Способ получения строительных материалов

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в цементной, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат, повышение устойчивости, гибкости и управляемости технологии. Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения строительных материалов измеряют соотношение скоростей декарбонизации и измельчения, сравнивают его с заданной величиной и при отклонении измеренного соотношения от заданной величины измеряют расход газообразного энергоносителя до достижения заданного соотношения этих скоростей. Затем обработанный материал подают газообразным энергоносителем в последовательно установленный аппарат и в процессе одновременного смешения и измельчения материала в этом аппарате с дополнительным компонентом измеряют соотношение скоростей смешения и измельчения, сравнивают его с заданной величиной этого соотношения и при отклонении его от последнего осуществляют подачу дополнительного воздуха в аппарат. При этом после отделения в циклоне воздуха от термообработанного материала осуществляют одновременную сепарацию и вторую стадию декарбонизации полученной смеси, измеряя при этом соотношение скоростей сепарации и декарбонизации, сравнивают измеренную величину с заданной и при отклонении этого соотношения от заданной величины регулируют подачу холодного воздуха в сепаратор, а высокотемпературную грануляцию осуществляют одновременно с обжигом полученной смеси и измеряют соотношение скоростей этих процессов, сравнивают измеренную величину с заданной и при отклонении измеренного соотношения от заданного регулируют подачу газообразного энергоносителя до достижения заданной величины соотношения скоростей грануляции и обжига. Полученный клинкер охлаждают воздухом до температуры, соответствующей максимальной заданной скорости измельчения, и используют этот воздух для измельчения этого клинкера, который затем сепарируют с одновременным охлаждением до заданной тонкости помола. 1 ил.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в цементной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен способ обжига цементного клинкера, в котором осуществляется раздельный нагрев известнякового и глинистого компонентов [1] К недостаткам этого способа можно отнести пониженную управляемость химическим и минералогическим составом клинкера в связи со значительным временым запаздыванием управляющих воздействий.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения строительных материалов, включающий декарбонизацию и измельчение сырьевого материала газообразным энергоносителем, высокотемпературную грануляцию, последующий обжиг, охлаждение и изменение технологических параметров [2] Недостатком известного способа является пониженная устойчивость и управляемость процесса получения строительных материалов, недостаточная гибкость технологии, что снижает эффективность процесса и качество.

Задачей изобретения является оптимизация процесса получения строительных материалов на всех стадиях механотермохимической обработки и снижение удельных затрат электроэнергии и топлива.

Это достигается тем, что в способе получения строительных материалов, производимых путем одновременной декарбонизации и измельчения материала газообразным энергоносителем с последующим его смешением и одновременным измельчением с дополнительным компонен- том в аппарате, отделением в циклоне термообработанного материала от воздуха с возвратом последнего на подогрев сырьевых материалов, высокотемпературной грануляции, обжига и охлаждения, включающим измерение соотношения скоростей декарбонизации и измельчения материала, сравнения его с заданной величиной и при отклонении измеренного соотношения от заданной величины изменения расхода газообразного энергоносителя до достижения заданного соотношения этих скоростей, затем подачу обработанного материала газообразным энергоносителем в последовательно установленный аппарат, и в процессе одновременного смешения и измельчения материала в этом аппарате с дополнительным компонентом измерение соотношения скоростей смешения и измельчения, сравнение его с заданной величиной этого соотношения и при отклонении измеренного от заданного осуществление подачи дополнительного воздуха в аппарат, при этом после отделения в циклоне воздуха от термообработанного материала осуществление одновременной сепарации и 2-й стадии декарбонизации полученной смеси, измерение при этом соотношения скоростей сепарации и декарбонизации, сравнение измеренной величины с заданной и при отклонении этого соотношения от заданной величины регулировка подачи холодного воздуха в сепаратор, а осуществление высокотемпературной грануляции одновременно с обжигом полученной смеси и измерение соотношения скоростей этих процессов, сравнение измеренной величины с заданной и при отклонении измеренного соотношения от заданного регулировка подачи газообразного энергоносителя до достижения заданной величины соотношения скоростей грануляции и обжига, и охлаждение полученного клинкера до температуры, соответствующей максимальной заданной скорости измельчения и использование этого воздуха для измельчения клинкера, который затем сепарируют с одновременным охлаждением до заданной тонкости помола.

На чертеже представлена схема установки, реализующей способ.

Схема включает теплообменник 1, реактор 2, измельчитель-смеситель 3, циклон 4, сепаратор 5, компрессорное отделение 6, печь 7 псевдоожиженного слоя, охладитель 8, струйную мельницу 9, циклон 10 клинкера, сепаратор 11 клинкера, систему обеспыливания 12.

Способ осуществляется следующим образом.

Схема производства включает в себя выполнение следующих технологических операций. Карбонатный компонент исходного сырья известняк направляют в теплообменник 1, где происходит его сушка и подогрев до температуры порядка 800^оС в потоке отходящих газов из циклона 4 и печи псевдоожиженного слоя. Подогретый известняк подают в реактор 2, в котором осуществляется одновременно его декарбонизация и измельчение в псевдоожиженном слое, создаваемым газообразным энергоносителем при температуре 950-1000^оС. Тонко измельченная декарбонизированная известь потоком энергоносителя выносится в последовательно установленный измельчитель-смеситель 3, в который подаются также дополнительные сырьевые компоненты глина и огарки. В этом аппарате осуществляется также тонкое измельчение этих компонентов, их перемешивание с известью и гомогенизация цементной сырьевой муки. Сыpьевая мука потоком энеpгоносителя тpанспортируется в циклон 4. Мука, осажденная в циклоне 4, направляется в сепаратор 5, а обеспыленные отходящие газы в теплообменник 1.

Подача муки в сепаратор 5 осуществляется холодным воздухом из компрессорного отделения 6, благодаря чему обеспечивается дополнительная декарбонизация известнякового компонента за счет охлаждения муки в потоке окислителя. Одновременно в сепараторе 5 происходит сепарация, т.е. осаждение сырьевой муки и обеспыливание энергоносителя. Осажденная сырьевая мука направляется в печь псевдоожиженного слоя 7, в которой осуществляются процессы высокотемпературной грануляции и последующего обжига клинкера при температуре около 1400^оС. Обеспыленный подогpетый воздух из сепаратора 5 направляют в реактор 2 для сжигания топлива и создания псевдоожиженного слоя в реакторе 2.

Обоженный гранулированный клинкер подают в охладитель 8 и охлаждают компрессорным воздухом до температуры, при которой достижима максимальная скорость его измельчения струйной мельнице 9, причем нагретый компрессорный воздух используется в качестве энергоносителя струйной мельницы, обеспечивающего транспортирование материала в разгонные трубки в процессе измельчения цемента. В разгонные трубки мельницы подают также гипс и необходимые минеральные добавки.

Измельченный цемент потоком воздуха выносится в циклон 10, где осаждается и направляется для охлаждения в сепаратор 11 потоком холодного воздуха из компрессорной 6. Нагретый воздух из циклона 10 и сепаратора 11 подают в печь 7 для сжигания топлива и создания в печи псевдоожиженного слоя материала.

Готовый продукт производства цемент выгружается из осадительного бункера сепаратора 11. Отходящие газы из теплообменника 1 подают через систему обеспыливания 12 в дымовую трубу.

П р и м е р. В ходе технологического процесса периодически отбирают пробы обрабатываемого матеpиала: извести из аспирационного тракта реактора 2, сырьевой муки из разгрузочной течки циклона 4 и выходной течки сепаратора 5, клинкера из разгрузочной части печи 7. При анализе пробы из реактора 2 определяют скорость декарбонизации V_д и скорость измельчения извести V_и, рассчитывают их соотношение , сравнивают с заданным значением и при неравенстве этих значений изменяют подачу газообразного энергоносителя топлива в реактор 2. Например, при < α уменьшают подачу топлива, увеличивая при этом время пребывания материала в реакторе 2, что приводит к улучшению процесса декарбонизации известняка за счет снижения выноса недекарбонизированных тонкоизмельченных частиц материала (снижения скорости измельчения).

При анализе пробы муки из циклона 4 определяют скорость измельчения дополнительных компонентов (глины и огарков) V_иг и скорость смешения этих компонентов с известью V_с, сравнивают их соотношение с заданным значением β, а при несоответствии заданию изменяют подачу дополнительного воздуха в аппарат. Например, при > β увеличивают подачу воздуха для интенсификации скорости измельчения глины.

При анализе проб муки из сепаратора 5 и клинкера из печи 7 производят аналогичные операции по определению скоростей смешения и декарбонизации муки ≥ j и скоростей грануляции и обжига клинкера ϕ. При отклонении соотношений от заданных значений j и ϕ наносят управляющие воздействия соответственно на изменение расхода холодного воздуха в сепаратор 5 и топлива в печь 7.

В результате всего комплекса указанных воздействий на процесс обеспечивается поддержание оптимальных соотношений скоростей двух физических разнородных процессов, происходящих в каждом отдельно взятом аппарате (реакторе 2, смесителе-измельчителе 3, сепараторе 5 и печи 7), т.е. осуществляется оптимизация процессов на всех стадиях от обработки отдельных сырьевых компонентов и получения полуфабриката сырьевой муки и до грануляции и обжига цементного клинкера.

Кроме того, способ предусматривает поддержание температуры клинкера Т_опт. на выходе охладителя 8, значение которой соответствует максимальной скорости измельчения клинкера в струйной мельнице 9. Это осуществляют изменением расхода холодного воздуха, подаваемого в охладитель клинкера 8. Обеспечивается также стабилизация тонкости помола цемента R₀₀₈, для чего воздействуют на изменение расхода холодного воздуха в сепаратор 11.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить оптимизацию процесса производства цемента на всех стадиях механотермохимической обработки материала и снижение удельных затрат электроэнергии и топлива.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, преимущественно цементных, основанный на одновременной декарбонизации и измельчении материалов газообразным энергоносителем с последующим его смешением и одновременным измельчением с дополнительным компонентом в аппарате, отделении в циклоне термообработанного материала от воздуха с возвратом последнего на подогрев сырьевых материалов, высокотемпературной грануляции, обжиге, охлаждении, измерении технологических параметров на определенной стадии получения материалов, сравнении измеренных параметров с заданными величинами этих параметров и изменении параметров по результатам сравнения, отличающийся тем, что измеряют соотношение скоростей декорбонизации и измельчения материала, сравнивают его с заданной величиной и при отклонении измеренного соотношения от заданной величины изменяют расход газообразного энергоносителя до достижения заданного соотношения этих скоростей, затем обработанный материал подают газообразным энергоносителем в последовательно установленный аппарат и в процессе одновременного смешения и измельчения материала в этом аппарате с дополнительным компонентом измеряют соотношение скоростей смешения и измельчения, сравнивают его с заданной величиной этого соотношения и при отклонении измеренного от заданного осуществляют подачу дополнительного воздуха в аппарат, при этом после отделения в циклоне воздуха от термообработанного материала осуществляют одновременную сепарацию и вторую стадию декарбонизации полученной смеси, измеряют при этом соотношение скоростей сепарации и декорбонизации, сравнивают измеренную величину с заданной и при отклонении этого соотношения от заданной величины регулируют подачу холодного воздуха в сепаратор, а высотемпературную грануляцию осуществляют одновременно с обжигом полученной смеси и измеряют соотношение скоростей этих процессов, сравнивают измеренную величину с заданной и при отклонении измеренного соотношения от заданного регулируют подачу газообразного энергоносителя до достижения заданной величины соотношения скоростей грануляции и обжига, а поученный клинкер охлаждают воздухом до температуры, соответствующей максимальной заданной скорости измельчения, измельчают его этим воздухом, а затем сепарируют с одновременным охлаждением до заданной тонкости помола.

РИСУНКИ

Рисунок 1