Способ получения портландцементного клинкера (варианты)



Способ получения портландцементного клинкера (варианты)
Способ получения портландцементного клинкера (варианты)
Способ получения портландцементного клинкера (варианты)

 


Владельцы патента RU 2574795:

Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства портландцементного клинкера и серной кислоты. Способ по первому варианту включает предварительный подогрев высокосернистого цементного сырья, содержащего до 40% масс. серы в циклонных теплообменниках, прокаливание к кальцинаторе, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига в присутствии высокосернистого топлива, подаваемого противотоком к сырью, и последующее охлаждение в холодильнике с отделением и отводом образующихся при этом газов по байпасу в систему получения серной кислоты из оксидов серы с последующим выводом дымовых газов в дымовую трубу, при этом в кальцинатор и на вход в печь обжига подают углеродсодержащий материал - нефтяной кокс с содержанием серы до 5% серы в количестве до 20% от массы сырья. По второму варианту при прямотоке подачи цементного сырья и высокосернистого топлива в печь обжига углеводородный материал - нефтяной кокс вводят непосредственно на вход в печь обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты непосредственно из выхода печи обжига. Технический результат- получение клинкера необходимого качества из высокосернистого цементного сырья-гипса или сернистого кальция и одновременное упрощение технологии его получения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретения относятся к промышленности строительных материалов и могут быть использованы для производства портландцементного клинкера и серной кислоты.

Известен способ получения цементного клинкера и газов, содержащих SO2, с получением серной кислоты по гипсо-сернокислотному способу, в котором часть природного ангидрита заменяют на промышленные сульфитсодержащие отходы, образующиеся при обессеривании дымовых газов абсорбционным способом и содержащие 35-80% CaSO3 и 5-20% CaSO4 (пат. ГДР №289036, МКИ5 С04В 7/44, С04В 7/04, заявл. 20.11.89, опубл. 18.04.91).

В клинкере, полученном известным способом, присутствует повышенное количество SO3, отрицательно влияя на его качественные показатели.

Наиболее близким по количеству существенных признаков является способ получения портландцементного клинкера из малосернистого сырья (известняк или другой кальцийсодержащий материал с содержанием серы не более 4% в смеси с глиной) с одновременным получением серной кислоты, в котором цементные сырьевые материалы предварительно подогревают в циклонных теплообменниках, прокаливают во взвешенном состоянии в кальцинаторе, обжигают в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и затем охлаждают 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 с установки, при этом отвод прокаленных сырьевых материалов совместно с частью газов в вышеупомянутую отдельную систему осуществляют при содержании оксидов серы в газах в количестве не менее 2% об. с возвратом 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 (пат. РФ №2525555, МПК С04В 7/44, опубл. 20.08.2014).

Известное изобретение позволяет использовать сернистое топливо в производстве клинкера с одновременным получением серной кислоты, для чего необходим многократный внутренний кругооборот дымовых газов с оксидами серы для ее накопления и дальнейшего вывода в отдельную систему, что усложняет процесс получения клинкера и серной кислоты.

Кроме того, известный способ направлен на переработку малосернистого сырья, переработка высокосернистого сырья (гипса или сернистого кальция) по известной технологии затруднительна, так как гипс не до конца разлагается и сера переходит в состав клинкера, ухудшая его качество.

Задачей настоящего изобретения является получение качественного клинкера и серной кислоты при использовании высокосернистого сырья.

Указанная задача решается в способе получения портландцементного клинкера, включающем предварительный подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках, прокаливание в кальцинаторе, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и последующее охлаждение в холодильнике с отделением и отводом образующихся при этом газов в систему получения серной кислоты из оксидов серы с последующим выводом дымовых газов в дымовую трубу, при этом в качестве топлива в печи обжига используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо, в котором согласно изобретению в высокосернистое цементное сырье, содержащее до 40% масс. серы, после его предварительного подогрева добавляют углеродсодержащий материал в количестве не более 20% от массы сырья, при этом при противотоке подачи цементного сырья и топлива углеродсодержащий материал подают двумя потоками в кальцинатор и на вход в печь обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты через байпас.

Целесообразно в качестве углеродсодержащего материала использовать нефтяной кокс с содержанием серы до 5% масс.

Целесообразно углеродсодержащий материал подавать в кальцинатор и печь при температуре до 200°С.

Целесообразно углеродсодержащий материал подавать в кальцинатор в количестве 30-80%, а в печь обжига - в количестве 70-20% от общего количества углеродсодержащего материала.

По второму варианту в высокосернистое цементное сырье, содержащее до 40% масс. серы, после его предварительного подогрева в циклонных теплообменниках также добавляют углеродсодержащий материал в количестве не более 20% от массы сырья, при этом при прямотоке подачи цементного сырья и топлива в печь обжига углеводородный материал вводят непосредственно на вход печи обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты непосредственно из выхода печи обжига.

Целесообразно в качестве углеродсодержащего материала использовать нефтяной кокс с содержанием серы до 5% масс.

Целесообразно углеродсодержащий материал подавать в печь при температуре до 200°С.

Добавление углеродсодержащего материала в высокосернистое цементное сырье позволяет за счет восстановительной способности углерода перевести оксиды серы из серосодержащего сырья в газообразное состояние (дымовые газы), что дает возможность снизить содержание серы в клинкере, тем самым улучшив его качество, и одновременно увеличить выпуск серной кислоты.

Известно техническое решение по пат. РФ 2394781 (МПК С04В 7/42, опубл. 20.07.2010), согласно которому к сырьевой смеси для получения клинкера добавляют пыль электрофильтров от газоочистки сбросных газов электролиза алюминия (5-10% масс.), шлам газоочистки сбросных газов электролиза алюминия (5-10% масс.), углеродистую смесь графита, кокса, угля, образующуюся при ремонте электролизеров производства алюминия (10-20%), содержащую 35-47% углерода.

В известном техническом решении вышеуказанную углеродистую смесь добавляют в сырьевую смесь, содержащую преимущественно известняк и глину и не содержащую серы, для снижения температуры начала образования расплава, что способствует выравниванию химического и минерального состава клинкера и, естественно, улучшению его качества.

В предлагаемом способе добавка углеродсодержащего материала необходима при переработке высокосернистого сырья (до 40% серы), чтобы, используя восстановительную способность углерода, перевести соединения серы в газообразное состояние и таким образом удалить их из целевого продукта-клинкера, тем самым также улучшив его качество.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достигнуть новый технический результат - снижение содержания серы в клинкере при получении его из высокосернистого сырья.

На фиг. 1 показана принципиальная схема получения портландцементного клинкера с добавлением углеродсодержащего материала в противотоке сырья и топлива по первому варианту, на фиг. 2 - в прямотоке сырья и топлива по второму варианту:

1 - дробилка;

2 - силосы для корректировки состава;

3, 4, 5, 6 - циклонные теплообменники;

7 - вентилятор;

8 - силос углеродсодержащего материала (нефтяного кокса);

9 - кальцинатор;

10 - линии подачи углеродсодержащего материала в кальцинатор и печь обжига;

11 - печь обжига;

12 - линия подачи топлива в печь и в кальцинатор;

13 - линия подачи воздуха в печь и в кальцинатор;

14 - холодильник клинкера;

15 - линии байпаса дымовых газов (первый вариант);

16 - фильтр-осадитель пыли;

17 - теплообменник (котел-утилизатор) (первый вариант);

18 - вентилятор (турбогазодувка) (первый вариант);

19 - реактор с катализатором для получения триоксида серы;

20 - абсорбер или конденсатор для получения серной кислоты или олеума;

21 - линия подачи дымовых газов к вентилятору 7;

22 - линия подачи дымовых газов после циклонных теплообменников на сероочистку (первый вариант) или к вентилятору 7 (второй вариант);

23 - линия подачи дымовых газов в дымовую трубу (на рис. не показана) после вентилятора 7;

24 - теплообменник (воздушный холодильник) для охлаждения дымовых газов и нагрева воздуха (второй вариант);

25 - устройство забора воздуха (второй вариант);

26 - вентилятор (второй вариант);

27 - податчик вторичного воздуха;

28 - топливоподатчик.

По первому варианту способ осуществляют следующим образом. Исходное сырье - гипс или другой материал, содержащий кальций и серу (до 40%), совместно с глиной подвергают предварительному дроблению и размолу сырьевых компонентов с последующей сушкой и подогревом в дробилке 1 с одновременным или последующем дроблением и измельчением. Затем сырьевые материалы направляют в виде тонкодисперсного порошка - сырьевой муки в железобетонные силосы 2, где производят корректировку ее состава до заданных параметров и гомогенизацию перемешиванием сжатым воздухом.

Далее однородную тонкоизмельченную смесь подвергают предварительному подогреву до 500-900°С в циклонных теплообменниках 3, 4, 5, 6, прокаливанию в кальцинаторе 9 и обжигу непосредственно в обжиговой печи 11, где сырьевая смесь нагревается до 700-1100°С, подвергаясь при этом дегидратации и декарбонизации. Из силоса 8 по линиям 10 подают углеродсодержащий материал - нефтяной кокс в кальцинатор 9 в количестве 30-80% от общего количества углеродсодержащего материала и на вход печи в количестве 70-20% от общего количества углеродсодержащего материала в суммарном количестве до 20% масс. от массы сырья при температуре до 200°С в виде тонкоизмельченного порошка.

Затем полученную сырьевую смесь обжигают в цементный клинкер в печи обжига 11 при температуре до 1450°С, в которую по линии 12 подают углеводородное топливо и по линии 13 воздух. Полученный клинкер затем охлаждают в холодильнике 14. При этом в печи 11 при температуре до 1450°С происходит образование оксидов серы, в основном, SO2 и, частично, SO3.

Оксиды серы вместе с дымовыми газами выносятся из печи обжига 11 и кальцинатора 9 вместе с дымовыми газами через байпас 15 дымовых газов, к которым добавляются по линии 22 дымовые газы после циклонных теплообменников. Дымовые газы обеспыливают путем осаждения в фильтре-осадителе пыли 16, охлаждают в теплообменнике (котле-утилизаторе) 17 и вентилятором (турбогазодувкой) 18 направляют в реактор с катализатором 19 и затем в конденсатор или абсорбер серной кислоты 20. Обессереный в реакторе 19 и конденсаторе (абсорбере) 20 поток дымовых газов, не содержащих оксидов серы, направляется по линии 21 к вентилятору 7 и далее по линии 23 в дымовую трубу (на рис. не показана).

Таким образом, в дымовых газах, поступающих в атмосферу, присутствует только незначительное количество серы от ее общего количества, поступившей с сырьем и топливом.

На фиг. 2 представлен второй вариант осуществления изобретения при прямотоке сырья и топлива, где нефтяной кокс подают в количестве 20% от массы сырья непосредственно в печь обжига 11 по линии 10. По ходу движения в печи 11 сырья и нефтяного кокса в печь дозируются окислитель (воздух) через окружающий податчик вторичного воздуха 27 и топливо через податчик 28. Такой прием позволяет регулировать температурный профиль по длине вращающейся обжиговой печи. Количество топливоподатчиков 28 и податчиков вторичного воздуха 27 определяется на стадии проектирования печи, исходя из материально-теплового баланса. Дымовые газы поступают в фильтр-осадитель пыли 16 из выходной части печи 11. Далее дымовые газы поступают в теплообменник 24, в реактор с катализатором 19 и конденсатор 20. Обессеренные дымовые газы по линии 21 направляются совместно с дымовыми газами после циклонов (линия 22) через вентилятор 7 по линии 23 в дымовую трубу (на рис. не показана).

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа изготовления портландцементного клинкера с одновременным получением серной кислоты.

Пример 1 (первый вариант).

Взято 76,5% масс. гипса и 33,5% масс. глины (всего 10 кг или 100%).

Содержание серы в исходном сырье - 25,5%.

Содержание серы в углеводородном топливе - 4,5%.

Добавлено после предварительного нагрева 2 кг нефтяного кокса (20%) с содержанием серы 3,9% масс. от массы кокса, который подают в количестве 55% в кальцинатор и в количестве 45% на вход обжиговой печи при температуре 180°С.

Получено 5 кг сульфосодержащего клинкера, основную массу которого образуют, % масс.: C3S - 41,2; C2S - 9,1; C3F - 9,1; C4F - 5,6; серы - около 2%, растворенные в клинкере, в небольших количествах: Na2O, K2O, CaO, CaCl2, MgO и другие соединения, а также 4,1 кг 100%-ной серной кислоты.

Пример 2 (второй вариант).

Взято 76,5% масс. гипса, 33,5% масс. глины (всего 10 кг или 100%).

Содержание серы в исходном сырье - 26%.

Содержание серы в углеводородном топливе - 4,5%.

Добавлено после предварительного нагрева 1,9 кг (19%) нефтяного кокса с содержанием серы 3,9% масс., который подают на вход обжиговой печи при температуре 180°С.

Получено 4,9 кг портландцементного клинкера, основную массу которого образуют, % масс.: C3S - 56,0; C2S - 14,3; C3F - 12,2; C4F - 6,5; серы - около 1,5%, растворенные в клинкере, в небольших количествах: Na2O, K2O, CaO, CaCl2, MgO и другие соединения, а также 4,3 кг 100%-ной серной кислоты.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из высокосернистого цементного сырья целевой продукт-клинкер необходимого качества, соответствующий ГОСТу 10178-85 для цементов ПЦ-ДО, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20, ШПЦ марки 500, и 100%-ную серную кислоту, а также упростить технологию получения клинкера и серной кислоты.

1. Способ получения портландцементного клинкера, включающий предварительный подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках и кальцинаторе, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и последующее охлаждение в холодильнике с отделением и отводом образующихся при этом газов в систему получения серной кислоты из оксидов серы с последующим выводом дымовых газов в дымовую трубу, при этом в качестве топлива используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо, отличающийся тем, что в высокосернистое цементное сырье, содержащее не менее 3% масс. серы, после его предварительного подогрева добавляют нефтяной кокс или уголь в количестве не менее 5% от массы сырья, при этом при противотоке подачи цементного сырья и топлива нефтяной кокс или уголь подают двумя потоками в кальцинатор и на вход в печь обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты через байпас.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нефтяной кокс или уголь подают в кальцинатор и на вход в печь обжига при температуре до 200°C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нефтяной кокс или уголь подают в кальцинатор в количестве 30-80%, а на вход в печь обжига - в количестве 70-20% от общего количества нефтяного кокса или угля.

4. Способ получения портландцементного клинкера, включающий предварительный подогрев цементного сырья в циклонных теплообменниках, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и последующее охлаждение в холодильнике с отделением и отводом образующихся при этом газов в систему получения серной кислоты из оксидов серы с последующим выводом дымовых газов в дымовую трубу, при этом в качестве топлива используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо, отличающийся тем, что в высокосернистое цементное сырье, содержащее не менее 3% масс. серы, после его предварительного подогрева добавляют нефтяной кокс или уголь в количестве не менее 5% от массы сырья, при этом при прямотоке подачи цементного сырья и топлива в печь обжига нефтяной кокс или уголь вводят непосредственно на вход в печь обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты непосредственно из выхода печи обжига.

5. Способ по п. 5, отличающийся тем, что нефтяной кокс или уголь подают на вход в печь обжига при температуре до 200°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства низкотемпературного портландцементного клинкера. Способ получения низкотемпературного портландцементного клинкера путем измельчения цементного сырья с добавлением катализатора и последующим обжигом шихты в печи обжига, при этом в качестве катализатора используют бромид Na или K или смесь бромидов металлов Ca, Na, K в количестве 0,1-15% масс.
Изобретение относится к области промышленного производства цемента, более конкретно к способу производства цементного клинкера из высокоглиноземистых золошлаковых отходов угольных электростанций, и может найти применение, в том числе при переработке золоотвалов Экибастузской ГРЭС.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства низкотемпературного портландцементного клинкера. В способе получения низкотемпературного портландцементного клинкера путем измельчения цементного сырья с добавлением катализатора - хлорида кальция, и последующим обжигом шихты в печи обжига, в котором удаление хлора из клинкера проводят путем пропускания парогазовоздушной смеси через слой клинкера, в качестве катализатора используют смесь хлоридов в количестве 0,2-15% масс.

Способ утилизации фосфоросодержащего альтернативного топлива при производстве цементного клинкера, при котором альтернативное топливо термолизируют с использованием тепла, которое образуют в одном из различных термолизньгх реакторов с вращающейся трубчатой печью и отводят из технологического процесса производства цементного клинкера; при этом высвободившуюся энергию направляют в технологический процесс производства цементного клинкера и остатки термолиза фосфоросодержащего альтернативного топлива выводят из термолизного реактора, отличающийся тем, что остатки термолиза фосфоросодержащего альтернативного топлива преобразуют в термолизном реакторе с помощью байпасных продуктов цементной печи в носители галогенов и образующиеся галогениды тяжелых металлов отводят.

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов и может быть использована для производства портландцементного клинкера. Способ включает предварительный нагрев цементного сырья до температуры 600-800°C, кальцинирование при температуре 700-1000°C и дальнейший обжиг во вращающейся печи при температуре 1400-1500°C, который проводят в прямотоке цементного сырья и топлива с последующей адсорбцией оксидов серы, оксидов щелочных металлов и хлоридов из предварительно охлажденных дымовых газов частицами клинкера при температуре 100-1100°C.
Изобретение относится к способу обогащения альтернативных, углеродосодержащих, низкокалорийных отходов для получения синтез-газа для применения в топочных установках.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к технологии производства портландцементного клинкера, а именно к составам сырьевых смесей, используемых для получения строительных материалов, применяемых при строительстве нежилых помещений, а также тротуарной и аэродромной плитки.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых при производстве цементных клинкеров. Технический результат заключается в снижении влажности шлама и сохранении его технологически приемлемой подвижности в течение длительного времени.

Изобретение относится к способу получения портландцемента. В способе получения портландцемента из сырьевой смеси, содержащей карбонатный, глинистый компоненты, корректирующие добавки и фторсодержащий минерализатор обжига сырьевой смеси, в качестве фторсодержащего минерализатора используется бифторид аммония, вводимый в состав цементной сырьевой смеси в количестве 0,23-0,70% (мас.), а сырьевая смесь содержит карбонатный компонент с размером частиц фракции (80-500) мкм в количестве до 70%, и частиц карбонатного компонента с размером частиц (0-80) мкм - не менее 30%.
Изобретение относится к составу сырьевой смеси для синтеза сульфатированного цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смеси для производства клинкера, который может быть использован в производстве цемента. .

Изобретение относится к способу переработки мелкодисперсных натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. .

Изобретение относится к производству строительных материалов. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, к производству цементного клинкера с использованием обычных природных сырьевых материалов. .
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству клинкера - полуфабриката цемента. .
Изобретение относится к составу сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно к технологии приготовления исходной цементной сырьевой смеси с добавкой фторсодержащего минерализатора на основе мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, ее спеканию с последующим помолом клинкера и получением портландцемента. Технический результат - снижение удельного расхода фторсодержащего минерализатора на обжиг клинкера, снижение себестоимости портландцемента, возможность использования фторсодержащего минерализатора на цементных заводах с повышенным содержанием щелочей в основном сырье, повышение производительности печей обжига клинкера. В способе получения портландцемента, включающем получение портландцементного клинкера смешиванием и спеканием исходной цементной сырьевой смеси, содержащей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор в виде фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера, отличающемся тем, что смешивание проводят при подаче мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,05÷0,095% вес. в пересчете на фтор, при этом в отходах поддерживают мольное отношение фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7, а помол клинкера проводят с гипсом или с активной минеральной добавкой и гипсом. В качестве мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют: пыль электрофильтров, хвосты флотации угольной пены, смесь пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены, смесь шлама газоочистки, пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены, смесь шлама газоочистки и пыли электрофильтров, смесь шлама газоочистки и хвостов флотации угольной пены. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 6 з.п. ф-лы, 9 табл.
Наверх