MODIFIKACE VLASTNOSTÍ PÁLENÉHO VÁPNA IVA DOLEŽALOVÁ VÁPENKA VITOŠOV s.r.o.
Cíl práce První a druhá etapa : ověření vztahu mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi vápence a následně kvalitou vápna, charakterizovanou hodnotami t 60 a zbytkového CO 2 Třetí etapa : výběr možných modifikátorů, popis jejich vlivu na změnu vlastností hašeného vápna
Blokové schéma práce otlukovost I.ETAPA odběr vápence drcení třídění nasákavost reaktivita mletí chemická analýza II.ETAPA odběr kusového vápna úprava vzorku (drcení, mletí) zbytkový CO2 celková alkalita laserová granulometrie III. ETAPA odběr mletého vápna čisté vápno, přídavek modifikátoru reaktivita měření zeta potencionálu rentgenová analýza SEM fotografie
Instrumentace a použité metody stanovení celkové alkality podle Zkušebních předpisů německého svazu vápna a stanovení SiO 2, Al 2 O 3,Fe 2 O 3, MgO metodou atomové absorpční spektrometrie spřevodem do roztokumikrovlnným rozkladem stanovení otlukovosti podle ČSN EN 1097-2 metodou Los Angeles a nasákavostí varem. stanovení reaktivity (t60, Tmax) podle ČSN EN 459-2, obsah zbytkového CO 2.měřeno na CW 800 servisní činností zajištěno : stanovení velikosti krystalitů metodou RTG difrakční analýzy, fotografická dokumentace, viskozita vápenné kaše, granulometrie a zeta-potenciál suspenze vápenného mléka.
I. a II. etapa
Přehled o současném stavu poznání CaCO 3 CaO + CO 2 Vápenická pec typu Maerz Chemické a fyzikální vlastnosti vápence
Chemické složení vápenců vs. slinování vápna KSt = CaO max CaO CaO CaO = CaO max celk 100 = (2.8 SiO 2 ) + (1.18 Al 2 O 3 ) + (0.65 Fe 2 O 3 ) Vápence svysokým podílem vedlejších látek (Kst < 10 3 ) Vápence se středním podílem vedlejších látek (10 3 < Kst < 10 4 ) Vápence svelmi nízkým podílem vedlejších látek ( Kst > 10 4 ) dalším teplotním působení velmi náchylné ke slinování.
Vitošovský vápenec Severovýchodní část lomu Vápenky Vitošov
Vitošovský vápenec CaO+MgO 55,57 hm. % SiO 2 0,28 hm. % Al 2 O 3 0,05 hm. % Fe 2 O 3 0,10 hm. % CaO+MgO 55,61 hm.% SiO 2 0,13 hm. % Al 2 O 3 0,20 hm. % Fe 2 O 3 0,09 hm. %
Výsledky I. a II. etapy zkoušení Základní parametry vápenické pece Maerz 4000 3800 Provozní hodnoty pece Maerz výkon frakce energetická spotřeba 3600 200 150 100 50 0 4.8.2009 12.8.2009 18.8.2009 26.8.2009 1.9.2009 8.9.2009 14.9.2009 22.9.2009 29.9.2009 6.10.2009 27.10.2009 13.10.2009 20.10.2009 A 3.11.2009 10.11.2009 4.5.2010 1.6.2010 8.6.2010 15.6.2010 22.6.2010 29.6.2010
Výsledky I. a II. etapy zkoušení
Vyhodnocení I. a II. etapy Graf komponentních vah (PCA)
III. etapa
Testovaná vápna t 60 (min) CO 2 (hm.%) CaO + MgO (hm.%) Vitošov 2,6 3,8 94,6 6,7 4,0 93,2
Vliv přídavku cizích iontů - teorie sírany hydrataci vápna zpomalují, chloridy urychlují na rozpustnost vápenného hydrátu : sacharoza, chloridy, dusičnany rozpustnost zvyšují, sírany snižují alkohol, formaldehyd a povrchově aktivní látky použité při hydrataci vápna zvyšují jemnost a plasticitu vápenného hydrátu
Použité modifikátory Na 3 PO 4 12H 2 O, NaH 2 PO 4 2H 2 O, NaNO 3, NaSCN, CaCl 2, CaSO 4 2H 2 O, kyselina citrónová, kyselina vinná, kyselina askorbová asacharóza. Použity v roztoku o koncentraci c = 10 mmol.l -1 av pevné fázi o koncentracích od 0,13-1,6 hm%. z celkové navážky k hydrataci
Výsledky III. etapy zkoušení Hydratační křivky vitošovského vápna bez a s modifikátory T ( C) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 t (min) čisté vápno CaSO4.2H2O Na3PO4.12H2O kys.vinná kys.citronová kys.askorbová sacharóza thiokyanatan NaH2PO4.2H2O CaCl2 NaNO3 (počet měření)
Mikrosnímky struktury vápna Vitošov vysušená vápenná kaše bez modifikátoru vysušená vápenná kaše se síranem vápenatým vysušená vápenná kaše s fosforečnanem sodným
Viskozita vápenné kaše 600 500 400 324 300 238 200 100 32 0 bez modifikátoru CaSO4.2H2O NaH2PO4.2H2O Na3PO4.12H2O viskozita 530 182 178 12 12 28 10 NaNO3 CaCl2 kys.askorbová kys.citrónová kys.vinná sacharoza
Graf komponentního skóre (PCA)
Hydratace vápna s modifikátory o různých koncentracích CaCl 2 T ( C) 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 čisté vápno CaCl2 0,13 hm. % CaCl2 0,27 hm. % CaCl2 0,53hm. % t60 0,0 1,8 3,6 5,3 7,1 8,9 10,7 12,4 14,2 16,0 17,8 19,5 21,3 23,1 24,9 26,6 28,4 30,2 t (min)
Hydratace vápna s modifikátory o různých koncentracích CaSO 4 T ( C) 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 čísté vápno CaSO4 0,13hm% CaSO4 0,27 hm% CaSO4 0,53 hm% t60 0,0 1,8 3,6 5,4 7,2 9,0 10,8 12,5 14,3 16,1 17,9 19,7 21,5 23,3 25,1 26,9 28,7 30,5 t (min)
Hydratace vápna s modifikátory o různých koncentracích kyselina vinná T ( C) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1,7 3,4 5,1 6,8 8,5 10,2 11,9 13,6 15,3 17 18,7 20,4 22,1 23,8 25,5 27,2 28,9 30,6 t (min) čísté vápno vinná 0,07 hm% vinná 0,13 hm% vinná 0,27 hm% vinná 0,53 hm% t60
Vliv modifikátoru na vápna s různou rychlostí hydratace Reaktivita vápna (t 60 ) Vápno t 60 6,7 min Vápno t 60 6,7 min + CaCl 2 t 60 (min) Vápno t 60 2,6 min Vápno t 60 2,6 min + CaCl 2 0.13 % 0.27 % 0.53 % Koncentrace modifikátoru (%)
Závěr V případě stabilního chemického složení vápenců je pro chování vápence v peci určující jeho fyzikální vlastnosti jako je nasákavost a otlukovost. Modifikátory ovlivňují: rychlost hašení velikost částic vápenné kaše viskozitu vápenné kaše
Poděkování Vedení VÁPENKY VITOŠOV s. r. o. Prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc.
Děkuji za pozornost!