Способ получения цементного клинкера

 

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 CACO<SB POS="POST">3</SB>, не превышающим 0,1 А<SP POS="POST">3</SP>. Активность клинкера составляет 57,2 - 60,5 МПа, расход топлива 98%. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1530594

А1 (51)4 С 04 В 7/36

U L",95

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4332587/23-33 (22) 27.11.87 (46) 23.12.89. Бюл. У 47 (71) Государственный всесоюзный проектный и научно-исследовательский институт цементной промышленности (72) А.Ф. Крапля, Л.В. Клочков, А.Н. Шейко, П.И. Мокин и Ю.П.Лукошкин (53) 666.94(088.8) (56) Полищук Э.,Р. и др. Неоднородность сырья и приготовление сырьевых смесей. — Цемент, 1985, М- 12, с. 12. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО

КЛИНKEPA

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

Целью изобретения является повышение качества и снижение расхода топлива.

В зависимости от природы карбонатного компонента уменьшение объема элементарной ячейки СаСОэ от 367,1000

Оэ 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 твердофазовых реакций белитообразования и дальнейший жидкофазный синтез кристаллов алита в присутствии расплава, что обеспечивает условия получения

2 (57) Изобретение относится к промьппленности строительных материалов,преимущественно к производству цементного клинкера. Целью изобретения является повьппение 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 элементаоной ячейки кристаллической структуры СаСО» не превышающим 0,1 А . Активность клинкера составляет 57,2-60,5 МПа, расход топлива 98Х. 2 табл. клинкера повышенной гидравлической активности до 55-60 МПа за счет достигнутого кристаллического состояния силикатных фаз при снижении расхода топлива на 2Х.

0eeaL

С

СО

При этом рентгеноструктурными и промышленными исследованиями выявлено, что если в сырьевой смеси одинакового химико-минералогического состава ис- 4 пользуют карбонатные компоненты с изменением объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСОэ ! э превьппающим 0,1 А, то на печах наблюдается изменение режима спекания, ч выраженное в уменьшении длины эоны высокотемпературных реакций, что снижает стабильность режима обжига и требует периодического увеличения расхода топлива для поддержания условий формирования клинкера высокого качества.

1530594

Следовательно, предлагаемый способ получения цементного клинкера, учитывающий объем элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО, изме-5 не»ие которого поддерживается в преОэ делах не более О, 1 А, позволяет стабилизировать физико-химические свойства смеси и режим обжига на уровне, обеспечивающем получение клинкера по- 10 выше»»ой гидравлической активности при экономич»ом использовании топлива.

Способ получения цементного клинкера IIQBbIIIIe»HOEI гидравлической активности разработа» в лабораторных усло- 15 виях на раэлич»ых вариантах сырьевых смесей при изменении карбонатных компоне»тов и испытан в промышленных условиях.

В производстве клинкера используют 20 известняки, представленные четырьмя главными разновидностями: темными и светлыми мелкокристаллическими, светлыми частично мраморизованными и извест»яками карста. По колебаниям хи— мического состава данные разновидности известняков практически не различаются.

По методике ре»тге»оструктурного анализа для всех разновидностей изве- 30 стняков определены кристаллографические параметры а и с, по которым рассчитывают объем элементарной ячейки кристалличес ой структуры СаСО . В качестве внутреннего эталона при рентгеновской съемке используют чистый

35 металлический кремний. Параметр а определяют по дифрактометрическому максимуму 4 10 и 300, Параметр с определяют по максимумам 3.0.12 и 0.0.12.

Точность определения параметра а о о составляет +0,0005 А c+0,0002 А.

Объем элементарной ячейки структуры

СаСО рассчитывают по формуле V а с sin 60

Рентгеновским методом установлено, что изменение объема элементарной ячс.йки СаСО характерно для карбонатных пород даже одного вида месторождения и зависит от специфики микро50 примесного состава и генетических особенностей формирования структуры кальцита. При последовательном переходе известняков от эакарстЬванных . или частично мрамориэованных к светлым и темным мелкокристаллическим . разновидностям наблюдается снижение объема элементарной ячейки СаСО от о

367,0854 до 366,5091 А, В табл. 1 представлены пределы . колебаний параметров и объема структуры СаСОэ 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 извес.тняков наблюдаются свои изменения объема ячейки кристаллической структуры СаСОэ. Например, внутри светлых мелкокристаллических известняков объем элементарной ячейки СаСО> изменяется от 366 6881 до 366,7244 А и составит 0,1 я . При переходе к извеЬ стнякам карста объем элементарной ячейки кристаллической структуры о >

СаСО увеличивается до 367,0854 А и увеличиваются колебания его объема до 0,2-0,3

При переходе от частично закарсто-ванных известняков к светлым и темным мелкокристаллическим известнякам и при разных остальных характеристиках смесей зафиксированное снижение объема элементарной ячейки СаСО1 приводит к повышению стабильности режима обжига, выраженному в равномерности продвижения слоя материала вдоль печи и последовательному повышению гидравлической активности клинкера от 51 до 60 ИПа.

Для выяснения предела влияния разновидностей 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

КН=0,92+0,01, п=2,0+0,1, р=1,2+0,1 и тонкости помола по остатку »а сите

У 0,2 3,07. В каждой из смесей определяют экспериментальную энергию активации (E )CaCO> по известному способу. Обжиг смесей осуществляют на печах 4,5х170 м.

Поскольку на заводе используют преимущественно темные и светлые известняки, смеси 1-2 готовят с применением тер1ных мелкокристаллических известняков, в которых объем элемен1530594

6 тарной ячейки СаСО изменяется от

366,600 до 366,650 А", что составляет для каждой смеси изменение объема элементарной ячейки в пределах о3 5

0,01 и 0,05 A . Смесь 3 готовят с применением темных мелкокристаллических известняков с объемом ячейки

366,600 А с добавлением светлых и частично закарстованных известняков 10 с объемом ячейки 366,6880 и 366,7261 А до изменения объема элементарной о ячейки СаСО не более 0,1 А . Смеси, 4-5 составляют с применением темных о (объем ячейки 366,60000 A ) и добавле- 15 нием мраморизованных и частично закарстованных известняков с объемом ячейки 366,8620 и 367,0854 А до изменения объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО не 20 более 0,2 и 0,3 А . Смеси 4-5 по изменению объема элементарной ячейки СаСО> 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 СаСО> в смеси 6 менее о

0,2 А не удается.

При составлении смесей установлено, что при работе по обычной технологической схеме или по известному

35 способу с применением темных и светлых известняков и добавлением мраморизованных и частично закарстованных изменение объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО в 40 пределах не более 0,1 A обеспечивается количеством известняков, которое может изменяться от 50 до 15 мас.7. 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) 3 максимально обеспечивает тепловую

55 стабилизацию режима обжига и положение зоны спекания, что позволяет получить клинкер с гидравлической активностью 57-60,5 MIIa при пониженном расходе топлива.

Формула

Способ получения цементного клинкера, включающий приготовление смеси из карбонатного и глинистого компонентов заданного химико-минералоизобретения

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

42,4 до 49,4 ккал/моль и гидравлической активности клинкера от 52,5 до

60,5 МПа. При этом при колебании гидравлической активности клинкера от

52,5 до 60,1 МПа (примеры 2 и 5) возможно минимальное изменение экспериментальной энергии активации ст 43,2 до 43,5 ккал/моль, что не позволяет осуществить оптимизацию технологических параметров, направленных на повышение активности клинкера и снижение расхода топлива. Полученные клинкера по известному способу (смесь 6) с экспериментальной энергией активации Ед = 43,2 ккал/моль не превышают по гидравлической активности 54,2 ИПа и требуют по сравнению с предлагаемым способом увеличения расхода топлива на 17.

Применение в сырьевых смесях известняков с изменением объема элементарной ячейки кристаллической о> структуры СаСО свыше 0,1 А, находящимся за пределами предлагаемого способа (пример 4-5), также 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 MIIa.

Таким образом, предлагаемый способ получения цементного клинкера, предусматривающий стабилизацию в смеси карбонатного компонента с колебаниями объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО, не прео вышающем 0,1 A, позволяет повысить однородность приготовления смеси и улучшить ее спекаемость, обеспечивающую повышение гидравлической активности клинкера на 5-8 МПа при снижении расхода топлова на его обжиг до 27.

1530594 гического состава, ее обжиг, î т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества клинкера и сиижения смеси используют карбонатный компонент с изменением объема элементарной ячейки кристаллической структуры СаСО не превышающим О,1 А

Та блица 1 ния расхода топлива, для приготовле5

Объем

Карбонатный компонент

Смесь араметры структуры

СаСО> А элементарной ячейки о

СаСО9, А

4,9834

4,9848

4,9842

4,9852

4,9853

4,9859

Темный

Светлый

366,7285

367,0854

17,0267

17,0380

4, 9850

4,9878

Т а б л и ц а 2

Ждравлическая акРасход

Предел колебаний объема ячейки СаСО, А з

Смесь кспериентальтоплива, 7 тивность клинкера через

28 сут, MIa ная энергия активации (Еа) СаСО ккал/моль

54,2

43,2

Составитель А. Кулабухова

Техред М. Ходанич Корректор И.,Муска

Редактор Н. Рогулич

Заказ 7860/25

Тираж 591

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, Ул. Гагарина,!О1

Светлый

Частично мраморизованный

Известняк

Карста

0,01

0,05

0,1

0,2

0,3

2

4

6 (изве- 0,2 стная) 60 5

60,1

57,2

54,3

52,5

17,0322

17,0383

17,0440

17,0298

17,0286

17,0408

42,4

43,2

46,6

49,4

43,5

366,5091

366;7052

366,6881

366,7244

366,7263

366,8620

98

98

98

99

100