Способ получения цементного клинкера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<в885176

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(51)м. к,.з (22) Заявлено 240380 (21) 2898888/29-33 с присоединением заявки ¹

С 04,В 7/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.11,81. Бюллетень N9 44

Дата опубликования описания 301181 (53) УДК 666. 94 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.В.Тимашев, A.Ô.Àëåêñååâ, A.Ï.Oñoêèí, В.К.Абраглов и О.Н.Макаров

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТОГО КЛИНКЕРА

Изобретение относится к способам производства цеглентного клинкера и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известен способ получения цементного клинкера путем введения с горячего конца печи технологической пыли (1).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения цементного клинкера путем подогрева и термообработки сырьевой смеси во вращающейся печи (2) °

Недостатками известных способов является низкая скорость протекания процессов клинкерообраэования и повышенный расход топлива.

Цель изобретения — ускорение процессов клинкерообразования и снижение расхода топлива.

Указанная цель дбстигается тем, что в способе получения цементного клинкера путем подогрева и термообработки сырьевой смеси во вращающейся печи, термообработку сырьевой смеси в интервале температур

700-950 С проводят со скоростью 3050 град/мин, 950-1100 C - со скоростью 10-20 град/мин, 1100-1400"C со скоростью 60-80 град/мин.

Необходимую скорость нагревания можно обеспечить регулированием толщины слоя материала и условий теплообмена.

Ускорение нагрева глатериала в сильно эндотермическом участке зонЫ

30 декарбонизации (интервал 700-950 C) способствует интенсиоикации процесса кальцинирования и более ранней, по сравнению с известным способом, термохимической подготовке материала. Интенсивный подвод тепла резко

15 ускоряет протекание твердофазовых реакций, происходящих в этом случае при более низких тсмпературах материала, что значительно уменьшает отрицательное влияние сжатия кристал20 лов кальцита на прочность гранул.

Быстрое повышение температуры материала и ускорение процессов связывания свободной окиси кальция предотвращает рекристаллизацию кристаллов

СаО в интервале 700-950 С. При предлагаемом способе в этом интервале образуется большее количество СаО, которое успевает полностью связываться из-за повышенных скоростей

30 протекания твердофаэовых реакций,что

885176 значительно снижает эффект рекристаллизации СаО в интервале 950-1100 С по сравнению с известным способом.

Медленный нагрев материала до

1100 С дает возможность полностью о завеРшитьсЯ проЦессУ ДекарбонизаЦииГ скорость которого в этом интервале определяется условиями диффузии СО и способствует сохранению гранул материала перед зоной спекания. Медленный нагрев можно осуществить увеличением толщины слоя материала.

При температуре около 1000 С кристаллы ряда минералов размягчаются, поэтому они и лежащая близ них масса испытывают под действием вышележащих слоев пластическую деформацию, вязкое течение материала увеличивается с увеличением толщины слоя и положительно влияет на уплотнение зерен. При медленном нагреве в этом интервале успевают протекать твердо- 20

Фазовые реакции, приводящие к уплотнению гранул материала. В зоне спекания плотные гранулы спекаются скорее пористых, так как движущая сила зарастания мелких пор в теле больше, чем крупных. Кроме того, движущая сила процесса спекания возрастает с увеличением размеров исходных гранул и увеличивается количество . жидкой Фазы с температурой, что позволяет производить обжиг при более низких температурах и, тем самым, сильно снизить интенсивность клинкерного пыления, устранить химический недожог потлива, а обжигаемый материал хорошо группируется в клинкерные гранулы узкого гранулометрического состава. И эта температура значительно ниже температуры газового потока при известном способе.

При температуре материала выше 40

1100 С наряду с протеканием твердофазовых реакций развивается первичная рекристаллизация из определенных центров в пластически деформированных гранулах материала.,После первич- 4 ной рекристаллизации происходит вторичная (собирательная) рекристаллизация. Предварительная деформация тел, влияя на скорость роста кристаллов и зарождения центров рекристаллизации, ускоряет процессы рекристаллизации. Поэтому в интервале 11001400 С необходима уменьшить толщину слоя материала, что выполняется при осуществлении резкого обжига в этом интервале. Это обеспечивает получение активных кристаллов СаО и С и . снижение значения оптимальной температуры, при которой .наблюдается максимальная скорость усвоения .свободной СаО образующимися клинкерными 60 интервалами.

Таким образом при использовании предлагаемого способа достигается оптимальный режим термообработки материала в печном пространстве, 65 обеспечивающий наилучшие условия формирования клинкерных гранул и максимальную скорость усвоения свободной СаО образующимися клинкерными минералами.

Пример 1. Для определения оптимальных значений скорости нагрева материала в различных температурных интервалах подвергают обжигу в опытно-промышленной вращающейся печи цементную сырьевую смесь состава, вес.Ъ:

SiOg 13,16; АЯ20 3,46; Feg09 2,91j

СаО 41,51; MgO 2,56; БО9 Ъ,74; п.п.п. 35,66 ° При этом исследуют < фракционный состав материала, отобранного из люка после зоны декарбонизации. Одновременно определяют зерновой состав клинкера и содержание свободной СаО, а также исследуют сос- тав газа за обрезом печи. Регулированием подачи топлива добиваются предотвращения его химического недожога.

Во -всех случаях, когда получают некондиционный клинкер (количество свободной Са0 более 1,0%), увеличивается длительность термообработки материала в зоне спекания. Результаты испытаний режимов обжига приведены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что при нагреве материала в интервалах 700-950О С; 950-110(Г С и 11001400ОС со скоростями соответственно

30-50; 10-20 и 60-80 град/мин наблюдается значительное увеличение производительности печи и экономия топлива. При скорости нагрева меньшей

30 град/мин в интервале 700-950 С, о где интенсивность теплообмена определяет скорость диссоциации карбонатов и протекание твердофазовых реак",ий, производительность печи снижается в связи с уменьшением производительностей зон декарбонизации и спекания.

Если скорость нагрева в данном интервале превышает 50 град/глин, образуется много пыли, что снижает скорость процессов клинкерообразования во всех зонах.

При скорости нагревания материала в интервале 950-1100 С меньшей

10 град/мин неэкономично используется печное пространство, а при скорости большей 20 град/мин происходит интенсивное измельчение материала перед зоной спекания.

Нагревание материала со скоростью меньшей 60 град/глин в интервале 11001400 С не обеспечивает достижения максимально возможной скорости спекания. Если же материал нагревают со скоростью большей 80. град/мин, интенсивное клинкерное пыление и ухудшение условий горения топлива снижают производительность печи.

Как видно иэ приведенных в таблице данных, применение предлагаемого способа вместо известного позволяет

885176 . го клинкера во вращающейся печи существенно повысит эффективность цементного производства. увеличить производительность печи на

18,5% при экономии топлива на 5,44.

Использование предлагаемого способа производства при обжиге цементноСпособ

Характеристика зернового состава клинкера

Режим обжига

Характеристика зернового состава материала после зоны декарбонации

700-950

950-1100

Предлагаемый

9,8

10,4

1,7

2 0

72,0

1100-1400

700-950

950-1100

9,9

1l 4

1,8

64,2

1100-1400

700-950

950-1100

1,4

11,8

9,8

76,35

1100-1400

700-950

10,7

10,0

1,7

72,5

950-1100

1100-1400

700-950

10 . 78,9

12,8

8,9

1,36

950-1100

1100-1400

700-950

2,16

14,4

6,0

61,7

950-1100

1100-1400 70

700-950

950-1100

12,1

8,2

1 9

64,0

1100-1400 80

700-950 30

950-1100

10,3

11,0

1 6

70,8

1100-1400 80

700-950 ° 15

Известный

16,6

7,8

1 2

80,8

950-1100

1100-1400 более

100 температурный интер-, вал, С скорость нагрева материала, град/мин количество пылевидной .фракции (размером менее 3 мм) т характеристический размер зе« рен, вел количество пылевидной фракции (размером 3 мм), Ъ характерис-. тический размер зерен,мм

885176

Продолжение таблицы — и

Увеличение

Предлагаемый

263,1

3,0.

38,1

1,78

37,4 4,8

260, 9

1,73

258,0

5,8

37,0

1,7

256,2

36,4 7,5

1,6

35,1 16,9 258,3

1,42

254,4

18,5

32 0

1,32

33,2 15,6 256;0

1,37

1110

35 0

260,4

1,41 известный

269, 0

39,3

1,88

Содержание свободной

СаО в клинкере при пребывании материала в зоне спекания в теч ние 35 мин, %

Необходи мое время. пребывания материала в зоне спека ния произвол1итбльнос ьти печи по сравнению с известным спо собом,%

Удельный расход топлива на обжиг клинкера, кг/т клинкера

885176

Формула изобретения

Составитель А. Кулабухова

Редактор Н.Лысогорова Техред М.Еейвес Корректор Н .Швыдкая

Заказ 10439/29 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г ужгород ул. Проектная, 4

Способ получения цементного клинкера путем подогрева и термообработки сырьевой смеси во вращающейся печи, отличающийся тем, что, с целью ускорения процессов клинкерообразования и снижения расхода топлива,термообработку сырьевой смеси в интервале температур 700-950 С.проводят .со.ñêoðoñòüþ 30-50 град/мин, 950-1100 С - co скоростью 1020 град/мин, 1100-1400 С - со скоростью 60-80 град/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 557071, кл. С 04 В 7/36, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 382590, кл. С 04 В 7/36, 1973.