Способ производства цементного клинкера

 

Изобретение может быть использовано в производстве строительных материалов, в частности цементного клинкера и аглопоритового гравия. Сущность изобретения: способ производства цементного клинкера включает помол сырьевых компонентов, приготовление двух шихт, одна из которых клинкерная топливосодержащая, гранулирование, послойную подачу на конвейерную решетку сначала гранул клинкерной топливосодержащей шихты, затем гранул аглопоритовой шихты размером 10 - 15 мм с содержанием твердого топлива 4 - 6%, при этом высота слоя аглопоритовой шихты 50 - 150 мм при общей высоте двух слоев 350 - 400 мм, с последующим обжигом. Укладка гранул аглопоритовой шихты в верхний низкотемпературный слой, а гранул клинкерной шихты - в нижний высокотемпературный слой обеспечивает в слое клинкерной шихты температуру, необходимую для клинкерообразования, что исключает необходимость возврата клинкера на повторный обжиг, чем обеспечивается увеличение удельного съема готовой продукции в 2 - 2,5 раза и производительность процесса. Теплозатраты уменьшаются при этом на 5 - 10%. 3 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения цементного клинкера и аглопоритового гравия.

Известна технология получения цементного клинкера, включающая измельчение сырьевых компонентов и шихтового топлива, их дозирование, смешение, увлажнение, грануляцию и последующий обжиг на конвейерной решетке.

Недостатками известного способа являются большой удельный расход тепла на производство клинкера, который составляет 1700 ккал/кг клинкера, а также низка удельная производительность конвейерной решетки.

Большой расход тепла связан с неравномерным распределением тепла по горизонтам шихты. Низкая удельная производительность данного способа обусловлена необходимостью возврата недообожженного клинкера верхнего горизонта шихты, который составляет 40% от готового продукта. Недожог верхних горизонтов клинкерной шихты обусловлен, главным образом, недостаточно высокой температурой на этих верхних участках слоя шихты. В нижних горизонтах шихты теплопотери связаны с неполным сгоранием шихтового топлива. Нижние горизонты шихты обжигаются при избытке тепла. Под действием высокой температуры происходит чрезмерное расплавление шихты. Расплав стекает на нижележащие участки шихты и, обволакивая гранулы, затрудняет горение в них шихтового топлива.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения цементного клинкера.

По известному способу к шламу, полученному путем помола сырьевых компонентов, увлажнения их, добавляют 125-135% возврата, который позволяет получить влажность гранул 12-14%. На конвейерной решетке над подстилом располагают слой гранул, не содержащих твердого топлива, а затем - слой гранул с топливом.

Газы, отходящие из верхнего слоя, используют для подготовки материала в нижнем слое. Материал из нижнего слоя попадает в возврат, который подвергают вторичному обжигу, при этом располагают его в верхнем слое.

Недостатками известного способа являются большой удельный расход тепла (1630 ккал/кг кл) и низкая удельная производительность (330 кг/м²) обусловленные значительным количеством возврата: помимо верхних горизонтов шихты, весь нижний слой гранул клинкерной шихты, не содержащий топлива, возвращают на повторный обжиг, т.е. готовый продукт получают только из средних горизонтов шихты.

Целью изобретения является снижение теплозатрат и увеличение производительности.

Это достигается тем, что в заявляемом способ производства цементного клинкера, включающем помол сырьевых компонентов, приготовление двух шихт, одна из которых клинкерная топливосодержащая, гранулирование, послойную подачу гранул на конвейерную решетку с последующим обжигом, в качестве другой шихты используют аглопоритовую с содержанием 4-6% твердого топлива, причем аглопоритовую шихту укладывают слоем 50-150 мм на слой клинкерной шихты при общей высоте двух слоев 350-400 мм, а гранулы из аглопоритовой шихты формуют размером 10-15 мм.

Таким образом, в предлагаемом изобретении по мере обжига аглопоритовой шихты происходит сушка, подогрев и обжиг клинкерной шихты.

Подача на конвейерную решетку сначала слоя гранул клинкерной топливосодержащей шихты, а сверху, где более низкая температура обжига, - слоя гранул аглопоритовой шихты, обеспечивает оптимальные условия обжига каждой шихты и позволяет получить выход готовых продуктов, близкий к 100%, исключая их возврат на повторный обжиг, что уменьшает удельный расход топлива и увеличивает удельную производительность. Выбор гранул аглопоритовой шихты размером 10-15 мм позволяет растянуть по высоте зону обжига, т.е. обжиг будет происходить в значительном объеме одновременно, а это ускорит процесс.

Сокращение теплозатрат и повышение производительности в заявляемом способе обусловлены также высокой степенью утилизации тепла и интенсивностью клинкерообразования.

Обеспечение температуры, необходимой для клинкерообразования (1700^оС), осуществляется в предлагаемом способе за счет утилизации тепла из зоны горения топлива в аглопоритовой шихте и от охлаждения продуктов обжига аглопоритовой шихты, причем доля утилизованного тепла возрастает с увеличением высоты слоев шихт. Кроме того, происходит интенсификация процесса клинкерообразования за счет образования внутри слоя шихты зоны повышенных температур, ускоренно перемещающейся в направлении просасывания воздуха.

Содержание в аглопоритовой шихте твердого топлива менее 4% не обеспечивает степень утилизации тепла и теплопередачу из аглопоритовой шихты в клинкерную, необходимую для достижения температуры клинкерообразования.

Увеличение содержания твердого топлива в аглопоритовой шихте больше 6% ведет к неоправданному повышению теплозатрат, а также спеканию гранул аглопоритовой шихты, т.е. получению аглопорита вместо аглопоритового гравия.

При высоте слоя аглопоритовых гранул менее 50 мм не обеспечивается степень утилизации тепла и теплопередачи из аглопоритовой шихты в клинкерную для достижения температуры клинкерообразования в верхней горизонте нижнего слоя клинкерной шихты. Кроме того, верхний слой из аглопоритовых гранул является защитным экраном от термоудара клинкерных гранул, что обеспечивает щадящий режим их нагрева, предотвращая их разрушение.

При высоте слоя гранул аглопоритовой шихты больше 150 мм доля клинкерной шихты на конвейерной решетке уменьшается и тем самым снижается производительность процесса обжига клинкера.

Размер гранул аглопоритовой шихты менее 10 мм снижает газопроницаемость шихты и тем самым уменьшается производительность.

При размере гранул аглопоритовой шихты более 15 мм снижается интенсивность теплообмена и возрастают теплопотери.

П р и м е р 1. Готовят сырьевую смесь для получения клинкерной шихты путем совместного помола сырьевых компонентов, %: известняк 63, хвосты мокрой магнитной сепарации. Качканарского горнообогатительного комбината 27, кокс 9. Формуют из сырьевой смеси гранулы размером 7 мм на тарельчатом грануляторе.

Готовят сырьевую смесь для получения аглопоритовой шихты путем совместного помола сырьевых компонентов,% зола 87 Рефтинской ГРЭС, глина 8, уголь 5. Формуют из данной смеси гранулы размером от 10 до 15 мм на тарельчатом грануляторе. На колосники укладывают гранулы обожженного клинкера ("донная постель"), предохраняющие колосниковую решетку от действия высокой температуры. Послойно подают гранулы клинкерной шихты в нижний слой, гранулы аглопоритовой шихты - в верхний слой. Обжиг гранул осуществляют на полупромышленной установке.

Для зажигания используют топочные газы зажигательного горна, температура 1300^оС, продолжительность 6 мин.

Продукты обжига: клинкер и аглопоритовый гравий, полученные в разных слоях, разделяют с помощью металлического листа, установленного горизонтально на границе раздела.

В остальных примерах технология приготовления сырьевых смесей и обжига гранулированных шихт аналогична описанной (см. табл. 1, 2, 3 примеры 1-13), кроме примера 14 табл. 3, в котором сырьевую смесь готовят и обжигают по прототипу: готовят шихту 1 путем совместного помола сырьевых компонентов,%: известняк 63, хвосты мокрой магнитной сепарации Качканарского ГОКа) 27, кокс 15; готовят шихту 2 также, но без включения твердого топлива. Формуют из каждой смеси в отдельности гранулы размером от 5 до 10 мм на тарельчатом грануляторе. На колосники укладывают "донную постель", на которую укладывают гранулы клинкерной шихты 2 без содержания топлива высотой 100 м, наполовину разбавленные недожогом, сверху укладывают гранулы клинкерной топливосодержащей смеси высотой 250 мм.

Использование изобретения обеспечивает получение следующих технико-экономических преимуществ: увеличение удельной производительности в 2-2,5 раза; снижение удельного расхода тепла на обжиг на 5-10%; получение двух готовых продуктов обжига высокого качества: аглопоритового гравия с объемной насыпной массой 630 кг/м³, прочностью на сжатие 3,0 МПа; цементного клинкера с пределом прочности 42,1-45,6 МПа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА в колосниковой печи, включающий последовательную подачу на конвейерную решетку обожженного клинкерного материала для образования подстилающего слоя, гранулированной топливосодержащей клинкерной шихты для образования среднего слоя и сырьевой шихты для образования верхнего слоя, при этом высота шихты среднего и верхнего слоя составляет 350 - 400 мм, и обжиг, отличающийся тем, что в качестве сырьевой шихты для образования верхнего слоя используют аглопоритовую шихту с размером гранул 10 - 15 мм, при этом размер высоты слоя аглопоритовой шихты равен 50 - 150 мм, а после обжига полученные в разных слоях цементный клинкер и алгопоритовый гравий разделяют.

РИСУНКИ

Рисунок 1