Спосіб отримання портландцементного клінкеру з доменних шлаків

Реферат: Спосіб отримання портландцементного клінкеру з доменних шлаків введенням в шахтну піч з розплавом шлаку гарячого повітря, збагаченням розплаву подрібненими твердими добавками і підігрів спалюванням палива. Введення гарячого повітря, дозованих подрібнених добавок і палива проводять послідовно по висоті печі: на верхній рівень - гаряче повітря, і/або відходять з печі високотемпературні пиловмісні гази; на середній - подрібнені тверді добавки спільно з гарячим повітрям під кутом; на нижній рівень - паливо спільно з гарячим повітрям під таким же кутом. UA 111327 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛІНКЕРУ З ДОМЕННИХ ШЛАКІВ UA 111327 U UA 111327 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до виробництва портландцементного (ПЦ) клінкеру з вогненнорідких шлаків шляхом переробки шлакового розплаву в момент випуску його з доменної печі. Відомі способи отримання ПЦ клінкеру з вогненно-рідкого доменного шлаку з введенням у розплав тонко розмеленого вапна з високотемпературним нагріванням протягом тривалого часу для забезпечення проходження реакцій утворення мінералів клінкеру. У способі [1] для прискорення і спрощення процесу мінералоутворення клінкеру передбачається заміна підігріву розплаву після збагачення вапном обробкою його ультразвуком. Суть способу полягає в тому, що порошкоподібне вапно закидається в струмінь вогненно-рідкого шлаку в момент випуску його з доменної печі. Стикаючись зі шлаком, вапно згортається в грудочки і значно знижує температуру розплаву, який зливають в ківш, де з метою розбивання грудок масу обробляють ультразвуком. Недоліком способу є неможливість його здійснення для отримання якісного ПЦ клінкеру з наступних причин. Згідно з існуючими розрахунками для отримання з шлакового розплаву за даним способом якісного клінкеру з коефіцієнтом насичення, наприклад K=0,92 (щоб забезпечити активність ПЦ клінкеру в межах вимог стандартів) масова частка вапна (вапняку), що вводиться в розплав, повинна складати 60-75 %, що перетворить шлаковий розплав в суцільну грудку з низькою температурою, при якій протікання реакцій утворення мінералів клінкеру неможливо. Утворення основного мінералу ПЦ клінкеру трикальцієвого силікату - 3CaO·SiO2, що становить у відсотковому співвідношенні основних мінералів в клінкері 42-60 % [3,4], відбувається при t=1400 °C. Тому застосування ультразвуку для дроблення огрудкованої маси шлаку і вапна, в якій не пройшли реакції мінералоутворення клінкеру, немає необхідності, до того ж, необхідні для подрібнення грудок потужні ультразвукові генератори, які небезпечні для здоров'я обслуговуючого персоналу. Відомий спосіб [2] - прототип приготування плавлених цементів з вогненно-рідких металургійних шлаків з подрібненими твердими добавками з підігрівом розплаву спалюванням палива в конвертері з фурмами для вдування в розплав нагрітого повітря і введенням палива через фурми разом з повітрям, що, на думку автора даного способу, має підвищити інтенсивність і повноту спалювання палива, покращувати теплообмін між продуктами горіння палива і розплавом і, сприяючи більш інтенсивному перемішуванню розплаву, прискорить розчинення в ньому добавок. Недоліком способу є наступне. Згідно з даним способом, підігрів розплаву проводиться з уже введеними добавками, які, як зазначалося вище, огрудковують всю масу шлаку і добавок (масова частка яких перевищує масу шлаку), знизивши його температуру, виключивши можливість утворення мінералів клінкеру, отримання яких шляхом спалювання палива в конверторі стає неможливим або значно енерговитратним. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб одержання портландцементного клінкеру з доменних шлаків, в якому за рахунок зміни послідовності дій досягається підвищення якості одержуваного ПЦ клінкеру. Для рішення поставленої задачі в способі отримання ПЦ клінкеру з доменних шлаків, що містить введення в шахтну піч з розплавом шлаку гарячого повітря, збагачення розплаву подрібненими твердими добавками і підігрів спалювання палива, згідно з корисною моделлю, введення гарячого повітря, подрібнених твердих добавок і палива проводять послідовно по висоті печі: на верхній рівень - гаряче повітря, і/або відходячи з печі, високотемпературні пиловмісні гази; на середній - подрібнені тверді добавки спільно з гарячим повітрям під кутом до вертикальної осі печі; на нижній рівень - паливо спільно з гарячим повітрям також під кутом. Крім цього як паливо застосовують пилоподібне вугілля. При цьому в шлаковий розплав попередньо вводять розріджувач у вигляді солей лужних і лужноземельних металів або їх оксидів в кількості до 5 % від маси шлаку. На основі досліджень хімічних складів доменних шлаків металургійних комбінатів були розрахунком визначені вміст компонентів в сировинній клінкерній суміші і гідравлічні модулі за методикою в джерелі [3,4]. Результати розрахунків представлені в таблиці. 1 UA 111327 U Таблиця Металургійний комбінат ПАТ "ММК ім. Ілліча" ПАТ "Азовсталь" 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Компоненти сировинної суміші шлак остиглий + вапняк шлак остиглий + "хвости вапняка" шлак остиглий + вапняк шлак остиглий + "хвости вапняка" Вміст компонентів суміші, % шлак вапняк Гідравлічний модуль клінкеру розрахунковий стандартний 24,5 75,5 2,32 25,6 74,4 2,28 25,7 74,3 2,29 35,7 64,3 2,35 1,7-2,4 Як випливає з результатів розрахунку (табл.), гідравлічні модулі досліджених сировинних клінкерних сумішей за своєю величиною (2,28-2,35) знаходяться в межах величини гідравлічного модуля стандартного клінкеру (1,7-2,4) [3], наближаючись до його максимальної величиною 2,4, що свідчить про можливості отримання якісного ПЦ клінкеру з шлакових розплавів з добавками вапна. З урахуванням того, що масова частка шлакового розплаву (24,535,7 %) значно нижче (більше 2-х разів) масової частки збагачуючої добавки (вапняку) (64,375,5 %, див. табл.), вирішальну роль при отриманні клінкеру з шлакових розплавів грає температурне забезпечення проходження реакцій утворення клінкерних мінералів, що передбачається вирішити в пропонованому способі. На відміну від відомих способів пропонований спосіб отримання портландцементного клінкеру шляхом збагачення вогненно-рідкого доменного шлаку подрібненими твердими добавками (наприклад вапняку) в печі шахтного типу для підвищення ефективності реакцій утворення мінералів клінкеру шляхом забезпечення для цього достатньо високої температури вплив на шлаковий розплав (гаряче повітря, подрібнена добавка, паливо) проводиться послідовно на різних рівнях по висоті печі, причому на верхньому рівні при подачі з жолоба в піч шлакового розплаву проводиться дроблення струменя вогненно-рідкого шлаку під впливом потоку гарячого повітря і/або газів, що відходять, з печі на краплі, на які рівнем нижче впливають потоком подрібнених добавок, які подаються разом з гарячим повітрям вгору під кутом для турбулізації потоку суміші повітря - тверді частинки і утворення псевдозрідженого шару, що уповільнює падіння частинок і прискорить реакції мінералоутворення в умовах високої температури, яка підтримується гарячим повітрям з третього нижнього рівня. Дроблення струменя шлаку на краплі і подальша взаємодія їх з частинками подрібненої добавки, збільшення часу перебування частинок в псевдозрідженому шарі і високотемпературний супровід технологічного процесу сприяє більш повному протіканню реакцій утворення мінералів з високим гідравлічним модулем, відповідного величині розрахункового модуля (див. табл.). Спосіб здійснюється наступним чином. У шахтну піч циліндричного типу на верхньому рівні дозовано струменем вводиться по жолобу розплав доменного шлаку, на який впливає гаряче повітря, що подається під тиском 0,4 МПа через форсунку, і/або високотемпературний пиловмісний газ, що відходить з печі, які дроблять струмінь на краплі. Так як концентрація пилу в відпрацьованих газах з печі не значна, частинки пилу, взаємодіють з розплавом і дають початок на верхньому рівні реакціям утворення мінералів клінкеру, які тривають у високотемпературному псевдозрідженому шарі, що створюються подрібненими і дозованими добавками вапна спільно з гарячим повітрям, які подаються з середнього рівня форсунками вгору під кутом 30° до горизонту. Затримуючись в псевдозрідженому шарі, шлак і добавки взаємодіють (реакції мінералоутворення) в умовах високої температури, яка підтримується висхідним гарячим потоком продуктів згорання з нижнього рівня, де в піч подається пилоподібний вугілля і гаряче повітря. Утворювані мінерали ПІД клінкеру у вигляді гранул, у яких внаслідок їх високої температури продовжуються екзотермічні реакції мінералоутворення в твердофазному стані, осідають на дно печі, звідки передаються на склад готової продукції для остаточного охолодження. При переробці шлакового розплаву на віддаленій відстані від доменної печі, коли при транспортуванні в шлаковозі відбувається зниження первісної високої температури і підвищення в'язкості, в цілях збереження рідинних властивостей в розплав додається до 5 % розріджувача у вигляді солей лужних і лужноземельних металів або їх оксидів від маси шлаку. 2 UA 111327 U 5 10 Застосування запропонованої корисної моделі дозволить удосконалити спосіб одержання ПЦ клінкеру з доменних шлакових розплавів, за рахунок зміни послідовності дій підвищити якість одержуваного ПЦ клінкеру. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР №104265, кл. 80b, 3 17, заявлено 17.10.1944 за № 198/334866. 2. Авторське свідоцтво СРСР №106149, кл. 80b, 503, заявлено 9.11.1955 за № 548/154710. 3. В. С. Колокольников, "Виробництво цементу", Видавництво "Вища школа". -М.,1970. С. 42-45. 4. В. С. Колокольников, Т. А. Осокіна, "Виробництво цементу", видавництво "Вища школа". М., 1974. - С. 12-14. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Спосіб отримання портландцементного клінкеру з доменних шлаків шляхом введення в шахтну піч з розплавом шлаку гарячого повітря, збагачення розплаву подрібненими твердими добавками і підігрів спалюванням палива, який відрізняється тим, що введення гарячого повітря, дозованих подрібнених добавок і палива проводять послідовно по висоті печі: на верхній рівень - гаряче повітря, і/або відходять з печі високотемпературні пиловмісні гази; на середній - подрібнені тверді добавки спільно з гарячим повітрям під кутом; на нижній рівень паливо спільно з гарячим повітрям під таким же кутом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як паливо застосовують пилоподібне низькоенергетичне вугілля. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в шлаковий розплав попередньо вводять розріджувач у вигляді солей лужних і лужноземельних металів або їх оксидів в кількості до 5 % від маси шлаку. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3