Kimyoviy va mineralogik tarkibi va uning turlari. Portlandsement ishlab chiqarish texnologiyasi

KLINKER AYLANMA PECHLARDA KUYDIRILGANDA SODIR BO‘LADIGAN JARAYONLAR.

Xomashyo aralashmasi aylanib turuvchi pechlarda kuydirilganda fizik va fizik-kimyoviy jarayonlar sodir bo‘lishi natijasida qovushib pishgan o‘lchamlari 2-3 sm dan iborat donalar shaklidagi C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF va shishasimon qismdan tarkib topgan klinker hosil bo‘ladi.

Tashqi muhit temperaturasidagi shlam pechga tushishi bilan u temperaturasi 700-800 ⁰С ga yetadigan chiqindi gazlarning keskin ta’siriga uchraydi. Bunday yuqori temperatura ta’sirida shlam tezda 100 ⁰С gacha isiydi va shu vaqtda shlam tarkibidagi suv shiddat bilan bug‘lana boshlaydi. Shlam asta-sekin quyuqlasha boshlaydi, uning tarkibidagi nam ancha kamaygandan so‘ng yirik kesaklar ko‘rinishiga keladi. Kesaklar keyinchalik mayda parchalarga bo‘linib ketadi, chunki shlamning loy komponenti namni yo‘qotgach, qovushqoqlikligi susayadi. Mexanik aralashtirilgan namning bug‘lanish jarayoni taxminan 200 ⁰С gacha davom etadi. 200 ⁰С gacha shlamda ketadigan jarayonlarning tabiatiga qarab, pechning bu zonasi quritish zonasi deb ataladi.
Material surila borib, 200-300 ⁰С dan yuqori temperaturada organik aralashmalar yonib ketadi va kaolin hamda loy tarkibidagi boshqa suvli alyumosilikatlar degidratatsiyalanadi. Loy suvni yuqotishi natijasida shlam kukunga aylanib qoladi. Bu jarayon taxminan 600-700 ⁰С gacha davom etadi.. 200-700 ⁰С oralig‘ida o‘tayotgan jarayonlarni degidratatsiya zonasi deb yuritiladi. Temperatura 800 ⁰С ga yetganda shlamning ohaktosh komponenti quyidagi reaksiya bo‘yicha parchalanadi:
СаСО₃=СаОQСО₂
800 ⁰С da kalsiy karbonatning dissotsiatsiyalanishi juda sust o‘tadi, 1000 ⁰С da esa tez va to‘la dissotsiatsiyalanadi.
Xomashyo aralashmasi 700-1000 ⁰С zonasida kalsiy oksidini hosil qiladi. Shuning uchun pechning bu zonasi kalsiylanish zonasi deb ataladi.
Bu zona ko‘p davom etgani bilan harorat sekin ortadi. Bunga sabab shuki, issiqlik asosan kalsiy karbonatning parchalanishiga sarf bo‘ladi. 680-1000 ⁰С da oraliq birikma 2CaO∙SiO₂∙CaCO₃ hosil bo‘ladi.
Qattiq fazalarda reaksiyalar 1000-1350 ⁰С oralig‘ida ro‘y beradi. Bu reaksiyalar ekzotermik zona deb ataladi.
Kuydirilayotgan aralashma ekzotermik zonada bo‘lishi natijasida 2CaO∙SiO₂, 4CaO∙A₂O₃∙Fe₂O₃ ва CaO∙Al₂O₃ hosil bo‘ladi.
Ammo shu bilan hali normal portlandsement klinker hosil bo‘lmaydi, chunki uning asosiy tarkibiy qismi-uch kalsiy silikat (3СаО∙SiO₂) yo‘q. Bu mineral pechning keyingi qismida (yuqori temperaturalar zonasida) hosil bo‘ladi. Bu zona pishirish zonasi deb yuritiladi.
qumtuproq qattiq holda ikki molekuladan ortiq ohakni biriktira olmaydi biroq suyuq holda qumtuproq ohakka nisbatan juda tez (3СаО∙SiO₂ gacha) to‘yinadi. Demak, uchkalsiyli silikat olish uchun ikki kalsiyli silikat ohakni yutib, yuqori asosli 3СаО∙SiO₂ ga aylanadigan darajada aralashmani qizdirish kerak.
Ancha oson eriydigan minerallar С₃А va С₄АF pishirish zonasida eriydi. Hosil bo‘lgan suyuq fazada С₂S erib С₃S gacha to‘yinadi. Uch kalsiy silikat eritmada ikki kalsiy silikatga nisbatan ancha kam eriydi. Shuning uchun S3S hosil bo‘lishi bilan eritma mineralga o‘ta to‘yinib qoladi va uch kalsiy silikat eritmada mayda-mayda qattiq kristallar holida ajralib turadi.
С₂S ning erishi va ohakning yutilishi butun kuydirilayotgan aralashma massasida bo‘lmay, balki uning ayrim ulushlarida o‘tadi. Demak, ohak ikki kalsiy silikatni to‘liq singdirib olishi uchun materiallarni ma’lum vaqtgacha pishirish temperaturasi (1350-1450 ⁰С) da tutib turish talab etiladi.
Materiallar bu zonada qancha ko‘p tutib turilsa ohak shuncha to‘liq bog‘lanadi, shu bilan birga С₃S kristallari ham yiriklashadi. Klinkerni pishirish temperaturasida kam vaqt ushlab turish tavsiya etiladi, agar shunday qilinsa portlandsementning fizik mexanik ko‘rsatgichlari yuqori bo‘ladi. Klinker pishirish zonasidan sovitish zonasiga tushadi. Bu yerda klinker qarshisiga sovuq havo oqimi oqib keladi. Pishirish zonasidan ayrim vaqtlarda aralashmaning butun ohagi qumtuproqqa butunlay to‘yinib ulgurmaydi. Bu o‘zlashtirish jarayoni aralashmada ohak va С₂S kamayishi sababli yanada sekinlashadi. Natijada to‘yinish koeffitsenti yuqori bo‘lgan klinkerlarda doim erkin ohak bo‘ladi. Bunday klinkerlarda ohak С₃S holida iloji boricha ko‘proq o‘zlashtirib olinishi kerak. Klinker tarkibida erkin ohak 1-2 % bo‘lsa u 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‘ymaslik kerak.
Sovitish zonasidan klinker 1000-1100 ⁰С da chiqadi va uni butunlay sovitish uchun pech sovitkichiga yuboriladi. Klinker sovitilayotgan undan ajratib olinayotgan issiqlik yana pechga qaytariladi.