Сировинна суміш для виготовлення портландцементного клінкеру

Сировинна суміш для виготовлення портландцементного клінкеру, що містить відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва і карбонатний компонент, яка відрізняється тим, що вона додатково містить ЛІГНІН та зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства при такому співвідношенні компонентів, мас % відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва ЛІГНІН зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства карбонатний компонент 22,0 - 30,0 4,0 - 5,0 2,5 - 3,0 решта CM Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів та призначений для застосування у виробництві портландцементного клінкеру Найбільш близьким за сукупністю ознак до винаходу є сировинна суміш для портландцементного клінкеру, яка містить, мас % відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва синтезований ВІДХІД хлорної ме 20 - 25 талурги 0,5-1,5 _ карбонатний компонент решта (а с СРСР№ 1150900, С04В7/38, 06 12 82) Для відомої сировинної суміші характерні низькі реологічні властивості та підвищені енергетичні витрати на процес виробництва клінкеру з використанням сировинної суміші даного складу У вапняковошлакових сумішах дифузні оболонки навкруги мінеральних часток невеликі Частки відносно легко пдратуються При цьому в'язкість таких структурованих сумішей різко зростає, а текучість падає, що призводить до зниження реологічних властивостей сировинної суміші В основу винаходу поставлено завдання удосконалення сировинної суміші для виготовлення портландцементного клінкеру, у якому завдяки О використанню нових компонентів та новому їх співвідношенню у складі речовини забезпечується підвищення поверхневого натягу твердих дисперсій суміші, зменшення величини теоретичного тепла клінкероутворення, що призводить до поліпшення реологічних властивостей сировинної суміші та зниження енергетичних витрат на процес одержання клінкеру Поставлене завдання вирішується тим, що у ВІДОМІЙ сировинній суміші для виготовлення портландцементного клінкеру, що містить відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва та карбонатний компонент, згідно винаходу новим є те, що вона додатково містить ЛІГНІН та зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства при такому співвідношенні компонентів, мас % відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва ЛІГНІН 22,0 - 30,0 4,0 - 5,0 зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства 2,5 - 3,0 карбонатний компонент решта Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результа ю О) CD CM CM 22695 том, що досягається, полягає у наступному Знеретичного тепла клінкероутворення, що призвоводнені осади очисних споруджень комунального дить до зниження енергетичних витрат на процес господарства мають вологість 50 - 65%, рН 6,6 Наявність оксиду фосфору (V) в зольній скла7,0, а до складу їх входить ЗО - 50мас % органічдовій осадів очисних споруджень спричиняє легуних сполук, в тому числі гумус, решту складає зоючий вплив на процес випалу сировинної суміші, ла Зола цих осадів містить, ваг % S1O2 41,6 що призводить до зниження температури мінера41,8, АІ2Оз 4,71 - 4,78, Fe2O3 4,12 - 4,2, ТЮ 2 0,47 лоутворення, прискорення синтезу аліту в діапа0,5, МпО 0,40 - 0,45, СаО 8,40 - 8,5, МдО 1,30 зоні температур 110 - 1400°С Крім того, наявність 1,35, № 2 О 0,40 - 0,45, К2О 1,03-1,1, Р2О5 3,30 ТЮ2 також сприяє прискоренню і зниженню темпе3,35, S 1,7-1,9, СІ 0,13-0,2 ратур дисоціації карбонату кальцію, інтенсифікації твердо фазних реакцій, а також зниженню темпеПитома теплота згоряння осадів складає 2,0 ратури та в'язкості рідкої фази Це також забезпе2,5Ккал/кг ЛІГНІН - це продукт перколяційного гідчує зниження теоретичного тепла клінкероутворолізу рослинних тканин мінеральними кислотами, рення, що призводить до зниження енергетичних має вологість 65 - 68% Склад розчинної частини витрат на процес клінкероутворення лігніну містить, мас % непдролізована целюлоза, воски, смоли, жири 5 - 20, зола 7,5 - 8,5, органічні Співвідношення компонентів, що заявляється, сполуки - решта є оптимальним для одержання технічного результату та встановлене експериментальне Питома теплота згоряння лігніну складає 2,5 3,0Ккал/кг Уведення осадів очисних споруджень та лігніну в КІЛЬКОСТІ менше, ніж заявляється, недостатВідходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виньо для створення необхідної текучості та вологоробництва мають такий ХІМІЧНИЙ склад, мас% сті шихти, підвищення їх КІЛЬКОСТІ більше, ніж SiO2 39 - 42, АІ2О3 15-28, Ре2О3 5 -10, ТіО2 0,67 заявляється, збільшує вологість шихти, що нега0,76, МпО 1,44 - 1,61, К2О 0,64 - 2,1, № 2 О 0,36 тивно впливає на реологічні властивості сировин2,94, МдО 0,026 -0,185, Р2О5 0,084 - 0,18, SO3 0,35 ної суміші - 0,71, СаО 0,98 - 1,61, органічні сполуки (С) 20,5 25,8, вода -решта Приготування сировинної суміші для виготовлення портландцементного клінкеру здійснюють Теплота згоряння ВІДХОДІВ складає 1470-1800 таким чином Ккал/кг Одночасне уведення у сировинну суміш для виготовлення портландцементного клінкеру Приклад лігніну та зневоднених осадів очисних споруджень Карбонатний компонент - вапняк та відходи в заявленому співвідношенні з відомими компонезбагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва нтами сприяє поліпшенню текучості суміші, регуспочатку здрібнюють у щековій дробарці, а тоді у лює вологість сировинної суміші Це забезпечує молотковій дробарці, дозують у КІЛЬКОСТІ 70% на стабільність реологічних властивостей суміші в 22% ВІДХОДІВ збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО процесі п виготовлення та зберігання показників виробництва у стрижньовому млині Пульпу, що на протязі довгого часу (10 -15 діб) отримана, зі стрижньового млина подають до басейну грубого помелу, додають 5% лігніну та 3% Пояснюється це тим, що наявність ІОНІВ РОД 3 зневоднених осадів очисних споруджень комуната ІОНІВ Na+ в додатково уведених в сировинну льного господарства 3 басейну шлам перекачусуміш компонентах сприяє зниженню пухкості диють для тонкого помелу до сировинного млина фузної оболонки часток та виділенню з неї каДалі шлам транспортують до басейну відкоригопельно-рідинної води, що призводить до збільваної сировинної суміші для рівномірного посташення текучості суміші Підвищений вміст чання випалювальних печей Шлам має текучість гумусової складової зневоднених осадів, які є про68мм та вологість 35% За вищезазначеним сподуктом заміщення одного, двох або трьох атомів собом готують суміші із складом компонентів у водню в аміаку органічним радикалом, підвищує співвідношенні, що заявляється (№№ 1 - 3), а таповерхневий натяг твердих дисперсій в процесі кож за прототипом (№4) Порівняльні характерисвиготовлення сировинної суміші, що також поліптики відомої сировинної суміші та тієї, що заявляшує й реологічні властивості ється, наведені у таблиці Крім того, наявність в сировинній суміші органічної складової, яка являє собою різні вуглеводні, Сировинна суміш, що заявляється, має кращі створює додаткове джерело теплової енергії безреологічні властивості, ніж прототип при вологості посередньо у зонах випалу сировинної суміші при шламу 35 - 36% текучість сировинної суміші склаодержанні клінкеру дає 68 -78мм У частках сировинної суміші в першу чергу іде Використання лігніну у сполученні із зневоднерозклад вуглеводнів з виділенням тепла, яке інтеними осадами очисних споруджень комунального нсифікує швидкість слабо ендотермічної фізикогосподарства сприяє інтенсифікації процесів мінеХІМІЧНОІ реакції взаємодії оксиду кальцію з силікаралоутворення при виготовленні клінкеру та затом кальцію безпечує зниження енергетичних витрат у 1,1 - 1,2 рази Прискорення процесів мінералоутворення скорочує також тривалість процесу клінкероутвоОдночасно вирішується важлива проблема рення Все це в цілому забезпечує зниження теоутилізації ВІДХОДІВ та захисту навколишнього середовища 22695 Таблиця Вміст компонентів у суміші мас % Суміш карбонатний компонент вапняк 1 70 0 2 67,8 3 63,5 За прототипом 76,5 відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва 22,0 25,0 30,0 22,5 Текучість зневоднені осади шламу, Вологість шламу очисних споруMM ЛІГНІН джань комунального господарства 5,0 3,0 68 35 4,5 2,7 78 37 4,0 2,5 70 36 синтезований ВІДХІД хлорної металургії 1,0 34 * Енергетичні витрати за прототипом умовно прийняті за 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 Енергетичні витрати у відносних одиницях 0,9 0,88 0,91 1* УКРАЇНА 22695 (19) (506 (ІЗ) С 04 В 7/38 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України № 3769 XII від 23 XII t993 p Публікується в редакції заявника (54) СИРОВИННА СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛІНКЕРУ 1 (21)97125984 (22)11.12.97 (24) 07 04.98 (46) ЗО 06.98 Бюл. № З (47) 07.04 98 (72) Ванат Петро Михайлович, Голодович Анатолій Вячеславович, Клявлін Валерій Володимирович, Мінченко Анатолій КаленНикович, Хлопков Леонід Пимонович, Худик Богдан Іванович, Шуляковський Геннадій Францович (73) Ванат Петро Михайлович, Голодович Анатолій Вячеславович, Клявлін Валерій Володимирович, Мінченко Анатолій Каленникович, Хлопков Леонід Пимонович, Худик Богдан Іванович, Шуляковський Геннадій Францович (57) Сировинна суміш для виготовлення портландцементного клінкеру, що містить відходи збагачення вугілля коксохімічного виробництва і карбонатний компонент, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що вона додатково містить лігнін та зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства при такому співвідношенні компонентів, мас % Відходи збагачення вугілля коксохімічного виробництва 22,0-30,0 Лігнін 4,0-5,0 Зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства 2,5-3,0 Карбонатний компонент Решта с > ю сл Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів та призначений для застосування у виробництві портландцементного клінкеру. Найбільш близьким за сукупністю ознак до винаходу є сировинна суміш для портландцементного клінкеру, яка містить, мас.%: Відходи збагачення вугілля КОКСОХІМІЧНОГО виробництва Синтезований відхід хлорноГ металургії Карбонатний компонент 20-25 0,5-1,5 Решта [Авт св. СРСР № 1150900, кл. С 04 В 7/38, 06 12 82]. Для відомої' сировинної суміші характерні низькі реологічні властивості та підвищені енергетичні витрати на процес виробництва клінкеру з використанням сировинної суміші даного складу. У вапняково-шлакових сумішах дифузні оболонки навкруги мінеральних часток, невеликі. Частки відносно легко гідратуються. При цьому в'язкість таких структурованих сумішей різко зростає, а текучість падає, що призводить до зниження реологічних властивостей сировинної суміші. 22695 В основу винаходу поставлено завдання удосконалення сировинної суміші для виготовлення портландцемєнтного клінкеру, у якому завдяки використанню нових компонент ів та новому їх співвідношенню у складі 5 речовини забезпечується підвищення поверхневого натягу твердих дисперсій суміші, зменшення величини теоретичного тепла клінкероутворюваиня, що призводить до поліпшення реологічних властивостей 10 сировинної суміші та зниженню енергетичних втрат на процес одержання клінкеру. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомій сировинній суміші для 15 портландцемєнтного клінкеру, що містить "відходи збагачення вугілля коксохімічного виробництва та карбонатний компонент, згідно винаходу новим є то, що вона додатково містить лігнін та зневоднені асади очис- 20 них споруджень комунального господарства при такому співвідношенні компонентів, мас.%: Відходи збагачення вугілля коксохімічного 25 виробництва 22,0-30,0 Лігнін 4,0-5,0 Зневоднені осади очисних споруджень комунального ЗО , господарства 2,5-3,0 Карбонатний компонент Решта Причинно-наслідковий зв'язок між сук у п н і с т ю с у т т є в и х о з н а к винаходу та технічним результатом, що досягається, пол- 35 ягає у наступному. Зневоднені осади очисних споруджень комунального господарства мають вологість 50-65%, рН 6,6-7,0, а до Складу їх надходять 30-50 мас. % органічних сполук, в тому числі 40 гумус, решту складає зола. Зола цих осадів містить, мас.%: ЯЮг 41,6-41,8 АІгОз 4,71-4,78 Fe?.O3 4,12-4,2 45 ТІО2 0,47-0,5 МпО 0,40-0,45 СаО 8,40-8,5 МдО 1,30-1,35 Na?.O 0,40-6,45 50 К2О 1,03-1,1 Р2О5 3,30-3,35 S 1,7-1,9 СІ 0,13-0,2 Питома теплота згоряння осадів складає 55 2,0-2,5 К к а л / к г . Л І Г Н І Н - це п р о д у к т перколяційного гідролізу рослинних тканин мінеральними кислотами, має вологість 6 5 6 8 % . Склад розчинної частини л і г н і н у містить, мас.%: Негідралізована целюлоза, воски, смоли, жири 5-20 Золу 7,5-8,5 Органічні сполуки Решта Питома теплота згоряння лігніну складає 2,5-3,0 Ккал/кг. В і д х о д и з б а г а ч е н н я вугілля к о к сохімічного виробництва мають т а к и й хімічний склад, мас.%: SIO2 39-42 АІ2О3 15-28 РегОз 5-10 ТЮ2 0,67-0,76 МпО 1,44-1,61 К2О 0,64-2.1 Na2O 0,36-2,94 MgO 0,026-0,185 P2O5 0,084-0,18 SO3 0,35-0,71 СаО 0,98-1,61 Органічні сполуки 20,5-25,8 - С Вода Решта Теплота згоряння відходів складає 1470-1800 Ккал/кг. Одночасне уведення у сировинну суміш для виготовлення портландцемєнтного клінкеру лігніну та зневоднених осадів очисних споруджень в заявленому співвідношенні з відомими компонентами сприяє поліпшенню розтікаємості суміші, регулює вологість сировинної суміші. Це забезпечує стабільність реологічних властивостей суміші в процесі її виготовлення та зберігання показників на протязі довгого часу (10-15 діб). Пояснюється це тим, що наявність Іонів РО 4 3 - та Іонів Na + в додатково уведених в сировинну суміш компонентах сприяє зниженню пухкості дифузної оболонки часток та виділенню з неї капельно-рідинної води, що призводить до збільшення текучості суміші. Підвищений вміст гумусової складової зневоднених осадів, які являють собою продукт заміщення одного, двох або трьох атомів водню в а м і а к у о р г а н і ч н и м радикалом, підвищує поверхневий натяг твердих дісперсій в процесі виготовлення сировинної суміші, що також поліпшує П реологічні властивості. Крім того, наявність в сировинній суміші органічної складової, яка являє собою різні вуглеводні, створює додаткове джерело теплової енергії безпосередньо у зонах випалу сировинної суміші при одержанні клінкеру. У частках сировинної суміші в першу чергу Іде розклад вуглеводнів з виділенням тепла, яке інтенсифікує швидкість слабоендотермічної фізико-хімічної реакції 22695 взаємодії оксиду кальція з силікатом кальція. Прискорення процесів мінералоутворення скорочує також тривалість процесу кл Інкероутворювання. Все це в цілому забезпе- 5 чує зниження теоретичного тепла клінкероутворювання, що призводить до зниження енергетичних витрат на процес. Наявність оксиду фосфору (У) в зольній складовій осадів очисних споруджень 10 спричиняє легуючий вплив на процес випалу сировинної суміші, що призводить до зниження температури мінералоутворення, прискорення синтезу аліта у діапазоні температур 110~1400°С. Крім того, наявність 15 ТіОг також сприяє прискоренню І зниженню температур дисоціації карбонату кальція, Інтенсифікації твердофазних реакцій, а також зниженню температури та в'язкості рідкої фази. Це також забезпечує зниження 20 теоретичного тепла клінкероутворювання, що призводить до зниження енергетичних витрат на процес клінкероутворювання. Співвідношення компонентів, що заявляється, є оптимальним для одержання 25 технічного результату та встановлено експериментально. Уведення осадів очисних споруджень та лігніну в КІЛЬКОСТІ менш, ніж заявляється, недостатньо для створення необхідної 30 розтікаємості та вологості шихти, підвищення їх кількості більше, ніж заявляється, збільшує вологість шихти, що негативно впливає на реологічні властивості сировинної суміші. 35 Приготування сировинної суміші для виготовлення портландцементного клінкеру здійснюють таким чином. П р и к л а д . Карбонатний компонент вапняк та відходи збагачення вугілля коксохімічного виробництва спочатку здрібнюють у шнековій дробарці, а тоді у молотковій дробарці, дозують у КІЛЬКОСТІ 70% на 22% відходів збагачення вугілля коксохімічного виробництва у стрижньовому млині. Пульпу, що отримана, зі стрижньового млина подають до басейну грубого помелу, додають 5% лігніну та 3% зневоднених осадів очисних споруджень комунального господарства, 3 басейну шлам перекачують для тонкого помелу до сировинного млина. Далі шлам транспортують до басейну відкоригованої сировинної суміші для рівномірного постачання випалювальних печей. Шлам має розтікасмість 68 мм та вологість 35%. За вищезазначеним способом готують суміші Із складом компонентів у співвідношенні, що заявляється (№№ 1-3), а також за прототипом (№ 4). Порівняльні характеристики відомої сировинної суміші, та тої. що заявляється, наведені у таблиці. Сировинна суміш, що заявляється має кращі реологічні властивості ніж прототип: при вологоємності шламу 35-36% розтікаємість сировинної суміші складає 68-78 мм. Використання лігніну у сполученні Із зневодненими осадами очисних споруджень комунального господарства сприяє Інтенсифікації процесів мінералоутворення при виготовленні клінкеру та забезпечує зниження енергетичних витрату 1,1-1,2 рази. Одночасно вирішується важлива проблема утилізації відходів та захисту навколишнього середовища. 40 Суміш Вміст компонентів у суміші, мас. % Карбонат- ВІДХОДИ ний ком- збагаченпонент - ня вугілля вапняк коксохімічного виробниц Лігнін тва Розті Воло Енерге каємість ГОЄМНІСТЬ тичні витЗневод- шламу, мм шламу, % рати у ВІДНОСНИХ нені осади одиницях очисних споруджень комунального господарства 1 70,0 22,0 5,0 3,0 68 35 0,9 2 67,8 25,0 4,5 2,7 78 37 0,88 3 63,5 30,0 4,0 2,5 70 36 0,91 22695 Продовження таблиці Вміст компонентів у суміші, мас % Суміш Карбонат- ВІДХОДИ ний ком- збагаченпонент - ня вугілля КОКСОвапняк ХІМІЧНОГО виробництва Зневоднені оса ВІДНОСНИХ одиницях ди очисних споруджень комунального господарства Синтезований відхід хлорної металургії За прототипом 76,5 ' ЛІГНІН РозтіВолоЕнергекаємість гоємність тичні витшламу, мм шламу, % рати у 1,0 22,5 34 *ЕнергетичнІ витрати за прототипом умовно прийняті за 1. Упорядник Замовлення 4500 Техред М.Келемеш Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл„ 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м, Ужгород, вул.ГагарІна, 101 1*