1) Отношением содержания SiО2 к содержанию а12о3;

Оптимальным отношением SiО₂ к А1₂О₃ для получения цемента с высокими прочностными свойствами является величина 3,5...3,8, не выше 4; при этом содержание трехкальциевого алюмината С₃А, обеспечивающего прочность в ранние сроки твердения, будет оптимальным. Если отношение SiО₂ к А1₂О₃ будет больше 4, то потребуется обязательное использование для приготовления оптимального состава сырьевой смеси алюмосодержащей добавки, причем, чем больше это отношение, тем необходимо большее количество алюмосодержащей добавки. Если отношение SiО₂ к А1₂О₃ будет менее 3, то для приготовления оптимального состава сырьевой смеси потребуется дополнительное использование компонента с повышенным содержанием кремнезема, в частности кварцевого песка.

2. наличием крупнокристаллического кварца (более 80 мкм);

Сырьевая смесь оценивается по величине остатков на ситах № 020 и № 008. Остатки на сите № 008, как правило, представляют собой кристаллический кварц, который очень трудно вступает во взаимодействие с СаО при температуре 1250...1450 °С даже в присутствии расплава, что связано с жесткой упорядоченностью его структуры.

2. Наличием примесей МgО, sо3, r2o, p2o5, TiO2, Cr2o3 и Cl-.

Примеси влияют на процессы клинкерообразования, фазовый состав и свойства клинкера. Степень их влияния проявляется вследствие образования метастабильных соединений и микрорасплавов на стадии твердофазового спекания, изменения состава и свойств основного клинкерного расплава, формирования ликвационных зон солевого расплава, изменения скорости кри­сталлизации клинкерных фаз, образования в них твердых растворов и, как следствие, сказывается на изменении гидравлической активности клинкера и цемента на его основе.

Металлургические шлаки могут быть использованы в качестве сырьевого компонента как заменителя карбонатной и глинистой породы. Вследствие повышенного содержания в них некарбонатного СаО снижается доля СаСО₃ в сырьевой смеси и, следовательно, затраты тепла на его разложение и в целом на процессы клинкерообразования.

Сравнительная характеристика различных сырьевых компонентов свидетельствует, что наименее упорядоченную структуру из алюмосиликатов имеют монтмориллонит и шлаки, следовательно, они будут обладать наибольшей реакционной способностью при спекании клинкера.

Оценить влияние высокотемпературных процессов на клинкерное пыление.

Чтобы установить область температур, при которой происходит наибольшее снижение прочности клинкерных спеков, клинкер, предварительно обожженный при 1550°С, подвергался дополнительной 75 минутной выдержке через каждые 50°С в интервале от 1550 до 1000°С и последующему резкому охлаждению на воздухе (рис. 13.8).

Полученные результаты свидетельствуют, что наибольшее снижение прочности клинкерных спеков происходит при длительной выдержке клинкера в интервале температур 1200…1300°С, соответствующем области кристаллизации клинкерного расплава. При этом наблюдается наибольшая степень закристаллизованности жидкой фазы, образование алюмоферритов кальция состава C₆A₂F, что и приводит к разупрочнению спеков.

Лабораторные опыты подтверждаются промышленными испытаниями печей на различных заводах (рис. 13.9, 13.10).

Действительно, эксперименты, проведенные на промышленных печах мокрого способа длиною от 125 до 185 м, показали, что при клинкерном пылении максимальная температура корпуса печи, как правило, удаляется от горячего обреза на расстояние более 13 м. Обычно температурный максимум располагается в области 20...30 м (рис. 13.10). Причем, эта закономерность проявляется при использовании любого вида топлива. Для доказательства приводятся данные по печам 5x185 м предприятий «Осколцемент», «Кавказцемент» и «Топкинский цемент».

Приведенные данные однозначно свидетельствуют, что для каждого завода с удалением температурного максимума от горячего обреза печи увеличивается доля пыли в клинкере. При расположении этого максимума на 12...13 м пылевидная фракция практически отсутствует. Естественно, со смещением температурного максимума к холодному концу печи увеличивается время пребывания клинкера в высокотемпературной области, в результате чего и возникает клинкерное пыление.

Оценить влияние клинкерного пыления на показатели работы вращающейся печи.

Образование пылевидного клинкера сопровождается снижением основных технико-экономических показателей работы печи, что проявляется, прежде всего, в увеличении удельного расхода тепла, уменьшении производительности и стойкости футеровки, ухудшении качества клинкера и цемента. Кроме того, при пылевидном клинкере значительно снижается эффективность работы колосникового холодильника, и про­исходит быстрый износ деталей агрегата. Усредненные показатели, полученные в результате анализа работы более 30 печей мокрого способа длиною от 125 до 185 м, свидетельствуют, что при клинкерном пылении снижаются производительность печи G на ~ 10%, стойкость футеровки на ~ 50%, активность клинкера на ~ 15% и тепловой КПД холодильника на ~ 20% (рис. 13.1). Одновременно при этом повышаются удельный расход условного топлива q_T на ~15 кут/кг клинкера, потери тепла при охлаждении клинкера q_пот на ~ 9 кут/т клинкера и температура охлажденного клинкера на ~ 120°С.

Рис. 13.1. Параметры работы печи при гранулированном (Г) и пылевидном (П) клинкере

Оценить влияние минералогического состава сырья на процессы обжига. Влияние двухвалентного железа в сырье.