Способ получения портландцементного клинкера

1 З 201Изобретение относится к производству вяжущих материалов, преимущественно к способу получения портландцементного клинкера с использованиемминерализаторов, 5Цель изобретения - повышение реакционной способности цементнойсырьевой смеси, снижение энергетических затрат на помол и обжиг,Сульфат трехвалентного железа 10представляет собой хорошо растворимую соль, легко подвергающуюся гидролиэу, в результате которого образуются основная соль (железо-гидроксо-сульфат) и свободная серная кислота (реакция раствора - кислая срН 1,0),При обработке карбонатного компонента раствором сульфата железа (111)серная кислота, образующаяся в результате гидролиза, активно вступаетв химическую реакцию с карбонатомкальция с интенсивным выделением изпоследнего углекислоты.Протекают следующие химическиереакции:Ре (БО), +2 Н 0=2 Ре(ОН) (БО)+НБОН БО 4 + СаСО = СаБО 4 + Н СО,.4Н,ОКак следует из приведенных реак. ций, химическое взаимодействие между выделившейся серной кислотой ичастицами карбонатного компонентаприводит к появлению на поверхностипоследних новообразований из сульфата кальция, который имеет аморфнуюструктуру и поэтому легко переходитв жидкую фазу, отторгаясь от частицкарбонатного компонента. Постепенныйпереход в жидкую фазу новых порцийсульфата кальция приводит к химической диспергации частичек карбонатного компонента, т,е. к уменьшению ихразмеров и нарушению кристаллической решетки, Продукты химическихвзаимодействий (сульфат кальция ижелезо-гидроксосульфат), присутствуюЩие в жидкой фазе в таком сочетании,представляют комплексный высокоактивный минерализатор,В результате проведения первоначальной обработки карбонатного компонента раствором минерализатора минерализатор можно использовать длядиспергации наиболее грубодисперсного известкового компонента сырьевой 88 2смеси. При введении раствора минералиэатора в сырьевую смесь .не наблюдается минерализующий эффект, так как основная часть минерализатсра вступает во взаимодействие с тонкодисперсным алюмосиликатным компонентом сырьевой смеси.Таким образом, в результате обработки карбонатного компонента водным раствором сульфата железа (111) происхоцит химическая диспергация карбонатного компонента, активация его поверхностной энергии, образование комплексного минерализатора, что приводит к повышению реакционной способности цементной сырьевой смеси и снижению температуры обжига,Предлагаемый способ производства портландцементного клинкера в промышленных условиях может быть осуществлен следующим образом.Карбонатный компонент, приготовленный по известной технологии в сырьевой шаровой мельнице в виде шлама укрупненного помола, обрабатывают водным раствором сульфата трехвалентного железа (технический или отход производства), взятым в количестве 4-6 мас,Х (в пересчете на сухую добавку от массы сухой смеси). После завершения выделения углекислоты карбонатный компонент смешивается с алюмосиликатным компонентом, гомогенизируется и приготовленная цементная сырьевая смесь направляется на обжиг во вращающуюся печь.1Для получения сравнительных результатов по известному и предлагаемому способам в лабораторных условиях готовят цементные сырьевые смеси,в которых карбонатная составляющаяпредставлена известняком, а алюмосиликатная - лессом. Химический составприведен в табл.1,Реакционную способность сырьевыхсмесей и степень обжига оцениваютпо содержанию свободного оксида кальция в спеках.П р и м е р 1 (известный способ).Клинкер получают следующим образом.Готовят сырьевой шлам с соотношением сырьевых компонентов, мас.7:известняк 70; лесс 26; минерализатор(РеБО)4,0. Известняковый компонент,взятый для приготовления сырьевогошлама, характеризуется следующим зерновым составом, мас.7.: 80 мкм 63;80-200 мкм 25; 200-500 глкм 12,1320188 нентом. Т а б л и ц а 1 0,8 0122 Ое 38 55 в 01 Ое 43 Ою 12 42 е 7951,97 11,18 4,49 11 96 3,48 0,12 13,33 Известняк Лесс Минерализатор РеЯО практическине подвергается гидролизу и при смешивании с известняково-лессовым шламом химического взаимодействия ненаблюдается. Сырьевой шлам высушивают, а затем брикетируют при удельномдавлении 30 МПа в кубики 1 х 1 х 1 см,Брикеты обжигают в силитовой печи соскоростью подъема температуры 600 Счо/и выдерживают 1350 и 1400 С в течение 1030 мин. После изотермической выдержки образцы охлаждают на воздухе, растирают и определяют в них содержаниесвободного оксида кальция спиртовоглицератным методом.по ГОСТ 5382-76.Результаты определений приведены втабл,2.П р и м е р ы 2-6 Рпо предлагаемому способу). Известняковый шлам,характеризующийся следующим зерновым 20составом, мас. .: с 80 мкм 63; 80200 мкм 25; 200-500 мкм 12, - обрабатывают водным раствором сульфататрехвалентного железа Ре(БО), взятым в количестве 3-7 мас,(в пересчете на сухую массу добавки от массы сухой сырьевой смеси). После завершения выделения углекислоты, образующейся в результате взаимодей-ствия, карбонатный компонент смешивают с алюмосиликатным компонентом, азатем сырьевые смеси гомогениэируют,высушивают, брикетируют И подвергают обжигу аналогично примеру 1, Характеристики, цементных сырьевых смесей и результаты определений свободного оксида кальция приведены втабл.2,Из анализа экспериментальных данных по определению свободного оксида кальция в продуктах обжига при.1350 и 1400 С следует, что реакцион-.ная способность цементных сырьевых смесей по предлагаемому способу выше, чем у смесей по известному 4способу, Содержание свободного оксида кальция в спеках по предлагаемомуспособу в 2,0-60 раза или на 100 -500 абс.меньше, чем в спеках поизвестному способу, Оптимальным содержанием добавки минерализатора является 4-6 мас, . При использовании3,0 мас.добавки минерализуницийэффект незначительный. При 7,0 мас.Хдобавки наблюдается перерасход минерализатора.Обработка раствором минерализатора Ре РБО) приводит к химическойдиспергации карбонатного компонента,увеличению реакционной способностисырьевой смеси, что позволяет испольэовать карбонатный компонент укрупненной гранулометрии и получить качественный клинкер с СаО с 1,0 3при снижении температуры обжига на50-100 С. Укрупнение помола карбонатного компонента позволяет снизитьэнергетические затраты на его помолна 20-30 ,Предлагаемый способ полученияпортландцементного клинкера позволяет повысить реакционную способностьсырьевой смеси, снизить температуруобжига на 50-100 С и уменьшить энергетические затраты на помол карбонатного компонента на 20-30 . Формула изобретенияСпособ получения портландцементного клинкера путем смешивания карбонатного и алюмосиликатного компонентов, введения соединений железа и последующего отжига, о т л и - ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения реакционной способности цементной сырьевой смеси, снижения энергетических затрат на ее помол иобжиг, в качестве соединений железа используют водный раствор суль-. фата трехвалентного железа, причем перед смешиванием карбонатный компонент в виде шлама с размером фракций до 500 мкм обрабатывают водным раствором сульфата трехвалентного железа в количестве 4-6 мас.Х в пересчете на сухую массу от сухой массы сырьевой смеси, а затем после завершения выделения углекислоты смешивают с алюмосиликатным компоо х ао х х о о В В о о ое о ма сч счХ с и чо а лмЧ СЧл сл л в во о о о о оВ Вч м л а 3 Ом