Способ производства цементного клинкера Советский патент 1982 года по МПК C04B7/36 

Изобретение относится к тёхноло гни вяжущих материалов, в частности к способам производства цементного клинкера.

Известен способ производства це.ментного клинкера путем изготовлен ВИЯ тонкомолотой сырьевой смеси и смешивания ее с доменным шлаком, имеющим размер зерен не менее 0,2мм, или путем введения шлака непосредственно в печь l.

Недостатком указанного способа является замедленное усвоение свободной окиси кальция.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства цементного клинкера путем приготовления сырьевой смеси и обжига ее во вращающейся печи с введением шлаковой дабавки в подготовительные зоны печи с холодного конца .22 .

К недостаткам известного способа относятся трудности, связанные с I регулированием процесса клинкерооб|разования, так как количество дополнительно вводимого в подготовительные зоны печи материала в значительной мере зависит от состава и подготовки сырьевой смеси, и труднорегулируемое количество образующейся жидкой фазы может либо тормозить реакции клинкерообразования, либо способствовать образованию колец в печи и существенно затруднять процесс обжига.

Реализация способа недостаточно интенсифицирует процессы клинкерообразования: при высоком силикатном

10 модуле сырьевой смеси дополнительная подача материалов сильно ограничена, так как злектротермофосфорный шлак и зола имеют сравнительно высокое содержание кремнезема.

15

Ускорение твердофазо.вых реакций сокращает пребывание материала в белитовой стадии, обеспечивая лучшую подготовку его перед поступлением в зону спекания, и в частности, повы20шая агломерационную способность материала при использовании тощего сырья, что способствует нормализации его продвижения в печи в-процессе обжига.

Ускорение образования, снижение

25 вязкости и повышение реакционной способности фазы, как и интенсификация всех предшествующих твердофазовых реакций, приводят к увеличению протяисенности зоны спекания во вра30щающейся печи, а также к снижению температуры обжига клинкера и, еледовательно, сокращению времени пребывания материала в печи. Цель изобретения - интенсификация процессов клинкерообразования и снижение энергетических затрат. Поставленная цель достигается тем что согласно способу производства цементного клинкера путем приготовления сырьевой смеси и обжига ее во вращающейся печи с введением шлановой добавки в подготовительные зоны печи с холодного конца в« качест ве добавки вводят смесь гранулированных электротермофосфорного и возгоночного свинцового шлаков с размером гранул «10 мм в количестве 2040 вес.% при соотношении от 4:1 до 7:1. . Электротермофосфорный шлак получают в электропечах при 2100-2300с после чего его гранулируют при резком водном охлаждении. Это основной шлак, состав которого в подавляющем большинстве представлен двумя окисл ми - кремнеземом (40-45%) и окисью кальция (45-50%). Остальные компоне ты представлены ,,(2-4%) , (до 0,5%), МдО (3-4%). В шлаке йрисутствуют также пятиокись фосфора и фтор. Материал представлен почти на 100% шлаковым стеклом. Возгоночный свинцовый шлак получают в процессе фьюмингования, т/е. возгонки и доизвлечения содержагдихся в первичном шлаке выплавки свинца о татков металлов. Затем этот шлак в огненно-жидком состоянии гранулируют при резком водном охлаждении. Химический состав возгоночного свинцового шлака следующий, %: SiOo. 28,14; , 6,45 8,20; FeO 28,64; СаО 19,17; МдО 4,54; Т ,23; К2.О + ВаО + Na,j.O 0,27+ + 2,52 + 0,45; ST. 0,13. Возгоночный свинцовый шлак, помимо алюмосиликатной части, является железосодержащим компонентом - плавнем, поэтому добавление в сырьевую смесь пиритовых огарков или флюарита в качестве плавня не требуется. Повышению минерализующего действия шлака способствует присутствие в нем окиси бария (до 3%), а также металлов Zn, Си, РЬ, Ni, Со, Ti, Cd и В i , в сравнительно малых количествах, которые помимо минерализующего действия при обжиге цементного клинкера, являются легирующими добавками к цементу и способствуют повышению его активности. Гранулированные шлаки от выплавки свинца образуются в результате сульфидной плавки в условиях сильно восстановительной среды, обусловленной присутствием кокса, поэтому железосодержащее соединение представлено закисью железа, имеющей повышенную реакционную способность и ускоряющей подготовку для реакций клинкерообразования. Реакционная способность шлака благодаря наличию закисного железа (до 40%) проявляется еще при 280с, когда FeO переходит в Fe, 04., а затем при 470 С в . Причем окисление закиси железа при температуре до 850°С осуществляется не только кислородом, но и углекислым газом, что способствует ускорению твердофазовых реакций. Это как бы растягивает печь, способствует улучшению подготовки материала, а в дальнейшем значительно ускоряет появление жидкой фазы и всю кинетику реакций клинкерообразования. Гранулированный возгоночный шлак от выплавки свинца представляет собой зеленовато-черные плотные, но трещиноваты е гранулы размером преимущественна от 5 до 10 мм. В шлаке преобладает шлаковое стекло, составляя не менее 90%. Кристаллические фазы (пироксены, фаялит, метасиликат железа, рудные минералы) занимают подчиненное положение и распределены в шлаковом стекле неравномерно. Таким образом, кроме своего прямого действия, возгоночный свинцовый шлак как железосодержащий компонент оказывает сильное флюсующее и минерализующее действие во время обжига цементного клинкера. Повышая реакционную способность спекаемого материала, он способствует улучшению кристаллизации цементного клинкера и повышает его активность. Одновременно с ускорением реакций клинкерообразования может быть снижена температура обжига или увеличено питание печи. В обоих случаях достигается снижение энергетических затрат на обжиг цементного клинкера без ухудшения его качественных показателей. . Необходимость повышения тонины помола сырьевой смеси при обжиге во вращающейся печи обусловлена реакциями между основными и кислотными окислами, которые протекают в твердом состоянии, где полнота взаимодействия тесно связана с величиной поверхности соприкосновения При использовании гранулированных шлаков необходимость в их тонком измельчении отпадает, так как в реакциях, протекающих в подготовитель.ных зонах печи, они фактически не участвуют, а при поступлении их в зону спекания вращающейся печи происходит расплавление стекловидных шлаковых гранул, которое наступает раньше и происходит быстрее, чем у закристаллизованных материалов. При этом реакции клинкерообразования протекают в основном в жидкой среде расплава, где для скорости и полноты протекания реакций дисперсность материала не имеет столь важного значения. Это дает возможность вводить непосредственно в печь, в ее подготовительные зоны шлаковые зернагранулы величиной до 10 мм.

Способ производства цементного клинкера осуществляют следующим образом.

При подаче в печь смеси электротермофосфорного и возгоночного свинцового шлаков количество его рассчитывается исходя из химических составов известнякового и шлакового компонентов.

Приготовленный путем измельчения известняковый компонент подают во вращающуюся печь известным технологическим способом.

Одновременно в подготовительные зоны вращаю1цейся печи со стороны ее холодного конца вводят гранулированные электротермофосфорный и возгоночный свинцовый шлаки с величиной гранул меньшей или равной 10 мм в количестве 20-40% от веса всей сырьевой смеси при соотношений от 4:1 до 7:1. Дозировка шлаковых компонентов производится тарельчатым питателем, а подача в печь уже готовой шлаковой смеси осуществляется с помощью форсунки, на которую она подается питателем усреднительного бункера.

Влажность шлаковых компонентов, поступающих в печь, не должна превы- i шать 5%,-Если ома оказывается выше, то необходимо осуществлять подсушку, . например, в сушильном барабане. Находящаяся на поверхности стекловидных гранулированных шлаков влага быстро испаряется и затруднений в работе сушильных устройств при этом не возникает.

Интенсифицирующее действие вводимых в подготовительные зоны печи шлаков проявляется в увеличении производительности печи, снижении удельных затрат на обжиг цементного клинкера и повышении его активности при неизменном помоле за счет увеличения содержания алита в клинкере.

0 Смесь гранулированных электротермофосфорного и возгоночиого свинцового шлаков подается в подготовительную зону вращающейся печи размером 3,6X150 м В количестве 36% от

5 веса всей сырьевой смеси при соотношении 5:1 и с размером гранул меньшим или равным 40 мм.

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов

0 производства цементного клинкера представлена в таблице.

В результате применения предлагаемого способа производства цементного клинкера достигнуто сокращение

времени на обжиг, которое эквива35лентно снижению расхода технологического топлива На 6,72%.

ё g

п

ю

о

14

тЧ (Ч

я о

о и о

h

tl

ш

ш m о. а

п«

ж ж

§

§0

Se

0) X

ю н

Г) г

««

Л Щ

х-я

ь я о я

S Н

о, U

(U ч

н о

X ш

(в о

&g

X а

к 1)

я

о« о

«о гч

«-I m

со

1Л CS

со ч

VO 1Л

1Л tn

«о

тч «ч

to

о о

г

см гч

Г4

«м м

(М

1Л W

о о

so to

o

со о,

г1Г

о

и

со

о

о«

очвч

о о

09 М

в«

М

СП

«-I гГл

со г

tn о

X Г)

о г

о о

IM П

8

g

I I

Формула изобретения

Способ производства цементного клинкера путем приготовления сырьевой смеси и обжига ее во вращающейся печи с введением шлаковой добавки в подготовительные зоны печи с холодного конца,.отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов клинкерообразования и снижения энергетических затрат, в качестве добавки вводят

смесь гранулированных электротермофосфорного и возгоночного свинцового шлаков с размером гранул 10мм в количестве 20-40 вес.% при соотношении от 4:1 до 7:1.;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 658102, кл. С 04 В 7/36, 1977 (прототип).