Минералообразование при термической обработке шихты

Механизм и последовательность физико-химических процессов, протекающих при обжиге и спекании шихты методом агломерации, достаточно хорошо изучены. Исследования показали, что отдельные элементы слоя имеют две зоны: оболочку и ядро, химический и фазовый составы которых различны. Это объясняется тем, что по мере выгорания углерода из гранулы в теле материала образуется различная газовая среда: в оболочке – окислительная, а в ядре – восстановительная.

На первых этапах низкотемпературной обработки (700-900^оС) в оболочке гранулы протекают процессы диссоциации и окисления железосодержащих минералов за счет диффузии кислорода воздуха. После нагрева оболочки гранулы до температуры 800-1000^оС начинается интенсивное горение коксового остатка, в результате чего в оболочке создается восстановительная среда:

Fe₂O₃+CO 2Fe₃O₄ + CO₂ ; Fe₃O₄+ CO FeO + CO₂

FeO Fe+ Fe₃O₄;

Повышение температуры до 1100^оС приводит к пиролизу коксового остатка, в результате чего в оболочке происходит частичное восстановление оксидов железа . При температурах до 1300^оС характер процессов в оболочке резко изменяется. Поверхность гранулы достигает температуры плавления минеральной составляющей исходного сырья, происходит интенсивное образование расплава в оболочке.

В ядре гранулы уже при температуре 700-900^оС образуется железистое стекло, оливин и пироксен. В агрегированных частицах присутствуют: аморфизированное глинистое вещество, микрозерна кварца, гематита и магнетита. Причем кристаллических образований не превышает 3-4%, редко 7%. Основной кристаллической фазой является муллит – 3Al₂O₃*2SiO₂, интенсивная кристаллизация которого наблюдается при температурах более 1100^оС. Кристаллы муллита существенно улучшают свойства стекла , снижают его хрупкость, повышают вязкость и прочность. Кроме муллита положительную роль играют: шпинель, гематит и магнетит.

Особенности технологи получения пористого заполнителя из глинистого и углистого сланца по способу фирмы «Сюрекс» является: тонкий помол исходного сырья; тщательная гомогенизация шихты; формование гранул; сушка и ступенчатая термическая обработка. Характерный режим термической обработки представлен в таблице.

Продолжительность процесса, мин	Температура, ^оС	Характеристика процесса
	0-700	Предварительный подогрев, удаление физически и химически связанной воды и летучих, осуществляемых в восстановительной среде. Окисление углерода отсутствует или проявляется очень слабо. Начало восстановления Fe₂O₃
	700-980	Быстрое создание окислительной среды за счет воздушного дутья с резким подъемом температуры до значений, соответствующих температуре декарбонации (выжигание угля), которую выбирают как можно ближе к температуре спекания.
		Декарбонация путем медленного окисления угля при закрытой пористости материала. Значительная часть Fe³⁺ переходит в Fe²⁺, что способствует появлению жидкой фазы и закрытию пор, поэтому уголь не выжигается до конца.
	980-1300	Прекращение процесса декарбонации за счет уменьшения концентрации кислорода, Быстрый подъем температуры, Часть сохранившегося углерода превращается в СО, за счет которого гранулы начинают вспучиваться.
	1300-1400	Быстрый подъем температуры до температуры вспучивания (в данном случае 1400^оС) в восстановительной среде. Гранулы пиропластичны, выделяющийся газ вспучивает их до максимума.
		Поддержание температуры вспучивания на заданном уровне, необходимое для выравнивания температур из-за существующего термического градиента.
	1400-60	Охлаждение заполнителя для передачи его на склад с утилизацией тепла материала.

Реализованная технология производства аглопорита по методу фирмы «Сюрекс» (Франци) позволила оценить качество самого заполнителя и области применения:

Класс А – средняя плотность 700 кг/м³;

прочность бетона 3-4 МПа;

коэффициент теплопроводности – 0,23 Вт/м ^оС;

Класс Б – средняя плотность 1150-1350 кг/м³;

прочность бетона 10-25 МПа;

коэффициент теплопроводности – 0,35-0,4 Вт/м ^оС;

Класс В – средняя плотность 1600-1800 кг/м³;

прочность конструктивного бетона до 50 МПа;

Высокопрочный бетон применялся при возведении мостов и перекрытий, в том числе преднапряженных, при создании дорожных покрытий с повышенным коэффициентом трения для обеспечения безопасного движения и т.д.

<== предыдущая страница	\|	следующая страница ==>
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА	\|	Добавки для улучшения качества пористых заполнителей

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 132; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!

lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.003 сек.