Способ управления процессом обжига клинкера

(19) ( 1) 5 4(51) С 04 В 7 главного приводаному состоянию ера, о т л и ч аОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07 НРЫТЮ К АВТОРСКОМУ СВИДЕГЕЛЬСТВ(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ .ОБЖИГА КЛИНКЕРА, включающий изменениетемпературы в зоне спекания, размеров эоны спекания и крутящего момента электродвигателяпечи по критериальосновной фазы клинкю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества управления, в качестве основной фазы клинкера выбираютфтормаенит и определяют среднийразмер блоков в кристаллах этой, фазыи величину его отклонения от заданного уровня, равного 3-5 мкм, причемосуществляют сн(шение температурыв зоне спекания, сокращение ее размеров и увеличениекрутящего моментаэлектродвигателя главного приводапечи при положительном значенииотклонения и осуществляют изменениеэтих параметров в противополо)кномнаправлении при отрицательном значении отклонения до совпадениясреднего размера блоков с заданнымуровнем.1167165 1Изобретение относится к промышленности строительнъи материалови предназначено для использованияпри обжиге фторированного нортландцементного клинкера, например, вовращающихся печах.Известен способ управления процессом обжига клинкера, заключающийся в стабилизации параметров,характеризующих степень обжига 10клинкера, о которой судят по результатам определения содержания. свободного оксида кальция в клинкере 13,Однако этот способ не гарантирует получение цемента с необходимой гидравлической актИвностью.Наиболее близким к предлагаемомуяв,яется способ управления процессомобжига клинкера, включающий изменение 2 Отемпературы в зоне спекания, размеровзоны спекания и крутящего моментаэлектродвигателя главного привода печипо критериальному состоянию основнойфазы клинкера. В этом способе в ка 25честве фазы клинкера используюталит 21,Однако этот способ нельзя использовать при управлении .процессом обжига модифицированных, например,фторированных клинкеров, используемых для изготовления особо быстротвердеющих цементов, так как он негарантирует получение цементов снеобходимым уровнем раннеи прочностичерез 2-3 ч твердения в нормальныхГ35условиях).В этом способе управления уровеньзадания параметров, определяющихстепень обжига клинкера, обуславливается получением клинкера с определенной микроструктурой основной фазыалита, фиксируемой при помощи петрографического анализа, Во фторированном клинкере алит характеризуетсячрезвычайно мелкой и неотчетливойкристаллизацией независимо от режимаобжига, а высокая ранняя прочностьцемента из этого клинкера определяется не алитом, а субмикрокристаллической алюминатной фторсодержащейфазой (фтормаенитом 11 СаО 7 А 10 з СА 1),поэтому петрографический анализ иоценка степени обжига по критериальному состоянию алита практическитеряют смысл,Цель изобретения - повышение качества управления,2Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом обжига клинкера, включающему изменения температуры взоне спекания, размеров зоны спекания и крутящего момента электродвигателя главного привода печи по критериальному состоянию основной фазы клинкера, в качестве основной фазы клин-. кера выбирают фтормаенит и определяют средний размер блоков в кристаллах этой фазы и величину его отклонения от заданного уровня, равного 3-5 мкм, причем осуществляют снижение температуры в зоне спекания сакра" щение ее размеров и увеличение крутящего момента электродвигателя главного привода печи при положительном значении отклонения и осуществляют изменение этих параметров в противоположном направлении при отрицательном значении отклонения до совпадения среднего размера блоков с заданным уровнем. Способ реализуется следующим образомЭкспериментально определяют, какое фазовое состояние фтормаенита т,е, средний линейный размер блоков его субмикроструктуры, наблюдаемых с применением метода реплик с поверхности свежих сколов клинкерных гранул, в электронном микроскопе просвечивающего типа, соответствует заданному уровню ранней прочности цемента из обжигаемого клинкера. Этот средний размер блоков рассматривают в качестве заданного.Варьируя расход топлива, тягу дымососа во вращающейся печи, стабилизируют температуру материала во зоне спекания на уровне 1000-1200 С. При помощи электронного микроскопа фиксируют средние размеры блоков фтормаенита 11 СаО 7 А 10 з СаР в предварительных, периодически отбираемьгл пробах клинкера и усредняют их на определенных промежутках времени. Усредненные средние размеры блоков сравнивают с заданным, и по найденному отклонению изменяют уровень стабилизируемой температуры. При этом снижают указанный уровень, если на границах блоков наблюдается кайма из расплава, что соответствует началу плавления фазы фтормаенита и ее переходу в маенит,3 11671Уровень стабилизируемой температуры новвпцают, если усредненные размеры блоков меньше заданных, а наих границах нет признаков плавленияфтормаенита, чтобы обеспечить переход твердого раствора фтормаенитас маенитом в стехиометрически точныйпо составу Фтормаенит,В качестве выходных параметров,характеризующих степень обжига клинкера, помимо температуры зоны спекания, можно регулировать (в качестведругих косвенных параметров, коррелированных со степенью обжига) такжеразмеры зоны спекания и крутящий 15момент электродвигателя главного привода вращающейся печи,.Размеры зоны спекания и крутящиймомент электродвигателя главногопривода вращающейся печи увеличивают, 20если усредненный размер блоков меньше заданного, равного 3-5 мкм, иуменьшают при положительном отклонении усредненного размера блоков отзаданного до тех пор, пока средние 25размеры блоков совпадут с заданными,В качестве показателей Фазовогосостояния Фтормаенита, применяемыхв дополнение к указанному критериюразмера блоков, может быть использован метод затворения измельченногов порошок клинкера водой с изготовлением лепешек из цементного теста.При затвердевании лепешек в течение 8-10 мин температура в зоне спе кания установлена вблизи оптимума, Если же срок их затвердевания укорачивается до 4-5 мин или возрастает до 15-18 мин, то она ниже или выше оптимальной, Этот метод основан на 40 более быстром взаимодействии с водой смеси извести с нестехиометрическим фтормаенитом по сравнению со стехиометрическим фтормаенитом и последнего - с чистым маенитом (во втором 45 случае) .При практическом осуществлении данного способа управления процессом обжига клинкера обеспечивается получение особо быстротвердеющего цемента 50 с ранней прочностью при сжатии более 150 кгс/см, что на 80-125 кгс/см ввпие прочности особо быстротвердеющего цемента, полученного при известном способе реулирования степени 55 обжига.П р и м е р. Фторированный порт- ландцементный клинкер получают обжи 65гом во вращающихся печах 3/3,6 х 70 мПодольского экспериментального цементного завода. Содержание фтора в клинкере в пересчете на фтор-ион 1,3 Е,вес 1 л клинкера 1100 г, внешний вид -бугорчатые коричневые гранулы средйего диаметра 10 мм, расход газа степлотой горения 7000 ккал/кг1500 м/ч. Температура в зоне спекания 1200 С. На поверхности сколав электронном микроскопе среднийразмер блоков составляет 2-2,5 мкм.Согласно рантгенограмме фтормаенитимеет состав 11 СаО 7 А 120 з 1,5 СаРЗатвердевание лепешек из теста -через 15 мин. Гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью5000 см/г из полученного клинкерачерез 2 ч 80-100 кгс/см .Заданный размер блоков фтормаенитзв клинкере, соответствующих максимальной активности цемента, 3-5 мкм.Для его достижения, согласно предлагаемому изобретению, температуру взоне спекания повышают до 1250 Спутем увеличения расхода топливадо 1650 мэ /ч, Содержание фтора впересчете на фтор"ион 0,97, вес 1 лклинкера 1200 г, внешний вид -бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра 12 мм, Согласно рентгенограмме, фтормаенит имеет состав11 СаО 7 А 1 О СаР . Затвердеваниелепешек из теста через 8 мин, гидравлическая активность цемента судельной поверхностью 5000 см /гчерез 2 ч 180 кгс/см,П р и м е р 2, Фторированныйпортландцементный клинкер выпускаютв условиях, описанных в примере 1.Содержание фтора в пересчете нафтор-ион 0,5 Х, вес 1 л клинкера1350 г, расход газа 2000 м/ч,внешний вид клинкера - округлыетемно-коричневые гранулы среднегодиаметра 8 мм. Температура в зонеспекания 1300 С. Средний размер бло-.ков фтормаенита составляет 1,82,3 мкм. Согласно рентгенограммеФтормаенит имеет состав 11 СаО 7 А 1 О2 30,5 СаР . Затвердевание лепешек изтеста - через 5-6 мин. Гидравлическая активность цемента из полученного клинкера с удельной поверхностью 5000 см /г через 2 ч твердения 70-80 кгс/см,Для достижения заданного размера блоков фтормаенита в клинкере5 11 (3-5 мкм), соответствующих максимальной активности цемента через 2 ч твердения 180 кгс/см, температуру в зоне спекания снижают до 1230 С путем снижения расхода топлива до 1600 мф/ч. Содержание фтор-, иона в клинкере 0,8 , вес 1 л клинкера 1150 г, внешний вид - бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра 11 мм, Состав Фтормаенита согласно рентгенограмме 11 СаО 7 А 10 СаРЗатвердевание лепешек из теста - через 10 мин.П р и м е р 3. Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1, Содержание фтора в пересчете на Фтор-ион - 1,5 , вес 1 л клинкера 1050 г, внешний вид - плохо окатанные коричневые гранулы среднего диаметра 8 мм, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 фС, Размеры зоны спекания (участка печи с максимальной температурой наружной поверхности корпуса) 10 м. На поверхности скола в электронном мик-. роскопе средний размер блоков фтормаенита 1,8-2 мкм. Состав Фтормаенита по рентгенограмме - 11 СаО 7 А 1.0 1,7 СаР . Затвердевание лепешек - через 17 мин после затворения, гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см /г через 2 ч 45 кгс/см.Для достижения заданного размера блоков (3-5 мкм) размеры зоны спекания удлиняют (увеличивают) до 14 м путем увеличения тяги дымососа с величины разрежения в головке печи 2-3 ми до величины 7-9 ммвод.ст. Содержание фтора в пересчете на Фтор-ион при этом снижается до 0,8 , вес 1 клинкера становится 1230 г, внешний вид клинкера - бугорчатые коричневые гранулы среднего диаметра 13 ми, состав Фтормаенита по рентгенограмме 11 СаО 7 А 1 Оз СаР. Затвердеввние лепешки из теста происходит через 12 мин после затворения, гидравлическая активность цемента с удельной поверхностью 5000 см /г через 2 ч после затворения 185 кгс/см.П р и и е р 4, Фторированный портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере Содержание фтора в пересчете на Фтор-ион 0,37, вес 1 л клинкера -67165 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1400 г, расход газа 1500 м/ч,температура в зоне спекання 100 С,размеры зоны спекания - 20 м, разрежение в головке печи - 15 мм вод.ст.На поверхности скола в электронноммикроскопе средний размер блоков8 мкм, следы плавления по краям.Состав фтормаенита - 11 СаО 7 А 100,2 СаР. Затвердевание лепешек изтеста через 4 мин после затворения.Гидравлическая активность через2 ч - 35 кгс/си .Для достижения заданного размераблоков размеры зоны спекания уменьшают до 15 м путем снижения разрежения в головке печи до 10 мм вод. ст,Содержание фтор-иона в клинкерестановится равным 0,9 , вес. 1 лклинкера 1120 г, внешний вид - бугорчатые коричневые гранулы среднегодиаметра 11 мм, Состав фтормаенитасогласно рентгенограмме - 11 СаО к7 А 1 О СаР . Затвердевание лепешекиз теста - через 10 мин, гидравлическая активность цемента при этомже уровне удельной поверхности192 кгс/см в соответствии со среднимразмером блоков - 3,5 мкм.П р и м е р 5. Фторированныйпортландцементный клинкер выпускаютв условиях, описанных в примере 1,Содержание Фтора в пересчете нафтор-ион 0,4 ., вес 1 л клинкера1370 г, расход газа 1500 м /ч, температура в зоне спекания 1200 С, размеры зоны спекания - 14 м, разрежение в головке печи 7-9 мм вод.ст.Крутящий момент на приводе главногоэлектродвигателя печи 10760 кГм,скорость вращения печи 0,9 мин".На поверхности скола фтормаенитаэ электронном микроскопе среднийразмер блоков 7,5 мкм, Состав Фтормаенита - 11 СаО 7 А 1 О 0,35 СаР.Затвердевание лепешек - через 5 минпосле затворения, гидравлическаяактивность цемента с удельной поверхностью 5000 см ./г через 2 чпосле затворения 50 кгс/см. Длядостижения заданного размера блоковво Фтормаените крутящий момент увеличивают до 12000 кГм, скорость вращения печи возрастает до 1,2 мин.Содержание фтора в пересчете наФтор-ион 0,75 , вес 1 л клинкера1100 г, расход газа 1500 м /ч,температура в зоне спекания 1200 С,размеры зоны спекания 15 и, разре1167 Составитель В. АлекперовРедактор Л, Авраменко Техред С,йовжий Корректор В. 1 рижж Тираж 605 Подписное Заказ 4385/25 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная, 4 жение в головке печи 10 мм вод.ст. На поверхности скола фтормаенита в клинкере под электронным микро скопом виден средний размер блоков 4 мкм. Состав фтормаенита по рентгенограмме - 11 СаО 7 А 10 СаГ . Затвердевание лепешек после затворения - через 8 мин, гидравлическая активностьцемента в тех же условиях 182 кгс/см.П р и м е р 6. Фторьрованный 10 портландцементный клинкер выпускают в условиях, описанных в примере 1. Содержание фтора в пересчете, на фтор-ион 1,3 Х, вес 1 л клинкера .1080 г, внешний вид клинкера - плохо 15 сформированные гранулы и пылеватый материал, средний диаметр - менее 5 мм, расход газа 1500 м/ч, температура в зоне спекания 1200 С, размерзовы спекания 14 м, разрежение в 20 головке печи 7-9 мм вод.ст., крутящий момент 14000 кГм, скорость вращения 1,4 об/мин, средний размер блоков фтормаенита под электронным микроскопом менее 2 мкм. Состав - 11 СаО257 А 1 О 1,8 СаР Затвердевание Лепешек - через 3 мин после затворения,165Ягидравлическая активность через 2 ц25 кгс/см,Для достижения среднего размераблоков во фтормаените снижают крутящий момент до 11500 кГм, скоростьвращения печк - ао 1 мин " . Содержание фтора снижаетсЯ до 0,9 Ж, вес 1 лклинкера 1130 г, расход газа 1500 мз/ч,температура в зоне спекания 1200 Сразмеры зоны спекания 14 м, разрежение в головке печи 7-9 мм. На,электронном микроскопе средний размер блоков составляет 4,5 мкм. Составфтормаенита по рентгенограмме11 СаО 7 А 1 0 СаГ . Затвердеваниелепешек - через 10 мин, а гидравлическая активность цемента с удельнойповерхностью 5000 смф /г через 2 чпосле затворения 180 кгс/смф . Изобретение позволит обеспечить производство эффективных видов цементов, обеспечивающих значительное снижение расхода топливно-энергетических ресурсов и повышение качества це . мента.