Технологічна система для виробництва композитних в’яжучих матеріалів із зменшеними викидами діоксиду вуглецю

1. Технологічна система для виробництва композитних в'яжучи х матеріалів, наприклад гідравлічних цементів з мінеральними домішками, із значно зменшеним вмістом портландцементних клінкерних мінералів і, відповідно, з більшою кількістю додаткових в'яжучи х матеріалів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, та високореакційних пуцоланів або мінеральних наповнювачів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, для прямої заміни портландцементу у бетоні, що включає бункер для портландцементу, бункер для пилу золи або іншого виду додаткових матеріалів і бункер для пилу печі для випалу цементу або іншого виду засобу регулювання часу тужавлення, блок зберігання для полімерної домішки, дозуючі засоби, змішувальні засоби, пристрої C2 2 (19) 1 3 84339 жучих матеріалів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, та високо реакційних пуцоланів або мінеральних наповнювачів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, для прямої заміни частини портландцементу у бетонних сумішах і, відтак, яка характеризується значно меншим негативним впливом на навколишнє середовище. Відомо, що виробництво кожної тонни стандартного портландцементу супроводжується вивільненням приблизно однієї тонни діоксиду вуглецю і що приблизно половина його походить від декарбонізації вапняку у печі, а друга половина - від споживання енергії, головним чином, у печі. З цього випливає, що єдиний шлях, яким цементна промисловість може досягти суттєвого зменшення викидів вуглецю діоксиду, - це зменшення виробництва портландцементного клінкеру й підвищене використання наповнювачів. Традиційні способи виробництва цементу з мінеральними домішками включають сумісний помел портландцементного клінкеру з різними мікронаповнювачами, наприклад, шлаком доменних печей, пилом золи, вапняком тощо здебільшого у ротаційних кульових млинах. Такі способи неуможливлюють заміну портландцементного клінкеру пилом золи більш ніж на 20-25% і шлаком доменних печей більш ніж на 30-50% без значного негативного впливу на технологічні властивості цементу - різке подовження терміну тужавлення, дуже повільне наростання міцності протягом вистоювання періоду 0-28 діб тощо. Щоб набути 28добової міцності традиційних бетонів на портландцементі, потребується майже втричі триваліший час (2-3 місяці). Одночасно цементи з великою об'ємною часткою пилу золи мають значні переваги у порівнянні до традиційних портландцементів. Додання пилу золи або інших видів наповнювачів, наприклад, дрібязку з гранітних кар'єрів або дрібнозернистого кварцового піску для заміни портландцементу безпосередньо у бетонозмішувач у кількостях понад 15-20% не є ефективним і може справити негативний вплив на технологічні якості бетону (менша міцність тощо). Існуючі способи помелу та механічної активації зазначених наповнювачів могли б забезпечити деяке покращання, як описано у патенті США 6 620 022, але воно виглядає економічно неефективним й уможливлює заміну без зменшення міцності бетону при стисканні лише 20% портландцементу. У [заявці PCT/SE2003/001009] описаний спосіб виробництва цементу' з мінеральними домішками, у якому цемент містить портландцемент, ретельно перемішаний з мікронаповнювачем і, можливо, пластифікуючим засобом до одержання сухої цементної суміші, і дрібнозернистими додатковими в'яжучими матеріалами, вибраними з таких матеріалів, як шлак доменних печей, пил золи, кварц, кремнезем й аморфний діоксид кремнію. Відповідно до зазначеної заявки, додаткові матеріали на 4 піддають помелу у сухому стані, а потім помелені додаткові матеріали піддають помелу разом принаймні з 20мас.% загальної маси помелу високо реакційної цементної суміші у сухому стані. Додають також полімер як порошкоподібний пластифікуючий засіб. Проблема при виробництві такої цементної суміші полягає у тому, що для досягнення бажаного результату необхідно жорстко контролювати тонкість помелу. Це особливо стосується установки с безперервним процесом виробництва цементної суміші. Пропонується саме така установка. Отже, цей винахід відноситься до технологічної системи для виробництва композитних в'яжучих матеріалів, наприклад, гідравлічних цементів з мінеральними домішками, із значно зменшеним вмістом портландцементних клінкерних мінералів і, відповідно, з більшою кількістю додаткових в'яжучих матеріалів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, та високо реакційних пуцоланів або мінеральних наповнювачів, таких, як, наприклад, пил золи, шлак доменних печей, дрібнозернистий кварцовий порошок, дрібняк з гранітних кар'єрів тощо, для прямої заміни портландцементу у бетоні, що включає бункер для портландцементу, бункер для пилу золи або іншого виду додаткових матеріалів і бункер для пилу печі для випалу цементу або іншого виду засобу регулювання часу тужавлення, блок зберігання для полімерної домішки, дозуючі засоби, змішувальні засоби, пристрої помелу та вивантажувальні засоби і відрізняється тим, що ця система обладнана млиновим блоком, призначеним для попереднього помелу зазначених додаткових матеріалів, і млиновим устаткуванням, призначеним для попереднього помелу портландцементу, причому уста ткування для попереднього помелу передує устаткуванню для помелу попередньо помелених компонентів, і тим, що зазначене устаткування для попереднього помелу пристосоване для роботи з розімкнутим контуром або замкнутим контуром для матеріалу, що мелеться. Нижче винахід описуватиметься докладніше на прикладі примірного варіанту здійснення, представленого на Фіг.1, на якій схематично показана пропонована технологічна система. На Фіг.1 наступними позиціями позначені такі пристрої: 1 - живильна станція для сушильного блоку; 2 - сушильний блок (барабанна сушарка або сушарка з псевдозрідженим шаром); 3 - бункер для шлаку або пилу золи; 4 - бункер для домішок; 5 - проміжний бункер для висушеного піску; 6 - млиновий блок для попереднього помелу кварцового піску; 7 - повітряний класифікатор із циклоном і пиловловлювачем; 8 - бункер для портландцементу; 9 - млиновий блок для попереднього помелу частини портландцементу перед змішуванням з іншими компонентами перед обробкою; 10 - проміжний бункер для немеленої частини портландцементу й попередньо помелених піску, шлаку та домішок; 11 - повітряний класифікатор із циклоном і пиловловлювачем; 12 - ротаційний змішувач; 13 - вібраційний млин для обробки по 5 84339 дачі сировини (встановлений паралельно або послідовно); 14 - бункер для кінцевого продукту цементу з домішками; 15 - проміжний бункер для попередньо помеленої частини цементу; 16 - бункер для попереднього помеленого кварцового піску; і 17 - бункер для суміші матеріалів перед остаточним помелом. За переважним варіантом здійснення пропонується блок 21, призначений для видалення вуглецю з пилу золи, пристосований для зменшення вмісту вуглецю у пилу золи до рівня нижче 4 мас. %. У цьому блоці може використовуватися будьякий прийнятний відомий спосіб видалення вуглецю. Як виявляється із цієї заявки, в якості кварцового піску у наведеному вище прикладі може використовуватися будь-який прийнятний додатковий матеріал. Відповідно до вищезазначеного, у пропоновану систему подаються пісок, шлак, домішки у вигляді, наприклад, пластифікуючого засобу та портландцемент. Щодо кварцу або піску, пісок спочатку подається з живильної станції 1 до сушильного блока 2, де він висушується. По тому він подається до бункеру 5. Шлак або будь-яка інші прийнятна домішка подається із бункеру 3 в канал, що зливається з каналом із зазначеного бункеру 5 для піску. Суміш піску та шлаку подається до млинового блоку 6. Після того як пісок й шлак попередньо помелені, цей матеріал подається до бункеру 16 і далі до бункеру 10. Щодо портландцементу, цемент подається із бункеру 8 до бункеру 10. До згаданого останнім бункеру 10 подаються також пластифікуючі засоби, а також пісок і шлак, попередньо помелені у млиновому устаткуванні 6. Із бункеру 8 портландцемент подається також до млинового устаткування 9. З млинового устаткування 9 цемент подається до бункеру 15 для попередньо помеленого цементу. Ма теріали із бункерів 10 та 15 подаються до ротаційного змішувача 12 і далі до бункеру 17. Із бункеру 17 суміш матеріалів подається до устаткування остаточного помелу 13. Після помелу в устаткуванні 13 кінцевий матеріал подається до бункеру 14. Отже, пропонована система обладнана млиновим блоком 6, призначеним для попереднього помелу зазначених додаткових матеріалів, та млиновим устаткуванням 9, призначеним для по 6 переднього помелу портландцементу, причому ці устаткування для попереднього помелу передують устаткуванню 13, призначеному для помелу попередньо помелених компонентів. За дуже важливою ознакою цього винаходу, зазначені устаткування 2, 9 для попереднього помелу пристосовані для роботи з розімкнутим контуром або замкнутим контуром для матеріалу, що мелеться. Замкнутий контур у млиновому устаткуванні 6 містить канал 18 з устаткування до повітряного класифікатора 19, здатного відсортовувати великі фракції матеріалу, що мелеться, назад до млину по каналу 20. Замкнутий контур у млиновому устаткуванні 9 містить відповідно канал 21 з устаткування до повітряного класифікатора 22, здатного відсортовувати великі фракції матеріалу, що мелеться, назад до млину по каналу 23. До обох млинових устаткувань підключені циклон й пиловловлювач. Матеріал, що збирається тут, подається до відповідного бункеру далі за технологічною лінією в основному потоці. За одним переважним варіантом здійснення, зазначене млинове устаткування 6 для зазначеного додаткового матеріалу виконаний таким чином, щоб попередньо молоти додатковий матеріал до тонкості помелу 100-300мкм. Ще за одним переважним варіантом здійснення, зазначене млинове устаткування для портландцементу виконаний таким чином, щоб попередньо молоти портландцемент до тонкості помелу 10-30мкм. Оскільки у повітряному класифікаторі відсортовуватимуться лише фракції матеріалу, що є дуже великі, за відсутності таких матеріалів на виході відповідних млинових устаткувань 6, 9 контури будуть розімкнутими. Ще за одним переважним варіантом здійснення, система містить блок для висушування додаткового матеріалу та наповнювачів до вологості менш за 0,2 мас.%, розташований перед млиновим устатк уванням. Отже, пропонується виробнича установка або система, у якій виробництво цементного матеріалу, що згадується у вступній частині заявки, можна здійснювати безперервно. Об'єм цього винаходу представлений наступною формулою винаходу і не повинний обмежуватися прикладом, представленим на доданих кресленнях. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84339 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601