Сировинна суміш для одержання портландцементного клінкеру

Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, включающая известняковый, глинистый, железосодержащий компоненты и от ходы углеобогащения, отличающаяся тем, что в качестве отходов углеобогащения используют смесь отходов гравитационного обогащения длин нопламенных газовых сернистых, газовых жирных и отощенных малосернистых, коксовых малосернистых, жирных и отощенных спекающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей, взяты х в соотношении 1:1 .1:1.1 соотве тственно и имеющих фракцию менее 25 мм, при этом соотношение компонентов сырьевой смеси составляет, мас.%Глинистый компонент 20-25 Железосодержащий компонент 0,5-1,0 Смесь отходов гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых, газовых жир ных и отощенных малосернистых, коксовых малосернисты х, жирных и отощенных спекающихся высо косернистых, газовых жирных ма лосернистых углей 5-7 Известковый компонент остальное Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству портландцементного клинкера. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера (см. Использование отходов углеобогащения и нефте химия в производстве цемента. И.А Фридман, М.П .Бикбау, В.Е.Каушанский, Г.К.Барбашев, "Цемент", 1989, № 12, с. 2-4), включающая известняковый, глинистый, железосодержащий компонент и отходы углеобогащения в следующем соотношении, мас.%: Известняк 79,5-79,9 Глина 16,0-15,4 Огарки 1,2-1,4 Порода углеобогащения 3,6-4,0 Недостатком известного те хнического решения является то, что сырьевая смесь данного состава по теплотворной способности характеризуется нестабильностью, а в ряде случаев теплотворная способность смеси низкая. Портландцементный клинкер, изготовленный из сырьевой смеси данного состава, имеет низкую гидравлическую активность и высокие энергозатраты на его производство. В сырьевую смесь вводят отходы гравитационного углеобогащения одного угольного бассейна. Отходы гравитационного обогащения газовых жирных малосернистых углей Донецкого угольного бассейна, а именно отходы обогащения углей одного типа, имеют полидисперсный состав Различные фракции отходов характеризуются различным содержанием в них горючих ве ществ и химически х компоненто в Следо ва тельно , при этом не обеспечивается однородность состава отходов гравитационного углеобогащения по содержанию горючих веществ и химических компонентов при использовании в производстве портландцементного клинкера. Отходы гравитационного обогащения газовых жирных малосернистых углей имеют высокую теплотворную способность. Аналогичным образом подготавливают о тходы гравитационного обога щения газовых жирных и отощенных малосернистых углей Кузнецкого угольного бассейна, то есть отходы обогащения углей одного типа. Отходы обога щения газовых жирных и отощенных малосернистых углей характеризуются низкой теплотворной способностью. Таким образом, в известном техническом решении в составе сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера используют о дно (24)16.10 2000 О 1 00 о 00 С4 < зг 28087 типные отходы гравитационного обогащения углей одного угольного бассейна в зависимости от источника поставки Отходы обогащения углей, поступающие из разных угольных бассейнов, обладают разной степенью метаморфизма и отличаются между собой содержанием углерода, серы и летучих веществ и, соответственно, теплотворной способностью При использовании таких отходов в производстве портландцементного клинкера в сырьевую смесь с отходами вносится различное и недостаточное количество высокотемпературной горючей части Все это приводит к нестабильным режимам технологического процесса, к высоким температурам обжига портландцементного клинкера и к увеличению энергозатрат на его производство При этом задерживаются процессы декарбонизации СаСОз и процессы минералообразования, соответственно снижается гидравлическая активность В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера, в котором путем использования смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм и изменения при этом соотношения компонентов сырьевой смеси обеспечивается ускорение реакций образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция, а также повышение теплотворной способности смеси и ее стабилизация, за счет чего повышается гидравлическая активность портландцементного клинкера и снижаются энергозатраты на его производство Поставленная задача решается тем, что в сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера, включающей известняковый, глинистый, железосодержащий компоненты и отходы углеобогащения, новым является то, что в качестве отходов углеобогащения используют смесь отходов гравитационного обогащения длиннопламенных газо вы х серни сты х, газо вы х жирны х и оощенных малосернистых, коксовых малосернистых углей, жирных и отощенных спекающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей, взятых в соотношении 1 1 1 1 1 , соответственно, и имеющи х фракци ю менее 25 мм, при этом соотношение компонентов сырьевой смеси составляет, мае % Глинистый компонент 20-25 Железосодержащий компонент 0,5-1,0 Смесь отхоов грави тационного 5-7 обогащения длиннопламенных газовых сернисты х, газовы х жир ных и ото щенных малосерни стых, коксовых малосернистых, жирных и о тощенных спекаю щи хся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей Известняковый компонент остальное В качестве известнякового компонента используют Евпаторийский или Еленовский известняк или их смесь В качестве железосодержащего компонента используют колошниковую пыль Химический состав компонентов сырьевой смеси приведен в табл 1 Смесь отходов гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых, газовых жирных и отощенных малосернистых, коксовых малосернистых, жирных и отощенных спекающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей представлена в основном отходами обогащения углей Львово-Волынского, Кузнецкого, Печорского, Карагандинского и Донецкого бассейнов соответственно Отходы гравитационного обогащения углей разных бассейнов имеют различный фазовоминералогический состав Они характеризуются большой неоднородностью химического состава и значительными колебаниями содержания горючих и летучи х ве ществ Соответственно, они имеют и различную теплотворную способность Таблица 1 Материал П пп SiO2 AI2O3 СаО Состав, мае % Fe2O3 MgO SO3 TiO2 Сера сульфидная 3,04 0,81 52,26 0,46 0,55 0,07 Известняк Евпаторий- 42,58 ский Еленовский 39,40 6,72 0,82 49,88 0,61 2,44 0,10 Глина 13,00 56,88 11,86 9,00 4,68 2,14 0,63 0,33 Колошниковая пыль 11,26 5,16 10,28 69,44 2,18 1,32 14,76 3,34 6,76 1,59 1,85 1,42 Смесь отходов грави- 31,04 38,75 тационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм, взятых в заявляемом соотношении Это обусловлено тем, что угли разных бассейи азота уменьшается Изменяется и теплотворная нов обладают разной степенью метаморфизма способность отходов При увеличении степени С ростом степени метаморфизма содержание метаморфизма до средней теплотворная способность растет по мере уменьшения содержания в углерода в частицах угля, находящихся в отходах, растет, а содержание водорода, кислорода, серы угле кислорода и увеличения содержания углеро 28087 да и серы, затем теплотворная способность снижается из-за быстрого снижения содержания в угле водорода Смешивание отходов гравитационного обогащения углей пяти типов в заявляемом соотношении обусловлено необходимостью усреднения сырьевого компонента по химическому составу и достижения его стабильной теплотворной способности Выделение фракции менее 25 мм в отходах углей обусловлено тем, что с уменьшением крупности пород содержание в них угля увеличивается Это связано с повышенной хрупкостью углей, которые при добыче и обогащении измельчаются больше, чем глинистые и песчано-глинистые породы и попадают в более мелкие фракции Основная масса угля концентрируется во фракциях отходов крупностью менее 25 мм Соответственно, эта фракция отходов обладает большей теплотворной способностью Теплотворная способность смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов составляет 1500-1800 ккал/кг Заявляемая сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера за счет использования смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм и нового соотношения ингредиентов в ее составе позволяет повысить гидравлическую активность портландцементного клинкера и снизить энергозатраты на его производство за счет ускорения реакций образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция, а также повышения теплотворной способности смеси и ее стабилизации При использовании таких отходов увеличивается содержание высокотемпературной горючей части, вносимой с отходами в шихту, в результате чего обеспечивается экономия высококачественного топлива путем частичной его замены отходами углеобогащения Это позволяет создавать ресурсы, сберегающие процессы производства портландцементного клинкера без существенных капиталовложений Использование смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм и предлагаемое соотношение компонентов сырьевой смеси позволяют снизить температуру обжига предлагаемых составов на 100-150°С по сравнению с температурой обжига известного состава Это оказывает положительное влияние на процесс декарбонизации СаСОз и на процессы минералообразования Ускоряющее действие состава сырьевой смеси на процесс клинкерообразования связано со снижением температуры появления жидкой фазы и ее вязкости При обжиге обеспечивается быстрое при пониженных температурах образование силикатов, алюминатов и ферритов кальция, что, в свою очередь, приводит к повышению гидравлической активности получаемого клинкера Портландцементный клинкер из предлагаемой сырьевой смеси изготавливали по известной технологии сухого способа производства Отходы гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых, газовых жирных и отощенных малосернистых, коксовых малосернистых, жирных и ото щенных спекающи хся высокосернистых, га зовых жирных малосернистых углей подвергали разделению на фракции с выделением фракции менее 25 мм Отходы обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм смешивают в заявляемом соотношении Глинистый компонент, известняк, колошниковую пыль и подготовленную смесь отходов гравитационного обогащения углей в заданном соотношении подают в сырьевую мельницу, где их измельчают и перемешивают Сушк у сырьевых компонентов осуществляют одновременно с измельчением Подготовленн ую сырьевую смесь подают в печь размером 4,5x80 м, оборудованную теплообменником с декарбонизатором, и обжигают при температуре 1450°С по известному способу до получения клинкера Производительность печи 80-120 т/ч и ра схо д тепла на о бжиг 125 -127 кг уел топлива/т клинкера Пример Готовят сырьевую смесь следующего состава, кг Известняк 713 Глинистый компонент 220 Колошниковая пыль 7 Смесь отходов гравитационного обо гащения длиннопламенных газовых сернистых, газовых жирных и отощен ных малосернистых, коксовых мало сернистых, жирных и отощенных спе кающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей 60 Отходы обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм берут в количестве 12 кг каждый и тща тельно перемешивают между собой Подготовленную сырьевую смесь направляют в печь на обжиг Для проведения сравнительных испытаний были подготовлены 3 состава предлагаемой сырьевой смеси для получения пор тландцементного клинкера, соответствующие предельным (составы № 1 и № 3) и оптимальному (состав № 2) количеству компонентов, в которых смесь отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм была составлена в заявляемом соотношении Для сравнения были испытаны также составы сырьевых смесей, в которых компоненты содержались в количествах, выходящи х за пределы, предлагаемые настоящим техническим решением (состав № 4 и состав № 5), соста вы сырьевых смесей, в которых компоненты содержались в оптимальных количествах, но соотношение в смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов не соответствовало заявляемому (составы № 6 и № 7), а также состав сырьевой смеси, в котором компоненты содержались в оптимальных количествах, но смесь отходов гравитационного обгащения углей содержала фракцию менее 80 мм (состав № 8) Испытывали и сырьевую смесь для получения портландцементного клинкера, состав которой принят в качестве прототипа (состав № 9) В приготовленных сырьевых смесях определяли теплотворную способность Химико-минералогическая характеристика полученных клинкеров приведена в табл 2 28087 А 1 2 3 4 5 6 7 8 9 В Пред лагаемый То же То же За пределами пред лагаемо-го 1 74,5 2 20,0 3 0,5 4 5,0 71,3 22,0 0,7 6,0 67,0 25,0 1,0 79,7 17,0 То же То же То же То же По прототи пу 60,7 5 Порода углеообогашения Пиритные огарки Колошниковая пыль Глина Компонентный состав сырьевой смеси, мас.% Смесь отходов гравитационного обогащения пяти типов углей Известняк Состав смеси № состава смеси Таблица 3 Соотношение в смеси отходов гравитационного обогащения углей Дли Газовых Коксо- Жирных Газовых нно жирных и вых и отощен жирных пла отомалоных маломен щенных серниспекаю серниных малостых щихся стых газо сернивысовых стых косерсер нистых нис тых 6 1 7 1 8 1 9 1 10 1 1 1 1 1 1 7,0 1 1 1 1 1 0,3 3,0 1 1 1 1 1 28,0 1,3 10,0 _ 1 1 1 1 1 71,3 22,0 0,7 6,0 _ 1,4 0,8 1,3 0,7 0,8 71,3 22,0 0,7 6,0 _ 0,7 1,2 0,6 1,3 1,2 71,3 22,0 0,7 6,0 _ _ 1, 1 1 1 1 79,7 15,21,3 3,8 _ _ 28087 № состава смеси Продолжение табл 3 А 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Состав смеси Фракция смеси отходов гравитационного обогащения пяти типов углей, мм Теплотворная способность сырьевой смеси Свойства портландцементного клинкера Прочность на сжатие 3 суток В Предлагаемый Тоже Тоже За пределами предлагаемого Тоже Тоже То же Тоже По прототипу Расход топлива, кг/т 28 суток 11 Менее 25 12 1600 13 30,8 14 53,4 15 126,2 Тоже Тож е То же 1680 1720 897 33,6 32,9 28,2 54,9 53,7 49,1 126,7 126,9 167,5 Тоже Тоже Тоже Менее 80 Менее 80 1890 920 1910 1060 1250 28,7 27,6 28,7 26,6 28,4 49,3 49,0 48,8 47,5 49,7 121,8 159,4 119,1 152,3 148,6 Теплотворная способность сырьевых смесей, прочностные показатели полученных клинкеров и расход топлива приведены в табл 3 Анализир уя данные табл 2 и 3, можно сделать вывод, что портландцементный клинкер, полученный из сырьевой смеси заявляемого состава имеет лучший минералогический состав и более высокую гидравлическую активность Такая сырьевая смесь обладает высокой и стабильной теплотворной способностью, а производство клинкера характеризуется низким расходом условного топлива При реализации составов сырьевой смеси, выходящи х за граничные пределы, происходит ухудшение минералогического состава клинкера, снижение его гидравлической активности, сниже ние и нестабильность теплотворной способности сырьевой смеси, а также увеличение расхода условного топлива при производстве клинкера Таким образом, предлагаемый состав сырьевой смеси для получения портланд цементного клинкера за счет использования смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией менее 25 мм и заявляемого соотношения компонентов смеси позволяет улучши ть минералогический состав клинкера, увеличить гидравлическую активность клинкера, повысить и стабилизировать теплотворн ую способность сырьевой смеси, снизить расход условного топлива, а также утилизировать отходы гравитационного обогащения углей ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписанодо друку Обся г О ^ h о бл -ви д а рк 2001 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам J?l? УкрІНТЕІ Вул Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22