Sposoby kalcynacji surowców kaolinowych w produkcji metakaolinu

• Autorzy: Lech Aleksander , Wyszomirski Piotr

Warianty tytułu

EN

Methods of calcining kaolin raw materials in the production of metakaolin

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Użycie metakaolinu w wielu technologiach przemysłu materiałów budowlanych znajduje swoje uzasadnienie w jego wysokiej aktywności pucolanowej. Produkcja jednostki masy metakaolinu cechuje się znaczną oszczędnością zużycia ciepła w porównaniu ze zużyciem ciepła w produkcji jednostki masy cementu, co wyraża się m.in. znaczną różnicą wartości śladów węglowych produkcji metakaolinu i cementu. W artykule dokonano przeglądu stanu techniki w zakresie stosowanych metod produkcji metakaolinu, wskazując przede wszystkim na możliwości jak najmniejszego zużycia ciepła w analizowanych metodach, wynikające z najdogodniejszych warunków wymiany ciepła i masy między czynnikiem grzewczym a kalcynowanym wsadem surowca ilastego.

EN

The use of metakaolin in many technologies of the building materials industry finds its justification in its high pozzolanic activity. Production of a unit of mass of metakaolin is characterized by significant savings in heat consumption compared to the consumption of heat in the production of a unit of mass of cement, which is expressed, among others, by significant difference in the value of carbon footprints of metakaolin and cement production. The article reviews the state of the art in the field of metakaolin production methods used, pointing first of all to the possibility of the lowest possible heat consumption in the analysed methods, resulting from the most convenient conditions for heat and mass exchange between the heating medium and the calcined clay feedstock.

Słowa kluczowe

PL

metakaolin; kalcynacja; modelowanie procesów technologicznych

EN

metakaolin; calcination; modelling of technological processes

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 1
• Strony: 33--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lech Aleksander

• AGH University of Science and Technology, Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wyszomirski Piotr

• State Higher Vocational School, Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów, Poland

Bibliografia

• 1. Małaszkiewicz, D.: Metakaolinit jako pucolanowy dodatek do betonu – przegląd stanu wiedzy, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 6, (2015), 81-94.
• 2. Ilić, B. R., Mitrović, A. A, Miličić, L. R.: Thermal treatment of kaolin clay to obtain metakaolin, Hem. Ind., 64, 4, (2010), 351-356.
• 3. Cassagnabère, F., Escadeillas, G., Mouret, M.: Study of the reactivity of cement/metakaolin binders at early age for specific use in steam cured precast concrete, Constr. Build. Mater., 23 (2009), 775-784.
• 4. Neville, A. M.: Właściwości betonu, Wyd. Polski Cement, Kraków 2012, 90-93.
• 5. San Nicolas, R.: Characteristics and applications of flash metakaolins, Appl. Clay Sci., 83-84, (2013), 253-262.
• 6. Dumani, N., Mapiravana, J.: Environmental and performance aspects of metakaolin as an alternative ordinary Portland cement extender, in Out-Of-The Box 2018 Conference Proceedings, 24-25 October 2018, CSIR Built Environment, Pretoria, South Africa, (2018), 45-55.
• 7. Jasmund, K., Lagaly, G. (Red.): Tonminerale und Tone, Steinkopff Verlag, Darmstadt (1993).
• 8. Pandey, D., Agrawal, M., Pandey, J. S.: Carbon footprint: current methods of estimation, Environ. Monit. Assess., 178, (2011), 135, https://doi.org/10.1007/s10661-010-1678-y.
• 9. Kurdowski, W.: Chemia cementu i betonu, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Wydawnictwo Naukowe PWN, Kraków - Warszawa (2010), 44, 86-90, 603-604.
• 10. Wyszomirski, P.: Ił z Borkowic (rejon opoczyński) jako wartościowy surowiec wielu dziedzin przemysłu ceramicznego, Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN, 91, (2015), 245-260.
• 11. Wyszomirski, P.: Rozwady redivivus, Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN, 106, (2018), 239-255.
• 12. Ražnjević, K.: Tablice cieplne z wykresami, WNT, Warszawa 1966, 30.
• 13. Siddique, R., Klaus, J.: Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete: A review, Appl. Clay Sci., 43, (2009), 392-400.
• 14. Gebremariam, A. T.: CFD modeling and experimental testing of thermal calcination of kaolinite reach clay particles: An effort towards green concrete, Ph.D. Thesis, Aalborg University, Department of Energy Technology, November 2015, 28.
• 15. Kozłowski, S.: Surowce skalne Polski, Wyd. Geologiczne, Warszawa 1986, 300-311.
• 16. Pytel, Z.: Wpływ wybranych czynników fizycznych na aktywność pucolanową prażonych surowców kaolinowych, Ceramika/Ceramics, 76, (2003), 65-74.
• 17. Rajczyk, K., Giergiczny, E.: Metakaolin jako pucolanowy dodatek do produkcji materiałów budowlanych, Ceramika/Ceramics, 76, (2003), 87-97.
• 18. Rosiek, G., Wala, D.: Odporność termiczna alkalizowanych spoiw na osnowie metakaolinitu I popiołów lotnych, Szkło i Ceramika, nr 5, (2007), 11-15.
• 19. Krajči, L., Janotka, I., Kraus, I., Jamnicky, P.: Burnt kaolin sand as pozzolanic material for cement hydration, Ceramics-Silikáty, 51, 4, (2007), 217-224.
• 20. Rashad, A. M.: Metakaolin as cementitious material: History, scours, production and composition - A comprehensive overview, Constr. Build. Mater., 41, (2013), 303-318.
• 21. Badogiannis, E., Kakali, G., Tsivilis, S.: Metakaolin as supplementary cementitious material. Optimization of kaolin to metakaolin conversion. J. Therm. Anal. Calor., 81, (2005), 457-562.
• 22. Dumani, N., Mapiravana, J.: Evaluation of Compressive Strength and Microstructure of Cement Pastes Containing Different Qualities of Metakaolin, in: Martirena F., Favier A., Scrivener K. (eds), Calcined Clays for Sustainable Concrete, RILEM Bookseries, vol 16. Springer, Dordrecht, (2018), 147-154.
• 23. http://www.sti4shs.co.za/sites/default/files/events/conferences/presentations/Metakaolin%20as%20an%20alternative%20Ordinary%20Portland%20cement%20extender%20%28Zonke%20Dumani%29.pdf (dostęp/access 2019-12-16)
• 24. Incropera, F. P., Dewitt, D. P.: Introduction to Heat Transfer, 4th edition, John Wiley&Sons, Inc., 2002, 780-784.
• 25. Kiehl, J. T., Trenberth K. E.: Earth’s annual global mean Energy budget, Bull. Am. Meteorolog. Soc., 78, 2, (1997), 197-208.
• 26. Greenhouse Gas Bulletin, World Meteorogical Organization, No. 14, 22 November 2018, 3-6.
• 27. Galos, K., Pietrzyk, W.: Nowe surowce ilaste biało wypalające się z rejonu Bolesławca – charakterystyka mineralogiczna i technologiczna, Materiały Ceramiczne, 60, 2, (2008), 64-70.
• 28. Szostak, P.: Wpływ cieplnych warunków kalcynacji na czas dysocjacji termicznej wsadu kamienia wapiennego w piecu szybowym, Praca doktorska, AGH w Krakowie, Kraków 2017.
• 29. Turner, T. L., Sawyer, D. L., Hunter, D. B., Amey, D. B.: Alumina miniplant operations – calcination of kaolin in a direct-fired rotary kiln, Bureau of Mines, US Department of Interior, Report of investigations 8736/1982.
• 30. Salvador, S., Pons, O.: A semi-mobile flash dryer/calciner unit to manufacture pozzolana from raw clay soils - application to soil stabilization, Constr, Build, Mater, 14, 2, (2000), 109-117, 10.1016/S0950-0618(00)00005-2. hal-01697286.
• 31. Lech, R., Małolepszy, J., Stankiewicz, A., Szeląg, H.: Sposób prażenia niskokalorycznych łupków przywęglowych lub glin i reaktor do stosowania sposobu; UP RP PL 216164 B1 z mocą od dnia 13.07.2010 r.