Способ получения цемента

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цемента в агрегатах скоростного обжига. Целью изобретения является снижение энергозатрат при помоле и повышение качества. Способ получения цемента заключается в том, что сырьевую цементную шихту в смеси с твердым топливом в виде гранул подают в печь с перекрестным током материала и газов. Сырьевая смесь проходит сушку, подогрев, обжиг и охлаждение. При слоевом сжигании твердого топлива в интервале температур 250-1400^oС материал нагревается со скоростью 1,2-7,5 град. в 1 с. Спекание клинкера осуществляют до остаточного содержания СаО_св 3-12%, а перед помолом проводят термовлажностную обработку клинкера при 65-100^oС. Расход электроэнергии составляет 7,6-8,0 кВт·ч/т. 3 табл.

Изобретение относится к способам получения цемента в агрегатах скоростного обжига, и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Известен способ получения цемента путем скоростного нагрева сырьевой смеси до температуры 850-860^oС во взвешенном состоянии с последующим медленным нагревом (10 град в 1 мин) материала до спекания при полном усвоении извести (СаО_своб. в клинкере менее 1%). Полученный клинкер охлаждают и мелят (Дуда В. Цемент. М. Стройиздат. 1981. с. 381-408). Недостатком данного способа является пережог клинкера, обуславливающий снижение качества цемента и повышение расхода электроэнергии при помоле. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения цемента путем обжига сырьевой смеси с твердым топливом в перекрестном токе с газами со скоростью нагрева 1,2-7,5 град. в 1 с в интервале температур 250-1400^oС c последующим спеканием, охлаждением и помолом. Недостатком способа является низкое качество цемента (активность не более 400 кгс/см²) и высокие энергозатраты на помол (14,9 кВт · ч/т). Целью изобретения является снижение энергозатрат при помоле и повышение качества цемента. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения цемента путем обжига сырьевой смеси с твердым топливом в перекрестном токе с газами при скорости нагрева 1,2-7,5 град. в 1 с в интервале температур 250-1400^oС, спекания и охлаждения клинкера с последующим его помолом с минеральными добавками, спекание клинкера осуществляют до остаточного содержания СаО 3-12% а перед помолом проводят термовлажностную обработку клинкера при 65-100^oC. Ведение процесса обжига до неполного спекания клинкера (при остаточном содержании свободной извести 3-12%) необходимо для предотвращения собирательной рекристаллизации алита и белита, которая способствует активности цемента. При неполном спекании размер кристаллов алита и белита не превышает 20 микрон, при среднем их размере 5-7 микрон, что наиболее благоприятно для роста качества цемента из такого клинкера. Кроме того, мягкий обжиг (недожог) клинкера снижает теплозатраты на термообработку и энергозатраты на помол клинкера. Принятый интервал остаточного содержания неусвоенной СаО (3-12%) обусловлен необходимостью разрушения продукта (клинкера) в процессе термовлажностной обработки его перед помолом. Нижний граничный предел содержания СаО_своб., равный 3% обусловлен мягким обжигом, который при снижении СаО_своб. в клинкере менее 3% переходит в жесткий обжиг с увеличением температуры более 1400^oС, при этом размер кристаллов алита и белита увеличивается, что приводит к снижению активности цемента. Увеличение содержания неусвоенной извести в клинкере более 12% также нерационально, поскольку снижается содержание алита в цементе до нуля, что снижает качество портландцемента. Проведение термовлажностной обработки клинкера перед помолом способствует разрушению гранул клинкера. т.к. при термовлажностной обработке СаО_своб. переходит в гидроксид кальция, а этот процесс сопровождается увеличением объема продукта гидратации, что и приводит к снижению прочности гранул и их разрушению. Термовлажностную обработку клинкера ведут при 65-100^o, причем для нижнего граничного значения содержания СаО_своб. в клинкере (3%) температура термовлажностной обработки минимальна (65^oС) и, наоборот, при высоком содержании СаО_своб., равном верхнему граничному значению (12%). температура пропарки максимальна (100^oС). Уменьшение температуры пропаривания 65^oС нерационально из-за недостаточного разрушения гранул клинкера, а увеличение температуры пропарки клинкера выше верхнего граничного значения (100^oС) нерационально из-за увеличения теплозатрат. Способ осуществляется следующим образом. Сырьевую цементную шихту в смеси с твердым топливом в виде гранул подают в печь с перекрестным током материала и газов. Материал проходит все стадии термообработки, включая сушку, подогрев, обжиг и охлаждение. При слоевом сжигании твердого топлива в интервале температур 250-1400^oС материал нагревается со скоростью 1,2-7,5 град. в 1 с. Обожженный клинкер после охлаждения подвергают термовлажностной обработке, которую ведут при 65-100^oС. Разрушившийся при этом клинкер подают на помол с минеральными добавками. Необходимую степень обжига клинкера выдерживают за счет регулирования дозировки угля и при ее увеличении уменьшают подачу горючего в материал, а при уменьшении степени обжига (увеличении СаО_своб. в клинкере) увеличивают дозировку горючего в материал. Примеры выполнения. Обжиги цементной сырьевой смеси, химический состав которой приведен в табл. 1, производились за 8-10 мин в лабораторной печи со слоевым сжиганием твердого топлива, оборудованной системой подачи горячего воздуха с температурой 550-600^oС. в слой материала. Выбор температуры воздуха 550-600^oС обусловлен минимальной температурой поджога твердого топлива в слое. В качестве твердого топлива был использован Кузнецкий каменный уголь марки "Т" характеристика угля приведена в табл.2. Теплотворная способность угля 25240 кДж/кг. Степень обжига (содержание СаО_своб. в клинкере) регулировалась дозировкой твердого топлива в сырьевой смеси, которая составляла 10-15% Термовлажностная обработка клинкера производилась в лабораторной пропарочной камере при 60-100^oС. После чего производился помол клинкера. Из полученного клинкера изготавливались образцы и определялись их физико-механические свойства. Результаты испытаний приведены в табл. 3. Как видно из табл. 3. оптимальное содержание СаО_своб. в клинкере составляет 3-12% а температура, при которой он подвергается термовлажностной обработке, 65-100^oС.

Формула изобретения

Способ получения цемента путем обжига сырьевой смеси с твердым топливом в перекрестном токе с газами при скорости нагрева 1,2 7,5 град/с в интервале температур 250 1400^oС, спекания и охлаждения клинкера с последующим его помолом с минеральными добавками, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при помоле и повышения качества, спекание клинкера осуществляют до остаточного содержания CаО_св. 3 12% а перед помолом проводят термовлажностную обработку клинкера при 65-100^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1