W patencie francuskim nr 1084672 z 9 czerw¬ ca 1053 t. plk „Sposób wytwarzania cementu % popiolów" wlasciciel niniejszego patentu opisal wykorzystanie lotnych popiolów hydrau¬ licznych, pochodzacych ze spalania wegla ka¬ miennego, lub wegla brunatnego, dla uzyskiwa¬ nia hydraulicznego materialu wiazacego. Sposób ten .polega .zasadniczo na mieszaniu tych po¬ piolów w okreslonej proporcji z zuzlem wielko¬ piecowym, w eelu zwiazania wolnego wapnia, tstóre one zawieraja."W patencie francuskim nr 1229036 z 20 mar¬ ca 1959 roku pt „Sposób gaszenia lotnych po¬ piolów JLydraulicznych, zawierajacych wolny tlenek wapniowy" wlasciciel patentu podal *) Wlaóaiciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Albert Cochery i Fran¬ cis Biernat. sposób gaszenia lotnych popiolów, który pozwa* la wytwarzac za pomoca tak wlasnie gaszonych popiolów hydrauliczny material wiazacy w ro¬ dzaju zastrzezonego przez patent nr 1084672, przy czym otrzymane w ten sposób hydrauli¬ czne materialy wiazace odznaczaja sie bardzo dobrymi w&fcsciwofciami.Wynalazek niniejszy stanowi 'rozwiniecie wy¬ nalazków chronionych przez te dwa, wyzej wy¬ mienione patenty. Z tego wzgledu ma on rów¬ niez na celu uzyskiwanie hydraulicznego materia¬ lu wiazacego lub cementu z lotnych popiolów w rodzaju wymienionych w przytoczonych wy¬ zej patentach, przy czym popioly te sa podda¬ wane specjalnemu traktowaniu gaszacemu, które stanowi przedmiot niniejszego wynalazku.Bylo juz podawane w przytoczonych wyzej patentach, ie popioly pochodzace ze spalania wegla brunatnego, a zwlaszcza wQ(la brunafr-nego pochodzacego z Prowansji, odznaczaja sie wlasciwosciami hydraulicznymi, spowodo¬ wanymi klinkieryzacja glinowo — wapiennych przerostów w plomieniu palenisk. Wiele czyn¬ ników wplywa na warunki tej operacji, a zwla¬ szcza* ale nie wylacznie: pochodzenie i sklad chemiczny wegla drobnoziarnistosc wegla sproszkowanego temperatura plomienia okres czasu przebywania w plomieniu traktowanie popiolów w kotlowni sposób odzyskiwania popiolów itd.W tych warunkach sklad chemiczny lub fi¬ zyczny popiolu zmienia sie w pewnej mierze i dlatego rózne sa jego wlasciwosci chemicz¬ ne, fizyczne lub hydrauliczne.Jedna z powaznych wad stanowi zawartosc w popiele róznych ilosci wolnego tlenu wap¬ niowego (CaO), którego uwadnianie, dla uzyska¬ nia gaszonego wapna Ca(OH)2, pociaga za so¬ ba zjawiska pecznienia i rozpadania sie mas, zapraw i betonów.Jednakze byly juz proponowane sposoby, które pozwalaja na wykorzystywanie tych popio¬ lów w skladzie zapraw, a ponadto wskazywano na dodawanie tych popiolów do materialu wiazacego wapno, na przyklad do zuzla wielko¬ piecowego. A zatem ze wzgledu na bezpie¬ czenstwo trzeba, aby procentowa zawartosc zu¬ zla w tej mieszaninie zuzla i popiolu byla zaw¬ sze wieksza od ilosci scisle niezbednej dla zwiazania calosci wapna pochodzacego z po¬ piolu.Bylo proponowane równiez traktowanie po¬ piolów w sposób gaszacy wapno i przemie¬ nianie go w wapno gaszone Ca(OH)2 przed za¬ stosowaniem popiolu jako hydraulicznego ma¬ terialu wiazacego. To ostatnie traktowanie ga¬ szace staje sie konieczne, jezeli chce sie sto¬ sowac popiól do celów hydraulicznych: a) badz osobno, gdyz wytrzymailosc normalnej za¬ prawy 1:3 (jedna czesc popiolu, trzy czesci normalnego piasku) po jednym roku jest bliska wytrzymalosci zaprawy tego samego skladu na bazie sztucznego cementu 250/315; b) badz jako mieszanine z zuzlem lub materialem puzzola- nowym, gdy dodanie zuzla jest niewystarcza¬ jace, aby zwiazac calosc wapna; c) badz tez w mieszaninie z cementem portlandzkim, acz¬ kolwiek ten ostaftni wydziela od 20 do 30*/o wapna podczas swego uwadniania.W tym przypadku dodanie popiolu wapniowe¬ go calkowicie zgaszonego moze przekraczac zawartosci procentowe, ustalone przez norme P. 15302 wicie jezeli doda sie popiolów tego rodzaju do sztucznego cementu portlandzkiego, to uzys¬ kuje sie nastepujace wlasciwosci charakterys¬ tyczne: a) brak szkodliwego oddzialywania na wy¬ trzymalosc poczatkowa, az do zawartosci 30°/t popiolu; b) czasy wiazania sa porównywalne; c) wytrzymalosc koncowa wyzsza od wytrzy¬ malosci sztucznego cementu portlandzkiego, badz od siódmego dnia (od 0 do 20% popiolu), badz od dwudziestego ósmego dnia (od 20 do 4u°/o popiolu), badz tez do dziewiecdziesiatego dnia (powyzej 40*/o popiolu); d) latwosc obróbki znacznie polepszona i pozwa¬ la na zmniejszenie wody rzedu 10%; e) brak niebezpieczenstwa pecznienia na dlugi czas, pomimo braku czynnika wiazacego wapno.A zatem celem sposobu wedlug wynalazku jest przede wszystkim usuniecie omówionych wyzej wad, a obejmuje on zwlaszcza konieczne i wystarczajace warunki do realizacji przemyslo¬ wej gaszenia jak najbardziej pelnego, to znaczy uwadniania jak najbardziej zupelnego wapna niegaszonego. Pozwala on zatem na wykorzysta¬ nie tego rodzaju popiolów z calkowitym wy¬ kluczeniem niebezpieczenstwa pecznienia przez dlugi czas, wówiczas .gdy nie dodaje sie do nich produkitów wiazacych wapno, takich jakie byly wymienione wyzej.Trudnosc zagadnienia rozwiazanego za pomoca niniejszego wynalazku polega na tym, ze gli¬ niany i krzemiany moga byc równiez uwadnia- ne podczas gaszenia calkowitego niegaszonego wapna, przy czym produkty w ten sposób uzy¬ skane maja tym gorsza jakosc, im bardziej do¬ kladnie jest przeprowadzane uwadnianie tych glinianów i krzemianów. Trzeba zatem zreali¬ zowac gaszenie tych popiolów bez oddzialywania na frakcje klinkieryzowana, tzn. na gliniany i krzemiany.Zalecano juz goraco mielenie popiolów przed ich gaszeniem w celu rozbicia warstwy zewne¬ trznej glinianów i krzemianów, która otacza ziarna tlenku wapniowego. Uzyskuje sie w ten sposób liczne korzysci, a zwlaszcza zwiekszenie szybkosci reakcji uwadniania wapna.Otóz stwierdzono, ze powyzej 130°C krzemiany i gliniany nie sa atakowane przez wode. A za¬ tem mozliwe jest rozrabianie cementu w parze wodnej o temperaturze 130°C, bez pogarszania przez to jego jakosci, a jednak gaszac latwo wap¬ no niegaszone, jakie znajduje sie w produktach — 2 —4iNfru&g£S ltt^ajna tsPM&cifcira «& sto-, sowania wynalazku zostanie okreslona dokladce w funkcji charakterystyk uzyskiwanego mate- rij^u, a charakterystyki te za pomoca prób la¬ twych do przeprowadzenia, ale cecha charakte¬ rystyczna tej temperatury Jest to, ze jest ona co -najmniej* wyzsza od 100°C.Za pomoca róznych juz realizowanych spo¬ sobów próbowano gaszenie popiolów, przy bra¬ niu pod uwage poprzednio podanych rozwazan. .4 w4& na, $g|j&la& pcfe w^adi^m zw«en|u H X#*W*M# »QCk#PW, które majp byc trak- tOMBik WfWWadz^ sfe je <&* ^mel czesci ia^wanescy cieplnie pojemnika, a, prpdfckty uwodniania zbiera sie w jego czesci dolnej, Uwadnianie nie gaszonego wapna jest reakcja egzotermiczna, a wiec temperatura wzrasta i nadmiar wody odparowuje; czesc tej wody ucieka Rfz?* kJWto, ale proces ten ma te wade, ze trudno jest uniknac kondensacji pewnej ilosci pasy oa. ochlodzonych jui czesciach mata-. lacjL BHe mozna zatem* zupelnie uniknac cae- satowago. uwadnianie glinianów i krzemianów, uwttdniania* fetor* zostaje, zwiekszona, jezeli watepne* zwitóame popiolów zostalo przeprowa- d«n» na zimoo* Proces ten nie jest zatem pcocasem doskoaa- lJ3Pv próbowano zatem w^stegicegp mielenia popio¬ lu, a jej^o gaszenie w obecnosci pary wodnej przy cisnieniu atmosferycznym, przy czym fa- mWl&PA* mfe o#y^wac «ie jednoczesnie z Jednakze stwierdzono, ze gdy, aparatura dzia¬ la^ w, sjjosój) ci^g^y, nieraz moze byc trudno zajpewnic z duza dokladnoscia zgaszenie calo* sci wapna.Niniejszy sposób polega na doprowadzeniu PflP&ftiP &H& t^&w£$4$m QMfe WSGb k ft&ntfeMtf* i*v wjtrysnieta *or*Vb wpda^ pirz^ qzym sie najkorzystniej w izolowanym cieplnie piecu obrotowym.Poniewaz reakcja, jest egzotermiczna wiec powlana w zasadzie zapewnió utrzymywanie temperatury na poziomie powyzej 100°C; w-rze¬ czywistosci jednak stwierdza sie spadek- tempe¬ ratury poza strefa reakcji poczatkowej. Ist- nUJ*. zaAam. niebezpieczenstwo zamulania sie UWinfa, yHr**^ Pary z nadmiaru wody.Korzystne jest zatem zaopatrzenie pieca trak¬ tujacego w urzadzenie ogrzewajace, umozliwia- }ao*^ tortroiomn* doprowadzenie ciepla.Okazalo sie korzystnym, aby piec obrotowy), w^li$óEm itffcy^a^^ ^wegMama m gm&&8% m&m, *#atel iste* autofctapr, tte ata «#«* to& sjBflBlrte za.HQ^ka#y* w sposób wy^ tn^iap^ac^ cjM#i^ **94l* Pd iffi 4e 6 kGlcm* i aby umozliwial osiaganie temperatury rzedu Na rysunku przedstawiony jest schematycz¬ nie w przekroju wzdjuzpym piec, przeznaczony do wykonywania sposobu wedlug t niniejszego wynalazku.Piae ten- sklada sie zasadniczo z obudowy o djiróch warstwach hlach 1 i 2, pomiedzy kto- W jest, Mmjssagzoca wiacja ciepla 3, na Pi3ajfe&£ * firossfcu ^crkpwegp. Obudowa ta jeat^ zaopatrzona w otwór 4.dp ladowania i wy- lódowywania, zamykany pokrywa 5, przykre¬ cana srubami i zaopatrzona w zawór bezpie- czeagtwa, 6; Os 7 tego pieca jest wydrazona i pozwala nar umieszczenie urzadzenia ogrzewajacego, utworaaittgc tu l oppmiosci elastycznych 8;t ot 7 zaopatrzona jest w skrzydelka 9, Ift które zapewniaja je^noczsspja lepsze dpprowadzaoifr ciepla do popiolów wprowadzonych do pojemni¬ ka oraz rozrabianie tych popiolów. Temperatu¬ re mozna sprawdzac za pomoca pirometru ruis kowego. U; a.manometr 12 umozliwia kontrolo? wanie cisnienia. Woda jest doprowadzana! dfc wewnatrz pieca przewodem 13, zaopatrzonym w zawór lir grzybkiem stozkowym, umozliwia¬ jacym n$H^iam wiettPS5* dcmlywu. Poza tym piec t$& jest, w^awjajiy, w nich obrotowy od kola pasowego 15, przez nie pokazany na rysunku silnik elektryczny. &99&± rez^czy^ sje, od wprowadzania 49 t^pcye^iaika; wymaganej,ilosci popiolów i der Dfiewa^m^ icfc do, potrzebne! temperatury z& ymP&i elame^ ogrzewajacego fi, Skoro t|^cp o^a^Ujta zataje wymagana temperatur rg*. te WJfmisjczaE sie gRIsace, powietrze prz** zawvór bezpieczenstwa i, wprowadza sie wode Vfmk aft&ió* 1* * ffia^tóami stozkowym* piec zostaje przy tym wprawiony w ruch obrotowy z mala, predkoseia-, na przyklad z predkosda r«eduL od lD do, 2dj q^r/min, cp pozwala bas t^^4^ na o4czytywap|a wskazan. mawm#tru i pirometru bez przerywania mfegza&ia* ft^^di opróznieniem pieca, gdy uwadnianie wapna zo- siai« gtftewipie przeprowadzone, likwiduja iie Qifeiien*e,Wr Piecp. za pomoca,zaw^u.bfzijtew^Ar- &m*l MAWra s^jfserofctopy prjg4v*t ^% nw©^%^rty^nag(puapajtaiUim?m&c»qtaumpróiby gaszenia przy cisnieniu atmosferycznym z woda uprzednio ogrzana. Okazalo sie, ze jest dosyc trudne kontrolowanie dokladne wody zwiazanej przez popiól, a to wskutek ciaglego odprowadzania pary. Chociaz próby te nie po¬ zwolily na systematyczne kontrolowanie róz¬ nych czynników, to pokazuja one jednakze, ze gaszenie jest wystarczajace, jezeli inne wa¬ runki pozwalaja na utrzymywanie w pojemniku do przeprowadzania reakcji temperatury wyz¬ szej od 100°C.Natomiast próby przeprowadzone z para o 130°C sa specjalnie ciekawe: popiól nie ma zadnego powinowactwa z przegrzana para.Zwlaszcza mozna zmusic prad pary wodnej o temperaturze 127°C do krazenia przez szesc¬ dziesiat minut po popiele, doprowadzanym uprzednio do temperatury 106°C. W koncu ope¬ racji popiól byl zawsze goracy; jego ubytek w piecu wynosil 1,10; specznienia byly nieco mniejsze od specznien popiolu surowego.Liczne doswiadczenia, jakie zostaly przeprowa¬ dzone w autoklawie, pokazuja, ze czas trwa¬ nia reakcji jest tym krótszy, im wyzsza jest temperatura poczatkowa popiolu. Dla orienta¬ cji zanotowano nastepujace czasy przebiegu re¬ akcji: 55 min. dla temperatury 85°C 28 min. dla temperatury 104°C 14 min .dla temperatury 129°C Inne próby, które równiez zostaly przepro¬ wadzone pokazuja, ze wplyw rozdrabniania na czas trwania reakcji jest tym mniej wyrazny, im temperatura poczatkowa popiolów jest wyz¬ sza. Porównanie wlasciwosci chemicznych, fi¬ zycznych i mechanicznych nie ujawnia zadnych róznic przy próbach w temperaturach powyzej 100°C, natomiast w temperaturach nizszych od tej granicy, gaszenie popiolu mielonego jest bardziej pelne, niz gaszenie popiolu surowego, Próby fizyczne i mechaniczne pokazaly rów¬ niez, ze powyzej 7°/o wody, nadmiar cieklej wo¬ dy w aparacie pociaga za soba nieznaczne uwo¬ dnienie popiolu.Wreszcie zostalo stwierdzone, ze temperatu¬ ra wody nie ma zadnego wplywu, skoro tem¬ peratura popiolów jest wysoka, i gdy bilans cieplny jest dodatni Mozna zatem wyciagnac korzysci z tych uwag, w celu zaniechania ogrze¬ wania wody wówczas, gdy mozna operowac popiolami o temperaturze wystarczajaco wyso¬ kiej.Przytoczone tabele podaja wyniki dwóch se¬ rii prób, które podaja po pierwsze wskazniki ustalone podczas gaszenia popiolu, a po wtóre charakterystyki wyników, uzyskanych z po¬ piolu zgaszonego w 100%, a równiez z miesza¬ nin o 20*/* zuzlu, 80°/t popiolów oraz 60Vt zu¬ zla i 40*/o popiolów.Sposób, który zostal wyzej opisany jest oczy¬ wiscie tylko nie wiazacym przykladem w któ¬ rym mozna czynic wszelkiego rodzaju zmiany, bez wykraczania jednakze poza ramy wynalaz¬ ku. PL