Способ обжига цементного клинкера

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цементного клинкера . Целью изобретения является снижение расхода топлива. Во вращающуюся печь вводят щлам, состоящий из мела, глины и пиритных огарок, и отдельным потоком параллельно сырьевому шламу отходы углеобогащения . Транспортируют отходы углеобогащения в объеме печи к зоне с температурой материала 900-950°С посредством установленного соосно печи трубощнека, заглущенного с разгрузочного конца и снабженного элементами для ввода отходов в слои материала. В результате непосредственного контакта сырьевого материала с газовым потоком последний нагревается до температуры 900-950°С, а отходы углеобогащения , не контактирующие с газовым потоком , в этой зоне нагреваются до температуры 400°С. Фактически использованное тепло в процессе обжига составляет 107 кг-ут/ /т Кл. 2 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 04 В 7 44 4 Л1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138731/29-33 (22) 28.10.86 (46) !5.09.88. Бюл. № 34 (71) Государственный всесоюзный институт по проектированию и научно-исследовательским работам «1Ожгипроцемент» (72) В. И. Винниченко, О. И. Авраменко и M. Я. Сыркин (53) 666.92 (088.8) (56) Патент США № 4022629, кл. 106-!00, опублик. 1977. (54) СПОСОБ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО

КЛИНКЕРА (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цементного клинкера. Целью изобретения является снижение расхода топлива, Во вращающуюся печь

„„SU„„1423520 А 1 вводят шлам, состоящий из мела, глины и пиритных огарок, и отдельным потоком параллельно сырьевому. шламу отходы углеобогащения. Транспортируют отходы углеобогащения в объеме печи к зоне с температурой материала 900 — 950 С посредством установленного соосно печи трубошнека, заглушенного с разгрузочного конца и снабженного элементами для ввода отходов в слои материала. В результате непосредственного контакта сырьевого материала с газовым потоком последний нагревается до температуры 900 †9 С, а отходы углеобогащения, не контактирующие с газовым потоком, в этой зоне нагреваются до температуры 400 С. Фактически использованное тепло в процессе обжига составляет 107 кг.ут/

/т Кл. 2 табл.

1423520

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

Целью изобретения является снижение расхода топлива, 5

Способ осуществляют следующим образом.

Во вращающуюся печь с холодного конца подают цементно-сырьевой шлам и параллельно обособленно потоку сырьевого шлама малокалорийное топливо, например, отходы углеобогащения, содержащие в своем составе топливный и глинистый компоненты. В связи с тем, что отходы углеобогащения содержат глинистую составляющую, химический состав шлама, задаваемый в печь, корректируется с учетом этой составляющей.

Подачу малокалорийного топлива во внутреннюю полость печи осуществляют посредством установленного соосно печи транспортирующего устройства, например трубонгнека, заглушенного с разгрузочного своего конца и снабженного элементами для ввода малокалорийного топлива в слой материала.

При этом отходы углеобогащения и сырьевой шлам перемещаются в печи к зоне смешивания отдельными, параллельными потоками, причем сырьевой материал непосредственно контактирует с газовым потоком, а отходы углеобогащения транспортируются без контакта с последним.

О гсутствие непосредственного контакта между низкокалорийным топливом и газовым потоком при теплообмене между ними искЛючает воздействие лучистой и конвективной составляющих теплопередачи, что обеспечивает подогрев отходов углеобогащения до 300 — 500 С, активацию топливного и глинистого компонентов отходов, резкий температурный перепад с сыьевым материалом, перемещающимся в печи.

При этом теплопередача от газового потока к потоку сырьевого материала осуществляется при непосредственном контакте и включает все составляющие теплообмена: конвективную, лучистую и теплопроводность, в результате материал, пройдя путь до зоны смешивания, нагревается до

900 — 950 С и декарбонизируется до степени 10--3000.

При указанной температуре и степени декарбонизации сырьевого материала осуществляют подачу отходов углеобогащения с температурой 300 — 500 С в его слой.

Вследствие резкого температурного перепада между смешиваемыми материалами происходит быстрое нагревание отходов углеобогащения, что приводит к разложению топливной части на твердый остаток и лету-, чие продукты, формирующие вокруг частицы газовую оболочку.

Горение, т. е. реакция между СО и 0>, происходит в пограничном слое, а в твердой частице (B < вязи с недостатком кислоро20

ЗО

55 дa) происходит восстановление СО до СО по реакции CO+C 2СО. При постоянной температуре частиц (в данном случае 900 С) скорость горения зависит от концентрации реагирующих веществ, в первую очередь

СО . В зоне декарбонизации в результате диссоциации СаСОз — + СаО+СО и выделения СО создается высокое парциальное давление СО (760 мм рт. ст.) и высокая концентрация СО>, что обеспечивает интенсификацию процесса горения в зоне декарборнизации. Наличие углерода в присутствии карбоната кальция обеспечивает интенсификацию процесса декарбонизации

СаСОз+С=СаО+2СО.

При этом выделившиеся при дегидратации глинистой составляющей отходов углеобогащения пары воды интенсифицирующе действуют на процесс декарбонизации сырьевого материала, так как они вызывают гидролиз карбоната, причем этот эффект усиливается за "÷åò того, что сравнительно небольшое количество воды может привести к гидролитическому разложению большогс количества карбоната за счет циклически повторяющегося процесса:

СаСО3+Н20 Са (ОН) 2+COAL

К О + СаО в

На.рев глинистой составляющей отходов углеобс ащения способствует ее активизаци;: и приобретению наибольшей реакционной способности к моменту взаимодействия свободной СаО, что позволяет интенсифицировать процессы твердофазовых реакций, так как в присутствии активного глинистого компонента повышается интенсивность взаимодействия алюминатов и силика.гов кальция в твердой фазе. Это способствует завершению процесса клинкерообразования в более короткие сроки.

Завершение процессов клинкерообразования осуществляют в зоне спекания при пониженном расходе технологического топлива в этой зоне.

Необходимый для горения технологического топлива и топливного компонента отходов углеобогащения в зоне декарбонизации кислород подается в качестве первичного воздуха к технологическому топливу с головки печи при коэффициенте избытка воздуха 1,2 — 1,3. Повышение указанного предела приводит к значительному снижению температуры факела, уменьшение коэффициента избытка воздуха вызывает нехватку кислорода для горения в зоне декарбокизации.

После обжига полученный цементный клинкер подается,на охлаждение в хо." эдильник.

Пример. Опробование предлагаемого способа обжига клинкера проводилось на вращающейся печи 0,5бх7.

Сырьевой в;лам готовили на основе технологических проб сыгья Старосхольского цементного завода.

1423520

25

Формула изобретения

Таблица 1

Химический состав, мас.Х

1 1 ll > I I 1

Компоненты

SiO А1 Оз Fe O CaO NgO К О SO> пр. п.п.п.

42,48

0,95

68, 28

Иел

0,03 0,03

0,17 55,30 0,25

0,22

11,67 4,25 2,5

208 008 009 813

1,40

Глина

Пиритные огарки

12, 68 2, 15 73, 22 2, 05 1, 94 О, 03 6, 45 О, 21

Химический состав компонентов шлам а и отходов углеобогащения приведен в табл. 1.

На основании расчета сырьевой смеси во вращающуюся печь вводили шлам, состоящий из мела в количестве 1,197 кг/кг. Кл (76,58 мас.%), глины — 0,2! 4 кг/кг Кл (13,65 мас.%), пиритных огарок — 0,022 кг/

/кг Кл (1,40 мас.%) и отдельным потоком параллельно сырьевому шламу — отходы углеобогащения в количестве 0,131 кг/кг- Кл (8,37 мас %).

Отходы углеобогащения подавали и транспортировали в объеме печи к зоне с температурой материала 900 — 950 С посредством установленного соосно печи трубошнека, заглушенного с разгрузочного конца и снабженного элементами для ввода отходов в слой материала.

При этом отходы углеобогащения и сырьевой шлам перемешивались в печи к зоне смешивания отдельными, параллельными потоками. В результате непосредственного контакта сырьевого материала с газовым потоком последний нагревался до 900 — 950 С, а отходы углеобогащения, не контактирующие с газовым потоком, в этой зоне имели температуру 400 С. Контроль температурного режима материала осуществлялся с помощью термопар. При указанных температурах осугцествляли смешение потоков сырьевого материала и отходов углеобогащения.

В момент смешения отходы углеобогащения подвергаются термическому удару, в результате чего происходит активация глинистой составляющей и выделение летучих, которые, взаимодействуя с кислородом, выделяют тепло, расходуемое на протекание процесса декарбонизации.

При дальнейшем продвижении материала с отходами начинается горение твердотопливных включений в отходах. Выделяющееся тепло от сгорания отходов в зоне декарбонизации используется здесь же на интенсификацию реакций декарбонизации. Активация глинистой составляющей способствует повышению интенсивности взаимодействия алюминатов и силикатов кальция в твердой фазе.

Завершение процессов клинкерообразования в зоне спекания осуществляли при сниженин количества технологического топлива на 3,1% и увеличении коэффициента избытка воздуха до 1,3.

Полученный в результате осуществления предложенного способа клинкер характеризовался следующим химическим составом, мас.%: 810з 22,05; А1зОз 5,36; РезОз 3,83, СаО 66,7; Ngo 0,72; КзО 1,03, ЬОз 0,46; проч. 0,10 и минералогическим составом, мас %: СзЯ 63, СзЬ 17; СзА 8, C4AF 12.

Предлагаемый способ обжига предусматривает введение 8 — 25% отходов углеобогащения.

Введение максимального количества отходов углеобогащения (25%) позволяет сэкономить до 20% технологического топлива.

Сравнительные результаты по использованию тепла в процессе обжига представлены в табл. 2.

Использование предлагаемого способа обжига цементного клинкера позволяет интенсифицировать процесс декарбонизации цементно-сырьевого шлама за счет подвода тепла непосредственно в зону декарбонизации, а также интенсифицировать процесс протекания твердофазных реакций за счет введения активированной глинистой составляющей отходов углеобогащения в зону с температурой материала 900 — 950 С и степенью декарбонизации 10 — 13%, что позволяет получить клинкер с высоким содержанием влита и соответственно высокой прочностью.

Способ обжига цементного клинкера во вращающейся печи путем введения сырьевой смеси с холодного конца печи, сжигания основного топлива с горячего конца печи и подачи дополнительного малокалорийного топлива с холодного конца печи, отличаюи1ийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, малокалорийное топливо подают отдельным потоком и транспортируют в печи параллельно потоку сырьевой смеси и смешивают с последним в зоне, где температура сырьевой смеси 900 — 950 С, а температура топлива 300 — 350 С.

1423520

Продолжение табл. 1

Химический состав, мас.X

1 I I I

Компоненты

SiO A1 O3 Fe O CaO тходы угеобога31,26 22,38 30,51 1,40 1,20 1,40 0,03 0,88 11,51 тце ния

Таблица2

Показатели

Способ известный предлагаемый

Выход летучих,X

40 мер, отходов углеобогащения

2500

2500

Потеря теплотворной способности с отходящими газами печи, ккал кг

1000 составе сырьевой смеси ккал кг.Кл

750

750 кг ут т.Кл

107

107

Фактически исполь65

107

Составитель А. Кулабухова

Реда ктор Т. Л азор енко Техрсд И. Верес Корректор М. Максимишинец

За к аз 4601/26 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Теплотворная способность, ккал напри— кг епло, которое получено при обжиге клинкера от применения отходов углеобогащения при замене или 20Х зованное тепло в процессе обжига, кг ут т. Кл

I1gO K O SO> пр. п.п.п,