Pewne zagadnienia związane z podwyższoną zawartością cynku w klinkierze i w produkowanym z niego cemencie

• Autorzy: Matusiewicz, A. , Bochenek, A. , Szeląg, H. , Kurdowski, W.

Warianty tytułu

EN

Some issues concerning the high content of zinc in clinker and in cement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano dwa klinkiery: przemysłowy zawierający 0,0521% Zn i zawierający 0.61% Zn, a uzyskany w małym piecu obrotowym oraz trzy fazy wapniowo-cynkowe: Ca6Zn3Al4O15, Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 i Ca3ZnAl4O10. Stwierdzono, ze w piecu przemysłowym cynk krystalizuje na ziarnach klinkieru, co dowodzi, że tworzy on obiegi wewnętrzne w tym piecu. Natomiast przy zawartości 0,61% Zn w klinkierze występują trzy fazy cynkowe Ca6Zn3Al4O15, Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 i 2CaOźZnOźSiO2. Reakcja faz wapniowo-cynkowych z nasyconym roztworem wodnym powoduje wydzielenie cynku do roztworu wraz z powstawaniem uwodnionego cynkanu wapniowego i uwodnionych glinianów wapniowych: Ca2Al2O38H2O i Ca3Al2(OH)12. Ciepło hydratacji faz wapniowo-cynkowych jest duże, bliskie 200 J/g, a w przypadku Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 nawet 340 J/g. Cement uzyskany z klinkieru zawierającego 0,61 Zn ma dobre właściwości.

EN

Two clinkers were tested: one industrial with 0.0521% of Zn and second containing 0.61% Zn, produced in a small rotary kiln as well as three calcium – zinc phases: Ca6Zn3Al4O15, Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 and Ca3ZnAl4O10. It was found that in industrial kiln zinc is condensed on the surface of clinker grains, which shows that probably the inner circuit of zinc in kiln is formed. In the clinker from small rotary kiln the content of zinc was 0.61% and three calcium-zinc phases were formed: Ca6Zn3Al4O15, Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 i 2CaOźZnOźSiO2. The reactions of calcium-zinc phases with saturated calcium hydroxide solution in water cause the liberation of zinc into the solution and the formation of basic calcium zincate as well as of two hydrated calcium aluminates: Ca2Al2O38H2O i Ca3Al2(OH)12. The heat of hydration of calcium-zinc aluminates is high, close to 200 J/g after 36 h and in the case of Ca6Zn2,8 Mg0,2Al4O15 even 340 J/g. Cement produced from the clinker with 0.61% of Zn has good properties.

Słowa kluczowe

PL

produkcja; klinkier; paliwo alternatywne; metal ciężki; zawartość cynku; wpływ na hydratację

EN

clinker manufacturing; alternative fuel; heavy metal; zinc content; influence on hydratation

• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 16/78, nr 6
• Strony: 332-341
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Matusiewicz, A.

autor

Bochenek, A.

autor

Szeląg, H.

autor

Kurdowski, W.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie, Oddział w Krakowie

Bibliografia

• 1. D. Kalarus, Chemiczna identyfikacja cementów portlandzkich produkowanych w Polsce na podstawie zawartości pierwiastków śladowych, rozprawa doktorska, AGH, Kraków 2007.
• 2. D. Kalarus, W. Nocuń-Wczelik, „Identyfikacja cementów portlandzkich produkowanych w Polsce na podstawie zawartości składników akcesorycznych”, Cement Wapno Beton, 2, 75, (2008).
• 3. W. Lieber, 5th ICCC Tokyo, t. II, s. 444, Tokyo 1968.
• 4. N. Gineys, G. Aouad, D. Damidot, Managing trace elements in Portland cement - Part I: Interactions between cement paste and heavy metals added during mixing as soluble salts, Cem. Concr. Compos., 32, 563, (2010).
• 5. V. Alunno Rossetti, F. Medici, Inertization of toxic metals in cement matrices: Effects on hydration, setting and hardening, Cem. Concr. Res., 25, 1147, (1995).
• 6. G. Arliguie, J. Grandet, Etude par calorimetrie de l’hydratation du ciment Portland en presence de zinc, Cem. Concr. Res., 15, 825, (1985).
• 7. W. Nocuń-Wczelik, J. Małolepszy - Application of calorimetry in the studies of heavy metals immobilization in cementitious materials - Thermochimica Acta 269/270, 613, (1995).
• 8. C. Weeks, R. J. Hand, J. H. Sharp, Cem. Concr. Compos., 30, 970, (2008).
• 9. I. Fernandez Olmo, E. Chacon, A. Irabien, Influence of Lead, Zinc, Iron (III) and Chromium (III) Oxides on Setting Time and Strength Development of Portland Cement, Cem. Concr. Res., 31, 1213, (2001).
• 10. D. Stephan, R. Mallmann, D. Knöfel, R. Härdtl, High intakes of Cr, Ni and Zn in clinker: Part I. Influence on burning process and formation of phases, Cem. Concr. Res., 29, 1949, (1999).
• 11. F.R.D. Andrade, V. Maringolo, Y. Kihara, Incorporation of V, Zn and Pb into the crystalline phases of Portland clinker, Cem. Concr. Res., 33, 63, (2003).
• 12. G. Kakali, Investigation of the effect of Zn oxide on the formation of Portland cement clinker, Cem. Concr. Res., 25, 79, (1995).
• 13. K. Kolovos, S. Barafaka, G. Kakali, S. Tsivilis, CuO and ZnO addition in the cement raw mix: effet on clinkering process and cement hydration and properties, Ceramics, 49, 205, (2005).
• 14. R. Barbarulo, F. Sorrentino, C. Sing, Impact of ZnO on Clinker Composition and Reactivity - Coupling with MgO, 12th International Congress on the Chemistry of Cement, Montréal, Canada, 2007.
• 15. N. Gineys, G. Aouad, F. Sorrentino, D. Damidot, Cem. Concr. Res. 41, 1177, (2011).
• 16. N. Gineys, Influence de la teneur en elements métalliques du clinker sur les proprieties techniques et environnementales du ciment Portland – thèse, Université Lille Nord de France, (2011).
• 17. H. Bolio-Arcero, F. P. Glasser, Zinc oxide in cement clinkering: part 1 systems CaO-ZnO-Al2O3 and CaO-ZnO-Fe2O3, Adv. Cem. Res. 10, 25, (1998).
• 18. V. D. Barbanyagre, T. I. Timoshenko, A. M. Ilyinets, Shamshurov, Powder Diffraction, 12, 22, (1997).
• 19. J. E. Mauder, J. Skalny, Ceram. Bull., 56, 987, (1977).
• 20. E. Fundal, 8th ICCC Rio de Janeiro, t. II, s. 139, Rio de Janeiro 1986.