Способ получения цементного клинкера Советский патент 1989 года по МПК C04B7/36 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов,преимущественно к производству цементного клинкера.

Целью изобретения является повьше- ние качества и снижение расхода топлива.

В зависимости от природы карбонатного компонента уменьшение объема элементарной ячейки СаСОэ от 367,1000 до 366,5090 А закономерно изменяет условия спекания сырьевых смесей в зоне декарбонизации и смещает фронт реакций диссоциации карбоната кальция в более высокотемпературную область. Такие изменения позволяют целенаправленно вести компоновку смесей и воздействовать на область твердо- фазовых реакций белитообразования и дальнейший жидкофазный синтез кристаллов алита в присутствии расплава, Д1Р обеспечивает условия получения

клинкера повышенной гидравлической активности до 55-60 МПа за счет достигнутого кристаллического состояния силикатных фаз при снижении расхода топлива на 2%.

При этом рентгеноструктурными и промьшшенными исследованиями выявлено, что если в сьфьевой смеси одинакового химико-минералогического состава используют карбонатные компоненты с изменением объема элементарной ячейки кристаллической структуры CaCOj, превышающим 0,1 А , то на печах наблюдается изменение режима спекания, выраженное в уменьшении длины зоны высокотемпературных реакций, что снижает стабильность режима обжига и требует периодического увеличения расхода топлива для поддержания условий формирования клинкера высокого качества.

СП

00 О ел

со

Следовательно, предлагаемый способ получения цементного клинкера, учитывающий объем элементарной ячейки кристаллической структуры CaCOj, изме пение которого поддерживается в пределах не более 0,1 А , позволяет стабилизировать физико-химические свойства смеси и режим обжига на уровне, обеспечивающем получение клинкера по- вышенной гидравлической активности при экономичном использовании топлива

Способ получения цементного клинкера повьшшнной гидравлической активности разработан в лабораторных уелоВИЯХ на различных вариантах сырьевых смесей при изменении карбонатных компонентов и испытан в промьшшенных условиях.

В производстве клинкера используют известняки, представленные четырьмя главными разновидностями: темными и светлыми мелкокристаллическими, светлыми частично мраморизованными и известняками карста. По колебаниям хи- мического состава данные разновидност известняков практически не различаются .

По методике рентгеноструктурного анализа для всех разновидностей изве- стняков определены кристаллографические параметры а и с, по которым рассчитывают объем элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО,. В качестве внутреннего эталона при рентгеновской съемке используют чистый металлический кремний. Параметр а определяют по дифрактометрическому максимуму А10 и 300с Параметр с определяют по максимумам 3.0.12 и 0.0.12 Точность определения параметра а составляет ±0,0005 А с+0,0002 А Объем элементарной ячейки структуры СаСОз рассчитывают по формуле V а2. с. sin 60.

Рентгеновским методом установлено что изменение объема элементарной яче.йки СаСОз характерно для карбонатных пород даже одного вида месторождения и зависит от специфики микропримесного состава и генетических особенностей формирования структуры кальцита. При последовательном переходе известняков от закарстЪванных или частично мраморизованных к светлым и темным мелкокристаллическим . разновидностям наблюдается снижение объема элементарной ячейки СаСОэ от 367,0854 до 366,5091 А.

о 5

п

-

5

0

5

0

I В табл. 1 представлены пределы колебаний параметров и объема структуры СаСОз по каждому из видов известняков.

Из данных табл. 1 следует, что изменение объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО,, характерно для каждого из видов известняков и при последовательном переходе от темных мелкокристаллических к известнякам карста фиксируется увеличение объема элементарной ячейки СаСОз от 366,5091 до 367,0854 А. При этом внутри каждой разновидности известняков наблюдаются свои изменения объема ячейки кристаллической структуры СаСОз. Например, внутри светлых мелкокристаллических известняков объем элемен7 арной ячейки CaCOj изменяется от 366,6881 до 366,7244 А и составит 0,1 А, При переходе к известнякам карста объем элементарной ячейки кристаллической структуры СаСОэ увеличивается до 367,0854 А и увеличиваются колебания его объема до 0,2-0,3 Х.

При переходе от частично закарсто- - ванных известняков к светлым и темным мелкокристаллическим известнякам и при разных остальных характеристиках смесей зафиксированное снижение объема элементарной ячейки СаСО приводит к повышению стабильности режима обжига, выраженному в равномерности продвижения слоя материала вдоль печи и последовательному повышению гидравлической активности клинкера от 51 до 60 МПао

Для выяснения предела влияния раз- новидност й известняков на режим обжига и качество клинкера готовят смеси с преимущественным использованием одного вида известняка и последовательном добавлением известняков другой кристаллической структуры при постоянных значениях параметров ,92+0,01, ,0+0,1, ,2+0,1 и тонкости помола по остатку на сите № 0,,0%. В каждой из смесей определяют экспериментальную энергию активации (Еа)СаС05 по известному способу. Обжиг смесей осуществляют на печах 4,5x170 м.

Поскольку на заводе используют преимущественно темные и светлые известняки, смеси 1-2 готовят с применением мелкокристаллических известняков, в которых объем элементарной ячейки СаСОо, изменяется от 366,600 до 366,650 А что состав- - ляет для каждой смеси изменение объема элементарной ячейки в пределах 0,01 и 0,05 А. Смесь 3 готовят с применением темных мелкокристаллических известняков с объемом ячейки 366,600 А с добавлением светлых и частично закарстованных известняков с объемом ячейки 366,6880 и 366,7261 А до изменения объема элементарной ячейки СаСОз не более 0,1 А. Смеси

4-5

составляют с применением темных

60.5МПа. При этом при колебании гид равлической активности клинкера от 52,5 до 60,1 МПа (примеры 2 и 5) воз можно минимальное изменение экспериментальной энергии активации от 43,2

(объем ячейки 366,60000 А ) и добавле- )5 до 4-3,5 ккал/моль, что не позволяет

Q

5305946

Из данных табл. 2 видно, что при- . менение в сырьевых смесях известняков как в чистом виде, так и при их совместном использовании характеризуется произвольным изменением экспериментальной энергии активации (Еа) от

42.4до 49,4 ккал/моль и гидравлической активности клинкера от 52,5 до

60.5МПа. При этом при колебании гидравлической активности клинкера от 52,5 до 60,1 МПа (примеры 2 и 5) возможно минимальное изменение экспериментальной энергии активации от 43,2

)5 до 4-3,5 ккал/моль, что не позволяет

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цементного клинкера. Целью изобретения является повышение качества и снижение расхода топлива. В способе получения цементного клинкера, заключающемся в приготовлении сырьевой смеси и ее обжиге, при приготовлении смеси используют карбонатный компонент с изменением объема элементарной ячейки кристаллической структуры CACO₃, не превышающим 0,1 А³. Активность клинкера составляет 57,2 - 60,5 МПа, расход топлива 98%. 2 табл.

нием мраморизованных и частично за- карстованных известняков с объемом ячейки 366,8620 и 367,0854 А до изменения объема элементарной ячейки кристаллической (труктуры CaCOj не более 0,2 и 0,3 А . Смеси 4-5 по измнению объема элементарной ячейки CaC находятся за пределами предлагаемого способа. Смесь 6 готовят по известному способу с применением темных, светлых и закарстованных известняков При этом при стремлении к снижению значения экспериментальной энергии активации менее 43,2 ккал/моль стабилизировать колебания объема элементарной ячейки СаСОз в смеси 6 менее 0,2 А не удается.

При составлении смесей установлено, что при работе по обьпиюй технологической схеме или по известному способу с применением темных и светлых известняков и добавлением мраморизованных и частично закарстованных изменение объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСОз в пределах не более 0,1 А обеспечивается количеством известняков, которое может изменяться от 50 до 15мас.% по каждой из разновидности.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

По результатам испытаний установлены допустимые пределы изменения объема кристаллической структуры карбонатного компонента в сырьевых смесях. Изменение объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСОз не более 0,1 А (примеры 1-3) максимально обеспечивает тепловую стабилизацию режима обжига и положение зоны спекания, что позволяет получить клинкер с гидравлической активностью 57-60,5 МПа при пониженном расходе топлива.

0

5

0

5

0

5

0

5

осутцествить оптимизацию технологических параметров, направленных на повышение активности клинкера и снижение расхода топлива. Полученные клинкера по известноьгу способу (смесь 6) с экспериментальной энергией активации ЕЙ 43,2 ккал/моль не превьппают по гидравлической активности 54,2 МПа

И требуют по сравнению с предлагаемым способом увеличения расхода топлива

на 1%.

Применение в сьфьевых смесях известняков с изменением объема элементарной ячейки кристаллической

Q т

структуры СаСОз свьпие 0,1 А , находящимся за пределами предлагаемого способа (пример 4-5) , так-же ухудшают условия обжига и приводит к ухудшению подготовки материала в зоне декарбонизации и уменьшению длины зоны спекания Такие изменения в режиме работы печи требуют периодического увеличения расхода топлива и снижают гидравлическую активность клинкера от 60 до 52 МПа.

Таким образом, предлагаемый способ получения цементного клинкера, пре- дусматривающий стабилизацию в смеси карбонатного компонента с колебаниями объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСОо,, не пре- вьш ающем 0,1 А-, позволяет повысить однородность приготовления смеси и улучшить ее спекаемость, обеспечивающую повьш1ение гидравлической активности клинкера на 5-8 МПа при снижении расхода топлова на его обжиг до 2%.

Формула изобретения Способ получения цементного клинкера, включающий приготовление смеси из карбонатного и глинистого компонентов заданного химико-минералогического состава, ее обжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения качества клинкера и снижения расхода топлива, для приготовлеРедактор Н. Рогулич

Составитель А. Кулабухова

Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 7860/25

Тираж 591

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскаянаб,, д. 4/5

ния смеси используют карбонатный компонент с изменением объема элементарной ячейки кристаллической структуры CaCOj, не превышающим 0,1 А .

Таблица 1

Таблица 2

42,4 43,2 46,6 49,4 43,5

43,2

98 98 98 99 100

99

Подписное