Способ производства портландцементного клинкера

 

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА путем подогрева и декарбонизации сьфьевой смеси , последующего ее обжига с тепловьщеляющей добавкой в слое материала и охлаждения клинкера, .о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса клинкерообразования и снижения удельного расхода топлива, в качестве тепловыделяющейся добавки используют карбид кремния с удельной поверхностью 40006000 в количестве 0,8-2,0% от массы сухой сьфьевой смеси. ю teCT

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С«|М В

РЕСПУБЛИК (19) (1)) (51)4 С 04 В 7/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f7o

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3650122/29-33 (22), 05.10.83 (46) 30.12.85. Бюп. И 48 (71) Белгородский технологический институт строительных материалов им.И.А.Гришманова (72) В.Д.Барбанягрэ и О.А;Киринкина (53) 666.92(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 382590, кл. С 04 В 7/44, 1971.

" so

2$

Ъ

° ц 0

° е .4 и е ф ь щ

Ъ а 75

В юо т

Ф

1fo (54) (57) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОРТЛАНДЦЕИЕНТНОГО КЛИНКЕРА путем подогрева и декарбонизации сырьевой сме.си, последующего ее обжига с тепловыделяющей добавкой в слое материала и охлаждения клинкера, .о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью интенеификации процесса клинкерообразования и снижения удельного расхода топлива, в качестве тепловыделяющейся добавки используют карбид кремния с удельной поверхностью 40006000 см /г в количестве 0,8-2,0Х от массы сухой сырьевой смеси.

Разница между температурой образца и температурой в печи, С

+ 22

Без добавки

+ 60

0,5

1,0

+ 72

2,0

5 0

Гранулометрический состав, мм

Разница между температурой образца и температуры в печи, С

0,63

+ 35

0,31

+ 44

3 12

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при обжиге портландцементного клинкера во вра.щающихся печах.

Цель изобретения — интенсификация процесса клинкерообразования и снижение удельного расхода топлива.

Способ осуществляется .следующим образом.

Пример. Были приготовлены сырьевые смеси на основе шихты Белгородского цементного завода с добавлением .карбида кремния 0,5-6Х, вещественный состав которых приведен в табл.1.

Карбид кремния с удельной поверхностью 4000-4500 см /r тщательно перемешивают с шихтой, чтобы 83.С был равномерно распределен в смеси.

Химический состав в пересчете на прокаленное вещество КН, и и р дан в табл.2.

Из подготовленных смесей сформовали таблетки диаметром 15 мм, высотой 20 мм при давлении 1500 кгс/см °

В центре таблетки высверливают отверстие диаметром 3 мм на глубину

10 мм, в которое опускают термопару для определения температуры внутри образца. Вторая термопара была установлена в обжигаемой печи. .Обе термопары подсоединяют к потенциометрам ПП=63 показания котоо рых записывают через 10 С подъема температуры в печи. Скорость подъема

20 град/мин.

Для определения интервала температур горения угля и карбида кремния были получены термограммы, иэображенйые на чертеже, на которых : 1 кривая находкой шихты Белгородского цемзавода, 2 — шнхты с добавкой уг- ля,3 — шихты с добавкой карбида кремния и 4 - смеси иэ чистых оксидов с добавкой карбида кремния (КН 0,93, и 2,4, р1,3). Как видно из приведенных термограмм; кривая 1 процесса спекания клинкера без добавления тепловыделяющих добавок находится ниже оси температурного разогрева печи, так как процессы, происходящие в образце, идут с поглощением тепла, являются эидотермическими. Кривая 2 (см.чертеж) характеризует шихту с добавлением угля и показывает, что выгорание угля идет в интервале температур 600-700 С и дает экзотерми01254 2 ческий эффект при подогреве шихты и частично прри ее декарбонизации. Кривая 3, характеризующая смесь чистых оксидов с добавлением карбида кремния (SiC), показывает, что горение карбида кремния дает экэотермнческий эффект в интервале температур 9001250 С, который обеспечивает быстрое нагревание материала от температуры

10 декарбонизации до температуры появления в сырьевой смеси расплава, что способствует ускорению образования клинкерных,минералов, процесс спекания протекает быстрее и при более низкой температуре. Кривая 4, характеризующая шихту с добавлением SiC, подтверждает появление экзотермического эффекта при сгорании SiC. Была установлена температура ра2О зогрева образца в зависимости от количества выгорающей добавки в сырьевой смеси SiC.

Зависимость температуры от количества ЯьС следукщая:

Содержание

SiC в сырьевой смеси, Х

+ 69

49 100 . + 67

Также была установлена температура разогрева образца в зависимости от гранулометрического состава карбида кремния.

Зависимость температуры разогрева от гранулометрического состава SiC следующая:

1201

0,20

+ 55

+ 58-60

0,08

0,04

+ 90

Самый большой эффект дает 1% до- бавка и чем тоньше измельчен SiC тем выше температура разогрева образца. Оптимальная степень измельчения 10 установлена 4000-6000 см /г, так как при более грубом измельчении карбида кремния замедляется реакция синтеза минералов. Более тонкое измельчение не дает положительного эффекта и, 15 экономически нецелесообразно.

В результате выделения дополнительного тепла при сгорании карбида кремния непосредственно в массе ма,териала в интервале температур 900 1250 С интенсифицируются процессы декарбониэации сырьевой смеси и клинкерообразования. Степень декарбонизации и скорость образования клинкерных минералов проверяли по содержанию Ca+ в продуктах обжига рентгенофазовым и этилоглицератным методами. Для определения степени декарбонизации образцы обжигались в лабораторной электрической печи с постепенным поднятием температуры скоростью 20 С/мин без изоо термической выдержки с резким охлаждением на воздухе.

Результаты рентгено-структурного анализа даны в табл.3.

Как видно из табл.4, усвоение оксида кальция н. скорость образования алита выше в сырьевой смеси с добавкой 1% $дС. Полное усвоение оксида кальция наступает при 1350 С, что д подтверждается данными, приведенными в табл.5.

На основании полученных результатов можно сказать, что предлагаемый способ позволяет снизить температуру обжига сырьевой смеси с 1450-1500 С до 1350-1400 С. Благодаря вводу добавки карбида кремния в количестве

0,8-2 0% от веса сырьевой смеси, сго35 о рающего в массе материала при 9001250 С,.интенсифицируются процессы декарбонизации и клинкерообразования.

Это дает экономию топлива при обжиге.

Кроме того, увеличивается производительность печи.

Т.абли ца 1

100,0

100

2,86

100

96,64

92,94

0,5

6,13

100

0,93

86,81 11,45

100

1,74

72,46 23,92

56,82 37,5

100

3,62

100

5,68

Для определения скорости клинкерообразования образцы диаметром 1,3 и высотой 15 мм, отпрессованные на

254 4 прессе ПСУ-50 под давлением

2000 кгс/см, помещали на подставку с магниевой подсыпкой, накрывали корундовым тиглем (для уменьшения потерь тепла в окружающую среду) и обжигали в электрической лабораторной печи с постепенным подъемом температуры до 1250 С со скоростью

20 град/мин с последующим резким охлаждением на воздухе. Скорость образования клинкерных минералов определяли по неусвоенному оксиду кальция с помощью этилоглицератного метода и по высоте пиков С S и С S на рентгенограммах, отнесенных к высоте пика эталона и умноженного на 100.

Полученные данные приведены в табл.4.

Таблица 2

1201254

Хиьяческий состав, мас.7

1Смеси с добавкой

SiC 7

Si0 А1203 ЪЪ203 CaO - КН

Шлам без добавки 22,3 5,23 .4,11

Шлам

+0 5

22,27 5 05 3,97

Шлам

+1,0

22,13 4,86 3,82

Шлем

+2,0

21,97 4,54 3,57

Шлам

+5 0

21,59 3, 79 2,98

Шлам

+10 0 21,19 2 97 2 34

22 35 5в27 4э05

Таблица 3

Содержание СаО в сырьевой смеси, 7

Температура обжига без изотермической выдержки

es доавки

10,0

40,3 45,7 39,9 45,3 40,5 44,6

900

49,8 55,7 56 3

45,7 4?,8 48,5

1000 . 1100

39,1 39,1 42,5 43,3 49,8 53,0

Смесь иэ чистых оксидов с добавкой карбида . кремния

68,38 100 0,93 2,39 1,27

67,85 100 0,93 2,47 1,27

66,98 100 0,93 2,55 1,27

65,78 100 0,93 2,71 1,27

62,94 100 0,92 3,19 1,27.

59,85 100 0,92 3,99 1,27

68,33 100 0,93 2,4 1,3

С добавкой карбида кремния, Ж

° 5 1,0 2,0 5,0

Таблица 4. 1201254

Содержание клинкерных минералов, I/Ig i100

Содержан Сао

С S

СS

11,48

12,07

Без добавки

0,5

9,02

1,0

2,0

9,09

9,74

Таблица 5-

Температура обжига, С

1450

1400

1350

0,27

2,1

Без добавки

3 5

0,27

1,0

0,5

0,69

0,15

1,0

2,0

0,12

0,65

Составитель А.Кулабухова

Редактор Н.Киштулинец Техред Т.Дубинчак Корректор И.Зрдейи

Заказ 7920/20 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

\»

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Содержание

SiC в сырьевой смеси, Ж

Содержание

SiC в сырьевой смеси, Х

18,18

17,56

24,79

24,38

12,81

11,57

10,74