Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 9 oktober 1956 - Strukturen hos bränd kalk, av Rune Hedin
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
851
Strukturen hos bränd kalk
Tekn. dr Rune Hedin, Stockholm
666.91
Om man vid kalkbränning målmedvetet vill leda processen
så att en önskad kalkkvalitet erhålles, måste man äga
kännedom om betydelsen av alla de omständigheter, som
påverkar brännförloppet. Undersöker man närmare hur
brännprocessen inverkar på den brända kalkens
egenskaper, finner man att en stor mängd kända och okända
faktorer är av betydelse.
Man har sålunda att ta hänsyn till kalkstenens halt och
art av föroreningar, dess kornstorlek och struktur samt
bränslets art och renhet, vidare frågor som sammanhänger
med ugnskonstruktionen, t.ex. materialtransporten genom
ugnen, sättet för bränsletillförseln, längden av
förvärm-ningszon, brännzon och kylzon.
Bland det viktigaste och det som tillverkaren har
möjlighet att lättast kontrollera är dock ugnens skötsel. Här
finns möjlighet att variera sådana fundamentala faktorer
som temperatur-tidförloppet under bränningen och
gassammansättningen.
Materialets krympning
Som ett led i studiet av alla dessa frågor har man vid
Svenska Forskningsinstitutet för Cement och Betong (CBI)
genom bränning av rent kalciumkarbonat bl.a. undersökt
den bildade kalciumoxidens struktur och hur den varierar
med omständigheterna under brännprocessen. Hänsyn har
härvid endast tagits till temperaturens, bränntidens och
koldioxidtryckets inverkan.
Alla försöksbränningar har utförts med rena
islandsspat-kristaller av ca 2 mm kantlängd, vilka dissocierats i en
atmosfär av koldioxid under olika tryck och vid olika
temperaturer.
Som en grund för bedömning av den bildade oxidens
struktur har i huvudsak mätningar utförts av oxidens
täthet. Som ett mått på denna har använts den
medellängdminskning, vilken en kalkspatkristall undergår, då den
omvandlas till oxid. Detta betecknas som kalkens
krympning. Den största teoretiska krympning, som kan uppnås
vid dissociation av en kompakt kalciumkarbonatkristall,
kan beräknas ur karbonatets och oxidens molekylstorlekar.
Karbonatet bildar romboederformade kristaller, vilka vid
en kantlängd av 6,36 Å innehåller endast två molekyler
CaC03. Då karbonatet under dissociationen omvandlas till
oxid bildas denna i form av kristaller med kubiskt gitter,
varvid en kub med 4,76 Å kantlängd motsvarar fyra
molekyler CaO.
Detta betyder att volymen efter bränningen inte är mer
än 44,5 °/o av den ursprungliga karbonatvolymen, och
krympningen blir i detta fall 23,7 °/o av den ursprungliga
karbonatkristallens längd.
Vid praktiska brännförsök visar det sig emellertid att
krympningen alltid är mindre än den teoretiska
krympningen. Detta betyder, att oxiden bildas som en lucker
massa med stora mellanrum mellan de enskilda
oxidpartiklarna.
Är strukturen homogen och mellanrummen stora nog, kan
vattenmolekylerna vid släckningen tränga in mellan
oxidpartiklarna, och reaktionsytan mellan kalciumoxid och
vatten blir då oerhört stor, varigenom släckningsprocessen
går snabbt. Vi har då fått en lösbränd kalk.
En ytterlighet är den dödbrända kalken, i vilken oxiden
är helt tätpackad och reaktionen med vattnet endast kan
ske från partiklarnas relativt lilla yttre yta. En sådan kalk
släcker sig ytterst långsamt. Krympningen kan sålunda i
viss mån anses som en indikation på kalkens av strukturen
betingade reaktivitet.
Försök med rent kalciumkarbonat
Laboratoriebrännförsök har visat, att om ett rent
kal-ciumkarbonatstycke upphettas i en ugn vid konstant
temperatur och koldioxidtryck, växer krympningen med tiden
upp till ett visst för varje temperatur bestämt största
värde. Det blir därefter konstant och oberoende av ökad
bränntid.
Detta största värde är en funktion av bränntemperaturen
och växer i stort sett med stigande temperatur ända till
dess att den teoretiskt högsta möjliga krympningen, ca
23 %>, uppnås. Denna stora krympning uppnås dock
praktiskt taget aldrig på grund av felbyggnader o.d., men redan
vid ca 1 200°C är krympningen 19—20 %>. Denna stegring
av krympningen med temperaturen är dock ej helt
generell. Vid dissociation av rent karbonat i form av enstaka
dubbelspatkristaller har det visat sig att man vid ca
1 100°C inom ett temperaturintervall på några tiotal grader
får en betydligt mindre krympning än vid
omkringliggande temperaturer.
Det har även visat sig att just inom det
temperaturintervall, där krympningen är liten, är också
dissociations-hastigheten låg. Även under andra betingelser kan man
iaktta att en låg dissociationshastighet åtföljes av liten
krympning. Sålunda kan dissociationshastigheten sänkas
genom att dissociationen får försiggå under ett
koldioxidtryck som ligger nära jämviktstrycket vid den rådande
temperaturen. Det visar sig vid sådana brännförsök att
krympningen minskar parallellt med
dissociationshastigheten, då koldioxidtrycket ökas.
Krympningen är alltså inte en funktion enbart av
bränntemperaturen utan beror även starkt av
dissociationshastigheten.
Orsaken till att dissociationshastigheten och därmed även
krympningen sjunker vid ca 1 100°C bränntemperatur har
sin förklaring i inhomogeniteter i den bildade
kalciumoxid-strukturen. En serie elektronmikrofoton, fig. 1, klargör de
strukturolikheter, som oxiden uppvisar om den framställes
Fig. 1. Elektronmikrofotografier av bränd kalks yta, X 2 100.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
