Сировинна суміш для цементного клінкеру

Корисна модель належить до технології виготовлення цементного клінкеру і може бути застосованою на цементних заводах. Відома класична сировинна суміш для цементного клінкеру, яка включає карбонатний, алюмосилікатний і залізистий компоненти, в якості яких використовуються крейда або вапняк, глинисті породи і залізисті піритні огарки або колошниковий пил доменних печей [Справочник по производству цемента под ред. Н.М. Холина Стройиздат, 1963]. Недоліком цієї суміші є недостатньо висока реакційна здатність при випалі клінкеру. Близькою до запропонованої є сировинна суміш для цементного клікеру, яка містить вапняк або крейду і алюмосилікатно-залізистий компонент, в якості якого використовується базальт [О.О. Пащенко, В.П. Сербин, О.О. Старчевская. Вяжущие материалы - Киев, Вш., 1995]. Недоліком цієї суміші є низька помелоздатність, недостатньо висока реакційна здатність при випалі клінкеру, крім того, сировинний шлам на основі базальту може розшаровуватись при зберіганні у шламбасейнах. Завданням корисної моделі є підвищення помелоздатності та реакційної здатності сировинної суміші при виготовленні цементного клінкеру. Поставлене завдання досягається тим, що сировинна суміш для цементного клінкеру, яка містить вапняк або крейду і алюмосилікатно-залізистий компонент, в якості алюмосилікатнозалізистого компоненту включає базальтовий туф у наступному співвідношенні компонентів (мас %): вапняк або крейда - 72...77, базальтовий туф - 23...28 Базальтовий туф - це пірокластична гірська порода, яка утворює поклади разом із базальтом або окремо і має наступний хімічний склад (%): SiO2 - 43,4...48,3; Аl2O3 - 11,2...11,6; FеО+F2O3 - 11,5...12,4; CaO - 3,1...7,6; MgO - 2,4...4,7; R2O - 4,7...6,8; ТіО2 - 2,2...2,3; в.п.п. (втрати при прокалюванні) - 3,2...6. Базальтовий туф на кар'єрах базальту видаляється як супутня порода, а також може утворювати індивідуальні поклади у вигляді сапонітових глин. Базальтовий туф містить до 40...60% цеолітів - анальциму або смектитів, які мають високі катіонообмінні властивості, а також містить закисний оксид заліза - FeO поряд із оксидом Fе2О3 і це обумовлює підвищену реакційну здатність базальтового туфу і сировинної шихти на його основі при випалі клінкеру. На відміну від базальту базальтовий туф має понижену твердість і міцність, а іноді він наближається по консистенції до глинистої сировини. Це обумовлює більш високу помелоздатність туфу в порівнянні з базальтом та, відповідно, високу помелоздатність карбонатно-туфових сумішей порівняно з карбонатно-базальтовими. Це ілюструється характеристиками помелоздатності за падінням залишків на контрольному ситі №008 протягом певного часу помелу (табл. 1). Таблиця 1 Характеристики помелоздатності матеріалів (залишок на ситі 008, %) після помелу протягом, хвил. Матеріал базальт БТ базальт +креад БТ+крейда 15 хв 80,5 75,7 70,6 64,1 30 хв 52,4 43,7 62,1 48,5 45 хв 30,9 23,5 35,9 29,1 60 хв 19,1 15,2 22,7 16,8 75 хв 13,7 10,4 13,2 10,4 90 хв 10,3 5,9 10,9 5,1 120 хв 8,9 2,4 6,7 1,9 примітка: БТ - базальтовий туф Результати визначення помелоздатності, які наведені в табл. 1, свідчать про те, що помелоздатність базальтового туфу і туфо-крейдяної шихти більш висока, ніж помелоздатність базальту і базальто-крейдяної шихти. Перевагою базальтового туфу порівняно з базальтом є також більш висока реакційна здатність туфокарбонатних шихт, порівняно з базальто-карботатними шихтами. В табл. 2 наведені результати досліджень реакційної здатності цементних сировинних шихт при випалі до 1450°С в муфельній печі. Критерієм реакційної здатності є кількість СаО, який виділяється під час термічної обробки шихти при певних температурах і температура, при якій виділяється максимальна кількість СаО. При температурах понад 1200°С вміст СаО в шихті зменшується, що пояснюється утворенням клінкерних мінералів (феритів, алюмоферитів, потім алюмінатів кальцію, беліту) під час твердофазових реакцій і реакцій з участю евтектичних розплавів. На цей період в шихті з більш високою реакційною здатністю вміст СаО падає більш швидко. Кількість СаО визначається спиртовогліцератним методом. Таблиця 2 Реакційна здатність сировинних шихт: 1 - БТ - 26 % + крейда - 74 %, 2 - базальт - 25 % - крейда - 75 %. Вміст вільного СаО (%) після термічної обробки сировини при температурах, °С. Шихта 1 950°С 7,8 1000°С 1050°С 1100°С 1150°С 1200°С 1250°С 1300°С 1350°С 1400°С 1450°С 15,1 20,7 27,5 34,5 29,8 25,6 18,1 10,2 6,3 1,5 2 6,5 13,2 18,4 25,6 31,2 32,7 27,4 20,2 14,5 8,2 2,1 Результати визначення вмісту СаО при термічній обробці сировинних шихт свідчать про те, ,що динаміка виділення і зв'язування СаО туфо-крейдяною шихтою більш прискорена порівняно з базальто-крейдяною шихтою, тобто базальтомістка шихта має більш низьку реакційну здатність. Сировинна шихта виготовляється наступним чином. За хімічним складом базальтового туфу і крейди (або вапняку) розраховується склад сировинної шихти на задану величину коефіцієнта насичення (КН). Наприклад, для крейди і базальтового туфу наступного складу (%): матеріал SiO2 Аl2О3 Fe2O3 CaO в.п.п. крейда 2,03 0,68 0,79 50,3 41,6 Базальтовий 48,31 11,23 11,38 3,14 2,47 туф розрахункова кількість базальтового туфу складає 24%, крейди - 76% при заданому КН - 0,94. Тоді склад шихти відповідає наступному вмісту основних оксидів: SiO2 Аl2О3 Fe2O3 CaO в.п.п. 13,09 3,28 3,82 41,11 32,3 Модульні характеристики шихти відповідають складу розповсюджених промислових цементних шихт, які забезпечують належний мінералогічний склад цементного клінкеру: р=0,86; n=1,85; КН - 0,94. Здрібнені компоненти шихти - базальтовий туф і крейда (або вапняк) дозуються у необхідному співвідношенні, завантажуються у кульовий млин мокрого помелу (або сухого помелу після сушіння матеріалів) і після помелу до залишку на ситі №008 біля 10...14% сировинна суміш надходить у витратні ємності - шламбасейни при виготовленні шламу за мокрим способом виробництва або у силосні ємності сировинної муки за сухим способом. Після відповідного коригування сировини до належного хімічного складу вона використовується для випалу клінкеру в обертових печах, при цьому запропонована шихта дозволяє знизити температуру випалу та теплове напруження печі, що сприяє зменшенню питомих витрат палива або підвищенню продуктивності печі при відповідній тепловій потужності.