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.
852
’ TEKNISK TIDSKRIFT
vid olika bränntemperaturer. Fotona är tagna på
kisel-dioxidavtryck av oxidytan hos försöksmaterialet.
Utgångsmaterialet var vid alla försöken rent kalciumkarbonat i
enkristaller med 1—2 mm kantlängd. Bränningarna är
genomförda under följande försöksbetingelser:
Ugnstemperatur Bränntid Koldioxidtryck Beteckning:
°C h at a fig. 1
910 2 0,13 a
1 020 4 1 b
1 120 4 0,40 c
1210 2 1 d
I fig. 1 a syns den finkorniga struktur, som oxiden
uppvisar då den framställes vid 910°C. Man ser även att
materialet verkar homogent fördelat med en jämn och riklig
porfördelning över bela oxidytan. Denna oxid hade en
krympning av omkring 5 %>.
Vid 1 000°C (fig. 1 b) får oxidytan en betydligt grövre
struktur med relativt stora oxidpartiklar. Även här verkar
strukturen vara jämn och porerna ungefär likformigt
fördelade över hela oxidytan. Krympningen var i detta
försök nästan maximal, 18—20 °/o.
Vid ännu högre temperatur, 1 120°C (fig. 1 c), blir
strukturen inte homogen eller porfördelningen jämn. Här har
tydligen ytan sintrat i stora partier; enstaka kratrar eller
öppnare fläckar har blivit kvar, varigenom den vid
dissociationen bildade koldioxidgasen kunnat avgå.
Krympningen var 10—15 °/o.
När dissociationen sker vid 1 210°C (fig. 1 d) bildas en
nästan helt tätsintrad produkt. Enstaka sprickor i ytan
visar att gasen haft svårt att avgå. Krympningen är åter
stor, ca 20 %>.
Bränntemperaturens inflytande
Med ledning av de skildrade försöksresultaten kan man
göra sig följande bild av bränntemperaturens inflytande
på kalciumoxidstrukturen. Vid dissociation under låg
temperatur (< 1 100°C) växer den bildade oxidens täthet allt
mera med stigande temperatur till dess att den vid nära
1 100°C närmar sig den teoretiskt tätaste packningen. Den
för släckningsförloppet tillgängliga reaktionsytan avtar
därvid med stigande temperatur.
Vid ca 1 100°C börjar den bildade oxiden visa delvis
hopsintrade partier i ytan. Dissociationsreaktionen börjar i
karbonatstyckenas yta och reaktionszonen fortskrider mot
centrum. Då de yttre partierna vid sin dissociation
omvandlas till en mer eller mindre sintrad oxidfilm, som
omsluter innanförvarande odissocierat karbonat, ökas
strömningsmotståndet starkt för den inifrån kommande
koldioxiden. Trycket i de inre partierna stiger och därmed
sjunker dissociationshastigheten. Med den sjunkande
dis-sociationshastigheten följer även liten krympning och
luc-ker struktur i de inre partierna. Strukturen hos varje
enskild oxidpartikel blir därför mycket inhomogen med ett
tätt ytskikt omslutande en lucker kärna. Resultatet blir en
minskad totalkrympning.
Att en tätsintrad oxidfilm runt en karbonatpartikel på
detta sätt kan åstadkomma mindre krympning av de inre
partierna har kunnat visas experimentellt. Två
kalcium-karbonatkristaller upphettades till 1 200°C under så högt
koldioxidtryck, att ingen dissociation kom till stånd. För
en kort stund sänktes sedan trycket runt den ena
kristallen, varvid den började dissociera och bildade ett skal
av tät, sintrad oxid. De båda så förbehandlade
provkropparna dissocierades därefter vid 1 100°C, varvid det visade
sig att den kristall som ej belagts med oxid krympte
normalt, medan den andra med sintrat oxidskal krympte
betydligt mindre.
Även det koldioxidtryck, som råder i ugnen under
dis-sociationsprocessen, kan utöva inflytande på den bildade
oxidens struktur. Som förut nämnts gör ett högt
koldioxidtryck i närheten av jämviktstrycket, att dissociations-
hastigheten blir låg och därmed den bildade
oxidstrukturen lucker. Är trycket i stället extremt lågt, erhålles även
en oxid med mindre tät struktur än den för
bränntemperaturen normala. Möjligen kan denna effekt förklaras av
att vid mycket låga tryck går reaktionen synnerligen fort.
Då dissociationen är en värmeförbrukande process, hinner
ej allt för reaktionen erforderligt värme tillföras
karbo-natet genom instrålning från ugnen, utan följden blir en
sänkning av provkroppens temperatur under den rådande
ugnstemperaturen och därmed fås även mindre krympning.
En för praktisk kalkbränning mycket betydelsefull fråga
är om den en gång bildade oxidstrukturen är stabil eller
om den vid efterföljande upphettning till högre
temperaturer ytterligare krymper till en täthet motsvarande den
rådande temperaturen. Försök, som gjorts med
efterupp-hettning av nydissocierade provkroppar, har visat att den
uppmätta krympningen i det närmaste motsvarar
dissocia-tionstemperaturen, även om en mycket liten
krympningsökning vid lång tids efterupphettning kunnat märkas.
De här redovisade forskningsresultaten kan givetvis ej
utan vidare tillämpas vid praktisk kalkbränning. De har
erhållits vid bränning av rent utgångsmaterial med viss
bestämd kornstorlek och i en atmosfär av ren koldioxid. I
tekniska ugnar inmatas kalksten med varierande halt och
art av föroreningar, som kan i hög grad öva inflytande på
sintringsförlopp o.d. Även gasatmosfärens halt av
främmande gaser kan vara av betydelse för den bildade
oxidens struktur, t.ex. genom blockering av
groddbildnings-centra, med bränslegasen tillförda föroreningar m.m.
Styckestorleken är givetvis även av stor betydelse, vilken
ej har tagits i betraktande vid de relaterade försöken.
Grundförloppet som sådant kan dock, om hänsyn tas till
rådande lokala förhållanden, ge förklaring till flera
iakttagna företeelser. Som exempel kan nämnas svårigheten
att i roterugn framställa hårdbränd kalk.
I roterugnarna användes råmaterial med liten
styckestorlek. Detta betyder att reaktionen relativt snabbt
fortplantar sig genom hela stycket. Då godset på väg ned genom
ugnen passerar zoner med lägre temperatur, börjar
dissociationen, och den hinner fullbordas redan innan godset
nått ugnens högsta temperatur därför att materialstyckena
är små. Oxidbildningen sker därför alltid vid relativt låg
temperatur, och oxidstrukturen blir lucker. Denna
struktur bibehålles sedan oförändrad, oberoende av att godset
senare upphettas till hög temperatur.
Många fler sådana tillämpningar av de här relaterade
försöksresultaten skulle kunna anföras, men då de lokala
bränningsomständigheterna varierar från ugn till ugn kan
några generella prognoser ej ställas på grundval av enbart
under teoretiskt renodlade betingelser vunna resultat.
Litteratur
1. Britton, II T S, Gregg, S J & Wjnsor, G W: The heat
trcal-ment of dolomite. J. appl. Chem. 2 (1952) s. 693—697.
2. Nikitin, I N: Absorptionsegenskaper hos kalciums och
magnesiums glödgade oxider (på ryska). Ber. Akad. Wiss. Ud. SSR (NS)
90 (1953) s. 591—594.
3. Murray, Fischer & Rolnick: Shrinkage of highcalcium
lime-stone during burning. J. amer. cer. Soc. 1954 s. 323—328.
4. Fisher, II C: Calcinalion of calcite. J. amer. cer. Soc. 38 (1955)
s. 245—257, 284—288.
5. Wuhrer, J: Phgsikalisch-chemische Unlersuchungen über den
Zustand der Branntkalkes und über die Vorgänge und Einflüsse beim
Brennen. Zement-Kalk-Gips 6 (1953) s. 354—368.
6. Wuhrer, J & Radermaciier, G: Malematische Behandlung des
Problems die Entsäuerung von stückigen Carbonaten, insbesondere
von Kalkstein. Chem.-Ing.-Techn. 5 (1956) s. 328—336.
7. Wuhrer, J, Radermaciier, G & Lahl, W: Der Einfluss
ver-schiedener Gase auf die Zersetzung von stückigem Kalkstein.
Ton-ind. Ztg 80 (1956) s. 100—104.
8. Lahl, W: über die Verteilung der Restkohlensäure in
gebrann-ten Kalk, Magnesit und Dolomit. Tonind. Ztg 80 (1956) s. 76—78.
9. Noda, T & Kuvabara, T: Om bränning av kalk (på japanska).
J. cer. Ass. Japan 52 (1944) s. 142—145.
10. Noda, T: Några kalkproblem (på japanska). J. Soc. chem. Ind.
Japan 45 (1942) s. 595—596.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
