СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЕРУСОДЕРЖАЩЕГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1995 года по МПК C04B33/32 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве стеновых изделий, преимущественно кирпича и блоков на основе серусодержащего алюмосиликатного сырья (сернистых и карбонатсодержащих отходов добычи углей и горючих сланцев, глин и кремнистых пород).

Известен способ обезвреживания серной кислоты при обжиге кирпича из серусодержащего сырья путем введения в печь окиси кальция в количестве 0,64-0,93 мас. от содержания сернистых соединений в исходном сырье (авт. св. N 672180, кл. С 04 В 33/32, 1977).

В известном способе взаимодействие окиси кальция с сернистыми газами, содержащими SO₂, SO₃ и H₂S от разложения органической и сульфидной серы исходного сырья, происходит в газовом потоке с образованием твердых мелких частиц сульфатных соединений. Для осаждения этих соединений необходимо дополнительное пылеулавливающее оборудование. Введение окиси кальция в печь связано с необходимостью ее равномерного распределения в потоке дымовых газов, что сложно в осуществлении. Кроме того, использование активной окиси кальция требует или строительства дополнительной технологической линии по ее получению, или доставки с места производства во влагонепроницаемой таре и установки дозирующих устройств. Все это приводит к усложнению технологической линии производства изделий и повышению их стоимости.

Известен способ обезвреживания оксидов серы при обжиге кирпича на основе серусодержащего сырья путем введения в керамическую массу кальцийсодержащей добавки доломита в количества 4-9 мас. от содержания сернистых соединений в массе (авт. св. N 1046231, кл. C 04 V 33/32, 1982).

Недостатком известного способа является удаление в атмосферу с отходящими газами диоксида серы, образовавшегося в результате разложения при температуре 300-400^оС органической серы, так как связывание оксидов серы углекислым магнием начинается только при температуре 530-550^оС, то есть в период разложения сульфидной серы. Кроме того, необходимость введения в сырье добавки для связывания оксидов серы приводит к повышению стоимости добавки, транспортных расходов на ее доставку и установке дозирующих устройств.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ термообработки стеновых керамических изделий из сернистых отходов углеобогащения путем нагрева с выдержкой при температуре 350-550^оС в паровоздушной среде при разрежении 3-10 мм вод.ст. в течение 2-8 ч, обжига с выдержкой при максимальной температуре и охлаждения (авт. св. N 556124, кл. С 04 В 33/32, 1974).

Недостатком указанного способа является удаление дымовых газов, содержащих сернистые соединения, образовавшиеся в результате разложения органической и сульфидной серы сырья, в атмосферу, что приводит к загрязнению окружающей среды и коррозии металлических конструкций, футеровки печи, трубопроводов и вентиляторов под действием серной кислоты, образовавшейся при контакте сернистых соединений с парами воды отходящих дымовых газов.

Задача предлагаемого изобретения: связать сернистые соединения, образующиеся от разложения органической и сульфидной серы сырья и попадающие в дымовые газы, в сульфатные соединения непосредственно в изделиях в процессе их термообработки для исключения загрязнения окружающей среды и предотвращения коррозии технологического оборудования.

Для этого в способе термообработки стеновых керамических изделий из серусодержащего алюмосиликатного сырья путем подогрева, обжига с выдержкой при максимальной температуре и охлаждения, изделия после подогрева нагреву при температуре 300-550^оС в дополнительной изолированной зоне десульфурации, а затем в зоне сульфурации при температуре 600-800^оС, при этом дымовые газы, содержащие диоксид серы, отбирают в зоне десульфурации и подают их в зону сульфурации.

На чертеже схематично представлена туннельная печь для осуществления способа.

Печь содержит рабочий канал 1, в котором последовательно расположены зона подогрева А, зона десульфурации Б, зона сульфурации В, зона обжига Г и зона охлаждения Д. Зона десульфурации отделена от зон подогрева и сульфурации шторами 2 и оснащена циклонными (или глухими) топками 3, а зона обжига горелками 4. Тепловентиляционная система печи включает вентилятор 5, соединенный с зоной подогрева, вентилятор 6, соединенный с зонами сульфурации и подогрева, вентиляторы 7 и 8, соединенные с зоной охлаждения, и трубопровод 9, соединяющий зоны десульфурации и сульфурации.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделия, уложенные на вагонетки (на фиг. не показаны), подают в зону подогрева, где они нагреваются до 250^оС дымовыми газами, подаваемыми вентилятором 6 из зоны сульфурации. Отработанные газы из зоны подогрева удаляются в атмосферу вентилятором 5. Прогретые до 250^оС изделия поступают в зону десульфурации для нагрева их до температуры 300-550^оС, который осуществляют циклонными топками 3. В этой зоне при температуре 300-400^оС в изделиях разлагаются органическая сера с образованием диоксида серы (SO₂), а при температуре 400-500^оС сульфидная (пиритная) сера, также с образованием диоксида серы. Образовавшийся диоксид серы попадает в дымовые газы зоны десульфурации, которые за счет разрежения, создаваемого вентилятором 6 в зоне сульфурации, поступают в нее по трубопроводу 9 из зоны десульфурации. При проталкивании вагонеток с изделиями шторы 2 автоматически поднимают, а затем опускают для образования изолированной зоны десульфурации.

В зоне сульфурации диоксид серы, находящийся в дымовых газах, при прохождении последней сквозь отверстия в садке изделий вступает во взаимодействие с карбонатом кальция (CaCO₃), находящимся в изделии, с образованием сульфатных соединений. После зоны сульфурации изделия обжигают в зоне обжига с выдержкой при максимальной температуре для каждого вида сырья в течение 2-3 ч. Необходимую температуру в зоне обжига достигают с помощью горелок 4. Обожженные изделия охлаждают в зоне охлаждения воздухом, подаваемым вентилятором 8. Нагретый в зоне охлаждения воздух подают вентилятором 7 в сушилку (на фиг. не показана).

П р и м е р.

Для проверки способа пластическим методом формуют кирпич-сырец из отходов добычи горючих сланцев Кашпирского месторождения, содержащих CaO 22,5% и общей серы 6,0% в том числе органической 1,68% сульфидной 1,5% сульфатной 2,82% в пересчете на SO₃. Кирпич-сырец сушат в туннельной сушилке в течение 57 ч, а затем подвергают термообработке в двух лабораторных газовых печах с выдвижным подом, расположенных рядом. Первая печь имитирует зоны подогрева и десульфурации туннельной печи, а вторая зоны сульфурации и обжига. Вторая печь имеет боковое отверстие для отбора контрольных кирпичей, закрываемое съемным блоком и соединена с дымососом. Обе печи соединены между собой трубопроводом, по которому дымовые газы, содержащие диоксид серы из первой печи, поступают во вторую.

Кирпич-сырец укладывают на выдвижной под каждой печи по схеме, аналогичной схеме-садке, выполняемой автоматом-садчиком на обжиговые вагонетки промышленной печи. Количество кирпича-сырца в каждой печи составляет 100 шт. Зазоры между стенками соответственно 50 и 70 мм. Подъем температуры в печах составляет 50^оС/ч.

В процессе термообработки кирпича определяют содержание диоксида серы в дымовых газах после каждой печи по известной йодометрической методике и потери серы (в пересчете на SO₃) кирпичом по разнице в ее содержании в высушенном и нагретом до заданной температуры кирпиче.

Полученные данные приведены в таблице.

Нагрев изделий при температуре 300-550^оС в дополнительной изолированной зоне позволяет предотвратить выход дымовых газов, содержащих продукты разложения органической и сульфидной серы, в зону подогрева, а затем в атмосферу, и целенаправленно подать их в зону сульфурации для связывания с карбонатами кальция и активным CaO при температуре 600-800^оС, что без дополнительных газоочистных устройств обеспечивает очистку дымовых газов.

Для связывания 1% диоксида серы, содержащегося в дымовых газах, достаточно наличия в сырье всего лишь 0,7% СaO, т.е. того количества, которое практически содержат все виды алюмосиликатного сырья.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства кирпича и блоков. Для связывания сернистых соединений, образующихся от разложения органической и сульфидной серы сырья и попадающих в дымовые газы, в сульфатные соединения непосредственно в изделиях в процессе их термообработки, изделия после подогрева подвергают нагреву при температуре 300 - 550°С в дополнительной изолированной зоне десульфурации. Дымовые газы, содержащие диоксид серы из зоны десульфурации, по трубопроводу подают в последующую зону сульфурации. В зоне сульфурации изделия нагревают до температуры 600 - 800°С, при которой диоксид серы, содержащийся в дымовых газах, взаимодействует с карбонатом кальция, содержащимся в изделиях, с образованием сульфатных соединений. 1 ил., 1 табл.

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЕРУСОДЕРЖАЩЕГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ, включающий предварительную выдержку при 300 - 500^oС в зоне десульфурации, выдержку при максимальной температуре и охлаждение, отличающийся тем, что предварительную выдержку осуществляют в изолированной зоне десульфурации, при этом образующиеся в зоне десульфурации дымовые газы отбирают и подают в зону сульфурации, температура в которой 600 - 800^oС.