Silikat materiallar va nodir, kamyob metallar texnologiyasi - bet 74

ekzotermik zona (IV) deb ataladi.
Kuydirilayotgan aralashma ekzotermik zonada bo‘lishi natijasida 2CaO∙SiO
2
,
4CaO∙Al
2
O
3
∙Fe
2
O
3
va CaO∙Al
2
O
3
hosil bo‘ladi. Ammo shu bilan hali normal
portlandsement klinkeri hosil bo‘lmaydi, chunki uning eng asosiy tarkibiy qismi-uch
kalsiy silikat (3CaO∙SiO
2
) yo‘q. Bu mineral pechning keyingi qismida (eng yuqori
temperaturalar zonasida) hosil bo‘ladi. Bu zona pishirish zonasi (V) deb yuritiladi.
Qumtuproq qattiq holda ikki molekuladan ortiq ohakni biriktira olmaydi. Biroq
suyuqqumtuprok ohakka nisbatan juda tez (3CaO∙SiO
2
) to‘yinadi. Demak uch kalsili
silikat olish uchun ikki kalsili silikat ohakni yutib, yuqori asosli 3CaO∙SiO
2
ga
aylanadigan darajada shixtani qizdirish kerak.
Ancha oson eriydigan minerallar C
3
A va C
4
AF pishirish zonasida eriydi. Hosil
bo‘lgan suyuq fazada C
2
S erib C
3
S gacha to‘yinadi. Uch kalsili silikat eritmasida ikki
kalsili silikatga nisbatan ancha kam eriydi. Shuning uchun C
3
S hosil bo‘lishi bilan
eritma bu mineralga o‘ta to‘yinib qoladi va uch kalsili silikat eritmasida mayda-
mayda qattiq kristallar holida ajralib tushadi. Bu kristallar keyinchalik shu sharoitda
o‘z o‘lchamini kattalashtira boradi.
C
2
S ning erishi va ohakning yutilishi butun kuydirilayotgan aralashma
massasida bo‘lmay, balki uning ayrim ulushlarida o‘tadi. Demak ohak ikki kalsili
silikatni to‘liq singdirib olish uchun materiallarni ma’lum vaqtgacha pishirish
temperaturasi (1350…1450
0
C) da tutib turish talab qilinadi. Materiallar bu zonada
qancha ko‘p tutib turilsa, ohak shuncha to‘liq bog‘lanadi, shu bilan birga C
3
S
kristallari ham yiriklashadi. Klinkerni pishirish temperaturasida kam vaqt ushlab
219
turish tavsiya qilinadi, agar shunday qilinsa portlandsementning (C
3
S unda mayda
kristallar ko‘rinishida bo‘ladi) fizik-mexanik ko‘rsatkichlari yuqori bo‘ladi.
Klinker hosil bo‘lish jarayonini tezlashtirish, shuningdek, tarkibida C
3
S ko‘p
bo‘lgan klinkerlar tayyorlash uchun ba’zi moddalar (kalsiy ftorid CaF
2
, temir oksid
va boshqalar) ishlatiladi. Bu moddalar silikat aralashmalarning erish temperaturasini
pasaytiradi. Suyuq faza ancha barvaqt hosil bo‘lsa, bu hol klinkerning hosil bo‘lish
jarayonini nisbatan yuqori temperaturalar sohasiga suradi.
Klinker pishirish zonasidan sovitish zonasiga tushadi. Bu erda klinker
qarshisiga sovuqhavo oqimi oqib keladi. Pishirish zonasida ayrim vaqtlarda
aralashmaning butun ohagi qumtuproqqa butunlay to‘yinib ulgurmaydi. Bu
o‘zlashtirish jarayoni aralashmada ohak va C
2
S kamayishi sababli yanada
sekinlashadi. Natijada to‘yinish koeffitsienti yuqori bo‘lgan klinkerlarda doim erkin
ohak bo‘ladi. Bunday klinkerlarda ohak C
3
S holda iloji boricha ko‘proq o‘zlashtirib
olinishi kerak. Klinker tarkibida erkin ohak 1…2% bo‘lsa, portlandsement sifatiga
yomon ta’sir ko‘rsatmaydi. Biroq uning miqdori ko‘p bo‘lsa, portlandsement
hajmining notekis o‘zgarishiga sabab bo‘ladi, shuning uchun klinker tarkibida
ohakning ko‘payishiga yo‘l qo‘yish mumkin emas.
Sovutish zonasidagi klinker 1000…1100
0
C temperaturada chiqadi va uni
butunlay sovitish uchun pech sovitgichiga yuboriladi. Sovitgichning qo‘llanilishi
katta iqtisodiy ahamiyatga ega. Klinker sovitilayotganda undan ajralib olinayotgan
issiqlik yana pechga qaytariladi. Demak, klinker sovitgichlarda qanchalik yaxshi
sovitilsa, yoqilg‘idan foydalanish samarasi ham shunchalik yuqori bo‘ladi va yoqilg‘i
kam sarflanadi. Sovitgich yaxshi ishlaganda sovitilgan klinker temperaturasi 50
0
C
dan oshmasligi lozim.
Zamonaviy zavodlarda klinkerning pishish jarayoni avtomatik ravishda
ko‘zatib turiladi. Bu esa klinker sifatini ancha yaxshilashga imkon beradi. Bundan
tashqari, avtomatik ko‘zatish klinker hosil bo‘lish jarayonlarini boshqarishga imkon
yaratadi va texnologik rejimning buzilishiga yo‘l qo‘ymaydi. Natijada mehnat
unumdorligi oshadi va mahsulot ishlab chiqarish ko‘payadi. Bundan tashqari,
220
klinkerni kuydirish sifatini avtomatik tekshirib, jarayonni kerak tomonga o‘zgartirib
turish shlam, yoqilg‘i sarfini hamda pechning aylanish tezligini, ya’ni materialning
baraban buylab harakat tezligini tegishlicha o‘zgartirish yo‘li bilan pechning har bir
zonasida doim bir xil temperatura va gaz rejimini saqlashga yordam beradi. Ayniqsa,
tarkibida C
3
S ko‘p bo‘lgan klinkerning hosil bo‘lishini tezlashtirish uchun maxsus
qo‘shimchalar mineralizatorlar (CaF
2
, Na
2
SiF
6
yoki MgSiF
6
, Fe
2
O
3
, gips va
fosfogips) qo‘shiladi. Mineralizatorlar faqatgina pishirish temperaturasi va erigan
eritma qovushoqligini kamaytirmay, C
2
S va C
3
S ning hosil bo‘lishiga ham katalitik
ta’sir ko‘rsatib, ular kristallarining shakllanishini tezlashtiradi. Natijada temperatura
100…150° C gacha pasayadi. Bundan tashqari, ftorid xom ashyo tarkibidagi ishqoriy
elementlarni tutun gazlari bilan uchirib yuborishga yordam beradi va uning klinker
tarkibida qoladigan miqdorini ancha kamaytiradi. Bu masala ishqori ko‘p bo‘lgan
xom ashyolardan klinker olishda katta ahamiyatga ega. Ftoridning portlandsement
tarkibida qolgan ishqorlarning tishlashish va qotish jarayonlariga salbiy ta’sir
ko‘rsatishi quyiroqda ko‘riladi.
O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasining Umumiy va noorganik
kimyo institutida bajarilgan ishlar sulfat tuzlarining mineralizator sifatida port-
landsement klinkerini olishda samarasi katta ekanligini ko‘rsatdi. Bu tuzlar ftoridlar
bilan birgalikda katta iqtisodiy foyda beradi.
Mineralizator ta’sirida kalsiy karbonat dissotsiatsiya temperaturasi pasayadi,
yuqori temperaturada hosil bo‘lgan suyuqlikning kovushoqligi kamayadi va uning alit
kristallanish
jarayoniga
ta’siri sezilarli darajada kuchayadi. Shuningdek,
mineralizatorlar klinkerning tarkibiy qismlariga ham ta’sir qiladi: C
3
A miqdori
kamayib, C
12
A
7
hosil bo‘ladi va bunda CaO ajralib chiqishi hisobiga alitning miqdori
ortadi.
Mamlakatimizda, ilk bor Toshkentda yangi birikma 3(CaO•3Al
2
O
3
)•CaSO
4
yuqori temperaturada hosil bo‘luvchi kalsiy sulfoalyuminat (T.A.Ragozina) kashf
etildi. U gips va fosfogips mineralizator tarzida qo‘llanilganida oraliq mahsulot
sifatida hosil bo‘ladi. Bu tuz (gips) ishtiroqida ancha past tempepatypada ham ko‘p
221
miqdorda hosil bo‘ladi. Hosil bo‘lgan 3CaO•3A1
2
O
3
•CaSO
4
—kompleks birikma esa
C
3
A ning yuzaga kelishiga halaqit beradi. Bunda ajralib chiqqan kalsiy oksid C
2
S
ning C
3
S ga qadar tuyinishi uchun sarf bo‘ladi, gipsli aralashmalarda mazkur
moddaning ko‘pligi shu bilan bog‘liq.
Aktiv bo‘lmagan C
3
A o‘rnini 3CaO•3Al
2
O
3
•CaSO
4
ma’lum qism C
2
S ning
o‘rnini C
3
S egallaydi. Natijada sement aktivligi ham ortadi.
S.D.Okorokov va S.L.Golinko-Volfsonning fikricha, ftoridli aralashmada
gipsni mineralizator sifatida ishlatish yaxshi samara beradi. Shu sababi ular A1
2
O
3
ning klinkerdagi bir og‘irlik birligiga CaSO
4
va CaF
2
dan 0,7 og‘irlik birligi
qo‘shishni tavsiya etdilar, bu esa kuydirish temperaturasini 50…70°C ga kamaytirish
hamda sementning mustahkamligini 30…40% va undan ko‘pga oshirish, shuningdek,
ishqorlarning zararli ta’sirini yo‘qotish imkonini berdi.
Portlandsement xom ashyo aralashmasini kuydirish jarayonida kimyoviy
reaksiyalarni tezlashtirish uchun mineralizatorlar (katalizatorlar) va boshqa maxsus
(legirlovchi) qo‘shilmalar ishlatiladi. Ftor va kremniy-ftor tuzlari, gips, fosfogips va
boshqalar mineralizatorlar qatoriga kiradi. Fosfor, xrom, titan oksidlari va boshqalar
ko‘pincha xom ashyo materiallari tarkibida bo‘lib, ular tabiiy legirlovchi
aralashmalar deb yuritiladi. Bunday aralashmalar bilan xom ashyo shixtalarini ham
sun’iy boyitish mumkin.
Fosfogipsni ham mineralizator va legirlovchi modda deb hisoblash mumkin,
chunki ularning tarkibida ftor hamda fosfor aralashmalari bor.
Legirlovchi qo‘shilmalarning ta’siri sement sifatini yaxshilovchi klinker
minerallarining kristallanish va strukturasining shakllanish jarayonlarida seziladi.
Biroq xom ashyo shixtalari tarkibidagi ularning zaruriy miqdori xar bir zavodda
tajriba asosida belgilanishi va muayyan darajada cheklanishi lozim.
Voskresenskdagi (Moskva oblasti) «Gigant» sement kombinati shlamidan
klinker hosil bo‘lish jarayoniga fosfogipsning ta’sirini o‘rgangan V.D.Anikeev va
boshqalarnnng ma’lumotiga ko‘ra, shlamga 1100, 1200 va 1300°C temperaturada
turli dozalarda fosfogips aralashtirilsa, u klinker hosil bo‘lish temperaturasini
222
pasaytiradi va ohakning birikish tezligini oshiradi. Bu tadqiqotchilar kimyoviy va
fizik-kimyoviy analiz usullari bilan fosfogipsning gipsga nisbatan ancha aktiv ta’sir
etishini ko‘rsatdilar.
P.P.Budnikov va L.A.Kroychuk ham fosfogipsning klinker hosil bo‘lishi
jarayonidagi minerallashtiruvchi rolini ko‘rsatib berishdi, shuningdek, ularning
fikricha bunda aylanma pechlarning ichidagi o‘tga chidamli qoplamada (futerovka)
bir tekis suvoq qatlami hosil bo‘lib undagi klinker osongina maydalanadi, sement
markasi esa «600» ga qadar ortadi.
Klinker suyuq fazasining tuzli eritma bilan almashtirilishi klinker hosil bo‘lish
jarayonini ancha tezlashtiruvchi faktorlardan biridir.
Toshkentdagi qurilish materiallari va loyixalash ilmiy-tadqiqot institutida
kalsiy xlorid tuzli eritmasi ishtirokida klinker hosil bo‘lish reaksiyalarining
mexanizmi va kinetikasi, shuningdek past temperaturada hosil qilingan klinker
minerallarining struktura va xususiyatlari borasida o‘tkazilgan tadqiqotlarning
davomi sifatida aylanma pechlarda portlandsement xom ashyo aralashmasini kalsiy
xloridli tuzli eritmada kuydirish sharoitiga muvofiq termik parchalash yo‘li bilan
olingan klinkerni tuzsizlantirish jarayonini o‘z ichiga oluvchi sement klinkeri hosil
qilishning past haroratli texnologiyasi ishlab chiqildi. Bundan tashqari, bu tadqiqotlar
asosida olingan klinkerning mineralogik tarkibini optimallash, ishlab chiqarish
sharoitlarida past temperatura bilan klinker olish imkonini aniqlash, shu klinker
asosida sementningt xususiyatlarini o‘rganish va hosil bo‘lgan sementning
gidratatsiyalanish jarayonlarini hamda qurilish uchun xos xususiyatlarini belgilash
mumkin bo‘ldi. Portlandsement klinkerini pishirish temperaturasi 300°C gacha
pasaydi. Pechning ishlab chiqarish unumdorligi 50% ga oshdi. Pech futerovkasi
ustida yaxshi barqaror qatlam hosil bo‘ldi.
Portlandsementni quruq usulda ishlab chiqarish usuli keyingi yillarda keng
tarqalmoqda. Bu usulda xom ashyo dastlab quritiladi, so‘ngra qo‘shiladigan
moddalari bilan birgalikda tuyib maydalanadi yoki bir vaqtning o‘zida ham quritiladi,
ham kukunlanadi. Ikkinchisi hozirgi kunda ko‘proq uchraydi. Hosil bo‘lgan
223
kukunsimon xom ashyo maxsus siloslarda yaxshilab aralashtirib turiladi va saqlanadi.
Portlandsementni quruq usulda ishlab chiqarish ko‘p afzalliklarga era. Kuydirib
klinker olinganda kechadigan fizik-kimyoviy jarayonlar deyarli o‘zgarmaydi, faqat
texnologiyada ancha o‘zgarishlar yuz beradi.
Quruq usul bo‘yicha sement ishlab chiqarishda ishlovchi kuydirish agregati pech
tashqarisida joylashuvchi issiqlik almashtirgichlar tizimi va kaltalashtirilgan aylanma
pechdan iborat (31,32-rasm). Issiqlik almashtirgichlar to‘rt va besh bosqichlik
siklonlardan tashkil topadi va ularda xomashyo uni siklonlarning yuqorigi
bosqichidan pastki (birinchi) siklonga tomon harakat qiladi.
31-Rasm. Quruq usulda sement ishlab chiqarishda pechlar issiqlik
almashtirgichlarining tuzilishi.
|