Zależność przebiegu dekarbonatyzacji od mikrostruktury i stopnia krystaliczności skał węglanowych podczas wypalania wapna

• Autorzy: Všianský Dalibor , Dvořák Karel , Bureš Jaroslav , Slavíček Karel

Warianty tytułu

EN

Relationship between microstructure of carbonate rocks, calcite crystallinity and decarbonisation process during lime burning

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Zastosowanie wapienia do produkcji wapna i klinkieru odzwierciedla dwie największe gałęzie przemysłu na świecie. Dekarbonatyzacja jest kluczową częścią procesu wypalania wapna. Nie opublikowano jeszcze jednoznacznej metody prognozowania ilości ciepła potrzebnego do dekarbonatyzacji określonego surowca skalnego. W prezentowanej pracy badano dziesięć różnorodnych i bardzo czystych próbek wapienia, od neoproterozroicznych do kredowych, przy użyciu mikroskopii optycznej, dyfraktometrii rentgenowskiej i różnicowej kalorymetrii skaningowej. Próbki wykazywały podobne składy mineralne i względnie zbliżony poziom średniej wielkości krystalitów kalcytu, ale były bardzo różne mikrostrukturalnie, również pod względem średniej wielkości kryształów. Kalorymetrię wykorzystano do porównania ilości ciepła potrzebnego do dekarbonatyzacji poszczególnych próbek kalcytu. Z wyjątkiem trzech próbek o bardzo zwartej lub złożonej z dużych kryształów mikrostrukturze stwierdzono silną korelację wynoszącą 0,95, zgodnie z testem Pearsona pomiędzy średnimi rozmiarami kryształów kalcytu a ilością ciepła do dekarbonatyzacji.

EN

The use of limestone in lime and clinker production respectively represents one of the biggest industrial branches worldwide. Decarbonisation is a crucial part of the burning process. No clear prediction method of the decarbonisation heat for a particular limestone, even in a relative scale, has been published yet. In the presented research, ten diverse very pure limestone samples from neoproterozoic up to cretaceous were studied by means of light microscopy, powder XRD and differential scanning calorimetry. The samples showed similar mineralogical compositions and relatively close calcite crystallinity including mean crystals size, but very different microstructures and the crystals sizes. DSC was used to measure and compare the heat of different limestones decarbonisation. With the exception of three samples with extremely dense or coarse microstructure, a strong correlation of 0.95 according to the Pearson test between mean size of calcite crystals and the value of the decarbonisation heat was found.

Słowa kluczowe

PL

dekarbonatyzacja; skała węglanowa; wypalanie wapna; mikrostruktura; stopień krystaliczności

EN

decarbonisation; carbonate rock; lime burning; microstructure; calcite crystallinity

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 24/86, nr 1
• Strony: 2--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Všianský Dalibor

• Department of Geological Sciences, Faculty of Science, Masaryk University, Brno, Czech Republic

autor

Dvořák Karel

• Institute of Technology of Building Materials and Components, Faculty of Civil Engineering, Brno University of Technology, Czech Republic

autor

Bureš Jaroslav

• Lime Business Consulting s. r. o., Brno, Czech Republic

autor

Slavíček Karel

• Department of Geological Sciences, Faculty of Science, Masaryk University, Brno, Czech Republic

Bibliografia

• 1. J. Stark, B. Wicht, Zement und Kalk - der Baustoff als Werkstoff., 376 (2000).
• 2. A. Murray, I. James, Shrinkage, activity as functions of lime burning conditions. Pit and Quarry, 49, 122-27, (1957).
• 3. C. Rodriguez-Navarro, E. Ruiz-Agudo, A. Luque, A. B. Rodriguez-Navarro, and M. Ortega-Huertas, Thermal decomposition of calcite: Mechanisms of formation and textural evolution of CaO nanocrystals. Am Mineral, 94, 578–593 (2009).
• 4. H. Lehmann, J. Wuhrer, J. W. Lahl, Das Brennverhalten von Kalksteinen aus ver schiedenen geologischen Formationen. – TIZ-Zbl., 82, 486 – 489, (1958).
• 5. J. L. Eades, P. A. Sandberg, Characterization of the Properties of Commercial Lime by Surface Area Measurements and Scanning Electron Microscopy: Seventy-second Annual Meeting - American Society For Testing And Materials, 3-23 (1970).
• 6. K. P. Kacker, R. C. Satiya, D. Chandra, Einfluß von Tonmineralien auf die thermische Zersetzung von Kalkstein und Dolomit. ZKG INT, 25, 37-41 (1972).
• 7. M. L. Frey, Zusammenhang zwischen Branntkalk- und Kalkstein-Eigenschaften: For- mulierung, quantifizierende Beschreibung und funktionelle Verknüpfung von Eigen- schaften: Aachener Geowissenschaftliche Beiträge, 29, 364 (1998).
• 8. H. Hartmann, W. Wegener, Beitrag zum Löschverhalten von Weißkalk in Abhängigkeit von Brenntemperatur und chemischer Zusammensetzung. ZKG INT, 7, 229- 240 (1954)
• 9. S. A. Markgraf, R. J. Reeder, High-temperature structure refinements of calcite and magnesite, Am Mineral. 70, 590-600 (1985).
• 10. J. A. Murray, H. C. Fischer, L. S. Rolnick, Shrinkage of high-calcium limestone during burning, J. Am. Ceram. Soc., 37, 323-328 (1954).
• 11. R. J. Dunham, Classification of carbonate rocks according to depositional texture. – In: Ham, W. E. (ed.): Classification of carbonate rocks. A symposium. Amer. Ass. Petrol. Geol. Mem., 1: 108-171 (1962).
• 12. V. P. Wright, A revised classification of limestones, Sed. Geol., 76: 177-186 (1992).
• 13. R. L. Folk, Spectral subdivision of limestone types. Amer. Ass. Petrol., Geol. Mem. 1, 62-84 (1962).
• 14. R. L. Folk, Practical petrographic classification of limestones: Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull., 43, 1-38 (1959).
• 15. K. H. Wolf, Simplified classification of limestone. Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull. 44, 1414-1416 (1960).
• 16. R. S. Boynton, Chemistry and Technology of Lime and Limestone. John Willey & Sons, INC. 1980.
• 17. J. A. H. Oates, Lime and Limestone: Chemistry and Technology, Production and Uses. Willey-VCH Verlag GmbH (1998).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).