Способ управления процессом обжига клинкера

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА КЛИНКЕРА, включающий изменение температуры в зоне спекания, размеров зоны спекания и крутящего момента электродвигателя главного привода печи по критериальному состоянию основной фазы клинкера, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления, в качестве основной фазы клинкера выбирают фтормаенит и определяют средний размер блоков в кристаллах этой фазы и величину его отклонения от заданного уровня, равного 3-5 мкм, причем осуществляют снижение температуры в зоне спекания, сокращение ее размеров и увеличение крутящего момента электродвигателя главного,привода печи при положительном значении отклонения и осуществляют изменение этих параметров в противоположном (Л направлении при отрицательном значении отклонения до совпадения среднего размера блоков с заданным уровнем.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(1) C 04 В 7/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfTV9 (21) 3652805/29-33 (22) 18.10.83 (46) 15.07.85. Бюл. N. 26 (72) И.В.Кравченко, Г.И.Писарева, М.Т.Власова, Б.Э.Юдович, В.А.Дмитриева, О.И.Соловьева и В.В.Птицын (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности (53) 66.041.9(088.8) (56) 1. Контроль цементного производства. Л., Стройиздат, 1974., т. I(с. 304.

2..Авторское свидетельство СССР

Ф 530003, кл. С 04 В 7/44, F 27 D 19/00 (прототип). (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА КЛИНКЕРА, включающий изменение температуры в зоне спекания, размеров эоны спекания и крутящего момен„„SU„„1167165 та электродвигателя главного привода печи по критериальному состоянию основной фазы клинкера, о т л и ч аю щ н и с я тем, что, с целью повышения качества управления, в качестве основной фазы клинкера выбирают фтормаенит и определяют средний размер блоков в кристаллах этой, фазы и величину его отклонения от заданного уровня, равного 3-5 мкм, причем осуществляют снижение температуры в зоне спекания, сокращение ее размеров и увеличение крутящего момента электродвигателя главного привода печи при положительном значении отклонения и осуществляют изменение этих параметров в противоположном направлении при отрицательном значении отклонения до совпадения среднего размера блоков с заданным уровнем.

1167165

Изобретение относится к промышленности строительньи материалов

H предназначено для использования при обжиге фторированного ортландцементного клинкера, например, во 5 вращающихся печах.

Известен способ управления процессом обжига клинкера, заключающийся в стабилизации параметров, характеризующих степень обжига 10 клинкера, о которой судят по результатам определения содержания. свободного оксида кальция в клинкере 1 3.

Однако этот способ не гаранти- 1 рует получение цемента с необходимой гидравлической актИвностью.

Наиболее близким к предлагаемому яв .яется способ управления процессом обжига клинкера, включающий изменение 211 температуры в зоне спекания, размеров зоны спекания и крутящего момента электродвигателя главного привода печи по критериальному состоянию основной фазы клинкера. В этом способе в ка 2 честве фазы клинкера используют алит 2 ).

Однако этот способ нельзя использовать при управлении процессом обжига модифицированных, например, фторированных клинкеров, используемых для изготовления особо быстротвердеющих цементов, так как он не гарантирует получение цементов с необходимым уровнем раннек прочности через 2-3 ч твердения в нормальных

Г

35 условиях).

В этом способе управления уровень задания параметров, определяющих степень обжига клинкера, обуславливается получением клинкера с определенной микроструктурой осаоВНоА фазыалита, фиксируемой при помощи етрографического анализа. Во фторированном клинкере алит характеризуется черезвычайно мелкой и неотчетливой кристаллизацией независимо от режима обжига, а высокая ранняя прочность цемента из этого клинкера определяется не алитом, а субмикрокристаллической алюминатной фторсодержащей фазой (фтормаенитом 11СаО .7А1 0з CAF), поэтому петрографический анализ и оценка степени обжига по критериальному состоянию алита практически теряют смысл.

Цель изобретения — повышение качества управления, 2

Поставленная цель достигается тем, что с о глас но способ у управления процессом обжига клинкера, включающему изменения температуры в зоне спекания, размеров зоны спекания и крутящего момента электродвигателя главного привода печи по критериальному состоянию основной фазы клинкера, в качестве основной фазы клин= кера выбирают фтормаенит и определяют средний размер блоков в кристаллах этой фазы и величину его отклонения от заданного уровня, равного

3-5 мкм, причем осуществляют снижение температуры в зоне спекания сокращение ее размеров и увеличение крутящего момента электродвигателя главного привода печи при положительном значении отклонения и осуществляют изменение этих параметров в противоположном направлении при отрицательном значении отклонения до совпадения среднего размера блоков с заданным уровнем.

Способ реализуется следующим образом.

Экспериментально определяют, какое фазовое состояние фтормаенита, т.е. средний линейный размер блоков его субмикроструктуры, наблюдаемых с применением метода реплик с поверхности свежих сколов клинкерных гранул, в электронном микроскопе просвечивающего типа, соответствует заданному уровню ранней прочности цемента из обжигаемого клинкера. Этот средний размер блоков рассматривают в качестве заданного.

Варьируя расход топлива, тяry дымососа во вращающейся печи, стабилизируют температуру материала в о зоне спекания на уровне 1000-1200 С.

При помощи электронного микроскопа фиксируют средние размеры блоков фтормаенита 11Са0.7А1 0з CaF в предварительных, периодически отбираемьгх пробах клинкера и усредняют их на определенных промежутках времени.

Усредненные средние размеры блоков сравнивают с заданным, и по найденному отклонению изменяют уровень стабилизируемой температуры. При этом снижают указанный уровень, если на границах блоков наблюдается кайма из расплава, что соответствует началу плавления фазы фтормаенита и ее переходу в маенит.

3 11671

Уровень стабилизируемой температуры повышают, если усредненные размеры блоков меньше заданных, а на их границах нет признаков плавления фтормаенита, чтобы обеспечить переход твердого раствора фтормаенита с маенитом в стехиометрически точный по составу фтормаенит.

В качестве выходных параметров, характеризующих степень обжига клин- 10 кера, помимо температуры зоны спекания, можно регулировать (в качестве других косвенных параметров, коррелированных со степенью обжига) также размеры зоны спекания и крутящий 15 момент электродвигателя главного привода вращающейся печи. .Размеры зоны спекания и крутящий момент электродвигателя главного привода вращающейся печи увеличивают, 2р если усредненный размер блоков меньше заданного, равного 3-5 мкм, и уменьшают при положительном отклонении усредненного размера блоков от заданного до тех пор, пока средние размеры блоков совпадут с заданными.

В качестве показателей фазового состояния фтормаенита, применяемых в дополнение к указанному критерию размера блоков, может быть использован метод затворения измельченного в порошок клинкера водой с изготовлением лепешек из цементного теста.

При затвердевании лепешек в течение 8-10 мин температура в зоне спе- З5 кания установлена вблизи оптимума, Если же срок их затвердевания укорачивается до 4-5 мин или возрастает до 15-18 мин, то она ниже или выше оптимальной. Этот метод основан на более быстром взаимодействии с водой смеси извести с нестехиометрическим фтормаенитом по сравнению со стехиометрическим фтормаенитом и последнего — с чистым маенитом (во втором 45 случае) .

При практическом осуществлении данного способа управления процессом обжига клинкера обеспечивается получение особо быстротвердеющего цемента5О с ранней прочностью при сжатии более

150 кгс/см, что на 80-125 кгс/см выше прочности особо быстротвердеющего цемента, полученного при известном способе регулирования степени обжига.

Пример. Фторированный портландцементный клинкер получают обжи65 гом во вращающихся печах 3/3,6х70 м

Подольского экспериментального цементного завода. Содержание фтора в клинкере в пересчете на фтор-ион 1,31, вес 1 л клинкера 1100 г, внешний вид— бугорчатые коричневые гранулы средйего диаметра 10 мм, расход газа с теплотой горения 7000 ккал/кг

1500 м /ч. Температура в зоне спекания 1200 С. На поверхности скола в электронном микроскопе средний размер блоков составляет 2-2,5 мкм.

Согласно рантгенограмме фтормаенит имеет состав 11СаО 7А120з 1,5CaF

Затвердевание лепешек из теста— через 15 мин. Гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью

5000 см /г из полученного клинкера через 2 ч 80-100 кгс/см .

Заданный размер блоков фтормаенитз в клинкере, соответствующих максимальной активности цемента, 3-5 мкм.

Для его достижения, согласно предлагаемому изобретению, температуру в зоне спекания повышают до 1250 С путем увеличения расхода топлива до 1650 мэ /ч. Содержание фтора в пересчете на фтор-ион 0,97, вес 1 л клинкера 1200 г, внешний вид— бугорчатые коричневые гранулы сред:его диаметра 12 мм. Согласно рентгенограмме, фтормаенит имеет состав

11Са0.7АТ О СаР . Затвердевание лепешек из теста через 8 мин, гидравлическая активность цементa с удельной поверхностью 5000 см /r через 2 ч 180 кгс/см .

Пример 2. Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1.

Содержание фтора в пересчете на фтор-ион 0,57., вес 1 л клинкера

1350 r, расход газа 2000 м /ч, внешний вид клинкера — округлые темно-коричневые гранулы среднего диаметра 8 мм. Температура в зоне спекания 1300 С. Средний размер бло-. ков фтормаенита составляет 1,82,3 мкм. Согласно рентгенограмме фтормаенит имеет состав 11Са0 ° 7А1 0

2 3 0,5 СаР . Затвердевание лепешек из теста — через 5-6 мин. Гидравлическая активность цемента из полученного клинкера с удельной поверхностью 5000 см /r через 2 ч твердения 70-80 кгс/см .

Для достижения заданного размера блоков фтормаенита в клинкере

5 11 (3-5 мкм), соответствующих максимальной активности цемента через

2 ч твердения 180 кгс/см, температуру в зоне спекания снижают до

1230 С путем снижения расхода топлива до 1600 м /ч. Содержание фтор-, иона в клинкере 0,8Х, вес 1 л клинкера 1150 r внешний вид — бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра 11 мм. Состав фтормаенита согласно рентгенограмме 11СаО

»7А1г05 "-аР .

Затвердевание лепешек из теста— через 10 мин.

Пример 3. Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1.

Содержание фтора в пересчете на фтор-ион — 1,5Х вес 1 л клинкера

1050 r внешний вид — плохо окатанные коричневые гранулы среднего диаметра 8 мм, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С.

Размеры зоны спекания (участка печи с максимальной температурой наружной поверхности корпуса) 10 м. На поверхности скола в электронном мик-. роскопе средний размер блоков фтормаенита 1,8-2 мкм. Состав фтормаенита по рентгенограмме - 11СаО .7Al 0»

w1,7CaF< . Затвердевание лепешек— через 17 мин после затворения, гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см /г через 2 ч 45 кгс/см .

Для достижения заданного размера блоков (3-5 мкм) размеры зоны спекания удлиняют (увеличивают) до

14 м путем увеличения тяги дымососа с величины разрежения в головке печи

2-3 мм до величины 7-9 мм вод.ст.

Содержание фтора в пересчете на фтор-ион при этом снижается до 0,8, вес 1 клинкера становится 1230 r внешний вид клинкера — бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра

13 мм, состав фтормаенита по рентгенограмме 11Са0.7А1 О СаР . Затвердевание лепешки из теста происходит ререэ 12 мин после затворения, гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см /г через 2 ч после затворения 185 кгс/см

Пример 4. Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере

)Содержание фтора в пересчете на фтор-ион О,ЗХ, вес 1 л клинкера—

67165 6

1400 r, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекання 1?00"С, размеры зоны спекания — ?О м, разрежение в головке печи — 15 мм вод.ст.

На поверхности скола в электронном микроскопе средний размер блоков

8 мкм, следы плавления по краям.

Состав фтормаенита — 11СаО -7А1 0эх

> 0,2CaFz Затвердевание лепешек из теста через 4 мин после затворения.

Гидравлическая активность через

2 ч — 35 кгс/см .

Для достижения заданного размера блоков размеры зоны спекания уменьшают до 15 м путем снижения разрежения в головке печи до 10 мм вод. ст.

Содержание фтор-иона в клинкере становится равным 0,9, вес. 1 л клинкера 1120 г, внешний вид — бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра 11 мм. Состав фтормаенита согласно рентгенограмме — 11СаО к

«7А1 0 .CaF . Затвердевание лепешек из теста — через 10 мин, гидравлическая активность цемента при этом же уровне удельной поверхности

192 кгс/см в соответствии со средним размером блоков — 3,5 мкм.

Пример 5. Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1.

Содержание фтора в пересчете на фтор-ион 0,4 ., вес 1 л клинкера

1370 r, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С, размеры зоны спекания — 14 м, разрежение в головке печи 7-9 мм вод.ст.

Крутящий момент на приводе главного электродвигателя печи 10760 кГм, скорость вращения печи 0,9 мин", I

На поверхности скола фтормаенита э электронном микроскопе средний размер блоков 7,5 мкм. Состав фтормаенита — 11CaO 7А1 0 . 0,35CaF<.

Затвердевание лепешек — через 5 мин после затворения, гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см ./r через 2 ч после затворения 50 кгс/см . Для достижения заданного размера блоков во фтормаените крутящий момент увеличивают до 12000 кГм, скорость вращения печи возрастает до 1,2 мин .

Содержание фтора в пересчете на фтор-ион 0,75, вес 1 л клинкера

1100 r расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С, размеры зоны спекания 15 м, разре1167

Составитель В. Алекперов

Редактор Л. Авраменко Техред С.Aовжий Корректор В. Гирижж

Тираж 605

Подписное

Заказ 4385/25

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жение в головке печи 10 мм вод.ст.

На поверхности скола фтормаенита в клинкере под электронным микро° скопом виден средний размер блоков 4 мкм. !

Состав фтормаенита по рентгенограмме — 1 1CaO - 7А1 0 CaF . Затвердевание лепешек после затворения — через

8 мин, гидравлическая активность цемента в тех же условиях 182 кгс/см .

Пример 6. Фторйрованный 10 портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1.

Содержание фтора в пересчете. на фтор-ион 1,3Х вес 1 л клинкера .

1080 r, внешний вид клинкера — плохо 15 сформированные гранулы и пылеватый материал, средний диаметр — менее

5 мм, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С, размер зоны спекания 14 м, разрежение в 20 головке печи 7-9 мм вод.ст., крутящий момент 14000 кГм, скорость вращения

1,4 об/мин, средний размер блоков фтормаенита под электронным микроскопом менее 2 мкм. Состав — 11CaO » . 25

«7А1 0 1,8СаГ . Затвердевание Лепешек — через 3 мин после затворения, 165

Я гидравлическая активность через 2 н 25 кгс/cM .

Для достижения среднего размера блоков во фтормаените снижают крутящий момент до 11500 кГм, скорость вращения печк — ао 1 мин " . Содержание фтора снижаетсЯ до 0,9Х, вес 1 л клинкера l130 r расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С размеры зоны спекания 14 м, разрежение в головке печи 7-9 мм. На ,поверхности скола фтормаенита в ,электронном микроскопе средний pasмер блоков составляет 4,5 мкм. Состав фтормаенита по рентгенограмме

11СаО 7А1 0 . CaF . Затвердевание лепешек — через 10 мин, а гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см /r через 2 ч после затворения 180 кгс/см .

Изобретение позволит обеспечить производство эффективных видов цементов, обеспечивающих значительное снижение расхода топливно-энергетических ресурсов и повышение качества це мента.