Способ производства цемента

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к технологии получения цемента. Способ включает обжиг сырьевой смеси, содержащей в определенном соотношении карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ, известь-пушонку, шламовые отходы химического производства и корректирующую добавку, содержащую металлургический шлак и/или кварцевый песок, с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, причем в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химического производства, нейтрализованных известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия : газ, равном 1:(0,6-5,6), при температуре 80-150^oС в течение 0,01-7 с, после чего обезвоживают до влажности 40-60 мас.%. Технический результат - получение цемента с характеристиками, обеспечивающими повышенную прочность. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к технологии получения цемента.

Известные способы получения цемента основаны на помоле цементного клинкера с гипсом, причем состав цементного клинкера зависит от состава сырьевой смеси, подвергаемой обжигу, и от температуры обжига. Показателем качества сырьевой смеси, влияющим на качество цемента, являются: коэффициент насыщения, силикатный и кремнеземный модули. Состав сырьевой смеси влияет на активность цемента и в то же время позволяет при получении высокого качества утилизировать различные отходы производства.

Известна, например, сырьевая смесь для получения цементного клинкера, которая содержит шламовый отход содовокаустической очистки рассола хлористого натрия для электролиза, шламовый отход производства хлора и каустика на основе двуводного сульфата кальция, шламовый отход производства ацетилена из карбида кальция и шламовый отход производства трихлорэтилена. Предложенные составы из перечисленных отходов позволяют получить такой цементный клинкер, который повышает активность получаемого цемента в возрасте 28 суток (патент РФ N 1834869, МКИ С 04 В/38, опубл. 15.08.93).

Известно также, что цемент с высокой степенью активности можно получить из цементного клинкера, сырьевая смесь для которого описана в патенте РФ 2051973, МКИ С 04 В 7/38, опубл. 10.01.96. В качестве исходных компонентов сырьевой смеси также используют и целевые продукты и отходы производств, например в качестве алюмосиликатного компонента используют золу - унос или золошлаковые отходы ТЭЦ, а также шламовый осадок содового производства и карбонатный компонент в виде известняка. Полученный коэффициент размалываемости клинкера составляет 1,6, а активность цемента в возрасте 28 суток, полученного традиционно после обжига сырьевой смеси и помола продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, составляет 45 МПа. Данное техническое решение по совокупности существенных признаков взято в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатком цемента, полученного из сырьевой смеси, описанной в патенте РФ 2051873, является недостаточно высокая прочность.

Задачей настоящего изобретения является разработка цемента, обладающего повышенной прочностью.

Поставленная задача решается описываемым ниже способом производства цемента, включающим обжиг сырьевой смеси, содержащей карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ и шламовые отходы химического производства с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, причем сырьевая смесь дополнительно содержит известь-пушонку и корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак с завода с содержанием Fe₂O₃ 50-65 мас.% и/или кварцевый песок, а в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия:газ, равном 1:(0,6 - 5,6), при температуре 80-150^oC в течение 0,01 - 7 секунд, после чего обезвоживают до влажности 40 - 60 мас.%. Соотношение компонентов сырьевой смеси должно составлять, мас.%: Известь-пушонка - 19-23 Шламовая суспензия - 20-24 Карбонатный компонент - 40-46 Золошлаковые отходы ТЭЦ - 7-15 Корректирующая добавка - 2,5-5 При этом предпочтительным является использование извести-пушонки состава, мас.%: CaO - 52,64 SiO₂ - 2,88 Al₂O₃ - 0,64
Fe₂O₃ - 0,37
MgO - 1,22
Na₂O - 0,14
K₂O - 0,15
Примеси - Остальное
Используемые в составе сырьевой смеси шламовая суспензия из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, предпочтительно должна содержать следующие компоненты, мас.%:
CaO - 45,25
SiO₂ - 5,20
Al₂O₃ - 1,73
Fe₂O₃ - 1,30
MgO - 7,56
SO₃ - 3,25
Cl - 1,82
Na₂O - 0,82
K₂O - 0,08
Примеси - Остальное
Предпочтительно, чтобы золошлаковые отходы ТЭЦ имели следующий состав, мас.%:
CaO - 5,71
SiO₂ - 51,07
Al₂O₃ - 21,70
Fe₂O₃ - 11,60
MgO - 1,60
SO₃ - 0,30
Na₂O - 1,00
K₂O - 3,12
Примеси - Остальное
Также предпочтительно, чтобы корректирующая добавка, представляющая собой металлургический шлак, имела следующий состав, мас.%:
Fe₂O₃ - 50-65
SiO₂ - 4,9
TiO₂ - 0,64
C - 0,31
MgO - 0,14
CaO - 0,95
Сера - 0,024
Примеси - Остальное
и/или кварцевый песок следующего состава, мас.%:
SiO₂ - 97,21
Fe₂O₃ - 0,24
Al₂O₃ - 1,01
MgO - 0,96
CaO - 0,23
Примеси - 0,35
Сырьевые компоненты перемешивают в заданных соотношениях, измельчают до остатка 6-8% на сите 0,08 и подвергают обжигу во вращающейся печи при 1400-1450^oC. Полученный клинкер охлаждают и размалывают с 5% гипса до удельной поверхности 2800-3000 см²/г.

Несколько примеров составов сырьевых смесей и параметры обработки шламовой суспензии представлены в таблице 1.

Для получения сырьевой смеси используют: известь-пушонку, карбонатный компонент (отсев известняка), шламовую суспензию, золошлаковую смесь и корректирующую добавку (металлургический шлак и/или кварцевый песок).

Пример 1.

Шламовую суспензию совместно с известью - пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении 1: 0,6 при температуре 110^oC в течение 6 секунд, после чего обезвоживают до влажности 60%.

Компоненты смеси перемешивают и подвергают обжигу при температуре 1400 - 1450^oC.

После обжига полученную обожженную смесь, цементный клинкер, охлаждают и размалывают с 5% гипса до получения удельной поверхности 2800 - 3200 см²/г.

Свойства полученного цемента по примерам 1 - 4 конкретного выполнения способа приведены в таблице 2.

В результате проведенных испытаний качества полученного цемента установлено, что использование именно предложенного состава обеспечивает улучшение основных характеристик продукта по сравнению с показателями в известных способах.

Формула изобретения

1. Способ производства цемента, включающий обжиг сырьевой смеси, содержащей карбонатный компонент, золошлаковые отходы ТЭЦ и шламовые отходы химического производства с последующим помолом продукта обжига - цементного клинкера с гипсом, отличающийся тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит известь-пушонку и корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак с завода с содержанием Fe₂O₃ 50 - 65 мас.% и/или кварцевый песок, а в качестве шламовых отходов химического производства используют шламовую суспензию из кислых стоков химических производств, подвергнутых нейтрализации известью, которую совместно с известью-пушонкой предварительно подвергают обработке газом, содержащим диоксид углерода, при массовом соотношении шламовая суспензия : газ, равном 1 : (0,6 - 5,6), при температуре 80 - 150^oC в течение 0,01 - 7 с, после чего обезвоживают до влажности 40 - 60 мас.%, причем соотношение компонентов сырьевой смеси составляет, мас.%:
Известь-пушонка - 19 - 23
Указанная шламовая суспензия - 20 - 24
Карбонатный компонент - 40 - 46
Золошлаковые отходы ТЭЦ - 7 - 15
Корректирующая добавка - 2,5 - 5
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шламовую суспензию следующего состава, мас.%:
CaO - 45,25
SiO₂ - 5,20
Al₂O₃ - 1,73
Fe₂O₃ - 1,30
MgO - 7,56
SO₃ - 3,25
Cl - 1,82
Na₂O - 0,82
K₂O - 0,08
Примеси - Остальное
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шламовую суспензию следующего состава, мас.%:
CaO - 52,64
SiO₂ - 2,88
Al₂O₃ - 0,64
Fe₂O₃ - 0,37
MgO - 1,22
Na₂O - 0,14
K₂O - 0,15
Примеси - Остальное
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют золошлаковые отходы ТЭЦ следующего состава, мас.%:
CaO - 5,71
SiO₂ - 51,07
Al₂O₃ - 21,70
Fe₂O₃ - 11,60
MgO - 1,60
SO₃ - 0,30
Na₂O - 1,00
K₂O - 3,12
Примеси - Остальное
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют корректирующую добавку, представляющую собой металлургический шлак, следующего состава, мас.%:
Fe₂O₃ - 50 - 65
SiO₂ - 4,9
TiO₂ - 0,64
C - 0,31
MgO - 0,14
CaO - 0,95
Сера - 0,024
Примеси - Остальное
и/или кварцевый песок следующего состава, мас.%:
SiO₂ - 97,21
Fe₂O₃ - 0,24
Al₂O₃ - 1,01
MgO - 0,96
CaO - 0,23
Примеси - 0,35

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2