Способ получения мелкозернистого клинкера

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно, к производству цементного клинкера. Целью изобретения является повышение качества клинкера, интенсификация процесса клинкерообразования и повышение эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера. Способ получения мелкозернистого клинкера включает тепловую обработку и декарбонизацию цементной сырьевой шихты, плавление ее в плавильной камере до микрокапельного расплава, синтез клинкера с последующим его охлаждением. При синтезе клинкера подают микрокапельный расплав сырьевой шихты со скоростью 100 - 250 м/с, а охлаждение клинкера проводят в три стадии в холодильнике циклонного типа, причем воздух, подогретый до температуры 1000 - 1250°С на первой стадии охлаждения совместно с 10 - 20% топлива от общего его расхода подают на плавление клинкера в плавильную камеру, а воздух, подогретый на второй ступени охлаждения, подают на декарбонизацию сырьевой шихты . Получена структура клинкерных частиц в виде плотных однородных спеков, размер кристаллов - однородный мелкозернистый и составляет 50 - 70 мкм. 2 ил., 3 табл. С ттагз

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 04 В 7/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР г ! ! !

---!"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4492868/33 (22) 10,10.88 (46) 15.09,92. Бюл,¹34 (71) Белгородский технологический институт строительных материалов им, И.А.Гришманова (72) П.В,Беседин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1694506, кл. С 04 8 7/36, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО КЛИНКЕРА (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно, к производству цементного клинкера. Целью изобретения является повышение качества клинкера, интенсификация процесса клинкерообразования и повышение эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера.

Способ получения мелкозернистого клинкеИзобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно, к производству цементного клинкера.

Целью изобретения является повышение качества клинкера, интенсификация поцесса клинкерообразования и повышение эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера.

Сущность способа заключается в том, что цементную сырьевую шихту разделяют на два потока и осуществляют предварительную тепловую подготовку, декарбонизацию и нагрев ее до 1100 — 1250 С, затем доводят до микрокапельного расплава и подают в объединенный турбулизированный поток со скоростью 100 — 250 м/с. При

„„5U„„1761708 А1 ра включает тепловую обработку и декарбонизацию цементной сырьевой шихты, плавление ее в плавильной камере до микрокапельного расплава, синтез клинкера с последующим его охлаждением. При синтезе клинкера подают микрокапельный расплав сырьевой шихты со скоростью 100 — 250 м/с, а охлаждение клинкера проводят в три стадии в холодильнике циклонного типа, причем воздух, подогретый до температуры 1000 — 1250 C на первой стадии охлаждения совместно с 10 — 20% топлива от общего его расхода подают на плавление клинкера в плавильную камеру, а воздух, подогретый на второй ступени охлаждения, подают на декарбонизацию сырьевой шихты. Получена структура клинкерных частиц в виде плотных однородных спеков, размер кристаллов — однородный мелкозернистый и составляет 50 — 70 мкм. 2 ил., 3 табл.!

1 Ь этом соотношение смешиваемых масс потока поддерживают в пределах от 1:1 до 0:1. В,о, зависимости от соотношения масс и скорости подачи обоих потоков осуществляется целенаправленное регулирование агрегирования микрокапель. Далее сформировавшиеся микрокапли охлаждаются, и затем в Ю виде мелкозернистого клинкера осаждают на дно реактора смесителя, Большая скорость подачи до 250 м/с микрокапельного рас- д плава сокращает размер частиц до нескольких микрон — 5 — 10 мкм, низкая скорость до 100 м/с увеличивает размер микрокапель до 50 — 100 мкм. увеличение соотношения масс до 1:1 также увеличивает вероятность агрегирования микрокапель расплава, одновременно увели1761708 чивает и однородность по структуре и размеру микрокапель, а затем и клинкерных частиц.

В этих технологических операциях заложена важная основа повышения качества клинкера за счет повышения плотности спека и регулирования размера кристаллов элита, так как известно, что чем больше жидкой фазы, тем более плотный образуется спек, и тем более полно и глубоко проходят реакции клинкерообразования,а чем мельче кристаллы элита, тем выше активность и марка будущего цемента. Более плотный спек имеет и лучшую размолоспособность, Оптимальный размер кристаллов алита колеблется от 10 до 150 мкм, Следовательно, получение плавленного мелкозернистого клинкера в пределах 50 — 250 мкм

15 позволяет получить размер кристаллов алита в пределах 10 — 150 мкм, и следовател ьно, 20 наилучшее качество клинкера.

Сущность способа поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема осущест25 реактор экзотермических реакций и система холодильников циклонного типа.

Схема включает системы 1 и 2 циклонного типа для предварительной тепловой обработки обоих потоков сырьевой шихты до температуры 800 — 900 С, систему реакторов декарбонизаторов 3 и 4 для декарбонизации и дальнейшего нагрева сырьевой шихты до температуры 1100 — 1250ОС, камеры 5 и 6 для нагрева шихты до температуры

1100 — 1550 С, плавления и формирования микрокапель, реактор смеситель 7 для смешения микрокапель в необходимом соотношении в соответствии с заданными свойствами клинкера, систему холодильников 8, 9, 10 циклонного типа для охлаждения мелкозернистого клинкера и подогрева вторичного воздуха, вентиляторов 11 и 12 для подачи нагретого до 1000 — 1250 С вторичного воздуха камеры 5 и 6, вентиляторы 13 и 14 для подачи вторичного воздуха в реакторы декарбонизатора 3 и 4, Способ осуществляют следующим образом. Цементная сырьевая шихта подвергается предварительной тепловой обработке в системе теплообменных устройств 1 и 2, например,,циклонного типа, где нагревается до температуры 800—

900 С. При этом в систему теплообменных устройств 1 и 2 подаются высокотемпературные отходящие газы из реакторов декарбонизаторов 3 и 4 и реактора-смесителя 7.

Из системы теплообменных устройств 1 и 2 сырьевая шихта подается в реакторы 3 и

4, где осуществляется декарбонизация и нагрев шихты до температуры 1100 — 1250 С, 30

55 вления предлагаемого способа; на фиг.2Далее шихта подается в камеры 5 и 6, где она доводится до микрокапельного расплава за счет подвода в эти камеры 10 — 20 / топлива и нагретого до 1000 — 1250 С вторичного воздуха, Микрокапельный расплав из камер 5 и 6 подается в обобщенный поток в реактор смеситель 7, где завершаются реакции клинкерообразования, и, кроме того, в результате столкновения и агрегирования микрокапель, а затем и охлаждения, осуществляется формирование частиц клинкера размером 50 — 250 мкм, которые под тяжестью собственного и инерционных сил потока, обусловленного скоростью вылета частиц из камер 5 и 6, оседают на дно реактора 7, а затем через патрубок 15 подаются в холодильник 8.

В патрубок 15 подается воздух из окружающей среды, который затем охлаждает мелкозернистый клинкер в патрубке 15 и холодильнике 8. Причем количество воздуха, подаваемого в патрубок 15, обусловлено обьемом вторичного воздуха, который необходимо подавать в камеры 5 и 6 сжигания подводимого туда 10 — 20/ топлива. Если соотношение смешиваемых масс равно 1;1, то в каждую из камер 5 и 6 подается, как показано на фиг.2, 5 — 10/, топлива, Объем этого воздуха колеблется в пределах 0,15—

0,2м /кг клинкера.

Вторичный воздух с температурой 1000 — 1250 С из холодильника 8 с помощью вентиляторов 11 и 12 подается в камеры 5 и 6 для сжигания топлива, подводимого вместе с воздухом.

Из холодильника 8 через патрубок 1с частично охлажденный до температуры 85С вЂ” 1100 С мелкозернистый клинкер подаются во вторую ступень охлаждения холодильника 9, На этой стадии процесса клинкер ох. лаждается до температуры 500-700 Ñ. Вто ричный воздух из холодильника 9 с помощью вентиляторов 13 и 14 подается с . реакторы декарбонизаторы 3 и 4 для сжига ния подводимого в них топлива.

Из холодильника 9 через патрубок 1 охлажденный клинкер подается в холодиль ник 10, где охлаждается до температуры 5( — 60 С, Вторичный воздух, отбираемый и: холодильника 10 с температурой 200—

300 С, может быть использован для предва рительной тепловой обработки цементноь сырьевой шихты в циклоне 18.

В табл.1 приведен сопоставительны анализ времени и количества операций, за трачиваемых на осуществление процесса пс прототипу и по предлагаемому способу.

Разница затрат времени составляет =

105 — 83 = 22 с., что составляет 20/о.

1781708

Таблица1

Сопоставление количества операций и времени, затрачиваемых на получение клинкера по прототипу и предлагаемому способу

По прототипу по авт.св, h" 1694506 По предлагаемому способу

1 Тепловая подготовка = 40 с.

2 Декарбонизация = 20 с, 1 Тепловая подготовка 40 с, 2 Декарбонизация = 20 с, 3 Получение микрокапельного расплава легкоплавкой шихты = 2-3 с.

3 Получение микрокапельного рас" плава цементной сырьевой шихты, осуществление реакций клинкерообразования в жидкой фазе 2-3 с °

4 Отсутствует

4 Нагрев известкового компонента до температуры 1100-1550 С 5 с.

5 Смешение микрокапель легкоплавкой шихты и части известкового компонента 1"3 с,.

6 Диффузия частиц известняка в объеме реактора и в микрокаплях легкоплавкой шихты, осуществление реакций клинкерообразования = 10-15 с.

5 Смешение микрокапель двух потоков расплавленного клинкера = 1-2 с.

6 Отсутствует

7 кристаллизация клинкерных минералов, 7 I:ðèñòàëëèçàöèÿ клинкерных минеосаждение чаСтиц мелкозернистого ралов, осаждение частиц мелко" клинкера Т = 15-20 с, зернистого клинкера Т = 15-20 c., Суммарные затраты времени =

= 40+20+3+5+2+15+20 105 с.

Суммарные затраты времени

= 40+20+3+20 = 83

Из табл.1 видно, что предложенный способ-имеет меньше техологических операций — отсутствуют в сравнении с прототипом по табл.1 четвертая и шестая операции, и кроме того затраты времени на осуществление процесса клинкерообразования сокращаются на 20 процентов, B табл.2 приведены сопоставительные характеристики качественных оценок клинкера по прототипу и предлагаемому способу.

Известно, что чем больше жидкой фазы содержит клинкерный расплав, тем выше плотность спека и тем однороднее его структура и мельче кристаллы влита, а чем мельче кристаллы алита, тем выше марка цемента и его активность, Полное отсутствие свободной окиси кальция позволяет получить более качественный клинкер, а следовательно, в последующем и цемент.

В табл.3 представлен сравнительный анализ эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера.

Разница в эффективности использования тепла составляет 357 — 252 = 105 кДж/кг.кг.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество полученного клинкера, интенсифицировать процесс клинкерообразования и повысить эффективность энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера.

5 Формула изобретения

Способ получения мелкозернистого клинкера, включающий тепловую обработку и декарбонизацию цементой сырьевой ших10 ты, плавление ее в плавильной камере до микрокапельного расплава, синтез клинкера с последующим его охлаждением, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества клинкера, интенсификации про15 цесса клинкерообразования и повышения эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера, при синтезе клинкера подают микрокапельный расплав сырьевой шихты со скоростью 100 — 250 м/с, 20 а охлаждение клинкера проводят в три стадии в холодильнике циклонного типа, причем воздух, подогретый до 1000 — 1250 С на первой стадии охлаждения совместно с 10—

20%-ми топлива от общего его расхода, под25 ают на плавление клинкера в плавильную камеру, а воздух, подогретый на второй ступени охлаждения, подают на декарбонизацию сырьевой шихты.

1761708

Таб лица2

Сопоставление качественных характеристик клинкера, получаемого по прототипу и по предлагаемому способу

По п ототип по авт.св. ¹ 1694506

По и едлагаемом способ

1 Структура клинкерных частиц рыхлая

1 Структура клинкерных частиц в виде плотных однородных спеков

2 Размер кристаллов однородный мелкозернистый 50-70 мкм

3 Полное отсутствие свободной окиси кальция

Таблица3

Сравнительный анализ эффективности использования тепла по известному и предлагаемому способу

По предлагаемому способу

По известному способу

1 Температура вторичного воздуха, подаваемого на сжигание топлива

T 900 C

2 Объем воздуха, подаваемого на сжигание топлива = 0,2 мз

2 Объем воздуха, подаваемого на сжигание топлива = 0,2 мз

3 Теплосодержание воздуха Т C =

= 900 1,397 0,2 252 кДж/кг кг

С - теплоемкость воздуха при Т = 900 С

Кинкер

2 Возможно наличие крупных кристаллов алита до 300 мкм, неоднородный размер кристаллов

3 Возможно наличие свободной окиси кальция

1 Температура вторичного воздуха, подаваемого на сжигание топлива

Т = 1250 С

3 Теплосодержание воздуха T C =

= 1250 ° 1,438 = 357 кДж/кг кг

С - теплоемкость воздуха при Т =1250 С

1761708 г.азы. як:ю

= 4 .К Ц>

v, . цквр

Т = 100-Å50

r9 Рог 2

3 "ам ень

Охм бдений

Составитель З.Корякова

Редактор Н.Силнягина . Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 3231 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 с . sue

Ц6",.- -;,вам сыр : аи, - п а, Т= l t50- i ) С

Ьъ 1х

{т у 4

Ф

jest IЕН Л. лаЯ (ь p>E 60)

- а т=н5Ь-1250С

Ь.-бгх