О‘zbekiston respublikasi oliy va о‘rta maxsus ta’lim vazirligi toshkent kimyo-texnologiya instituti

Klinkerni aylanma pechlarda kuydirganda sodir bо‘ladigan jarayonlar
Xom ashyo aralashmasi aylanib turuvchi pechlarda kuydirilganda fizik va fizik-kimyoviy jarayonlar sodir bо‘lishi natijasida qovushib pishgan, о‘lchamlari 2…3 sm dan iborat donalar shaklidagi C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF va shishasimon qismdan tarkib topgan klinker hosil bо‘ladi. Tashqi havo temperaturasidagi shlam pechga tushishi bilan u temperaturasi 700…800⁰S gacha yetadigan chiqindi gazlarning keskin ta’siriga uchraydi. Bunday yuqori temperatura ta’sirida shlam tezda 100⁰С gacha (suvning qaynash temperaturasigacha) isiydi va shu vaqtda shlam tarkibidagi suv shiddat bilan bug‘lana boshlaydi. Shlam asta-sekin quyyuqlasha boshlaydi, uning tarkibidagi nam ancha kamaygandan sо‘ng yirik kesaklar kо‘rinishiga keladi. Kesaklar keyinchalik mayda parchalarga bо‘linib ketadi, chunki shlamning loy komponenti namni yо‘qotgach, qovushqoqligi susayadi. Mexanik aralashtirilgan namning bug‘lanish jarayoni (shlamning qurishi) tahminan 200⁰C temperaturagacha davom etadi. Chunki mayda kovaklar va kapillyardagi nam sekin bug‘lanadi. 200⁰C gacha temperaturada shlamda ketadigan jarayonlar xarakteriga qarab, pechning bu zonasi quritish zonasi (1) deb atalishi mumkin.Material surila borib, yanada yuqori temperatura zonasiga tushadi, shunda xom ashyo aralashmasida kimyoviy jarayon rivojlanadi: 200…300⁰C dan ortiq temperaturada organik aralashmalar yonib ketadi va kaolin hamda loy tarkibidagi boshqa suvli alyumosilikatlar degidratatsiyala boshlaydi. Loy minerallari tarkibidagi kimyoviy bog‘langan suvni yо‘qotishi (degidratatsiyalanishi) natijasida loy о‘zining bog‘lovchilik xususiyatini batamon yо‘qotadi va shlam bо‘laklari kukunga aylanib qoladi. Bu jarayon taxminan 600…700⁰C temperaturagacha davom etadi. 200…700⁰C gacha temperatura oralig‘ida о‘tayotgan jarayonlar mohiyati bо‘yicha, pechning bu zonasi degidratatsiya zonasi deb yuritiladi. Temperatura 800⁰C ga yetganda shlamning ohaktosh komponenti quyidagi reaksiya bо‘yicha parchalanadi.CaCO₃CaO+CO_2. 800⁰C temperaturada kalsiy karbonatning ana shu dissotsiyalanish jarayoni juda sust о‘tadi, sо‘ngra temperatura ortishi bilan keskin kuchayadi. Amalda CaCO₃ 1000⁰C da tez va tо‘la dissotsiyalanadi. Xom ashyo aralashmasi 700…1000⁰C temperatura zonasida bо‘lishi natijasida kalsiy oksid hosil bо‘ladi. Shuning uchun pechning bu zonasi kalsiylashish zonasi deb ataladi.Bu zona kо‘p davom etganiga qaramay unda material temperaturasi nisbatan sekin ortadi. Bunga sabab shuki, issiqlik asosan СaСO₃ ning parchalanish uchun sarflanadi; 1kg CaCO₃ ni CaO va CO₂ ga parchalanish uchun 1780 kJ issiqlik sarflash talab qilinadi. Xom ashyo aralashmasida kalsiy oksidning paydo bо‘lishi va jarayondagi yuqori temperatura gil tarkibidagi kremniy, alyuminiy va temir oksidlarning kalsiy oksid bilan о‘zaro kimyoviy tasir etishiga olib keladi. Bu о‘zaro ta’sir etishish qattiq holat (qattiq fazalar) da ruy berishi mumkin. Yuqori temperatu­rada moddaning kristall turidagi atom va molekulalar shunday kuch bilan tebrana boshlaydiki, bunda ikkinchi modda atom va molekulalari bilan о‘rin almashishi mumkin bо‘lib qoladi. Shu­ning uchun moddalarning qattiq holatida reaksiyalar sodir bо‘ladi. Bu reaksiyalar ikki modda yuzasida о‘tadi. By esa nima uchun xom ashyo komponentlarini juda maydalab tuyish va yaxshilab aralashtirish zarurligini kо‘rsatadi.680…1000⁰C temperaturada oraliq birikma 2CaO∙SiO₂∙CaCO₃ («spurrit» minerali) hosil bо‘ladi. Uning parchalanish past temperaturalarda C₂S ning kristallanishiga imkon beradi. 2CaO∙SiO₂∙CaCO₃ birikmasini Eytel, Kourtayl, Kryogar, Illner, Luginina sintez qilganlar. Xerr, Xennig, Sholse kо‘p miqdorda spurritni MgCl₂, FeCl₃, KSl₂ ishtiroqida 750°C tempera­turada hosil bо‘lishini aniqlashgan. Bu kо‘rsatilgan moddalar reaksiyaning ketishiga katalitik ta’sir kо‘rsatgan. 800⁰C dan yuqori temperaturada spurrit parchalanadi va о‘ta reaksiyaga kirishishiga moyil C₂S ni hosil qiladi. Ishqor va ftor tuzlari spurrit hosil bо‘lish jarayonini tezlatishi ham aniqlangan. Shu sharoitda xom ashyo tarkibida 12CaO∙7Al₂O₃∙2,5CaCO₃ birikmasi borligi ham topilgan. Spurritning parchalanish temperaturasi kо‘p hollarda 840…920⁰C. Ularning mi­nerali (C₂S) va CaO ga parchalanadi. Kurdovskiyning kо‘rsatishicha, spurrit CaCO₃ ga nisbatan yuqori temperatura ta’siriga chidamlidir. Bu esa о‘z navbatida spurrit tarkibidagi CaCO₃ ning pech ichida parchalanishini kechiktiradi. Qattiq fazalarda reaksiyalar 1000…1350⁰C temperatura oralig‘ida rо‘y beradi. Bu reaksiyalar ekzotermik reaksiyalardir. Shuning uchun pechning bu zonasi ekzotermik zona (IV) deb ataladi. Kuydirilayotgan aralashma ekzotermik zonada bо‘lishi natijasida 2CaO∙SiO₂, 4CaO∙Al₂O₃∙Fe₂O₃ va CaO∙Al₂O₃ hosil bо‘ladi. Ammo shu bilan hali normal portlandsement klinkeri hosil bо‘lmaydi, chunki uning eng asosiy tarkibiy qismi-uch kalsiy silikat (3CaO∙SiO₂) yо‘q. Bu mineral pechning keyingi qismida (eng yuqori temperaturalar zonasida) hosil bо‘ladi. Bu zona pishirish zonasi (V) deb yuritiladi. Qumtuproq qattiq holda ikki molekuladan kо‘p ohakni biriktira olmaydi. Biroq suyuq qumtuprok ohakka nisbatan juda tez (3CaO∙SiO₂) tо‘yinadi. Demak uch kalsiy silikat olish uchun ikki kalsiy silikat ohakni yutib, yuqori asosli 3CaO∙SiO₂ ga aylanadigan darajada shixtani qizdirish kerak. Ancha oson eriydigan minerallar C₃A va C₄AF pishirish zonasida eriydi. Hosil bо‘lgan suyuq fazada C₂S erib C₃S gacha tо‘yinadi. Uch kalsiy silikat eritmasida ikki kalsiy silikatga nisbatan ancha kam eriydi. Shuning uchun C₃S hosil bо‘lish bilan eritma bu mineralga о‘ta tо‘yinib qoladi va uch kalsiy silikat eritmadan mayda-mayda qattiq kristallar holida ajralib tushadi. Bu kristallar keyinchalik shu sharoitda о‘z о‘lchamini kattalashtira boradi.
C₂S ning erishi va ohakning yutilishi butun kuydirilayotgan aralashma massasida bо‘lmay, balki uning ayrim ulushlarida о‘tadi. Demak ohak ikki kalsiy silikatni tо‘liq singdirib olish uchun materiallarni ma’lum vaqtgacha pishirish temperaturasi (1350…1450⁰C) da tutib turish talab qilinadi. Materiallar bu zonada qancha kо‘p tutib turilsa, ohak shuncha tо‘liq bog‘lanadi, shu bilan birga C₃S kristallari ham yiriklashadi. Klinkerni pishirish temperaturasida kam vaqt ushlab turish tavsiya qilinadi, agar shunday qilinsa portlandsementning (C₃S unda mayda kristallar kо‘rinishida bо‘ladi) fizik-mexanik kо‘rsatkichlari yuqori bо‘ladi.
Klinker hosil bо‘lish jarayonini tezlashtirish, shuningdek, tarkibida C₃S kо‘p bо‘lgan klinkerlar tayyorlash uchun ba’zi moddalar (kalsiy ftorid CaF₂, temir oksid va boshqalar) ishlatiladi. Bu moddalar silikat aralashmalarning erish temperaturasini pasaytiradi. Suyuq faza ancha barvaqt hosil bо‘lsa, bu hol klinkerning hosil bо‘lish jarayonini nisbatan yuqori temperaturalar sohasiga suradi.Klinker pishirish zonasidan sovitish zonasiga tushadi. Bu yerda klinker qarshisiga sovuq havo oqimi oqib keladi. Pishirish zonasida ayrim vaqtlarda aralashmaning butun ohagi qumtuproqqa butunlay tо‘yinib ulgurmaydi. Bu о‘zlashtirish jarayoni aralashmada ohak va C₂S kamayishi sababli yanada sekinlashadi. Natijada tо‘yinish koeffitsiyenti yuqori bо‘lgan klinkerlarda doim erkin ohak bо‘ladi. Bunday klinkerlarda ohak C₃S holda iloji boricha kо‘proq о‘zlashtirib olinishi kerak. Klinker tarkibida erkin ohak 1…2% bо‘lsa, portlandsement sifatiga yomon ta’sir kо‘rsatmaydi. Biroq uning miqdori kо‘p bо‘lsa, portlandsement hajmining notekis о‘zgarishiga sabab bо‘ladi, shuning uchun klinker tarkibida ohakning kо‘payishiga yо‘l qо‘yish mumkin emas.Sovitish zonasida klinker 1000…1100⁰C temperaturada chiqadi va uni butunlay sovitish uchun pech sovitgichiga yuboriladi. Sovitgichning qо‘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 bо‘ladi va yoqilg‘i kam sarflanadi. Sovitgich yaxshi ishlaganda sovitilgan klinker temperaturasi 50⁰ C dan oshmasligi lozim. Zamonaviy zavodlarda klinkerning pishish jarayoni avtomatik ravishda kо‘zatib turiladi. Bu esa klinker sifatini ancha yaxshilashga imkon beradi. Bundan tashqari, avtomatik kо‘zatish klinker hosil bо‘lish jarayonlarini boshqarishga imkon yaratadi va texnologik rejimning buzilishiga yо‘l qо‘ymaydi. Natijada mehnat unumdorligi oshadi va mahsulot ishlab chiqarish kо‘payadi, Bundan tashqari, klinkerni kuydirish sifatini avtomatik tekshirib, jarayonni kerak tomonga о‘zgartirib turish shlam, yoqilg‘i sarfini hamda pech barabanning aylanish tezligini, ya’ni materialning baraban buylab harakat tezligini tegishlicha о‘zgartirish yо‘li bilan pechning har bir zonasida doim bir xil temperatura va gaz rejimini saqlashga yordam beradi. Ayniqsa, tarkibida C₃S kо‘p bо‘lgan klinkerning hosil bо‘lishini tezlashti­rish uchun maxsus qо‘shimchalar mineralizatorlar (CaF₂, Na₂SiF₆ yoki MgSiF₆, Fe₂O₃, gips va fosfogips) qо‘shiladi. Mineralizator­lar faqatgina pishirish temperaturasi va erigan eritma qovushoqligini kamaytirmay, C₂S va C₃S ning hosil bо‘lishiga ham katalitik ta’sir kо‘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 kо‘p bо‘lgan xom ashyolardan klinker olishda katta ahamiyatga ega. Ftoridning portlandsement tarkibida qolgan ishqorlarning tishlashish va qotish jarayonlariga manfiy ta’sir kо‘rsatishi quyiroqda kо‘riladi.
Portlandsement xom ashyo aralashmasini kuydirish, jarayonida kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirish uchun mineralizatorlar (katalizatorlar) va boshqa maxsus (legirlovchi) qо‘shilmalar ishlatiladi. Ftor va kremniy-ftor tuzlari, gips, fosfogips va boshqalar mineralizatorlar qatoriga kiradi. Fosfor, xrom, titan oksidlari va boshqalar kо‘pincha xom ashyo materiallari tarkibida bо‘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 qо‘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. Yuqorida aytib о‘tilganidek, hо‘l usulda portlandsement ishlab chiqarishda xom ashyo komponentlari yaxshi aralashadi va xom ashyo aralashmasi tarkibini tо‘g‘rilash oson bо‘ladi. Shuning uchun bir kondan olinayotgan xom ashyo kimyoviy tarkibi jixatdan nihoyatda xilma-xil bо‘lsa, hо‘l usuldan, xom ashyo tarkibi bir xil va uning namligi 10…15% bо‘lsa quruq usuldan foydalanilgani ma’qul chunki issiqlik-texnik va iqtisodiy jihatdan keyingi usul afzal. Masalan, xom ashyo aylanma pechlarda quruq usulda kuydirilayotgan bо‘lsa, yoqilg‘i hо‘l usuldagina nisbatan 20…30% kam sarflanadi. Bundan tashqari, quruq usul yana shuning uchun ham afzalki, bu usulda ancha tejamli pechlar, masalan, siklonli issiqlik almashtirgichlar о‘rnatilgan aylanma pechlar ishlatish mumkin.
Xom ashyoda toshsimon aralashmalar kо‘p bо‘lsa ham quruq usul­dan foydalangan ma’qul, chunki hо‘l usulda xom ashyoning anchagina qismini shar tegirmonlarda maydalashga tо‘g‘ri keladi. Biroq, xom ashyo materiallarini boyitish zarur bо‘lsa, hо‘l usul qо‘llagan yaxshi. Masalan, gil kvars qumi bilan, ohaktosh esa gil bilan kо‘p ifloslangan bо‘lsa, aralashma tarkibidagi silikat tashkil etuvchi qum donalari gil chayqatgichlarda maydalanadi va ajratib tashlanadi. Xom ashyo materiallari о‘rnida suvda oson iviydigan materiallar, masalan, bо‘r va gil ishlatilsa, hо‘l usul qulay hisoblanadi. Chayqatgichlarda maydalash uchun shar tegirmonlarda maydalashga qaraganda bir necha marta kam elektr energiyasi sarflanadi, ishlatish xarajatlari ham ancha kam bо‘ladi.Tabiiy nami juda kо‘p bо‘lgan xom ashyo materiallaridan foydalanilganda ishlab chiqarishni hо‘l usulda tashkil etgan ma’qul. Portlandsement ishlab chiqarishda qaysi usuldan foydalanishdan kat’i nazar, uning texnikaviy va qurilishga xos xususiyatlari deyarli bir xil bо‘ladi. Kelajakda sement sanoati futerovka mustahkamligini oshirish, pechlarda nssiqlikdan foydalanishni yaxshilab, yanada sifatli maydalovchi-jismlar ishlatish, pechdan chiqqan changdan foydalanish, remont xizmati ishining sifatini yaxshilash, asbob-uskunalarning vaqt hamda uni unumdorligi bо‘yicha notekis ishlashiga barham berish, remont vaqtini qisqartirish va hokazolar, asosiy fondlardan foydalanish kо‘rsatkichlarini yaxshilash, kapital mablag‘larning samaradorligini oshirish kabi masalalarni amalga oshirmog‘i lozim.
Pechning nisbiy ish unumdorligini oshirish maqsadida klin­ker hosil bо‘lish jarayonini tezlashtirishga kuydirish temperaturasini oshirish orqali erishish mumkii. Biroq aylanuvchi pechlarda temperaturaning kо‘tarilishiga futerovkaning barqarorligi halqa va katta kesak hamda guvalasimon mahsulotlar hosil bо‘lish xavfi mone’lik qiladi, ayni vaqtda temperaturaning kо‘tarilishi issiqlikning nisbiy sarfini oshiradi. Shuning uchun yuqori temperaturalarda klinkerni kuydirish imkonini beruvchi yangi kuydirish apparatlari zarur.Yuqori temperaturada klinker olish jarayoni shu bilan farqlanadiki, xom ashyo aralashmasi 1800…2000°Cgacha tez qizdirilganda karbonatlar hamda gilli minerallarning dissotsiatsiyalanish davrlari oksidlarning о‘zaro ta’sirlashuv davriga muvofiq keladi.Yuqori temperaturada vujudga keladigan oksidlar hosil bо‘lish vaqtida juda aktivligi tufayli, bir-biri bilan darhol о‘zaro ta’sirlashuvga kirishadi. Bunda reaksiya oksidlarning, dastlabki hosil bо‘lishidagiga nisbatan ancha tez kechadi.
Yangi kuydirilgan klinkerni tez va yaxshi sovitish muhim bо‘lib, buning uchun juda takomillashgan konstruksiyali xolodilniklar zarur. Tez kuydirish va tez sovitish faqat mehnat unumdorligini oshiribgina qolmay, balki sement sifatini yaxshilashda ham hal qiluvchi rol о‘ynaydi. Klinkerni yuqori temperaturada tez vaqt ichida kuydirish usulida chiqayotgan issiqlikdan qayta foydalanish katta ahamiyatga ega, bu о‘z navbatida, yoqilg‘i sarfini kamaytirish, shuningdek, hosil bо‘ladigan mahsulotning yuqori sifatli bо‘lish shartlaridan biri-xom ashyo aralashmasining tarkibiy qismlari о‘rtasidagi reaksiyaning tugallanishini ta’minlash imkonini beradi. Katta о‘lchamli yuqori ish unumiga, ega bо‘lgan aylanuvchi pechlardan foydalanish, shuningdek, yangi kuydiruvchi qurilmalar ishlatish, sement sifatini oshirish, xilma-xil ixtisoslashtirilgan sement turlari ishlab chiqarish uchun qо‘llanilayotgan о‘tga chidamli materiallarning xususiyatlarini yana ham yaxshilash uzoq vaqt xizmat qiladigan о‘tga chidamli materiallarning yangi turlarini topishni talab etadi.Bog‘lovchi materiallar ishlab chiqarishda aylanma, shaxtali pechlardan foydalaniladi. Maxsulot ishlab chiqarish turiga kо‘ra ularning konstruktiv kо‘rinishi va о‘lchamlari turlicha bо‘ladi.
5-ilova