такое термическое восстановление дает металл высокой чистоты, который на воздухе окисляется до SrO. Металл пирофорен, и SrO, и SrO ₂ (пероксид стронция) образуются при воспламенении на воздухе. При нагревании газообразным хлором или парами брома стронций ярко горит, образуя галогениды (SrCl ₂ или SrBr ₂ ).При нагревании с серой образует сульфид (SrS) [91].

Стронций активно реагирует с водой и соляной кислотой с образованием гидроксида Sr (OH) ₂ или хлорида (SrCl ₂ ) с выделением водорода [91]:

Когда при нагревании под водородом он образует ионный гидрид (SrH ₂ ), стабильную кристаллическую соль. При нагревании металлического Sr в токе азота выше 380 ° C образуется нитрид (Sr ₃ N ₂ ).

Производство портландцемента — материалы и процессы

При производстве цемента используются различные сырьевые материалы и различные процессы. Каждый процесс объясняется химическими реакциями при производстве портландцемента.

Цемент представляет собой порошок зеленовато-серого цвета, изготовленный из кальцинированной смеси глины и известняка. При смешивании с водой становится твердым и прочным строительным материалом.

История цемента восходит к Римской Империи. Современный цемент. То есть портландцемент впервые был произведен британским каменщиком Джозефом Аспдином в 1824 году, который варил цемент на своей кухне.Он нагрел смесь известняка и глиняного порошка у себя на кухне и измельчил смесь в порошок, создав цемент, который затвердевает при смешивании с водой. Название Портленд было дано изобретателем, так как он напоминает камень, добытый на острове Портленд.

Впервые современный портландцемент был использован при строительстве туннеля в Темзе в 1828 году.

Процесс производства цемента

Процесс производства портландцемента описан ниже.

1. Смешивание сырья
2. Горение
3. Шлифовальный
4. Хранение и упаковка

1. Смешивание сырья

Основным сырьем, используемым при производстве цемента, являются кальций, кремний, железо и алюминий. Эти минералы используются в различных формах в зависимости от наличия минералов.

В таблице показано сырье для производства портландцемента

Процесс смешивания при производстве цемента осуществляется 2 способами,

a) Сухой процесс

Известковое и глинистое сырье сначала измельчается в гирационных дробилках, чтобы получить отдельные куски размером 2-5 см.Измельченный материал снова измельчают, чтобы получить мелкие частицы в шаровой или трубчатой ​​мельнице.

Каждый мелко измельченный материал после просеивания хранится в бункере. Теперь эти порошкообразные минералы смешиваются в требуемой пропорции, чтобы получить сухую сырьевую смесь, которая затем хранится в силосах и готовится к отправке во вращающуюся печь. Теперь сырье смешивается в определенных пропорциях, так что средний состав конечного продукта сохраняется должным образом.

Рис. Производство цемента сухим способом

б) Мокрый процесс

Сырье сначала измельчается, превращается в порошок и хранится в силосах.Затем глину промывают в стиральных мельницах, чтобы удалить приставшие органические вещества, содержащиеся в глине.

Порошкообразный известняк и промытая водой глина направляются в каналы и поступают в мельницы, где они полностью смешиваются и образуется паста, известная как суспензия.

Процесс измельчения может осуществляться в шаровой или трубчатой ​​мельнице, или даже в том и другом. Затем суспензия направляется в сборный резервуар, где можно регулировать состав. Суспензия содержит около 38-40% воды, которая хранится в резервуарах для хранения и хранится в готовности для вращающейся печи.

Рис. Производство цемента мокрым способом

Сравнение сухого процесса и мокрого процесса производства цемента

2.Сжигание сырья

Процесс обжига осуществляется во вращающейся печи, при этом сырье вращается со скоростью 1-2 об / мин на ее продольной оси. Вращающаяся печь состоит из стальных труб диаметром 2,5-3,0 метра и длиной от 90 до 120 метров. Внутренняя сторона печи облицована огнеупорным кирпичом.

Печь опирается на колонны из кирпичной кладки или бетона и опирается на роликовый подшипник в слегка наклонном положении с уклоном от 1: 25 до 1: 30.Сырьевая смесь сухого процесса или скорректированного шлама мокрого процесса вводится в печь с верхнего конца. Печь нагревается с помощью порошкообразного угля, масла или горячих газов из нижнего конца печи, так что возникает длинное горячее пламя.

Поскольку положение печи наклонено и она медленно вращается, материал, загружаемый с верхнего конца, перемещается к нижнему концу со скоростью 15 м / час. В верхней части вода или влага из материала испаряются при температуре 400 ° C, поэтому этот процесс известен как зона сушки.

Центральная часть, т.е. зона обжига, температура около 10000 ° C, где происходит разложение известняка. Оставшийся материал находится в форме небольших комков, известных как узелки после выхода CO ₂ .

CaCO ₃ = CaO + CO ₂

Нижняя часть (зона клинкера) имеет температуру в пределах 1500-17000 ° C, где известь и глина вступают в реакцию с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти алюминаты и силикаты кальция плавятся, собираясь в маленькие твердые камни, известные как клинкеры.Размер клинкера колеблется от 5 до 10 мм.

Нижняя часть, т.е. зона клинкера, имеет температуру около 1500-1700С. В этом регионе известь и глина реагируют с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти продукты из алюминатов и силикатов кальция плавятся вместе, образуя твердые и мелкие камни, известные как клинкеры. Размер мелкого и твердого клинкера колеблется от 5 до 10 мм.

2CaO + SiO ₂ = Ca2SiO ₄ (силикат декламированный (C ₂ S))

3CaO + SiO ₂ = Ca3SiO ₅ (трехкальциевый силикат (C ₃ S))

3CaO + Al ₂ O ₃ = Ca ₃ Al ₂ O ₆ (алюминат дикальция (C ₂ A))

4CaO + Al ₂ O ₃ + Fe ₂ O ₃ = Ca ₄ Al ₂ Fe ₂ O ₁₀ (тетракальцийалюмоферрит (C

4 AF))

Клинкер, поступающий из зоны обжига, очень горячий.Чтобы снизить температуру клинкера, воздух пропускается противотоком в основании вращающейся печи. Остывшие клинкеры собирают в небольшие тележки.

3. Помол клинкера

Охлажденный клинкер поступает из охлаждающих ванн и отправляется в мельницы. Клинкеры тонко измельчаются в порошок в шаровой или трубчатой ​​мельнице. Порошковый гипс добавляется около 2-3% в качестве замедлителя при окончательном измельчении. Конечным продуктом является цемент, который не быстро оседает при контакте с водой.

По истечении первоначального времени схватывания цемент становится жестким, а гипс замедляет растворение алюминатов трикальция, образуя нерастворимый трикальцийсульфоалюминат, который предотвращает слишком ранние дальнейшие реакции схватывания и твердения.

3CaO.Al ₂ O ₃ + xCaSO ₄ .7H ₂ O = 3CaO.Al ₂ O ₃ .xCaSO ₄ .7H ₂ O

4. Хранение и упаковка

Измельченный цемент хранится в силосах, откуда он продается в контейнерах или мешках по 50 кг.

.

альтернативных источников сырья для производства цемента | Материалы проекта

Главная → Проекты → Альтернативные источники сырья для производства цемента

• 5 глав
• 53 страницы
• 6,583 слов
• Материалы проекта
• Заявление / отчет

ИНСТРУКЦИИ: Альтернативные источники сырья для проекта «Производство цемента». Пожалуйста, расслабьтесь и внимательно изучите приведенный ниже исследовательский материал. НЕ копируйте слово в слово.Цель UniProjects предоставить этот исследовательский материал для этого проекта «Альтернативные источники сырья для производства цемента» — снизить стресс, связанный с переходом из одной школьной библиотеки в другую, и все это во имя поиска исследовательских материалов «Альтернативные источники сырья для производства цемента». Мы не поощряем плагиат в каких-либо формах. Эта услуга является законной, потому что все учебные заведения разрешают своим студентам читать предыдущие проекты, книги, статьи или статьи при разработке своих собственных работ.По словам Остина Клеона, «вся творческая работа строится на том, что было раньше».

Вы читаете материал проекта под названием: Альтернативные источники сырья для производства цемента.

Общеизвестно, что цемент получают из известняка, мрамора / глины и гипса с помощью следующих трех основных процессов: влажный полувлажный вспомогательный сухой способ.
Стоимость эксплуатации известняка: основное сырье составляет около 50% стоимости производства, что приводит к высокой стоимости цемента.Следовательно, становится крайне необходимо снизить стоимость цемента, исследуя альтернативный источник сырья для производства цемента и, следовательно, этот проект.
Согласно литературе, зола рисовой шелухи, день Укпо и день Нсу содержат основные минеральные компоненты, которые есть в известняке. Рисовую шелуху обжигали при температурах 5000 ° C, 6000 ° C, 7000 ° C и 8000 ° C. Лучшая зола была получена при температуре 7000С. Вышеупомянутые материалы также были проанализированы для определения их минеральных составляющих.Результат показал, что рисовая шелуха содержит мало алюминия (Al2O3) и не содержит извести (Ca0). Чтобы восполнить эти минеральные компоненты, Upo day, богатый алюминатом, был смешан с известью (CaO) — побочным продуктом газового завода, и три минерала были смешаны с использованием метода коэффициента насыщения известью. Использовалось соотношение смеси 70% извести, 20% ПГА и 10% глинозема (Укпо день). Смесь перемешивали сухим способом и обжигали в печи при температуре 12000 ° С. Полученная масса, известная как динкер, была измельчена с 5% гипса.Полученный цемент дал общую прочность 2 Н / м 2.

Титульная страница
Передаточное письмо
Сертификация, страница
Посвящение
Благодарность
Аннотация
Определение терминов
Таблица содержания

Глава первая
Введение
1.1 Предпосылки исследования
1.2 Цель исследования
1.3 Объем проекта
1.4 Значение исследования
1.5 Ограничение исследования

Глава вторая
2.0 Обзор литературы
2.1 Известь и ее применение
2.2 Преобразование богатой шелухи в ясень
2.3 Основное цементное сырье
2.4 Типы цемента
2.5 Химия цемента

Глава третья
3.0 Дополнительные работы
3.1 Пиропереработка рисовой шелухи
3.2 Тератмент и анализ извести
3.3 Приготовление смеси Rawmix
3.4 Процесс производства

Глава четвертая
4.0 Анализ и обсуждение результата

Глава пятая
5.0 Заключение и рекомендация
5.1 Рекомендация
Каталожные номера

Глава первая «Альтернативные источники сырья для производства цемента» начинается отсюда.
Размещено UniProjects.Net в разделе «Темы и материалы проекта»

ВВЕДЕНИЕ
1.1 ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Цемент — это полная смесь минеральных веществ, которые постепенно затвердевают при смешивании с водой. Это продукт реакции извести с оксидами кремнезема и железа. Он используется в строительной промышленности как смешивающий материал. Некоторые строители считают его основным инженерным материалом для строительства. многие родственные строительные материалы, такие как асбест, бетонные уплотнения водопропускных труб, бетонные опоры, цементные блоки и т. д., производятся из цемента, и они также играют очень важную роль в строительной отрасли.

Для среднего нигерийца главной жизненной целью является владение цементом для жилого дома, ключевое сырье превратилось в «золото» и стало актуальной проблемой. Так же, как железо, сталь и нефтехимия, цемент в равной степени является основным трамплином для индустриализации. Это стремление к индустриализации привело к увеличению спроса с последующим увеличением стоимости цемента.

Одна из причин непомерной стоимости цемента — нехватка сырья. Эта ситуация возникает в результате его быстрого истощения, которое не заменяется.

Другой причиной непомерной стоимости цемента является высокая стоимость разведки и эксплуатации сырья. Для добычи основного сырья для производства цемента — известняка требуется много машин, установок и взрывчатых веществ. Много денег также выплачивается в качестве компенсации общинам, владеющим землей. Все эти затраты приводят к высокой стоимости цемента. Таким образом, данное исследование должно было изучить альтернативный источник сырья для производства цемента.

Это расследование было направлено на промышленные отходы и сельскохозяйственные остатки. Сельскохозяйственные остатки состоят из органических компонентов, таких как целлюлоза, лигнин, клетчатка и небольшие количества сырого протеина и жира. Кроме того, они содержат ряд минералов, в том числе кремнезем, оксид алюминия и оксид железа. Сам остаток не может использоваться в качестве замены цемента, и интерес представляет зола, полученная в результате предварительной обработки. Для составляющих золы требуются два фактора.Содержание золы важно, потому что оно указывает количество остатков, которые необходимо сжечь; это урожай. D..J COOK (1980) утверждает, что рисовая шелуха показала намного больше золы, чем другие растения, такие как сорго, кукурузные листовые пластинки, бамбуковые узлы, (внутренняя часть) бангассе, листья и стебли лантаны и рисовая солома.

На каждые 1000 кг сожженной рисовой шелухи получается 200 кг золы. Поэтому неудивительно, что рисовая шелуха стала сельскохозяйственным продуктом с наибольшим потенциалом в качестве заменителя цемента.

С другой стороны, известь является побочным продуктом газовых компаний. Это легко доступно бесплатно.

Использование этого сырья для производства цементной продукции является весьма альтернативным в развивающихся странах, таких как наша. Это связано с тем, что он не только снижает спрос на портландцемент, но также обеспечивает цемент в сельских районах страны, особенно в районах выращивания риса, где рисовая шелуха встречается в больших количествах и представляет собой вред для окружающей среды.
1.2 ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Нынешняя высокая стоимость цемента и непомерно высокая стоимость жилых домов, вызванная высокой стоимостью эксплуатации сырья, энергии, демографическим взрывом и развитием, вызвали необходимость интенсификации поиска альтернативного сырья для производства этого продукта. Таким образом, целью этого проекта было снижение стоимости цемента за счет использования альтернативного сырья из промышленных и сельскохозяйственных отходов.

1.3 ОБЪЕМ ПРОЕКТА
Намерение было
1) Найдите и проанализируйте следующее сырье из рисовой шелухи извести (отходы газовой компании Нигера), глина Укпо, глина Нсу и пылевидная зола (ПЭА)
2) Получите наилучшие условия для предварительной обработки.
3) Приготовление сырой смеси.
4) Горящий
5) Определение физических характеристик.

1.4 ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
По завершении исследования результат будет важен для правительства и предпринимателей, которые могут захотеть заняться производством цемента.Увеличение инвестиций в эту область сократит разрыв между спросом и предложением и снизит стоимость цемента, снижение цены на цемент станет катализатором развития инфраструктуры, и большинство из них сможет владеть жилым домом.

Еще одно важное значение проекта заключается в том, что он послужит отправной точкой для производства других видов цемента, известных как смешанный цемент. Исследование также поможет обеспечить цементом сельские районы, обычно те, которые традиционно не имеют цемента.Таким образом возможен малый бизнес.

Поскольку промышленные и сельскохозяйственные отходы являются отходами, которые вызывают загрязнение окружающей среды и создают проблемы с утилизацией, их утилизация не только ограничит возможности экологической занятости для наших молодых выпускников школ.
Исследование также принесет огромную пользу будущим исследователям и студентам, которые будут заинтересованы в изучении аналогичных предметов.

1.5 ОГРАНИЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Многие факторы ограничили продвижение этого исследования, в том числе
а) Отсутствие высокотемпературной печи до 16000С.мы могли получить только один (15000) в Федеральном центре производства научного оборудования (ФЦЭИО). Он мог достигать только температуры 13000С, и у нас не было другого выхода, кроме как остановиться на нем.
б) Стоимость химического анализа PRODA очень высока — 300 евро за образец. Поэтому было проанализировано лишь несколько образцов.
c) Другим ограничением было отсутствие гипсового или графитового тигля, который выдерживал бы высокую температуру, особенно во время обжига. По этой причине у нас не было достаточного количества сгоревших образцов для физических испытаний.

Нажмите на расположенную выше кнопку 👆 «Подписаться и загрузить полную работу» , чтобы разместить заказ и загрузить полный материал проекта «Альтернативные источники сырья для производства цемента».
Автор: UniProjects.Net в разделе «Темы проекта и материалы»

Доступна вторая глава этой исследовательской работы «Альтернативные источники сырья для производства цемента». Закажите и загрузите полную версию работы. Глава вторая «Альтернативные источники сырья для производства цемента» содержит: обзор литературы, известь и ее использование, преобразование богатой шелухи в Зола, основное цементное сырье, виды цемента и химия цемента.

Третья глава этой академической работы «Альтернативные источники сырья для производства цемента» доступна, закажите и загрузите полную версию работы. Глава третья «Альтернативные источники сырья для производства цемента» содержит: экспериментальные работы, пиропереработку рисовой шелухи, обработку и анализ Известь, смесь Rawmix и производственный процесс.

Глава четвертая этого проекта «Альтернативные источники сырья для производства цемента» доступна, закажите и загрузите полную работу.. Глава четвертая «Альтернативные источники сырья для производства цемента» содержит: анализ и обсуждение результатов.

Глава пятая этого материала Альтернативные источники сырья для производства цемента доступна, закажите и загрузите полную работу. Глава пятая «Альтернативные источники сырья для производства цемента» содержит: заключение, рекомендации и ссылки.

Вы здесь: Главная → Проекты → Альтернативные источники сырья для производства цемента .