Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно, к технологии цементного производства. С целью повышения седиментационной устойчивости суспензии и повышения механической прочности гранул, сырьевая смесь, состоящая из карбонатного глинистого и железосодержащего компонентов, дополнительно содержит отработанный буровой карбонатный раствор, включающий реагент-стабилизатор, при следующем соотношении компонентов, мас. %: отработанный буровой карбонатный раствор 0,5-86,0, железосодержащий компонент 1,0-5,0, глинистый компонент - 10,0-22,0, карбонатный компонент - остальное. Отработанный буровой карбонатный раствор имеет следующий зерновой состав, мас.%: до 0,4 мкм - 15-25, 0,4-0,8 мкм - 73-80, свыше 0,8 мкм - 2-5. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно, к технологии цементного производства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сырьевая смесь, включающая карбонатный, глинистый, железосодержащий компоненты, разжижитель и добавку высших жирных непредельных кислот или их солей, позволяющую получать сырьевые шламы повышенной дисперсности (1).

Недостатком является малая седиментационная устойчивость шламов при хранении, высокий пылеунос из печей из-за разрушения сырьевых гранул при движении по печи в процессе обжига.

Цель изобретения повышение седиментационной устойчивости сырьевой смеси и повышение механической прочности гранул.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для получения цементного клинкера, включающая карбонатный, глинистый и железосодержащий компоненты, дополнительно содержит отработанный буровой карбонатный раствор, включающий реагент-стабилизатор суспензии, при следующем соотношении компонентов, мас.

отработанный буровой карбонатный раствор 0,5-86,0 железосодержащий компонент 1,0-5,0 глинистый компонент 10,0-22,0 карбонатный компонент остальное.

Отработанный буровой карбонатный раствор имеет следующий зерновой состав, мас. до 0,4 мкм 15 25, 0,4 0,8 мкм 73 80, свыше 0,8 мкм 2 5.

Отработанный буровой карбонатный раствор представляет собой однородную тонкодисперсную суспензию с химическим составом мас. SiO₂ 1,0^oC5,5 Al₂O₃ 0,2^oC3,0 Fe₂O₃ 0,01^oC0,5, CaO 47,5^oC62,0, MgO 0,1^oC2,0, SO₃ 0,05^oC2,0, Na₂O 0,05^oC1,5, K₂O 0,05^oC1,5, при прокаливании сухой составляющей раствора потери достигают 35,0^oC47,5 мас.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что карбонатный компонент шлама, требующий измельчения и добавки разжижителя для понижения влажности заменяют полностью или частично на отработанный буровой карбонатный раствор, имеющий тонкодисперсную структуру и содержащий реагенты разжижители и реагенты-стабилизаторы, что приводит к лучшей гомогенизации сырьевой смеси, отсутствию грубодисперсных частиц, появлению дополнительных поверхностей контакта между реагирующими, компонентами, при этом сырьевая суспензия приобретает качественно новые показатели свойств.

Пример осуществления изобретения.

Расчет состава сырьевых смесей производится по коэффициенту насыщения 0,92 и глиноземному модулю 1,2.

Готовят девять сырьевых смесей, каждая из которых содержит в определенном процентном соотношении исходные компоненты (табл.1): мел, бурую и зеленую глины Балаклейского цементно-шиферного комбината, пиритные огарки, отработанные буровые карбонатные растворы (Шебелина, Харьковской обл.), содержащие в качестве реагента понизителя вязкости производные нитролигнина (игетан) в количестве 0,2 мас. а в качестве реагента стабилизатора - полиакрилонитрил 0,3 мас.

Сырьевые смеси готовят путем дозирования усредненных проб исходных компонентов. После усреднения и дозирования сырьевые смеси подвергают совместному помолу по мокрому способу до остатка на сите N 008 6-8% N 02 0,3-0,6% Сырьевую смесь 8 готовят согласно описанию по а.с. N 629181, используя в качестве разжижителя триполифосфат натрия (0,1 мас.), а в качестве диспергатора талловое масло (0,05 мас.).

Физико-механические свойства цементных сырьевых смесей и гранул представлены в таблице.

Присутствие реагента стабилизатора суспензии (в данном случае - полиакрилонитрил) и игетана в буровых карбонатных растворах, снижая влажность сырьевых шламов, увеличивает содержание твердой фазы в суспензиях, за счет этого повышается их седиментационная устойчивость. Кроме этого, замена крупнодисперсной части цементного сырьевого шлама (карбонатный компонент, как правило, имеет пониженную размолоспособность) на тонкодисперсную, составляющую отработанный буровой карбонатный раствор, также существенно повышает седиментационную устойчивость заявляемых сырьевых шламов в 1,5 3,7 раз в зависимости от дозировки отработанных буровых карбонатных растворов.

Наличие в цементной сырьевой смеси отработанного бурового карбонатного раствора, обладающего рядом существенных преимуществ перед традиционным компонентом цементного сырьевого шлама, позволяет увеличить прочность гранул в 2-3,5 раза (табл.). Это указывает на то, что повышение прочности гранул обусловлено рядом факторов: армированием гранулы молекулами реагента - понизителя вязкости (игетан) и молекулами реагента стабилизатора (полиакрилонитрил) сближением частиц, составляющих гранулу за счет уменьшения содержания воды в исходной суспензии; тонкодисперсные карбонатные частицы бурового раствора (до 95 98 по массе его составляют частицы менее 0,8 мкм), обволакивая более крупные частицы шлама, создают дополнительные контакты в грануле. Комплексное воздействие этих факторов позволяет достигнуть качественно новые технологические свойства цементных сырьевых смесей, содержащих отработанные буровые карбонатные растворы.

Присутствие в шламах карбонатных частиц высокой дисперсности позволяет готовить более однородные цементные сырьевые суспензии, имеющие дополнительные контакты между реагирующими компонентами, это обусловливает повышенную реакционную способность сырьевых смесей, выражающую в ускоренной кинетике усвоения свободного оксида кальция (табл.).

Введение отработанного бурового карбонатного раствора ниже 0,5 мас. (с соответственным увеличением содержания других компонентов) по отношению к сухой составляющей шлама не обеспечивает достаточное присутствие тонкодисперсных фракций и реагента стабилизатора в сырьевой суспензии и не позволяет достигнуть поставленной цели; введение отработанного бурового карбонатного раствора в сырьевую смесь свыше 86,0 мас. (смесь 6), либо глинистого и железосодержащего компонентов свыше 5,0 и 22,0 мас. соответственно (смеси 6 и 7) не позволяет получить клинкер повышенной марочности, так как они имеют неблагоприятные модули и коэффициент насыщения, усвоение свободного оксида кальция происходит с аномальными явлениями.

Полученные в результате испытаний показатели свойств заявляемой цементной сырьевой смеси показывают, что замена (полная или частичная) карбонатного компонента и добавок на отработанный буровой карбонатный раствор приводит к столь большим изменениям физических и технологических свойств этих смесей, выражающихся в повышении седиментационной устойчивости сырьевых смесей в 1,5 - 3,7 раза, прочности гранул в 2 3,5 раза, интенсификации процессов клинкеробразования, что подтверждается получение сырьевых цементных смесей существенно отличающихся от известных в сравнении с прототипом базовым объектом.

Использование предлагаемой сырьевой смеси позволит снизить энергозатраты при приготовлении цементных сырьевых смесей, уменьшить запыленность отходящих газов из печных агрегатов, утилизировать отработанные буровые растворы. Это позволит получить экономический эффект 23,81 коп/тонну клинкера (расчет прилагается) по сравнению с прототипом базовым объектом.

Приготовление данной смеси не требует изготовления и монтажа дополнительного оборудования на заводах.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, включающая карбонатный, глинистый, железосодержащий компоненты, отличающаяся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости сырьевой смеси и повышения механической прочности гранул, она дополнительно содержит отработанный буровой карбонатный раствор, включающий реагент-стабилизатор суспензии, при следующем соотношении компонентов, мас.

Глинистый компонент 10 22 Железосодержащий компонент 1 5 Отработанный буровой карбонатный раствор 0,5 86,0 Карбонатный компонент Остальное 2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что отработанный буровой карбонатный раствор имеет следующий зерновой состав, мас.

До 0,4 мкм 15 25
0,4 0,8 мкм 73 80
Свыше 0,8 мкм 2 5

РИСУНКИ

Рисунок 1