Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., Hněvkovského 65, 617 00 Brno „Vápno, cement, ekologie“ VLIV NETRADIČNÍCH SUROVIN NA VÝPAL PORTLANDSKÉHO SLÍNKU RNDr.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., Hněvkovského 65, 617 00 Brno „Vápno, cement, ekologie“ VLIV NETRADIČNÍCH SUROVIN NA VÝPAL PORTLANDSKÉHO SLÍNKU RNDr."— Transkript prezentace:

1 Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., Hněvkovského 65, Brno „Vápno, cement, ekologie“ VLIV NETRADIČNÍCH SUROVIN NA VÝPAL PORTLANDSKÉHO SLÍNKU RNDr. Theodor Staněk, Ing. Lenka Tomancová, Ing. Radovan Nečas Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., Brno, Skalský Dvůr RNDr.Theodor Staněk

2 Úvod Rozvoj ve výrobě cementu je v současné době stále více ovlivňován: ekologickými a ekonomickými aspekty zvyšujícími se požadavky zákazníka na kvalitu cementových výrobků Hlavní snahy výrobců: optimální využívání primárních surovinových zdrojů používání druhotných a odpadních surovin používání sekundárních energetických zdrojů dosažení vysoké kvality a trvanlivosti cementových výrobků Z tohoto pohledu se jeví velice žádoucí vytipování a zhodnocení netradičních surovin, které by částečně nahradily přírodní zdroje při nezměněné, případně zvýšené kvalitě výsledného produktu.

3 Přehled vybraných surovin vhodných jako složka do cementářské surovinové moučky Název skupinyDruh surovinyOznačení Popílky Vysokoteplotní popílekT-P1 Vysokoteplotní popílekT-P3 Vysokoteplotní popílekT-P8 Fluidní popílek ložovýT-P9 Fluidní popílek ložovýT-P15 Strusky Vysokopecní struska negranulovanáT-S2 Martinská struskaT-S5 Slévárenská struskaT-S7 Horniny Vápencový kalT-H3 Odpadní křemelinaT-H4 OpukaT-H5 Glaukonitický jílT-H7 Ostatní Kal z čiření vodyT-O1 Kal z výroby hliníkuT-O2 Odpad z cukrovaruT-O3 Kal z výroby nikluT-O9 Příprava

4 Příprava Chemické analýzy jednotlivých surovin ve skupině popílky v hm. % Chemické analýzy jednotlivých surovin ve skupině strusky v hm. % OznačeníT-P1T-P3T-P8T-P9T-P15 SiO 2 47,5451,9951,3658,6741,06 TiO 2 1,251,341,451,142,38 Al 2 O 3 20,8329,2120,8621,5626,32 Fe 2 O 3 7,742,3311,445,836,05 FeO1,260,944,270,56 0,50 P2O5P2O5 0,190,680,31-0,13 MnO0,140,0470,150,0960,045 MgO2,561,781,721,761,44 CaO13,912,824,934,0112,07 Na 2 O0,381,000,540,480,53 K2OK2O2,823,351,183,150,81 Ztráta žíháním0,863,970,991,55 3,06 SO 3 celkový0,640,330,600,985,47 SO 3 síranový0,60,230,460,945,28 Cl - -0,009-0,005- Vlhkost0,14 0,16 0,17 0,030,17 OznačeníT-S2T-S5T-S7 SiO 2 37,1216,3147,27 TiO 2 1,120,790,69 Al 2 O 3 8,783,778,02 Fe 2 O 3 0,114,640,02 FeO0,7924,342,04 P2O5P2O5 0,020,810,05 MnO0,436,985,50 MgO13,197,660,82 CaO36,1832,1932,93 Na 2 O0,390,0170,23 K2OK2O0,520,0380,28 Ztráta žíháním 0,530,730,44 SO 3 celkový1,560,310,53 SO 3 síranový0,290,01 Cr celkový 0,00750,470,0757 Vlhkost0,150,260,02

5 Příprava OznačeníT-H3T-H4T-H5T-H7 SiO 2 10,61 60,82 60,1067,34 TiO 2 0,07 0,77 0,240,80 Al 2 O 3 2,15 21,16 3,4316,24 Fe 2 O 3 1,07 3,7 1,173,02 FeO - - 0,180,28 P2O5P2O5 0,02 0,16 0,110,14 MnO 0,051 0,013 0,0150,003 MgO 0,28 0,44 0,480,85 CaO 47,67 2,64 18,521,82 Na 2 O 0,092 0,055 0,120,11 K2OK2O 0,32 0,81 0,781,79 Ztráta žíháním 37,63 9,10 13,915,34 SO 3 celkový 0,09 0,23 0,050,70 Vlhkost0,322,58 0,821,89 OznačeníT-O1T-O2T-O3T-O9 SiO 2 4,0713,307,896,98 TiO 2 0,053,200,290,48 Al 2 O 3 1,3110,062,006,77 Fe 2 O 3 3,3928,160,6851,99 FeO0,15--22,01 P2O5P2O5 0,120,201,520,31 MnO0,040,190,030,52 MgO3,420,801,601,61 CaO45,2921,8235,501,64 Na 2 O0,140,750,120,02 K2OK2O0,130,170,340,08 Ztráta žíháním40,3618,5143,543,16 SO 3 celkový0,600,080,850,01 Cr 2 O 3 -0,09-2,66 Ni-0,03-0,39 Vlhkost1,482,335,810,52 Příprava Chemické analýzy jednotlivých surovin ve skupině horniny v hm. % Chemické analýzy jednotlivých surovin ve skupině ostatní v hm. %

6 Chemické analýzy použitých základních cementářských surovin v hm. % Základní složky pro přípravu surovinových mouček:  čistý vápenec (V1)  vápenec se zvýšeným podílem SiO2 (V2)  jílová břidlice (B)  železitá korekce (Fe) OznačeníV1V2BFe SiO 2 1,5029,9241,36 4,46 TiO 2 0,010,050,47 0,80 Al 2 O 3 0,612,0412,51 0,87 Fe 2 O 3 0,250,965,17 39,16 FeO--- 30,40 Fe kovový--- 1,61 P2O5P2O5 0,050,08 0,160,29 MnO0,0140,0270,14 1,05 MgO0,370,591,54 1,31 CaO55,0936,5917,96 8,21 Na 2 O0,0130,0180,94 0,32 K2OK2O0,140,522,47 0,21 Ztráta žíháním41,8729,1316,92 4,81 SO 3 celkový0,120,090,17 0,50 SO 3 síranový0,01 0,020,29 Cr celkový ---0,0661 Vlhkost0,16 0,411,020,53 Příprava

7 Výpočty oblastí řešitelnosti : sycení podle Lea a Parkera SLP = 96 silikátový modul Ms v rozsahu 2,0 – 2,9 aluminátový modul Ma v rozsahu 1,0 – 1,9 nahrazení jedné ze základních složek Skladba surovinových mouček : Ms = 2,6 a Ma = 1,6 SM-S : srovnávací SM pouze ze základních surovin Skladba surovinových mouček

8 Příprava tablet (80g, ø 4 cm) 1. výpal: nárůst teploty - 15°C/min, konečná teplota °C, izotermní výdrž - 60 min a rychlé chlazení na vzduchu Mletí kalcinovaných tablet, vylisování nových tablet 2. výpal: nárůst teploty - 15°C/min, konečná teplota °C a izotermní výdrž - 2 hod, pomalé chlazení v peci do 1200°C Stanovení kvantitativního fázového složení slínku Kontrola skladby - rovnovážné výpaly surovinových mouček

9  Takto vedený výpal zaručí vznik homogenní struktury slínku Kontrola skladby - rovnovážné výpaly surovinových mouček

10  Pomalé chlazení způsobí dokonalou krystalizaci složek mezerní hmoty

11 Kontrola skladby - rovnovážné výpaly surovinových mouček Kvantitativní fázové složení rovnovážně vypálených slínků v hm.% Skupina Označení slínku Obsah slínkových minerálů v hm.% C3SC3SC2SC2SC3AC3AC 4 AF Srovnávací Srov-S55,921,712,010,4 Popílky Srov-T-P152,325,110,212,4 Srov-T-P358,121,38,512,1 Srov-T-P848,628,514,38,6 Srov-T-P952,825,17,314,8 Srov-T-P1547,730,114,28,0 Strusky Srov-T-S251,526,011,910,6 Srov-T-S542,735,24,317,8 Srov-T-S748,928,710,511,9 Horniny Srov-T-H350,825,311,812,1 Srov-T-H451,429,17,512,0 Srov-T-H551,226.25,816,8 Srov-T-H752,026,07,814,2 Ostatní Srov-T-O156,020,09,114,9 Srov-T-O251,923,113,911,1 Srov-T-O351,126,09,013,9 Srov-T-O949,526,810,713,0 - Slínky mají nízký obsah alitu (C 3 S) - Matematická korekce skladeb

12 - Zjištěné fázové složení slínků - Znalost stechiometrie slínkových minerálů - Výsledný slínek - při optimálním zbytkovém množství volného CaO přes 60 hm.% alitu Skladba korigovaných surovinových mouček s popílky v hm. % Skladba korigovaných surovinových mouček se struskami v hm. % Surovinová moučka Složka V1V2BFePopílek SM-S-K64,4114,1020,620,870 SM-T-P1-K62,9924,7100,7811,52 SM-T-P3-K61,1329,2301,757,89 SM-T-P8-K66,0720,434,9008,60 SM-T-P9-K67,2520,2401,2211,29 SM-T-P15-K59,8930,3701,308,44 Surovinová moučka Složka V1V2BFeStruska SM-S-K64,4114,1020,620,870 SM-T-S2-K64,0310,7614,671,209,34 SM-T-S5-K65,6513,1019,1302,12 SM-T-S7-K70,13012,581,1716,12 Nová korigovaná skladba SM

13 Skladba korigovaných surovinových mouček s horninami v hm. % Surovinová moučka Složka V1V2BFeHornina SM-S-K64,4114,1020,620,870 SM-T-H3-K51,7310,7018,140,8118,62 SM-T-H4-K68,4018,4901,6111,50 SM-T-H5-K72,10020,360,886,66 SM-T-H7-K77,514,5101,5916,39 Skladba korigovaných surovinových mouček s ostatními surovinami v hm. % Surovinová moučka Složka V1V2BFeOstatní SM-S-K64,4114,1020,620,870 SM-T-O1-K45,8213,7018,79021,69 SM-T-O2-K63,2116,2417,8202,73 SM-T-O3-K51,7111,8716,930,8518,64 SM-T-O9-K65,1614,3819,5700,89 Nová korigovaná skladba SM

14 Granulometrie Sítové rozbory jednotlivých surovinových mouček v hm. % Název skupinyOznačení Velikost otvoru síta v mm 0,0630,0900,125 Srovnávací SM-S-K27,013,08,4 Popílky SM-T-P1-K26,212,78,1 SM-T-P3-K25,615,57,8 SM-T-P8-K27,516,88,3 SM-T-P9-K27,116,78,3 SM-T-P15-K26,716,58,3 Strusky SM-T-S2-K27,716,37,9 SM-T-S5-K26,716,88,0 SM-T-S7-K27,916,17,8 Horniny SM-T-H3-K28,416,87,7 SM-T-H4-K28,517,58,8 SM-T-H5-K28,517,48,4 SM-T-H7-K28,618,29,4 Ostatní SM-T-O1-K23,414,17,4 SM-T-O2-K27,416,37,8 SM-T-O3-K27,117,29,1 SM-T-O9-K27,016,27,8 Vlastnosti surovinových mouček

15 Termická analýza DTA: 20 – 1400°C, nárůst 10°C/min, záznam DTA, TG a DTG na teplotě Stanovení:  ztráta žíháním (z.ž.)  teplota konce dekarbonatace uhličitanů (T KD )  maximum exotermické reakce vzniku belitu (T-C 2 S)  teplota počátku vzniku slínkové taveniny (T L )  teplota minima endotermy vzniku slínkové taveniny (T MIN )

16 Termická analýza Výsledky termické analýzy surovinových mouček s popílky Proces Surovinová moučka SM-S-KSM-T-P1-KSM-T-P3-KSM-T-P8-KSM-T-P9-KSM-T-P15-K Z. ž. (hm. %) 34,334,434,534,2 33,8 T KD (°C) T-C 2 S (°C) T L (°C) T MIN (°C) Výsledky termické analýzy surovinových mouček se struskami Proces Surovinová moučka SM-S-KSM-T-S2-KSM-T-S5-KSM-T-S7-K Z. ž. (hm. %) 34,331,834,031,0 T KD (°C) T-C 2 S (°C) T L (°C) T MIN (°C) Vlastnosti surovinových mouček

17 Termická analýza Výsledky termické analýzy surovinových mouček s horninami Proces Surovinová moučka SM-S-KSM-T-H3-KSM-T-H4-KSM-T-H5-KSM-T-H7-K Z. ž. (hm. %) 34,3 34,934,134,7 T KD (°C) T-C 2 S (°C) T L (°C) T MIN (°C) Výsledky termické analýzy surovinových mouček s ostatními surovinami Proces Surovinová moučka SM-S-KSM-T-O1-KSM-T-O2-KSM-T-O3-KSM-T-O9-K Z. ž. (hm. %)34,334,634,135,834,2 T KD (°C) T-C 2 S (°C) T L (°C) T MIN (°C) Vlastnosti surovinových mouček

18  Množství SM - cca 3 kg  Lisování tablet  Výpal v superkantalové peci - nárůst teploty 15°C/min, dosažení teploty 1050°C, izotermní výdrž 60 min, nárůst teploty 15°C/min, dosažení teploty 1450°C, izotermní výdrž 90 min, chlazení na vzduchu  Stanovení kvantitativního fázového složení slínků Výpaly slínků a jejich fázové složení Kvantitativní fázové složení slínků, připravených s použitím popílků a strusek, v hm. % stanovené mikroskopicky SlínekS-SS-T-P1S-T-P3S-T-P8S-T-P9S-T-P15S-T-S2S-T-S5S-T-S7 C3SC3S61,664,863,064,167,967,272,166,566,1 C2SC2S15,311,211,910,710,39,95,89,412,3 C3AC3A10,912,511,413,010,011,38,314,59,1 C 4 AF10,810,112,210,19,99,713,27,112,2 Cvol1,4 1,52,11,9 0,62,50,3 Celkem100,0 C 3 S rov 67,570,769,373,075,975,274,677,067,4 C 2 S rov 10,86,77,13,94,23,73,91,411,3

19 Kvantitativní fázové složení slínků, připravených s použitím hornin a ostatních surovin, v hm. % stanovené mikroskopicky Kde:C 3 S rov = 4,219 * C vol + C 3 Svypočtený rovnovážný obsah alitu C 2 S rov = C 3 S rov - C 3 A - C 4 AFvypočtený rovnovážný obsah belitu Výpaly slínků a jejich fázové složení SlínekS-SS-T-H3S-T-H4S-T-H5S-T-H7S-T-O1S-T-O2S-T-O3S-T-O9 C3SC3S61,666,561,562,568,273,364,867,064,4 C2SC2S15,311,015,713,88,46,313,412,213,2 C3AC3A10,913,513,010,614,88,013,410,715,2 C 4 AF10,87,57,812,26,511,67,18,96,3 Cvol1,41,52,00,92,10,81,31,20,9 Celkem100,0 C 3 S rov 67,572,869,966,377,176,770,372,168,2 C 2 S rov 10,86,29,310,91,63,79,28,310,3

20  Pro skladbu SM byly využity vybrané netradiční suroviny - klasické a fluidní popílky, negranulovaná, martinská a slévárenská struska, vápencový kal, křemelina, opuka a jíl, kaly z čiření vody, z výroby Al a Ni a odpad z cukrovaru  Skladba SM byla vedena tak, aby došlo k nahrazení jedné z použitých běžných cementářských složek.  SM byly charakterizovány termickou analýzou a byly z nich za stejných podmínek vypáleny slínky.  Některé složky měli funkci Fe korekce, jiné nahrazovaly čistý vápenec a další jílovou břidlici případně méně hodnotný vápenec.  Slínky vypálené z těchto surovinových mouček mají kvalitní fázové složení s vysokým obsahem alitu.  Předložené výsledky dokazují, že použité netradiční suroviny mohou být využity jako plnohodnotná složka do surovinové moučky pro výpal portlandského slínku.  V dalších pracích budou sledovány technologické vlastnosti cementů připravených z těchto slínků. Tento příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu MPO ČR č. FT-TA/020. Závěr


Stáhnout ppt "Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., Hněvkovského 65, 617 00 Brno „Vápno, cement, ekologie“ VLIV NETRADIČNÍCH SUROVIN NA VÝPAL PORTLANDSKÉHO SLÍNKU RNDr."

Podobné prezentace


Reklamy Google