Διερεύνηση Των Κριτηρίων Καταλληλότητας Ασβεστόλιθων Για Παραγωγή Βιομηχανικού Ασβέστη

Abstract

Στην παρούσα διατριβή μελετώνται τα φυσικά, ιστολογικά και χημικά χαρακτηριστικά του ασβέστη και των αρχικών υλών από τις οποίες προήλθε. Για τη μελέτη και τον χαρακτηρισμό των ανθρακικών πετρωμάτων (ασβεστόλιθοι, μάρμαρα) και του παραγόμενου ασβέστη χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθες μέθοδοι: κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα, χημική ανάλυση με τη μέθοδο ICP και κλασσικές υγρές μεθόδους, οπτική μικροσκοπία, περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, φασματοσκοπία Raman, θερμική ανάλυση με τις μεθόδους TG – DTA και DTA-DSC, ποροσιμετρία και προσδιορισμός ειδικού βάρους.Η δραστικότητα που αποτελεί και τη βασική παράμετρο της εργασίας, ως μέτρο της ποιότητας του ασβέστη μελετήθηκε εφαρμόζοντας τρεις μεθοδολογίες, που με λεπτομέρειες αναπτύσσονται στο οικείο κεφάλαιο. Από τα αποτελέσματα των προαναφερθέντων μεθόδων, καθορίστηκε αρχικά ότι η δραστικότητα του σβησμένου ασβέστη είναι το κύριο μέτρο που σχετίζεται με την καταλληλότητα ενός ανθρακικού πετρώματος. Τα περισσότερο δραστικά δείγματα ήταν αυτά που περιείχαν περισσότερο ασβέστιο. Επιπρόσθετα, η παρουσία του μαγνησίου σκληραίνει το δείγμα, λόγω της πρώϊμης διάσπασης του MgCO3. Αυτό οδηγεί στην αδρανοποίηση λόγω υπερέψησης του MgO που ξεκινά από τους 900 oC και ολοκληρώνεται, όντας ανενεργό, στους 1200 oC. Επίσης ο τρόπος ενυδάτωσης του ασβέστη γίνεται σε 5 στάδια. Από αυτά, το στάδιο της επιτάχυνσης παρατηρείται μόνο στα δείγματα που είναι πλούσια σε Mg εξαιτίας της καθυστερημένης ενυδάτωσης του MgO σε σχέση με το CaO. Ο κύριος στόχος της παρούσας διατριβής, η ανάπτυξη δηλαδή ενός μοντέλου καταλληλότητας των ανθρακικών πετρωμάτων για παραγωγή καλής ποιότητας δομικού ασβέστη, επετεύχθη με την δημιουργία ενός πολυπαραγοντικού, τεσσάρων πεδίων, μοντέλου. Τα πεδία αυτά ονομάστηκαν ως «κατάλληλο», «ακατάλληλο», «μερικώς κατάλληλο» και «μερικώς ακατάλληλο». Το πεδίο «κατάλληλο» αντιπροσωπεύεται από τα δείγματα που συνδυάζουν τις χαμηλότερες τιμές μαγνησίου και υψηλότερες τιμές δραστικότητας. Το πεδίο «ακατάλληλο» αντιπροσωπεύεται από τα δείγματα που συνδυάζουν τις υψηλότερες τιμές μαγνησίου και τις χαμηλότερες τιμές δραστικότητας. Τα δείγματα που είναι πλούσια σε ασβέστιο, έχουν υψηλότερη δραστικότητα σε σχέση με τα δείγματα που είναι πλούσια σε μαγνήσιο, για την ίδια θερμοκρασία έψησης. Οι υψηλότερες τιμές δραστικότητας παρατηρήθηκαν στη θερμοκρασία των 1050 0C, που χαρακτηρίζεται και ως βέλτιστη θερμοκρασία έψησης. Σε χαμηλές θερμοκρασίες διαπιστώθηκε η παρουσία άψητου υλικού με αποτέλεσμα η έψηση να χαρακτηρίζεται ως ατελής. H δραστικότητα ελέγχεται σε μεγαλύτερο βαθμό από παράγοντες κινητικής και μηχανικής και σε μικρότερο από την ειδική επιφάνεια και τη σύσταση.Η ανάπτυξη του μοντέλου αυτού διευκολύνει το εργοστάσιο ασβέστη καθώς ένα άγνωστο ανθρακικό πέτρωμα, μπορεί να χαρακτηριστεί επαρκώς ως κατάλληλο ή όχι, για παραγωγή καλής ποιότητας ασβέστη, με δεδομένα από πετρογραφικό μικροσκόπιο, χημικής και ορυκτολογικής ανάλυσης.