Способ получения мелкозернистого цементного клинкера

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цементного клинкера сухим способом. Целью изобретения является снижение расхода топлива. Легкоплавкая шихта, состоящая из глинистого и части известкового компонентов, подвергается предварительной тепловой обработке в системе теплообменных устройств так, что имеющийся в шихте известняк декарбонизируется с одновременным подогревом шихты до 900-1150°С. После этого легкоплавкая шихта подается в теплообменник-турбулизатор, где осуществляется дополнительный нагрев легкоплавкой шихты до микрокапельного жидкого расплава . Поток микрокапель направляют в турбулентный поток Harpetoro известкового компонента. Расход топлива уменьшился на 330.8 кДж/кг.Кл. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5цб С 04 В 7/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t б

0 О

Ф (Л

С»

Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4142798/33 (22) 03.11.86 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Белгородский технологический институт строительных материалов им. И.А.Гришманова (72) П.В.Беседин и В.Д.Барбанягрэ (53) 666.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1622319, кл, С 04 В 7/36, 20,05.87. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству цементного клинкера сухим способом. Целью изобретеИзобретение относится к промышленности строительных материалов, преимуществен но к и роизводству цементного клинкера сухим способом.

Целью изобретения является снижение расхода топлива.

Сущность способа заключается в том, чтобы в системе нагрева получить микрокапельный расплав легкоплавкой шихты, при, чем размер микрокапель должен быть 10—

100 мкм, а температура расплава 1150—

1560 С. Поток микрокапель расплава направляют в реактор-смеситель, где в потоке осуществляется смешивание с оставшейся частью карбонатного декарбонизированного компонента, нагретого предварительно до 1100-1550 С. В турбулизированном потоке происходит столкновение частичек известкового компонента и микрокапель расплава.

ЯЛ, 1694506 А1 ния является снижение расхода топлива.

Легкоплавкая шихта, состоящая из глинистого и части известкового компонентов, подвергается предварительной тепловой обработке в .системе теплообменных устройств так, что имеющийся в шихте известняк декарбонизируется с одновременным подогревом шихты до 900-1150 С. После этого легкоплавкая шихта подается в теплообменник-турбулизатор, где осуществляется дополнительный нагрев легкоплавкой шихты до микрокапельного жидкого расплава. Поток микрокапель направляют в турбулентный поток нагретого известкового компонента, Расход топлива уменьшился на

330,8 кДж/кг Кл. 2 ил., 1 табл.

В результате столкновения микрокапель и твердых частичек известкового компонента происходит интенсивное взаимодействие оксида кальция с оксидами железа, алюминия и кремния. Причем в связи с тем, что процесс растворения и усвое ния оксида. кальция происходит в жидкой фазе микрокапельного расплава, скорость образования основных клинкерных минералов осуществляется скоротечно в пределах .0,1 — 2 с.

По мере движения потока снижаются его скорость и температура, происходит srрегирование и укрупнение микрокапель до

200 500 мкм, а затем образование твердых частиц клинкера. В результате укрупнения частицы клинкера под действием сил тяжести осаждаются и подаются в холодильник. циклонного типа для охлаждения и сепарации.

1694506

На фиг.1 показана схема осуществления предлагаемого способа; на фиг,2 — реа кто р-смесител ь.

Схема (фиг.1) включает систему 1 теплообменных устройств для предварительной 5 тепловой обработки легкоплавкой шихты до

900-1150 С, систему 2 теплообменных устройств для декарбонизации и нагрева известкового компонента до 900 — 1250 С, теплообменник-турбулизатор 3 для нагрева 10 до 1100 — 1550 С и турбулизации известкового компонента, теплообменник-турбулиэатор 4 для турбулизации и нагрева легкоплавкой шихты до 1350 — 1550 С и доведения этой части потока до микрокапель- 15 ного расплава, реактор-смеситель 5 для получения мелкозернистого клинкера во взвешенном состоянии, холодильник 6 циклонного типа, аспирационные вентиляторы

7 и 8 холодильника 6 для подачи подогрето- 20 го до 700 — 900 С воздуха в теплообменникитурбулизаторы 3 и 4, По приведенной на фиг.1 схеме способ осуществляется следующим образом.

Легкоплавкая шихта, состоящая из гли- 25 нистого и части известкового компонентов, подвергается предварительной тепловой обработке в системе 1 теплообменных устройств так, что имеющейся в шихте известняк декарбонизируется (известным 30 способом, например в реакторе-декарбонизаторе) с одновременным подогревом шихты до 900 — 1150 С. После этого легкоплавкая шихта подается в теплообменник-турбулизатор 4. 35

В теплообменнике-турбулизаторе 4 осуществляется дополнительный нагрев легкоплавкой шихты до микрокапельного жидкого расплава, причем нагрев шихты осуществляется до 1350 — 1550 С. Затем по- 40 ток микрокапель из теплообменника-турбулиэатора 4 направляют в турбулентный поток предварительно нагретого в теплообмен нике-турбулиэаторе 3 известкового компонента. 45

В системе 2 теплообменных устройств известковый компонент подвергается предварительной тепловой обработке до полной декарбониэации известкового компонента, для чего температура повышается до 900 — 50

1250 С. Декарбонизированный материал— оксид кальция — направляют в теплообменник-турбулизатор 3, где с помощью топлива и подогретого в холодильнике 6 воздуха, подаваемого аспирационным вентилято- 55 ром 7, декарбониэированный известковый компонент нагревается до 1100-1550 С и подается в реактор-смеситель 5.

В реакторе-смесителе 5 осуществляется турбулиэированное смешейие двух потоков — потока микрокапель расплава легкоплавкой шихты и нагретых до температуры спекания частичек известкового компонента, В процессе турбулизированного смешения происходят столкновение и теплообмен микрокапель легкоплавкой шихты и частичек оксида кальция, а также растворение оксида кальция в жидком расплаве микрокапель легкоплавкой шихты. В результате растворения и усвоения оксида кальция оксидами железа, алюминия и кремния происходит образование клинкерных минералов. В процессе непрерывного турбулизированного столкновения происходит агрегирование микрокапель и укрупнение их от первоначального состояния

10 — 100 до 200 — 500 мкм и последующее осаждение их из взвешенного псевдоожиженного потока под собственной силой тяжести на дно реактора-смесителя 5 и загрузка в холодильник 6, В холодильнике 6 происходят охлаждение и сепарация мелкозернистого клинкера.

Нагретый до 700 — 800 С воздух в холодильнике 6 с помощью аспирационных вентиляторов 7 и 8 подают на сжигание топлива в теплообменниках-турбулизаторах 3 и 4.

Сравнительные расчетные данные по расходу топлива предлагаемого способа и прототипа представлены в таблице.

Механика движения смешиваемых потоков показана на фиг.2.

На фиг.2 видно, что предлагаемый способ имеет существенное преимущество перед известным, поскольку позволяет интенсифицировать высокотемпературные процессы, еще более сократив время клинкерообразования. Весь процесс образования клинкера осуществляют за 5 — 10 с от момента попадания легкоплавкой шихты и оксида кальция в теплообменники-турбулиэаторы 3 и 4 до выхода клинкерных частиц из реактора-смесителя 5 с учетом времени осаждения этих частиц из псевдоожиженйой области смешения.

Способ позволяет уменьшить расход топлива на 330,8 кДж/кг кл по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ получения мелкозернистого цементного клинкера во взвешенном состоянии, включающий предварительный нагрев глинистого и известкового компонентов, разделение известкового компонента на два потока, смешивание глинистого компонента с одним из известковых потоков, получение легкоплавкой шихты, последующее смешивание ее с другим известковым пото1694506

Сравнительные расчетные данные на получение клинкера

Способ предлагаемый вониадцНя

С кЯКНКеР Р г. ком и синтез клинкера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения расхода топлива, легкоплавкую шихту нагревают до

1. Затраты тепла на тепловую подготовку глинистого компонента до 900 С.

Нагрев до 450 С

0,316х1,06х450 « 150,7 кДж/кг кл.

Дегидратация

0,0193xl600x4,187 « 129 кДж/кг кл

Нагрев до 900 С

0,286x(900-450)xl, 18 « 135 x8w/кг.кл

Всего: 150,7+129+ 135 414,7 кЛж/кг.кл. 2. Затраты тепла на тепловую подготовку известкового компонента до 1550 С

Нагрев до 450 ОС

l,224x1,197(900-450) «659,3 кЛж/кг.кл

Декарбонизация

1,224x396,4х4,187 «2023 нДж/кг.кл

Нагрев известкового компонента до 1550 С

0,714x0,9 (1550-900) 417,7 кДж/кг. кл

3 ° Нагрев до температуры плавления глинистого клинкера «1250 С

0,286xl,18(1250-900) «118 кДж/кг.кл

4. Плавление глинистого компонента

0,286х400 114 кДж/кг.кл

Всего по статьям

414t571,7+659,3+2029+114+417,7+118-400

= 3923,7

Расчет разницы затрат тепла на обжиг

3923,7- 3592,9 330,8 кДж/кг.кл. состояния микрокапельного расплава и подают ее в турбулизированный поток известкового компонента, Затраты тепла на тепловую подготовку легкоплавильной юихты (IIIII) - тепловые подготовки глинистой составлякицей - до 900 С414,7 кДж/кгюкл — тепловая подготовка известкового компонента в ЛПШ;

Нагрев до 450 С

0,53 lх1,038х450 240 кДж/ r. п

Нагрев до 900,С

0,53 lхl, 197(900-450) = 286 кДж/кг.кл

Декарбониаация

0,53 Ix396,4x4, 187 = 881 кДж/кг.кл

Всего по этой статье:

4 14,7+240+881 = 1536 кДж/кг.кл

Затраты тепла на тепловую подготовку части известкового компонента до 1550 С

0,404x0,9(1550-400) 236 кДж/кг.кл

0,692x1,197(900-450) =472,7

0,692х1,038x450 «323

0,692х396,4х4,187 =11143,5

Всего по этой статье:

236+323+372, 7t l 148,5 «2035,2

Нагрев до температуры плавления легкоплавкой жихты «1190 С

0,59бх1,05(1190-900) «181,5 кДж/кг.кп

Плавление легкоплавкой юихты 0,596х400 238,4

Всего по статьям

1538+2035+181,5-400+238,4 = 3592,9

1694506 изВРсф коВ g)p « «He(т- воо-mD )

Ю фОЗДУ

%Окали

00 -1550 С И коз<1 ((Ис(я (И

К4ИНКер

Составитель А.Кулабухова

Редактор А,Маковская Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Øýðoåè

Заказ 4123 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 вегк опмвк я

EB H x I@4 (T» Ц Я О - Ц 5 (> д)

И

Ф

В0 49х (т» тбо-8оо с)

Ф morM и9@