Способ получения мелкозернистого клинкера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1761708 я)5 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ ится к промышленериалов, преимуществу цементного(71) Белгородский технологический институт строительных материалов им, И.А.Гришманова(56) Авторское свидетельство СССРйг 1694506, кл. С 04 В 7/36, 1986.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО КЛИНКЕРА(57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно, к производству цементногоклинкера. Целью изобретения является повышение качества клинкера, интенсификация процесса клинкерообразования иповышение эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера,Способ получения мелкозернистого клинкеИзобретение относ ности строительных мат ственно, к производ клинкера. Целью изобретени ние качества клинкера,цесса клинкерообразо эффективности энерг стадии охлаждения кли Сущность способа что цементную сырьев на два потока и осущ тельную тепловую под зацию и нагрев ее до 1 доводят до микрокап подают в объединенн ный поток со скоростья является повыше- интенсификация пования и повышение оиспользования на нкера.заключается в том, ую шихту разделяют ествляют предвариготовку, декарбони - 1250 С, затем ельного расплава и ый турбулизированю 100 - 250 м/с. При ра включает тепловую обработку и декарбонизацию цементной сырьевой шихты, плавление ее в плавильной камере до микрокапельного расплава, синтез клинкера с последующим его охлаждением. При синтезе клинкера подают микрокапельный расплав сырьевой шихты со скоростью 100 - 250 м/с, а охлаждение клинкера проводят в три стадии в холодильнике циклонного типа, причем воздух, подогретый до температуры 1000 - 1250 С на первой стадии охлаждения совместно с 10 - 20% топлива от общего его расхода подают на плавление клинкера в плавильную камеру, а воздух, подогретый на второй ступени охлаждения, подают на декарбонизацию сырьевой шихты, Получена структура клинкерных частиц в виде плотных однородных спеков, размер кристаллов - однородный мелкозернистьй и составляет 50 - 70 мкм. 2 ил., 3 табл. этом соотношение смешиваемых масс потока поддерживают в пределах от 1:1 до 0:1, В зависимости от соотношения масс и скорости подачи обоих потоков осуществляется целенаправленное регулирование агрегирования микрокапель. Далее сформировавшиеся микрокапли охлаждаются, и затем в виде мелкозернистого клинкера осаждают на дно реактора смесителя, Большая скорость подачи до 250 м/с микрокапельного расплава сокращает размер частиц до нескольких микрон - 5 - 10 мкм, низкая скорость до 100 м/с увеличивает размер микрокапель до 50 - 100 мкм, увеличение соотношения масс до 1:1 также увеличивает вероятность агрегирования микрокапель расплава, одновременно увели 1761708чивает и однородность по структуре и размеру микрокапель, а затем и клинкерных частиц,В этих технологических операциях заложена важная основа повышения качества клинкера за счет повышения плотности спека и регулирования размера кристаллов элита, так как известно, что чем больше жидкой фазы, тем более плотный образуется спек, и тем более полно и глубоко проходят реакции клинкерообразования,а чем мельче кристаллы элита, тем выше активность и марка будущего цемента. Более плотный спек имеет и лучшую размолоспособность,Оптимальный размер кристаллов алита колеблется от 10 до 150 мкм, Следовательно, получение плавленного мелкозернистого клинкера в пределах 50 - 250 мкм 10 15 позволяет получить размер кристаллов алита в пределах 10 - 150 мкм, и следовательно,20 наилучшее качество клинкера.Сущность способа поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема осущест 25 реактор экзотермических реакций и система холодильников циклонного типа.Схема включает системы 1 и 2 циклонного типа для предварительной тепловой обработки обоих потоков сырьевой шихты до температуры 800 - 900 С, систему реакторов декарбонизаторов 3 и 4 для декарбонизации и дальнейшего нагрева сырьевой шихты до температуры 1100 - 1250 С, камеры 5 и 6 для нагрева шихты до температуры 1100 - 1550 С, плавления и формирования микрокапель, реактор смеситель 7 для смешения микрокапель в необходимом соотношении в соответствии с заданнымисвойствами клинкера, систему холодильников 8, 9, 10 циклонного типа для охлаждения мелкозернистого клинкера и подогрева вторичного воздуха, вентиляторов 11 и 12 для подачи нагретого до 1000 - 1250 С вторичного воздуха камеры 5 и 6, вентиляторы 13 и 14 для подачи вторичного воздуха в реакторы декарбонизатора 3 и 4,Способ осуществляют следующим образом. Цементная сырьевая шихта подвергается предварительной тепловой обработке в системе теплообменных устройств 1 и 2, напримерциклонного типа, где нагревается до температуры 800 - 900 С. При этом в систему теплообменных устройств 1 и 2 подаются высокотемпературные отходящие газы из реакторов декарбонизаторов 3 и 4 и реактора-смесителя 7,Из системы теплообменных устройств 1и 2 сырьевая шихта подается в реакторы 3 и4, где осуществляется декарбонизация и нагрев шихты до температуры 1100 - 1250 С,30 35 40 45 50 55 вления предлагаемого способа; на фиг,2 Далее шихта подается в камеры 5 и б, где она доводится до микрокапельного расплава за счет подвода в эти камеры 10 - 20 О топлива и нагретого до 1000 - 1250 С вторичного воздуха, Микрокапельный расплав из камер 5 и 6 подается в обобщенный поток в реактор смеситель 7, где завершаются реакции клинкерообразования, и, кроме того, в результате столкновения и агрегирования микрокапель, а затем и охлаждения, осуществляется формирование частиц клинкера размером 50 - 250 мкм, которые под тяжестью собственного и инерционных сил потока, обусловленного скоростью вылета частиц из камер 5 и б, оседают на дно реактора 7, а затем через патрубок 15 подаются в холодильник 8,В патрубок 15 подается воздух из окружающей среды, который затем охлаждает мелкозернистый клинкер в патрубке 15 и холодильнике 8, Причем количество воздуха, подаваемого в патрубок 15, обусловлено обьемом вторичного воздуха, который необходимо подавать в камеры 5 и б сжигания подводимого туда 10 - 20 топлива, Если соотношение смешиваемых масс равно 1;1, то в каждую из камер 5 и б подается, как показано на фиг,2, 5 - 107; топлива, Объем этого воздуха колеблется в пределах 0,15 - 0,2 м/кг клинкера.Вторичный воздух с температурой 1000 - 1250 С из холодильника 8 с помощью вен. тиляторов 11 и 12 подается в камеры 5 и б для сжигания топлива, подводимого вместе с воздухом.Из холодильника 8 через патрубок 1 б частично охлажденный до температуры 85 С - 1100 С мелкозернистый клинкер подают. ся во вторую ступень охлаждения холодиль. ника 9,На этой стадии процесса клинкер ох лаждается до температуры 500 - 700 С. Вто ричный воздух из холодильника 9 с помощью вентиляторов 13 и 14 подаетсяреакторы декарбонизаторы 3 и 4 для сжига ния подводимого в них топлива.Из холодильника 9 через патрубок 1 охлажденный клинкер подается в холодиль ник 10, где охлаждается до температуры 51 - 60 С, Вторичный воздух, отбираемый и: холодильника 10 с температурой 200 - 300 С, может быть использован для предва рительной тепловой обработки цементно сырьевой шихты в циклоне 18.В табл.1 приведен сопоставительны анализ времени и количества операций, за трачиваемых на осуществление процесса и( прототипу и по предлагаемому способу.Разница затрат времени составляет -.105 - 83 = 22 с., что составляет 20 .1781708 Таблица 1 Сопоставление количества операций и времени,затрачиваемых на получение клинкера по прототипу и предлагаемому способу По прототипу по авт.св, В 1694506 По предлагаемому способу 1 Тепловая подготовка = 40 с.2 Декарбонизация = 20 с,1 Тепловая подготовка40 с,2 Декарбонизация = 20 с,3 Получение микрокапельного расплава легкоплавкой шихты = 2-3 с,3 Получение микрокапельного рас"плава цементной сырьевой шихты, осуществление реакций клинкерообразования в жидкой Фазе2-3 с, 4 Отсутствует 4 Нагрев известкового компонента до температуры 1100-1550 С5 с.5 Смещение микрокапель легкоплавкойшихты и части известкового компонента1"3 с,.6 Диффузия частиц известняка в объемереактора и в микрокаплях легкоплав" кой шихты, осуществление реакций клинкерообразования = 10-15 с. 5 Смешение микрокапель двух потоков расплавленного клинкера = 1-2 с. 6 Отсутствует 7 Кристаллизация клинкерных минералов, 7 Кристаллизация клинкерных минеосаждение чаСтиц мелкозернистого ралов, осаждение частиц мелко" клинкера Т = 15-20 с, зернистого клинкера Т = 15-20 с,Суммарные затраты времени = = 40+20+3+5+2+15+20 105 с. Суммарные затраты времени = 40+20+3+20 = 83 Из табл.1 видно, что предложенный способ имеет меньше техологических операций - отсутствуют в сравнении с прототипом по табл.1 четвертая и шестая операции, и кроме того затраты времени на осуществление процесса клинкерообразования сокращаются на 20 процентов,В табл.2 приведены сопоставительные характеристики качественных оценок клинкера по прототипу и предлагаемому способу.Известно, что чем больше жидкой фазы содержит клинкерный расплав, тем выше плотность спека и тем однороднее его структура и мельче кристаллы влита, а чем мельче кристаллы алита, тем выше марка цемента и его активность, Полное отсутствие свободной окиси кальция позволяет получить более качественный клинкер, а следовательно, в последующем и цемент.В табл.З представлен сравнительный анализ эффективности энергоиспользования на стадии охлаждения клинкера.Разница в эффективности использования тепла составляет 357 - 252 = 105 кДж/кг.кг.Таким образом, предлагаемый способ дозволяет повысить качество полученного клинкера, интенсифицировать процесс клинкерообразования и повысить эффективность энергоиспользования на стадииохлаждения клинкера,5 Формула изобретения Способ получения мелкозернистогоклинкера, включающий тепловую обработкуи декарбонизацию цементой сырьевой ших 10 ты, плавление ее в плавильной камере домикрокапельного расплава, синтез клинкера с последующим его охлаждением, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества клинкера, интенсификации про 15 цесса клинкерообразования и повышенияэффективности энергоиспользования настадии охлаждения клинкера, при синтезеклинкера подают микрокапельный расплавсырьевой шихты со скоростью 100 - 250 м/с,20 а охлаждение клинкера проводят в три стадии в холодильнике циклонного типа, причем воздух, подогретый до 1000 - 1250 С напервой стадии охлаждения совместно с 10 -20 О/,-ми топлива от общего его расхода, под 25 ают на плавление клинкера в плавильнуюкамеру, а воздух, подогретый на второй ступени охлаждения, подают на декарбонизацию сырьевой шихты,7 1761708 8 Таб лица 2 Сопоставление качественных характеристик клинкера, получаемого по прототипу и по предлагаемому способуПо п ототип по авт.св. М 1694506 По и едлагаемом способ 1 Структура клинкерных частиц рыхлая 1 Структура клинкерных частиц в виде плотных однородных спеков2 Размер кристаллов однородный мелкозернистый 50-70 мкм3 Полное отсутствие свободной окиси кальцияТаблица 3 Сравнительный анализ эФФективности использования тепла по известному и предлагаемому способу По предлагаемому способу По известному способу 1 Температура вторичного воздуха, подаваемого на сжигание топлива Т 900 С 2 Объем воздуха, подаваемого на сжигание топлива = 0,2 мз 2 Объем воздуха, подаваемого на сжигание топлива = 0,2 мз3 Теплосодержание воздухаТ С = = 900 1,397 0,2252 кДж/кгвкг С - теплоемкость воздуха при Т = 900 С анкер 2 Возможно наличие крупных кристалловалита до 300 мкм, неоднородный размеркристаллов 3 Возможно наличие свободной окиси кальция1 Температура вторичного воздуха, подаваемого на сжигание топлива Т = 1250 С 3 Теплосодержание воздухаТС = = 1250 1,138 = 357 кДж/кг кг С - теплоемкость воздуха приТ =1250 С"ауаень ходждени Составитель З.Коряковадактор Н.Силнягина . Техред М,Моргентал Корректо ска Заказ 3231 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 льский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина Производственно со;а;,цвц,",-",гася сьр: бои,щи и, Т:50- 2 Ж0 ЬОухт-всю ф 611 ент.лая сырьеБО 9, шидО т=н 5 ЬС , 3 бц