Спосіб одержання портландцементного клінкеру

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к способам производства портландцементного клинкера. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ обжига цементного клинкера во вращающейся печи, характеризующийся подачей с ее холодного конца сырьевой смеси с КН = 0,5-0,88, а с горячего конца - сырьевой смеси с КН = 0,95-5,0 [1]. Недостатком указанного способа является пониженная реакционная способность сырьевой смеси, обусловленная высокой температурой появления силикатного расплава. Эта температура для эвтектического состава составляет 1338°С, и даже с учетом наличия оксида магния и щелочей в сырьевой смеси не может быть ниже 1280°С. Учитывая, что синтез основной составляющей портландцементного клинкера - алита происходит только через силикатный расплав, высокая температура его образования затрудняет дальнейший обжиг. Подача в печь непосредственно с горячего конца предварительно измельченной сырьевой смеси с повышенным коэффициентом насыщения, т.е. с большей массовой долей карбонатного компонента, не способствует улучшению условий образования силикатного расплава. Точка попадания этого потока материала на обжигаемую смесь, вводимую с холодного конца печи, непрерывно изменяется и зависит как от аэродинамического режима, так и от размера фракции, характеризующи хся широкими пределами (от 10 до 2000 микрон, о чем свидетельствует наличие остатка на сите № 0,2). Фракции меньших размеров, попадая на поверхность обжигаемого материала, приводят к немедленной кристаллизации расплава, т.к. смещают его состав от эвтектического. В эти х условиях реальная температура существования расплава, способного обеспечить протекание реакций клинкерообразования значительно повышается, что в свою очередь повышает расход тепла на обжиг клинкера. Обусловленное в известном способе наличие материала в газовом потоке и протекание во взвешенном состоянии процесса декарбонизации карбонатного компонента снижает температуру факела, что дополнительно повышает расход топлива. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа получения портандцементного клинкера, в котором путем изменения характеристик (коэффициентов насыщения и вещественного состава) потоков, подаваемых с холодного конца печи и в ее горячую зону создают условия для образования силикатного расплава при более низких температурах. Поставленная задача достигается тем, что сырьевую смесь подают двумя потоками. Поток смеси с коэффициентом насыщения 0,92-2,10 подают с холодного конца печи, а поток в виде легкоплавкой шихты, состоящей из топливосодержащих продуктов и те хногенных материалов с коэффициентом насыщения 0,050,50 и температурой плав-пения 1100-1250°С в местах высокотемпературного контакта ингредиентов шихты или продуктов их термообработки, в горячую зону с температурой 550-1200°С. Способ осуществляют следующим образом. Первый поток, представляющий собой сырьевую смесь с повышенным коэффициентом насыщения (0,92-2,10), подается в печной агрегат с холодного конца печи в виде сырьевого шлама или муки. Второй поток материала, отличающийся низким значением коэффициента насыщения (0,05-0,50) и представляющий собой предварительно подготовленную неразмолотую ши хту 2-х и болеэ компонентов, преимущественно техногенных материалов, подается непосредственно в печной агрегат в зону температур 550-1200°С. Вещественный состав шихты подбирается таким образом, чтобы в процессе высокотемператуоного контакта ингредиентов шихты между собой или с. продуктами термообработки одного из них образовывались низкотемпературные эвтектики (1 100-1 250°С). При этом раннее появление расплава способствует агрегации обжигаемого материала в гранулы, улучшая условия для массо- и теплообмена. Это приводит к удлинению зоны спекания и снижению в ней уровня максимальных температур. Наличие в составе легкоплавкой шихты топливосодержащего компонента и протекающие в указанном температурном интервале фазовые превращения (например, расстекловывание стекловидной фазы гранулированного доменного шлака) обеспечивает дополнительный эффект встроенного декарбониэатора, аналогичный достигаемому в печах сухого способа производства установкой декарбонизатора в системе запечных теплообменных устройств. Э тот эффект способствует интенсификации процесса разложения СаСО3, а образовавшийся в момент выделения оксида кальция с высокой скоростью связывается со свободными радикалами компонентов легкоплавкой шихты. Все указанное выше обеспечивает существенное снижение расхода топлива на обжиг портландцементного клинкера и повышение производительности печного агрегата. Пример. На ОАО "Донцемент" проведены сравнительные испытания при обжиге клинкера по обычному способу и предлагаемому. При обычном способе во вращающейся печи 4,0x150 обжигается сырьевая смесь с коэффициентом насыщения 0,9. Производительность печного агрегата 34 т/ч. Расход топлива на обжиг клинкера составляет 7000 м /ч газа с теплотворной способностью 8000 ккал/кг, что эквивалентно 235 кг условного топлива на 1 т клинкера. Заявляемый способ. В печной агрегат с неизменной производительностью подается сырьевая смесь с коэффициентом насыщения 0,99-1,02. В зону печного агрегата, температура материала п которой ориентировочно равна 1050°С, подается перазмолотая шихта, состоящая из угля марки "антрацитовый штыб" с теплотворной способностью в рабочем состоянии Qpn = 4400 ккал/кг и доменного гранулированного шлака, взятых в соотношении 1:1. Присадка золы топлива от сжигания угля составляет 25%, что обеспечивает ей отношение к шлаку 1:4. Температура плавления золы 1310°С. а доменного шлака - 1295°С. Температура плавления смеси "зола-шлак" снижена до 1180°С. Общее количество подаваемой в печь легкоплавкой смеси (температура плавления одной фазы в обычной смеси - 1285°С) составляло 3,2 т/ч, что обеспечивало присадку золы и шлака к обжигаемому материалу в количестве 2 т/ч и производительность печного агрегата 36 т/ч. Коэффициент насыщения клинкера оставался неизменным -0,90. Расход газа в процессе обжига снижен до 5400 м /ч (на 23%), что п сумме с теплом от сгорания угля обеспечивает снижение расхода условного топлива на 1 т клинкера до уровня 199 кг, что ниже исходного на 15,3%. Ограничение по величине коэффициента насыщения легкоплавкой части шихты (0,05-0,50) обусловлены заданной величиной снижения температуры контактного плавления (но менее, чем на 30°С), обеспечивающей эффект в снижении расхода тепла не менее, чем на 5%. Ограничения по величине коэффициента насыщения сырьевого шлама обусловлены количеством подаваемой в печной агрегат легкоплавкой шихты и ее модульными характеристиками для получения клинкера нормированного минерального состава. Применение предложенного способа позволяет интенсифицировать процессы клинкерообразования, разложения СаСО3. и за счет этого снизить удельный расход топлива до 30% с одновременным увеличением производительности печи до 25%.