Способ получения цементного клинкера

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству цементного клинкера. Способ получения цементного клинкера включает измельчение сырьевых компонентов, дробление твердого топлива, гомогенизацию и гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом до образования ядер размером 1-5 мм, загрузку полученной окомкованной шихты в аглочашу, последующее зажигание шихты за счет подачи газообразного топлива и термообработку ее при подаче воздуха под избыточным давлением 45-285 кПа. Удельный расход воздуха обеспечивает сгорание твердого топлива в шихте. Технический результат - повышение производительности установки, качества клинкера, снижение энергозатрат на его производство. 1 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству цементного клинкера.

Известен способ агломерации портландцементного клинкера, сущность которого заключается в том, что в шихту вводят твердое топливо с последующими операциями гомогенизации и грануляции, при этом в шихту вводят 40-50% твердого топлива от всего необходимого количества, а остальное количество топлива сжигают в горелочных устройствах, создавая зоны с температурой 900-1000°С над всей поверхностью слоя шихты, за исключением участков зажигания, охлаждения и конца зоны спекания (см. SU 260481, 22.12.1969 г.).

К недостаткам данного способа относятся высокие энергозатраты на просасывание газовоздушной смеси с температурой 900-1000°С из-за высокого гидравлического сопротивления спекаемого слоя шихты, а также уменьшение производительности агломашины ввиду снижения скорости горения твердого топлива.

Известен способ получения цементного клинкера на спекательной решетке, включающий измельчение сырьевых компонентов и твердого топлива и спекание гранул. Измельчение сырьевых компонентов осуществляют до содержания 90-95% фракции 0,071 мм, в измельченную сырьевую смесь вводят последовательно твердое топливо фракции 2,5 мм в количестве 30-40% от массы топлива и гранулируют смесь до образования зародышей гранул, предварительно увлажненное до 12-15% твердое топливо фракции 2,5-5,0 мм в количестве 30-35% от массы топлива и гранулируют смесь до получения гранул 3-8 мм, а в полученные гранулы вводят остальное количество топлива фракции 2,5-5,0 мм с последующим подсушиванием полученных гранул до влажности 5-7% (см. SU 1625842 А1, 07.02.1991).

Недостатками этого способа являются:

- сложность технологии приготовления шихты, связанная с необходимостью разделения твердого топлива на три части и введения его в сырьевую смесь при гранулировании;

- низкая удельная производительность, обусловленная увеличением продолжительности обжига на 20-50% из-за снижения вертикальной скорости спекания при повышении гидравлического сопротивления слоя шихты в 2-4 раза, что обусловлено ростом высоты высокотемпературной зоны горения твердого топлива в слое шихты вследствие снижения скорости выгорания переувлажненных частиц топлива крупностью 2,5-5,0 мм с влажностью 12-15%, закатанных в бестопливную сырьевую оболочку;

- повышение гидравлического сопротивления спекаемого слоя приводит к росту энергозатрат за счет увеличения количества вредных подсосов холодного воздуха в местах контакта вакуум-камер с паллетами агломашины.

Наиболее близким по совокупности признаков способом того же назначения к заявляемому изобретению является способ производства цементного клинкера на конвейерной решетке, включающий измельчение сырьевых компонентов и твердого топлива, гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом и термообработку. Перед гранулированием 70-80% смеси сырьевых компонентов смешивают с твердым топливом, измельченным до фракции 1,2 мм, гранулирование ведут до образования ядра размером 5-7 мм, после чего вводят остальную часть смеси сырьевых компонентов и продолжают гранулирование до формирования бестопливной оболочки. Термообработку шихты осуществляют ступенчатым режимом спекания с регулированием удельного расхода тепла и скорости фильтрации воздуха через слой шихты на каждом этапе (см. RU 2049749 С1, 10.12.1995).

Таким образом, технический результат использования патента №2049749 образуется за счет оптимизации гранулометрического состава сырьевой смеси и твердого топлива, поэтапного теплового и газодинамического режима процесса агломерации.

Приложение 2

Данный способ принят за прототип.

К недостаткам прототипа следует отнести сложность технологического процесса, обусловленную ступенчатым режимом спекания с регулированием удельного расхода тепла и скорости фильтрации воздуха через слой шихты на каждом этапе. Кроме того, за счет присущих способу производства клинкера на конвейерной агломашине вредных прососов воздуха (50-60% от всего объема) повышается удельный расход энергетических ресурсов и снижается производительность агломашины.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка высокопроизводительной энергосберегающей технологии производства клинкера с одновременным повышением его качества.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения цементного клинкера, включающем измельчение сырьевых компонентов, дробление твердого топлива, гомогенизацию смеси сырьевых компонентов с твердым топливом, гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом, загрузку полученной окомкованной шихты в аглочашу с последующим зажиганием шихты за счет подачи газообразного топлива и термообработку ее при подаче воздуха на горение твердого топлива, особенность состоит в том, что гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом ведут до образования ядер размером 1-5 мм, а воздух на горение твердого топлива подают под избыточным давлением 45-285 кПа при удельном расходе воздуха, обеспечивающем сгорание твердого топлива в шихте.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат.

Гранулирование смеси сырьевых компонентов до образования ядер размером 1-5 мм обеспечивает повышение производительности установки и качества конечного продукта.

Подача воздуха на горение твердого топлива под избыточным давлением 45-285 кПа при удельном расходе воздуха, обеспечивающем сгорание твердого топлива в шихте, позволяет снизить удельный расход энергетических ресурсов за счет повышения скорости горения твердого топлива и уменьшения расхода твердого топлива. При этом повышается скорость фильтрации воздуха через слой шихты и оптимизируется процесс теплопередачи, что обеспечивает увеличение высоты спекаемого слоя по сравнению с прототипом и повышает производительность агломашины.

Кроме того, упрощается технологический процесс получения клинкера и его аппаратурное оформление, поскольку исключается использование эксгаустеров. Отсутствие последних также снижает удельный расход электроэнергии на единицу получаемой продукции,

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Производство клинкера осуществляется с использованием шихтовых материалов, состав которых приведен в таблице. Измельчение компонентов сырьевой смеси производят путем их совместного помола в шаровой мельнице. Дробление твердого топлива, например бурого угля, осуществляют в молотковой дробилке до крупности 0-4 мм. Измельченную смесь сырьевых компонентов смешивают с твердым топливом в барабане-смесителе. Затем подают в гранулятор, где осуществляют гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом до получения ядер величиной 1-5 мм. Окомкованную шихту загружают в чашу аглоустановки, например карусельной агломашины.

Поверхность аглочаши зажигают с помощью газовой горелки за счет сжигания газообразного топлива, например природного газа, подачу которого осуществляют в течение двух минут с интенсивностью 50000-55000 кДж. мин/м2. После этого слой шихтовых материалов продувают сжатым воздухом с температурой окружающей среды и под давлением 98 кПа. Удельный расход воздуха оставляет 540-680 м3 на 1 т шихты. Указанный удельный расход воздуха обеспечивает полное сгорание твердого топлива в шихте. При этом температура горения твердого топлива составляет 1300-1400°С.

При величине ядер гранулированной смеси сырьевых компонентов с твердым топливом менее 1 мм увеличивается сопротивление слоя шихты фильтрации воздуха. При значениях величины ядер выше 5 мм снижается выход готового продукта.

При снижении избыточного давления ниже 45 кПа снижается производительность процесса. Избыточное давление выше 285 кПа не обеспечивается технологическими возможностями существующих магистралей сжатого воздуха.

После выгорания твердого топлива продукт агломерации - клинкер - выгружают из чаши, определяют массу, механическую прочность и качество клинкера.

Сравнительные технико-экономические показатели процесса получения цементного клинкера способом вакуумной агломерации и спеканием под давлением приведены в таблице.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
№ п/п Показатели Способ вакуумной агломерации Спекание под давлением
1 Состав сырьевой смеси (%) - известняк дробленый 70,9 70,9
- глина 15,4 15,4
- щебень шлаковый 6,9 6,9
- конвертный шлак 6,8 6,8
Твердое топливо сверх 100% сырьевой смеси 10,0 6,0
2 Высота спекаемого слоя, мм 300,0 1000,0
3 Разрежение под слоем, кПа 8,0 -
4 Давление над спекаемым слоем, кПа - 98,0
5 Удельная производительность аглоустановки, т/м2 ч 1,2 6,0
6 Техническая прочность, кгс/см2 85,0 95,0
7 Удельные затраты тепла, кДж/кг клинкера 5210,0 3350,0
8 Активность вяжущего, МПа 45,0 50,0

Получение цементного клинкера способом спекания под давлением может применяться на цементных заводах и/или иных предприятиях по изготовлению строительных материалов.

Способ получения цементного клинкера, включающий измельчение сырьевых компонентов, дробление твердого топлива, гомогенизацию смеси сырьевых компонентов с твердым топливом, гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом, загрузку полученной окомкованной шихты в аглочашу с последующим зажиганием шихты за счет подачи газообразного топлива и термообработку ее при подаче воздуха на горение твердого топлива, отличающийся тем, что гранулирование смеси сырьевых компонентов с твердым топливом ведут до образования ядер размером 1-5 мм, а воздух на горение твердого топлива подают под избыточным давлением 45-285 кПа при удельном расходе воздуха, обеспечивающем сгорание твердого топлива в шихте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения портландцемента. .
Изобретение относится к технологии обжига на конвейерной решетке вяжущих материалов, например портландцементного клинкера, извести, других видов клинкера на известняковом сырье.

Изобретение относится к технологии строительных материалов. .

Изобретение относится к технике термообработки различных минеральных материалов с применением подогревателя и короткой вращающейся печи, а более точно к способу двухстадийного обжига зернистых и гранулированных материалов, и может быть использовано в различных областях промышленности, например в металлургии для спекания руд, в промышленности строительных материалов для производства цементного клинкера, извести, керамзитового гравия и других материалов.

Изобретение относится к получению тугоплавких, металлических и неметаллических материалов, преимущественно специальных видов клинкера, имеющих высокую степень вязкости расплава и сопутствующих металлов и может быть использовано также в металлургии и химической технологии.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способам получения клинкера во вращающихся печах. .

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для получения гидравлического вяжущего. .

Изобретение относится к способу ввода отходов и/или альтернативных топлив в процесс получения клинкера, а также к устройству для осуществления способа

Изобретение относится к способу переработки сталеплавильных шлаков с получением цементного клинкера и чугуна

Изобретение относится к цементной промышленности, в частности к способу производства цементного клинкера. Технический результат - снижение затрат энергии на производство клинкера, повышение эффективности охлаждения цементного клинкера при одновременном снижении удельного расхода воздуха и повышение качества клинкера. В способе получения цементного клинкера, включающем подогрев порошкообразного сырья отходящими газами, спекание его в процессе продувки через затравку кипящего слоя за счет сжигания топлива и охлаждение, в качестве топлива используют синтез-газ, получаемый в результате рекуперации тепла от клинкера путем химической регенерации традиционных видов топлива, и готовый продукт затем охлаждают в две стадии: высокотемпературная зона - продувкой смеси углеводородного топлива и воды - пара и/или углекислого газа - CO2, а низкотемпературная - воздухом, отходящие газы от ступеней охлаждения подают в зону спекания и декарбонизации. Углекислый газ и водяной пар отбирают из отходящих газов печи. 1 ил., 2 табл.

В способе в соответствии с настоящим изобретением эксплуатации установки для получения цемента, сырьевая смесь предварительно нагревается в зоне предварительного нагрева, предварительно нагретый материал предварительно прокаливается в зоне прокаливания и, наконец, предварительно прокаленный материал спекается в зоне спекания. Установка для получения цемента работает таким образом, что предварительно прокаленный материал, который подается в зону спекания, имеет концентрацию SO3, по меньшей мере, 5,5 мас.% и пропорцию CaSO4, по меньшей мере, 75%, предпочтительно 90%, от общего содержания соли. Технический результат заключается в создании способа и устройства для получения цементного клинкера, где возможно было бы использовать топливо с высоким содержанием серы без увеличения выбросов SO2. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу изготовления высокопрочного и быстротвердеющего алитового портландцемента и технологической линии для его реализации. Технический результат - снижение длительности процесса изготовления, повышение прочности портландцемента и экологичности процессов. В указанном способе осуществляют подачу сырья с высоким содержанием - 92-98% CaCO3, кварцевого песка с содержанием кремнезема 92-98, при этом каждый из указанных компонентов поступает на свою линию обработки, включающую расположенные последовательно для известняка или мела - грохот для разделения известняка или мела на крупные - до 600 мм и мелкие до 25 мм куски для уменьшения массы на дробление, предпочтительно молотковая двухроторная дробилка с высокой степенью измельчения - коэффициент измельчения - 15-20 для размалывания кусков до 25 мм, емкость с фракцией до 25 мм CaCO3 с предварительной их сушкой; аналогично для кварцевого песка - вибрационный грохот для отделения примесей, емкость для песка; далее в каждой линии для CaCO3 и песка установлены: два сушильных барабана, две шаровые мельницы помола до крупности 0,01 мм для каждой линии с одновременной их сушкой до 0,5% влажности, две мельницы помола до размера частиц до 1 мкм, два расходных бункера, известняк или мел и кварцевый песок из бункеров через дозаторы обжигаются отдельно друг от друга в обжиговых каналах с последующим их смешением в зигзагообразном канале; в результате вихревого движения газового потока полученной окиси кальция происходит смешение окиси кальция с обожженным песком, падающим сверху с меньшей скоростью на газовый поток с окисью кальция, что и обеспечивает требуемое для образования алита соотношение массы окиси кальция к массе кремнезема как 3:1; полученная смесь с температурой 1450-1480°С поступает в пресс горячего формования, за каждый цикл прессования - 20 с получается пластина толщиной до 30 мм и диаметром до 500 мм клинкера, после холодильной камеры клинкерная пластина при температуре 50°C сбрасывается в молотковую дробилку, затем в мельницу помола до размера 0,01 мм и струйную мельницу помола до оптимального размера 0-30 мкм, в результате чего получается портландцемент с содержанием алита до 70-90%. Изобретение касается также технологической линии для осуществления способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства портландцементного клинкера и серной кислоты. Способ включает подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках, прокаливание во взвешенном состоянии в кальцинаторе, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и затем охлаждение в холодильнике с отделением газов, образующихся в циклонных теплообменниках, в кальцинаторе и печи обжига и отводом их через вентилятор, при этом прокаленный сырьевой материал из кальцинатора с частью газов отводят в отдельную систему с циклонами и вентилятором с частичным выводом прокаленных сырьевых материалов из установки, при этом отвод прокаленных сырьевых материалов с частью газов в вышеупомянутую отдельную систему осуществляют при содержании оксидов серы в газах в количестве не менее 2% об. с возвратом при этом основной части прокаленных сырьевых материалов в кальцинатор и/или обжиговую печь, причем вышеупомянутая отдельная система дополнительно оборудована узлом окисления диоксида серы в триоксид серы и узлом получения серной кислоты из триоксида серы, а в качестве топлива в печи обжига используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо. Технический результат- получение одновременно с целевым продуктом -портландцементным клинкером серной кислоты (олеум) из сырья с незначительным содержанием серы, а также снижение степени щелочного и сернокислотного засорения оборудования установки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургической и строительной отраслям промышленности и может быть использовано для получения плавленого клинкера и активной минеральной добавки для шлакопортландцемента из огненно-жидкого металлургического шлака, а также для получения металла посредством восстановления соответствующих оксидов, содержащихся в шлаке, в прокатной окалине, в пыли воздухоочистки, в рудных концентратах и т.д. Способ включает в себя восстановительный этап плавки, окислительный этап плавки и ускоренное охлаждение продукта с получением целевого минерального компонента. Согласно изобретению на каждом этапе плавки нагрев расплава совмещают с его перемешиванием, а температуру расплава и состав вводимых материалов регулируют таким образом, чтобы вязкость расплава находилась в диапазоне (0,1-0,9) Па·с, причем после ускоренного охлаждения продукт плавки очищают от металлических включений путем избирательного измельчения неметаллической составляющей и извлечения ее из смеси воздушным потоком с получением целевого минерального компонента. При получении портландцементного клинкера после окислительного этапа плавки дополнительно проводят этап насыщения расплава известью посредством смешивания извести с густеющим расплавом в диапазоне температур образования трехкальциевого силиката. В результате реализации способа получают клинкер и активную минеральную добавку - компоненты шлакопортландцемента, а также металл, полученный в результате восстановительного этапа плавки. Способ позволяет повысить эффективность металлургического производства за счет получения из отходов нового товарного продукта и возвращения в производство потерянного металла. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 табл.

В способе изготовления цементного клинкера согласно изобретению цементная сырьевая мука предварительно нагревается в подогревателе, предварительно нагретая цементная сырьевая мука предварительно кальцинируется в кальцинаторе, а предварительно кальцинированная цементная сырьевая мука обжигается в печи, причем в кальцинаторе используются топливо и воздух для горения с содержанием кислорода, по меньшей мере, 75 мольных %, а цементная сырьевая мука предварительно кальцинируется в кипящем слое в кальцинаторе. Отходящие газы, образующиеся в печи, подаются в подогреватель в обход кальцинатора, а отходящие газы кальцинатора - в устройство для предварительной обработки СО2. Установка для осуществления способа содержит: подогреватель для предварительного нагрева цементной сырьевой муки, по меньшей мере, один, выполненный в качестве реактора с кипящим слоем кальцинатор для предварительного кальцинирования предварительно нагретой цементной сырьевой муки, который имеет пористое или перфорированное продуваемое дно, средство для подачи топлива и средство для подачи воздуха для горения с содержанием кислорода, по меньшей мере, 75 мол.%, а также средства для подачи предварительно нагретой цементной сырьевой муки, причем кальцинатор имеет средства для отвода предварительно кальцинированной цементной сырьевой муки, установленные ниже точки расширения кипящего слоя и соединенные с печью, и при этом кальцинатор соединен с устройством предварительной обработки CO2 для отделения CO2, печь для обжига предварительно кальцинированной цементной сырьевой муки, содержащая линию для отходящего газа печи, соединенную с подогревателем в обход кальцинатора. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх