Электротермический способ получения плавленного цементного клинкера Советский патент 1961 года по МПК C04B7/44 

Известен электротермический способ получения плавленого цементного клинкера в электродугопых печах из расплавов металлургических шлаков, при котором в ванну печи заливают расилавлеииыи шлак и потом на его поверхность загружают добавку в виде извести или известкового камня.

Предложенный способ предназначен для тех же целей, но при его применении снижается удельный расход электроэнергии на единицу продукции, увеличивается производительность печи и создается возможность получать из различных разновидностей шлака плавленый клиикер заданных свойств (железистый, белый и др.). Это достигается за счет загрунсения измельченных твердых добавок декарбоннзированного известняка, например, с флюсующими примесями непосредственно на под электродуговой печи, имеющей защитный гарнисаж из плавленого клинкера.

Гарнисаж из плавленого-клинкера может наводиться на любую огнеупорную футеровку печи (магнезитовую, хромомагнезитовую, хром)1товую и т. п.) или же непосредственно на металлические стенки печи при кессонном о.хлаждении.

После загрузки декарбонизированного известняка с флюсующим примесями производят его заливку шлаковы.м расплавом, в который погружают угольные электроды и производят варку смеси.

Предложенный способ обеспечивает снижение затрат электроэнергии до уровня, при котором он становится экономически рентабельным. При этом обеспечивается высокая технологическая маневренность процесса, позволяющая получать клинкеры с различными хи.мическими и минералогическими составами. По предложенному способу вначале в ванну электродуговой печи загружается измельченная и предварительно нагретая твердая добавка, декарбонизированный известняк, например, с флюсующими примесями (АЬОз, Ре2Оз и т. п.) или без нкх. ПоЛ1 М2559- 2 том ил тпердую шихту заливается шлаковый ), после чего а .ш опускаются электроды и подводится нагрузка.

В общих чертах электропечь для получения плавленого цементноо клипкера путем химического обогащения щлакового расплава представляет собой тепловую ваппу с токонроводящими электродами, опущ.енными к электролит - шлаковый расплав.

В основном, в околоэлектрод.он зоне печн концентрируется вьгсокая температура, регулируемая подводимой мощностью и количеством П1ИХ1Ы. В ванне печи происходит постоянное принудительное конвекционное движег{ие шлакового расплава, поднимающегося вверх около электродов и распространяющегося во все стороны от электродов со скоростью 1-2 м/сек. Это движение расплава происходит преимущественно в верхнем слое, определяемом глубиной погружения электродоз. Все процессы теплообмена, расплавления вводимых добавок и реакций химического обогащения расплава осуществляются при помощи этого конвективного движения расплава. Электрическая энерП1Я подводится н ванну через угольные электроды, погруженные в шлак, где он:) преобразуется в теггловую, выделяя за определенный промежуток времеки те1гло.

При этом в зависимости от глубины погружения электродов в шлаковый расплав от 40 до 80% мощноспг выделяется около электродов в переходном контакте электрод-расплавленный шлак, в котором происходит дуговой разряд.

Остальная часть .мощности печи преобразуется в тепловую энергию в самом шлаке вследствие его электросопротивления.

Так как основной токопроводящей и рабочей частью ванны печи, в которой сосредоточено главное тепловыделение, является околоэлектродная зона (находящаяся от оси электродов на расстоянии в пределах до двух диаметров электрода), тепловое поле печи неравномерно, поэтому наибольшей температурой в печи обладают участки контакта электрод - шлак и наименьшей температурой участки ванны около стенок и подэлектродной зоны, где температура снижается на несколько сот градусов.

Эти особенности теплового .ма печи .могут быть использованы для работы печи без огнеупорной футеровки путем создания гарнисажа из клинкерного расплава на стенках печи, имеющей водяное охлаждение (кесонное). Работа печи на гарнисаже позволяет обеспечитьполучение клинкера заданного химического состава.

Как показали эксперименты, графитовая футеровка может быть заменена магнезитовой с гарнисажем из расплава цементного клинкера. В этом случае устраняется восстановительная атмосфера, создавае, мая графитовой футеровкой. При этом исчезает также опасность насыщения избыточным MgO клинкерного расплава.

Что же касается интенсификации процесса обогащен я щлакового расплава твердыми добавками, изменяющи.ми его химический состав до состава цементного клинкера, то она достигается по предложенному способу благоприятными условиями для протекания гетерогенных реакций.

При новой технологической схеме производства путем измельчения твердых компонентов шихты возможно значительно увеличить значение поверхности растворяющегося тела и уменьшить величину толщин1) диффузного слоя, что может иметь место при увеличении скорости движения растворителя относительно растворимой добавки или наоборот.

Последнее условие достигается при всплывании измельченной известковой добавки в шлаковом расплаве.

Увеличение скорости всплывания чзстлц в шлаке может быть достигнуто уменьшением веса твердой частицы, что иепосрсдствешш зависит от степени ее декарбонизации. При этом использование в кач стве твердой добавки частично декарбонизированного известняка будет способствовать ассимиляции извести шлаковых расплавов за счет перемешивания жидкой и твердой фазы шнхты газами, образующимися результате остаточной декарбонизации. При этой технологии известковые добавки равномерно обволакиваются шлаковым расплавом, что обеспечивает интенсивное растворение СаО в расплаве, обнажаются новые поверхности СаСОз, улучшается теплообмен и ускоряются процессы декарбонизации, так как СаСОз, при взаимодействии с Si02, АЬОз, FeO и другими окислами шлакового расплава образует химические соединения.

Предмет изобретения

Электротермический способ получения плавленого цементного клинкера в электродуговой печи из расплавов металлургических шлаков и добавок в виде извести или известкового камня, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии, увеличение производительности печи и возможности получения из различных ра гиовидностей шлака плавленого цементного клинкера заданных свойсги (железистый, белый и др.), измельченные твердые добавки декарбонизированного известняка, например, с флюсующими примесями загружают непосредственно на под электродуговой печи, имеющей защитный гарнисаж из плавленого клинкера, затем заливают шлаковым расплавом, в который погружают угольные электроды и производят варку смеси.

- 3 -A 142559