Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства низкотемпературного портландцементного клинкера.
Известен способ получения портландцементного клинкера на установках для обжига, в котором для уменьшения образующихся на установке соединений хлора часть содержащих хлориды газов отводят из газового пространства печи в конденсатор, охлаждают соединения хлоридов в конденсаторе, отводят очищенные газы из конденсатора и возвращают их в газовое печное пространство (Патент РФ №2171129, МПК B01D 53/00, оп. 27.07.2001).
Известный способ направлен на уменьшение содержания соединений хлора для получения клинкера из сырья с повышенным содержанием хлоридов. Однако известно, что хлориды способствуют снижению температуры декарбонизации и температуры плавления сырьевой шихты в процессе получения клинкера обжигом, что может обеспечить значительную экономию используемого для нагрева и обжига шихты топлива.
Известен способ производства портландцементного клинкера, в котором цементные сырьевые материалы предварительно подогревают в преднагревателе (система циклонных теплообменников) до температуры 600-800°С, прокаливают во взвешенном состоянии горячими газами в печи прокаливания до температуры 700-1000°С, обжигают в цементный клинкер во вращающейся печи обжига при температуре 1400-1500°С и затем охлаждают в холодильнике. Некоторое количество прокаленного сырьевого материала с высоким содержанием оксида кальция (СаО) извлекают через стадию прокаливания посредством дополнительного циклона разделения от газов и получают в чистом виде в смеси с небольшим количеством оксидов щелочных металлов. Газы отводят из дополнительного циклона разделения через отдельную систему, содержащую вентилятор (Патент РФ №2387606, МПК С04В 7/36, оп. 27.04.2010).
Недостатком данного способа является высокая температура прокаливания и обжига, что приводит к высокому расходу топлива.
Известен способ получения низкотемпературного портландцемента, принятый в качестве прототипа, в котором низкотемпературный портландцементный клинкер получают из сырьевой смеси путем совместного помола сырьевых компонентов с раствором хлористого кальция (катализатором), обжига шихты с последующим помолом полученного клинкера и специальных добавок, например гипса, при этом, с целью повышения качества цемента, снижения удельного расхода топлива, хлористый кальций вводят в смесь из расчета содержания его 10-20% по отношению к декарбонизированной шихте, а обесхлоривание клинкера производят путем просасывания парогазовоздушной смеси через слой нагретого до 1000-1200°С клинкера (Авторское свидетельство №326152, МПК6 С04В 7/44, оп. 19.01.1972).
Известный способ направлен на снижение удельного расхода топлива путем использования раствора хлорида кальция в качестве катализатора снижения температуры декарбонизации и обжига сырьевой смеси при получении клинкера.
Однако добавление катализатора - хлористого кальция в сырьевую смесь в виде раствора потребует дополнительного количества тепла для последующего извлечения из смеси растворителя хлористого кальция. Также хлориды являются нежелательными компонентами в портландцементе, поэтому необходимо их удалять, при этом хлористый кальций довольно сложно извлечь из готового клинкера, так как он плохо растворим в воде.
Задачей настоящего изобретения является снижение расхода топлива и энергии при получении низкотемпературного портландцементного клинкера.
Вышеуказанная задача решается тем, что в способе получения низкотемпературного портландцементного клинкера путем измельчения цементного сырья, добавления катализатора и последующего обжига шихты в печи обжига, согласно изобретению, в качестве катализатора используют бромид Na или К или смесь бромидов Са, Na, К в количестве 0,1-15% масс. к исходной сырьевой смеси, взятых в сухом виде.
Целесообразно проводить подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках при температуре 600-800°С, кальцинирование в печи обжига при температуре 800-1000°С, а обжиг при температуре 1100°С путем регулирования температуры подачей топлива и/или воздуха по длине печи обжига.
Целесообразно проводить одноступенчатое или многоступенчатое охлаждение клинкера при температуре 30-900°С дымовыми газами и воздухом.
На чертеже показана принципиальная схема получения низкотемпературного портландцементного клинкера, где:
1 - дробилка;
2 - железобетонные силосы для корректировки состава;
3, 4, 5, 6 - циклонные теплообменники (зона прогрева сырьевой шихты);
7 - поток бромида кальция;
8 - поток бромида натрия;
9 - поток бромида калия;
10 - смеситель для приготовления катализатора;
11 - форсунки для подачи топлива в печь обжига и декарбонизации;
12 - подача воздуха в печь обжига и декарбонизации;
13 - прямоточная вращающаяся печь обжига;
14 - зона декарбонизации сырьевой шихты;
15 - питающий вход воздуха во вращающуюся трубу печи;
16 - топливоподатчики;
17 - зона обжига печи;
18 - поток дымовых газов;
19 - устройство забора воздуха;
20 - вентилятор;
21 - воздушный холодильник для охлаждения дымовых газов и нагрева воздуха;
22 - водяной холодильник для охлаждения дымовых газов;
23 - фильтр грубой очистки (осадитель пыли);
24 - поток осажденной пыли;
25 - аппарат охлаждения клинкера дымовыми газами и воздухом с хемосорбированием оксидов серы, хлоридов и щелочных металлов;
26 - поток водяного пара;
27 - вентилятор;
28 - дымовая труба;
29 - поток воздуха;
30 - поток клинкера;
31 - коллектор воздуха.
Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера осуществляют следующим образом.
Исходное сырье - известняк или другой кальцийсодержащий материал совместно с глиной или другим материалом подобного функционального назначения подвергают предварительному дроблению и размолу сырьевых компонентов с последующей сушкой и подогревом в дробилке 1. Затем сырьевые материалы направляют в виде тонкодисперсного порошка - сырьевой муки в железобетонные силосы 2, где производят корректировку ее состава до заданных параметров и гомогенизацию перемешиванием со сжатым воздухом.
Далее однородную сырьевую смесь подвергают предварительному подогреву до 600-800°С с частичной и/или полной дегидратацией в циклонных теплообменниках 3, 4, 5, 6 с последующим прокаливанием и обжигом в обжиговой печи 13, где сырьевую смесь нагревают до 800-1100°С, подвергая при этом окончательной дегидратации, декарбонизации и обжигу в печи.
После теплообменников 3, 4, 5, 6 в сырьевую смесь вводят катализатор, приготовленный путем смешения бромидов кальция 7, бромидов натрия 8 и бромидов калия 9 в смесителе 10, либо в качестве бромида натрия или калия (8 или 9), взятый в виде порошка или гранул.
Все процессы в обжиговой печи 13 производят за счет самостоятельного сжигания топлива через форсунки 11 и топливоподатчики 16 с подводом воздуха 29 через коллектор 31 в устройства 12 и 15.
Топливо (газообразное, и/или жидкое, и/или твердое размельченное) сернистое или высокосернистое подают через форсунки 11 с того же конца печи, что и сырьевую смесь, а также через топливоподатчики 16 в одном направлении. Топливоподатчики находятся между зоной декарбонизации 14 и обжига 17. Зажигание твердого или тяжелого жидкого топлива производят от факела, работающего на газообразном или жидком топливе (на рисунке не показан). Клинкер декарбонизируют и обжигают в длинной вращающейся трубчатой печи 13 (в зонах декарбонизации 14, обжига 17), которую обычным способом устанавливают с возможностью вращения вокруг своей собственной оси и располагают с легким наклоном, поэтому сырьевая смесь в процессе обжига непрерывно транспортируется вдоль обжиговой печи 13 к ее концу.
На выходе из прямоточной вращающейся печи обжига 13 полученный клинкер 30 и клинкерную пыль отделяют от дымовых газов 18.
Дымовые газы 18 сначала охлаждают до температуры 200-900°С в воздушном холодильнике 21 за счет нагрева воздуха для сжигания топлива в печи 13, забираемого через устройство забора воздуха 19 вентилятором 20, а затем доохлаждают в водяном холодильнике 22 до температуры 30-800°С.
Клинкер, выходящий из печи 13, направляют для охлаждения в аппарат 25, где осуществляют двухступенчатое охлаждение дымовыми газами 18, поступающими через воздушный холодильник 21, водяной холодильник 22 и фильтр 23 до температуры 500-900°С на первой ступени и до температуры 30-800°С на второй ступени. Здесь же в режиме псевдоожиженного слоя проводят адсорбцию предварительно подвергшихся грубой очистке осаждением дымовых газов, при этом оставшиеся в дымовом газе и не вошедшие в состав клинкера при обжиге бромиды и оксиды щелочных металлов и оксиды серы хемосорбируют на охлаждаемый клинкер. Для доочистки готового клинкера от бромидов кальция, бромидов натрия и бромидов калия в аппарат 25 подают водяной пар 26.
Вновь нагретые дымовые газы 18, очищенные от оксидов серы и других нежелательных вредных веществ, направляют через вентилятор 27 в дымовую трубу 28.
Дымовые газы 18 после охлаждения клинкера из аппарата 25 направляют в циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6. Оксиды серы, образующиеся при сжигании топлива, сорбируются на вновь поступающие сырьевые материалы, с которыми затем поступают в печь обжига 13.
По ходу продвижения в печи сырья и топлива в печь дозируют топливо через топливоподатчик 16 и окислитель (воздух) через окружающий вращающуюся трубу печи питающий вход 15, направляя при этом в пространство печи, что позволяет регулировать температурный профиль по длине прямоточной вращающейся обжиговой печи и создавать необходимые температурные зоны. Количество топливоподатчиков 16 и окружающих вращающуюся трубу печи питающих входов 15 определяется на стадии проектирования печи, исходя из материально-теплового баланса.
Вышеописанный способ пригоден для использования сырья и топлива с относительно высоким содержанием сернистых (S до 5-10% масс.) и щелочных соединений (до 5-10% масс.).
Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа изготовления низкотемпературного портландцементного клинкера в прямоточной вращающейся обжиговой печи в сравнении с использованием катализатора - раствора хлористого кальция (по прототипу).
В качестве топлива используется нефтяной кокс с теплотворной способностью 35301 кДж/кг, содержащий, % масс.: 89,1% углерода; 3,9% водорода; 3,8% серы; 3,2% - зола, азот, кислород, следы хлора.
Пример 1 (по прототипу):
На общую массу (100%) известняка и глины дополнительно взято, % масс.: CaCl2 - 7,58%.
Получено 65,7% клинкера, основную массу которого образуют, % масс.: C3S - 56,2; C2S - 14,1; C3F - 12,1; C4F - 6,6; C2FS - 1,8, а также растворенные в клинкере в небольших количествах: Na2O, K2O, СаО, CaCl2, MgO, SO3, SO2 и другие соединения.
Пример 2:
На общую массу (100%) известняка и глины дополнительно взято, % масс.: CaBr2 - 4,18%, NaBr - 2,22%, KBr - 1,18%.
Получено 66,2% клинкера, основную массу которого образуют, % масс.: C3S - 55,6; C2S - 14,7; C3F - 12,1; C4F - 6,6; C2FS - 1,9, а также растворенные в клинкере в небольших количествах: NaBr, KBr, CaBr2, Na2O, K2O, СаО, MgO, SO3, SO2 и другие соединения.
Пример 3:
На общую массу (100%) известняка и глины дополнительно взято, % масс.: NaBr - 4,22%, KBr - 3,36%.
Получено 66,2% клинкера, основную массу которого образуют, % масс.: C3S - 56,3; C2S - 14,1; C3F - 12,2; C4F - 6,6; C2FS - 1,7, а также растворенные в клинкере в небольших количествах: NaBr, KBr, CaBr2, Na2O, K2O, СаО, MgO, SO3, SO2 и другие соединения.
Полученный цемент соответствует ГОСТу 10178-85 для цементов ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ марки 500.
Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет получить портландцементный клинкер при пониженной температуре обжига сырья на 4,45-10,2% и тем самым снизить расход топлива на декарбонизацию и обжиг клинкера в печи примерно на 5,5-8%, а также повысить выход готовой продукции - клинкера.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА | 2014 |
|
RU2552277C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2547195C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2574795C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА | 2013 |
|
RU2525555C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2402499C2 |
СПОСОБ ПИРОЛИЗА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ С ВЫРАБОТКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2008 |
|
RU2423407C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО И БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕГО АЛИТОВОГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2012 |
|
RU2520739C2 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ, А ТАКЖЕ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2339673C1 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МНОГОЗОЛЬНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА | 2008 |
|
RU2368642C1 |
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И СЕРЫ ДО N И S | 2004 |
|
RU2266775C1 |
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства низкотемпературного портландцементного клинкера. Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера путем измельчения цементного сырья с добавлением катализатора и последующим обжигом шихты в печи обжига, при этом в качестве катализатора используют бромид Na или K или смесь бромидов металлов Ca, Na, K в количестве 0,1-15% масс. к исходной сырьевой смеси, взятых в сухом виде, а на выходе из печи обжига дымовые газы подвергают охлаждению и очистке. Предлагаемое изобретение позволяет получить портландцементный клинкер при пониженной температуре обжига сырья на 4,45-10,2%, что позволяет снизить расход топлива на декарбонизацию и обжиг клинкера в печи примерно на 5,5-8%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
1. Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера путем измельчения цементного сырья, добавления катализатора и последующего обжига шихты в печи обжига, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют бромид Na или К или смесь бромидов Са, Na, К в количестве 0,1-15% масс. к исходной сырьевой смеси, взятых в сухом виде.
2. Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера по п. 1, отличающийся тем, что подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках проводят при температуре 600-800°С, кальцинирование в печи обжига проводят при температуре 800-1000°С, а обжиг при температуре 1100°С путем регулирования температуры подачей топлива и/или воздуха по длине печи обжига.
3. Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера по п. 1, отличающийся тем, что проводят одноступенчатое или многоступенчатое охлаждение клинкера при температуре 30-900°С дымовыми газами и воздухом.
US 20130000524А1, 03.01.2013 | |||
Сырьевая смесь для полученияцЕМЕНТНОгО КлиНКЕРА | 1979 |
|
SU833685A1 |
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОБРАЗУЮЩИХСЯ В УСТАНОВКАХ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА СОЕДИНЕНИЙ ХЛОРИДОВ | 1998 |
|
RU2171129C2 |
Способ обжига цементного клинкера | 1986 |
|
SU1423520A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА | 0 |
|
SU275821A1 |
Способ утилизации отходящих газов при обжиге портландцементного клинкера | 1990 |
|
SU1740343A1 |
КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ, СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК И СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК | 2009 |
|
RU2497746C2 |
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА | 2007 |
|
RU2387606C1 |
Волженский А.В | |||
Минеральные вяжущие вещества, Москва | |||
Стройиздат, 1986, с | |||
Канатное устройство для подъема и перемещения сыпучих и раздробленных тел | 1923 |
|
SU155A1 |
Авторы
Даты
2015-10-20—Публикация
2014-09-03—Подача