Технологическая установка для производства композитных цементирующих материалов с уменьшенным выделением двуокиси углерода
Технологическая установка для приготовления композитных цементирующих материалов, таких как гидравлические смешанные цементы, со значительно уменьшенным содержанием минералов портландцементного клинкера и, соответственно, с увеличенным количеством дополнительных цементирующих материалов, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, мелочь гранитных карьеров и т.п., и высокореакционно-способных пуццолан или минеральных наполнителей, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, гранитная каменная мелочь и т.п., для прямой замены части портландцемента в бетоне, включающая бункер для портландцемента, бункер для золы-уноса или другого типа дополнительных материалов и бункер для пыли цементообжигательной печи или другого типа агента, регулирующего время схватывания, установку хранения полимерной добавки, пропорционирующие устройства, перемешивающие устройства, измельчающие устройства и устройства выгрузки, отличающаяся тем, что установка оборудована установкой размола (6) для предварительного измельчения указанных дополнительных материалов и размалывающим оборудованием (9) для предварительного измельчения портландцемента, причем за средствами измельчения (6, 9) следует устройство измельчения (13) для измельчения предварительно измельченных компонентов, при этом средства предварительного измельчения (6, 9) приспособлены к работе в открытом цикле или замкнутом цикле по измельчаемому материалу. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к технологической установке для производства композитных цементирующих материалов, таких как гидравлические смешанные цементы со значительно сниженным содержанием минералов клинкера портландцемента и, соответственно, с повышенным количеством дополнительных цементирующих материалов, таких как, например, летучая зола, шлак доменных печей, измельченный кварц, мелочь гранитных карьеров и т.п., и высокореакционно-способных пуццолан или минеральных наполнителей, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, мелочь гранитных карьеров и т.п., для прямой замены части портландцемента в бетонных смесях, и отличающихся поэтому значительно улучшенным экологическим профилем.
Хорошо известно, что производство каждой тонны стандартного портландцемента сопровождается выделением примерно одной тоны двуокиси углерода и что примерно половина ее происходит от декарбонизации известняка в печи обжига, а другая половина - от потребления энергии, главным образом, в печи обжига.
Отсюда следует, что единственным путем, которым цементная промышленность может достичь значительного снижения выбросов двуокиси углерода, является путь снижения производства портландцементного клинкера и увеличенного использования наполнителей.
Традиционные установки для получения портландцемента включают совместное измельчение портландцементного клинкера с различными типами микронаполнителей, например доменного шлака, золы-уноса, известняка и т.п., по большей части во вращающихся шаровых мельницах. Такие способы обеспечивают не более чем 20-25% замену портландцементного клинкера золой-уносом и приблизительно 30-50% замену доменным шлаком без значительного отрицательного влияния на характеристики цемента, таких как резкое увеличение времени схватывания, очень низкое развитие прочности во время периода отверждения 0-28 суток и т.д. Требуется в три раза большее время, такое как 2-3 месяца, чтобы достичь 28-дневной прочности традиционных портландцементных бетонов.
В то же время цементы с высоким объемом золы-уноса (HVFA-цементы) имеют значительные преимущества по сравнению с обычными портландцементами.
Ввод золы-уноса или других наполнителей, например мелочи гранитных карьеров или мелкого кварцевого песка для замены портландцемента, непосредственно в бетономешалку в количествах, больших чем 15-20%, неэффективен и может отрицательно повлиять на характеристику бетона (пониженная прочность и т.п.).
Существующие способы измельчения и механической активации указанных наполнителей могут дать некоторое улучшение, как описано в патенте США 6.630.022, но это кажется экономически неэффективным и позволяет заменить лишь 20% портландцемента без понижения прочности бетона на сжатие.
В заявке РСТ/SE2003/001009 описан способ получения смешанного цемента, в котором используют цемент, содержащий портландцемент, тщательно смешанный с микронаполнителем и, возможно, пластификатором, в сухой цементной смеси, и измельченные дополнительные цементирующие материалы, выбранные из доменного шлака, золы-уноса, кварца, кремнезема и аморфной двуокиси кремния. Согласно указанной заявке дополнительные материалы подвергаются размолу в сухом состоянии и измельченные дополнительные материалы затем подвергаются размолу вместе с по меньшей мере 20 мас.% от общей размолотой массы высокореакционной цементной смеси в сухом состоянии. Добавляют также полимер в виде порошкового пластификатора.
Проблемой при приготовлении такой цементной смеси является то, что для получения желаемого результата необходимо строго контролировать тонкость помола компонентов. Это в особенности справедливо для установок, где цементную смесь готовят непрерывно.
Настоящее изобретение предлагает такую установку.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание технологической установки для приготовления композитных цементирующих материалов, таких как гидравлические смешанные цементы, со значительно уменьшенным содержанием минералов портландцементного клинкера и, соответственно, с увеличенным количеством дополнительных цементирующих материалов, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, мелочь гранитных карьеров и т.п., и высокореакционно-способных пуццолан или минеральных наполнителей, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, гранитная каменная мелочь и т.п., для прямой замены части портландцемента в бетоне, включающей бункер для портландцемента, бункер для золы-уноса или другого типа дополнительных материалов и бункер для пыли цементообжигательной печи или другого типа агента, регулирующего время схватывания, установку для хранения полимерной добавки, пропорционирующие устройства, перемешивающие устройства, измельчающие устройства и устройства выгрузки, отличающейся тем, что установка оборудована установкой размола для предварительного измельчения указанных дополнительных материалов и размалывающим оборудованием для предварительного измельчения портландцемента, причем за средствами предварительного измельчения следует устройство измельчения для измельчения предварительно измельченных компонентов, при этом указанные средства предварительного измельчения выполнены с возможностью осуществления работы в открытом цикле или замкнутом цикле по измельчаемому материалу.
Изобретение ниже описано более подробно на примере осуществления изобретения, где на чертеже схематично показана технологическая установка в соответствии с настоящим изобретением.
На чертеже численные обозначения показывают следующие устройства: 1 обозначает станцию загрузки для установки сушки, 2 обозначает установку для сушки в виде вращающейся сушилки или сушилки с псевдоожиженным слоем, 3 обозначает бункер для шлака и/или золы-уноса, 4 обозначает бункер для добавок, 5 обозначает промежуточный бункер для высушенного песка, 6 обозначает установку размола для предварительного измельчения кварцевого песка, 7 обозначает воздушный классификатор с циклоном и сборником пыли, 8 обозначает бункер для портландцемента, 9 обозначает установку размола для предварительного измельчения части портландцемента перед смешиванием с другими компонентами перед переработкой, 10 обозначает промежуточный бункер для неизмельченной части портландцемента и предварительно измельченного песка, шлака и добавок, 11 обозначает воздушный классификатор с циклоном и сборником пыли, 12 обозначает ротационный смеситель, 13 обозначает вибрационные мельницы для переработки сырья (установленные параллельно или последовательно), 14 обозначает бункер для конечного продукта, цемента с добавками, 15 обозначает промежуточный бункер для предварительно измельченной части цемента, 16 обозначает бункер для предварительно измельченного кварца и 17 обозначает бункер для смеси материалов перед конечным размолом.
Согласно предпочтительному варианту осуществления предложен блок 21 для удаления углерода из золы-уноса, причем блок предназначен для снижения содержания углерода в золе-уносе ниже 4 мас.%. Блок может работать по любому известному методу удаления углерода.
Как ясно из заявки, кварц в приведенном выше примере может быть любым дополнительным материалом.
Согласно вышеуказанному песок, шлак, добавки в виде, например, пластификатора и портландцемент вводят в установку.
Что касается кварца или песка, то песок вначале подают из станции загрузки 1 в установку для сушки 2, где его сушат. После этого его подают в бункер 5. Шлак или любую другую подходящую добавку подают из бункера 3 в желоб, соединенный с желобом из бункера 5 для песка. Смесь песка и шлака подают в установку размола 6. После того как песок и шлак предварительно измельчены, материал подают в бункер 16 и далее в бункер 10.
Что касается портландцемента, то цемент подают из бункера 8 в бункер 10. Добавки, подобные пластификатору, также подают в упомянутый последним бункер 10, так же как и песок и шлак, предварительно измельченные в оборудовании для размола 6. Портландцемент подают также из бункера 8 в установку размола 9. Из установки размола 9 цемент поступает в бункер 15 для предварительно измельченного цемента. Материалы из бункеров 10 и 15 подают во вращающийся миксер 12 и далее в бункер 17.
Из бункера 17 смесь материалов подают на устройство 13 конечного размола. После размола в устройстве 13 конечный материал подают в бункер 14.
Согласно изобретению, таким образом, установка оборудована установкой размола 6 для предварительного измельчения указанных дополнительных материалов и оборудованием для размола 11 для предварительного измельчения портландцемента, за этими установками предварительного измельчения следует устройство 13 измельчения для измельчения предварительно измельченных материалов.
В соответствии с очень важным характерным признаком настоящего изобретения указанные установки предварительного измельчения 2 и 9 приспособлены к работе в открытом цикле или в замкнутом цикле по измельчаемому материалу. Замкнутый цикл в оборудовании размола 6 включает линию 18 из оборудования размола в воздушный классификатор 19, способный отсортировать крупные фракции измельчаемого материала назад в мельницу по линии 20.
Замкнутый цикл в установке размола 9 включает соответствующим образом линию 21 из мельницы в воздушный классификатор 22, способный отсортировать крупные фракции измельчаемого материала назад в мельницу по линии 23.
К обоим средствам размола присоединены циклон и сборник пыли. Собранный там материал подают в соответствующий бункер далее по основному потоку.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения установка размола 6 для указанного дополнительного материала выполнена такой, чтобы предварительно измельчить дополнительный материал до тонкости помола 100-300 микрон.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения указанная установка размола для портландцемента налажена так, чтобы предварительно измельчить портландцемент до тонкости помола со средним размером частиц 10-30 микрон.
Поскольку в воздушном классификаторе будут отсортировываться только фракции материала, которые являются слишком крупными, циклы должны быть открытыми, когда отсутствуют такие материалы, покидающие оборудование для размола 6 и 9.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления установка включает блок сушки дополнительного материала и наполнителей до содержания влаги менее 0,2 мас.%, причем блок расположен перед установкой размола.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает технологическую установку, в которой получение цементного материала, упомянутого во вступительной части заявки, может быть осуществлено непрерывным образом.
Объем данного изобретения не должен ограничиваться примером, представленным приведенными выше схемами, а ограничен следующей формулой изобретения.
1. Технологическая установка для приготовления композитных цементирующих материалов, таких как гидравлические смешанные цементы, со значительно уменьшенным содержанием минералов портландцементного клинкера и соответственно с увеличенным количеством дополнительных цементирующих материалов, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, мелочь гранитных карьеров и подобных материалов, и высоко реакционноспособных пуццолан или минеральных наполнителей, таких как, например, зола-унос, шлак доменных печей, измельченный кварц, гранитная каменная мелочь и тому подобное для прямой замены части портландцемента в бетоне, включающая бункер для портландцемента, бункер для золы-уноса или другого типа дополнительных материалов и бункер для пыли цементообжигательной печи или другого типа агента, регулирующего время схватывания, установку для хранения полимерной добавки, пропорционирующие устройства, перемешивающие устройства, измельчающие устройства и устройства выгрузки, отличающаяся тем, что установка оборудована установкой размола (6) для предварительного измельчения указанных дополнительных материалов и размалывающим оборудованием (9) для предварительного измельчения портландцемента, причем за средствами предварительного измельчения (6, 9) следует устройство измельчения (13) для измельчения предварительно измельченных компонентов, при этом указанные средства предварительного измельчения (6, 9) выполнены с возможностью осуществления работы в открытом цикле или замкнутом цикле по измельчаемому материалу.
2. Технологическая установка по п.1, отличающаяся тем, что замкнутый цикл включает воздушный классификатор (19; 22), выполненный с возможностью отсортировки крупных фракций измельченного материала.
3. Технологическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что размалывающее оборудование (6) для указанного дополнительного материала предназначено для предварительного измельчения дополнительного материала до тонкости помола 100-300 мкм.
4. Технологическая установка по п.1, отличающаяся тем, что размалывающее оборудование (9) для портландцемента предназначено для предварительного измельчения портландцемента до тонкости помола со средним размером частиц 10-30 мкм.
5. Технологическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка включает блок (2) для сушки дополнительного материала и наполнителей до содержания влаги ниже 0,5 мас.%, причем блок расположен перед оборудованием размола (6).
6. Технологическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка содержит блок (21) для удаления углерода из летучей золы, причем блок предназначен для снижения содержания углерода в золе-уносе ниже 4 мас.%.
