Способ получения портландцемента марок пц500д0 и пц400д20
Изобретение относится к способу получения портландцемента марок ПЦ500Д0 и ПЦ400Д20 и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - интенсификация процесса клинкерообразования, повышение качества портландцементного клинкера и, соответственно, портландцемента, снижение энергозатрат и материалоемкости производства. В способе получения портландцемента, включающем сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения КН - 0,85-0,95, глиноземным модулем р - 1,24-1,28, силикатным модулем n - 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м, с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO3 используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008. При совместном помоле дополнительно могут быть введены активные минеральные добавки в количестве 20 мас. %. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов. Предлагаемое изобретение относится к получению портландцементного клинкера.
Известен способ получения портландцементного клинкера во вращающейся печи путем подачи цементного сырьевого шлама с ее холодного конца против и по направлению движения отходящих газов /Авторское свидетельство SU № 1193140 А, С 04 В 7/44; 23.11.85 г. Бюл. №43; заявка от 27.07.84 г. /Авторы Вин.В.Монтвила и Вит.В.Монтвила/.
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ получения портландцемента, включающий сушку и грануляцию сырьевого шлама с влажностью 34-36%, коэффициентом насыщения Кн - 0,85-0,95, глиноземным модулем р - 1,24-1,28, n - 1,89-1,92 в концентраторе с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1500°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м, диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO3 (см., например, Бутт Ю.М. Технология вяжущих веществ, Москва, 1965, с.174, 230, 331-332).
Целью предлагаемого изобретения является интенсификация процесса клинкерообразования, повышение качества портландцементного клинкера и портландцемента на его основе, снижение энергозатрат и материалоемкости производства.
Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения портландцемента, включающем сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения КH - 0,85-0,95, глиноземным модулем р - 1,24-1,28, силикатным модулем n - 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO3, используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008.
При совместном помоле дополнительно могут быть введены активные минеральные добавки в количестве 20 мас. %.
Для приготовления сырьевого шлама используются следующие исходные материалы:
- Известняк Рязанского месторождения; Пятовского каръероуправления и/или Тульского месторождения;
- Зола-унос Люберецкой ТЭЦ;
- Отсев щебня железистого кварцита - ОАО "Михайловский ГОК" - Курского месторождения.
Химический состав исходных материалов для производства портландцемента марок ПЦ400Д20 и ПЦ500Д0 приведен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Химический состав, | ||||||||||
| ппп | SiO2 | Al2O3 | Fe2О3 | CaO | MgO | SO3 | сумма | влага | титр | |
| Известняк | 40,97 | 2,84 | 0,95 | 0,59 | 52,90 | 1,54 | 0,21 | 100 | 7,4 | 93,75 |
| Зола-унос | 22,22 | 46,48 | 18,35 | 6,50 | 3, 68 | 1,51 | - | 100 | 19, 8 | 98,86 |
| Отсев щебня железистого кварцита | 2,55 | 33,93 | 0,71 | 59, 1 | 0,84 | 2,43 | 0,25 | 100 | 7,9 | - |
Исходные материалы подбирают таким образом, чтобы сырьевой шлам при влажности 31,0-35,0% имел растекаемость 50-70 мм.
В таблице 2 приведен вещественный и дисперсный состав компонентов сырьевого шлама для получения портландцементного клинкера для портландцемента марок ПЦ400Д20 и ПЦ500Д0.
Таблица 2
| № | Содержание компонентов, % | Размер | КН | модули | |||
| п.п. | Известняк | Зола-унос | Корректирующая добавка - отсев щебня железистого кварцита | частиц, мм | n | Р | |
| 1 | 77,50 | 20,25 | 2,25 | 0,01-0,5 | 0,85 | 1,89 | 1,24 |
| 2 | 78,50 | 19,35 | 2,15 | 0,01-0,5 | 0,90 | 1,90 | 1,26 |
| 3 | 79,14 | 18,77 | 2,09 | 0,01-0,5 | 0,93 | 1,92 | 1,24 |
| 4 | 79,50 | 18,45 | 2,05 | 0,01-0,5 | 0,95 | 1,89 | 1,28 |
Сырьевой шлам с влажностью 31-35% и растекаемостью 50-70 мм предварительно обрабатывают в запечном теплообменном устройстве-концентраторе шлама длиной 6 м и диаметром 4,5 м. В указанном концентраторе сырьевой шлам высушивается до влажности 5-6%, гранулируется до размера гранул 10-20 мм. Затем производят обжиг сырьевой смеси во вращающейся печи в течение 2-х часов, максимальная температура - 1450°С.
Далее производят помол полученного портландцементного клинкера в соотношении 75 мас. % клинкера и 5 мас. % природного гипса (3,5% в пересчете на SO3). В этом случае получают портландцемент марки ПЦ500Д0. В том случае, если при помоле дополнительно вводят активные минеральные добавки в количестве 20%, получают портландцемент марки ПЦ400Д20. Полученный портландцемент без минеральной добавки марки ПЦ500Д0 удовлетворяет требованиям ГОСТа 10178-85. Портландцемент с минеральными добавками марки ПЦ400Д20 удовлетворяет требованиям ГОСТа 10178-85.
Способ осуществляют следующим образом.
В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:
- известняк Рязанского месторождения - ЗАО "Горенка Неруд" ТУ-400-1-196-80 и ОАО "Пятовское к/у" и/или известняк из карьеров Тульского месторождения;
- зола-унос - ОАО "Люберецкая ТЭЦ-22" ТУ-34-70-10347-92;
- отсев щебня железистого кварцита - ОАО "Михайловский ГОК" ТУ-14-401209-97 - Курского месторождения;
В КАЧЕСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК:
- гипсовый камень Тульского месторождения - ООО "Гипс-Кнауф-Маркетинг" г. Новомосковск ГОСТ 4444013-32;
- активная минеральная добавка - доменный граншлак - ОАО "Северсталь" ГОСТ 3476-74;
- технологическое топливо - природный газ - Магистральный газопровод - Московское кольцо с калорийностью 7950 ккал/м3;
- используется артезианская вода и/или собственный водозабор на реке Пахре;
- Для футеровки вращающейся печи используют огнеупоры:
- периклазошпинельные - ПШГТ 28,29 - НПО "Уралбетон" ГОСТ 21436-75;
- алюмосиликатные ИЩУ 3, 4 - ОАО "Подольскогнеупор" ГОСТ 21436-75;
В качестве мелющих тел в шаровой мельнице используют:
- шары - ОАО ПСП "Катавмаш" ГОСТ 7524-83;
- цильпебсы - ЗАО "Пашийский металлургическо-цементный завод" ТУ 21-32-317-92.
Топливо при получении портландцементного клинкера - природный газ - Газопровод-Московское.
- электроэнергия - Мосэнерго.
Приготовленный в трубной двухкамерной сырьевой мельнице 2,6×13 сырьевой шлам из известняка, золы-уноса с тонкостью помола (остаток на сите 02) 3% откорректирован железосодержащей добавкой - отсев щебня железистого кварцита в вертикальных шламовых бассейнах. Сырьевой шлам с коэффициентом насыщения 0,95, глиноземным модулем 1,28 и силикатным модулем 1,89, имеющий влажность 35,0% и растекаемость 70 мм, насосами подают во вращающуюся печь через концентратор шлама, где шлам подвергается резкому удару о цепную завесу при температуре 900°C, при этом материал обезвоживается и комкуется до размеров частиц 10-20 мм, и в зону обжига вращающейся печи подают указанные гранулы с влажностью 5%. Обжигу при температуре 1400°С подвергают гранулы - во вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, производительностью 14,5 т/час, число оборотов печи на полном ходу 1,11 об/мин, число скоростей - 3, угол наклона печи - 5%.
Режимы обжига клинкеров для ПЦ400Д20, ПЦ500Д0 представлены в таблице 3.
| Таблица 3 Режимы обжига сырьевых смесей (шлама) клинкеров ПЦ400Д20, ПЦ500Д0 | |||||
| Оборудование | Зона | Температура обжига, °С | Длина зоны, м | Время выдержки материала, мин | Процессы, происходящие в режиме |
| Концентратор | - | 700 | 6 | 12 | Обезвоживание, комкование, гранулирование |
| Печь для обжига клинкера | I. Подогрева | 900 | 11,30 | 30 | Повышение температуры. Удаление кристаллизационной воды. |
| II. Декарбонизации (кальцинирования) | 1000 | 16,50 | 24 | Разложение углекислого кальция | |
| III. Экзотермических реакций | 1200-1300 | 18,44 | 24 | Образование 3СаО×А12O3 Начало образования 2CaO×SiO2 | |
| IV. Спекания | 1400-1450 | 15,50 | 24 | Частичное плавление материала (спекание), уменьшение в объеме, переход двухкальциевого в трехкальциевый силикат | |
| V. Охлаждения | 800-1000 | 7,16 | 6 | Охлаждение со стабилизацией кристаллических фаз. | |
| Всего: | 70,00 03,00 | 120 | |||
| Барабанный холодильник | - | 150-200 | 24,65 02,268 | 15 | Охлаждение |
Общее время пребывания обрабатываемого материала в печи - 2 часа максимум. В связи с вышеуказанными реологическими свойствами сырьевого шлама процессы клинкерообразования ускоряются, т.к. подготовка идет еще в концентраторе. Низкий силикатный модуль - 1,89 способствует понижению температуры обжига.
Полученный портландцементный клинкер характеризуется полным завершением процессов минералообразования, имеет отчетливую крупнозернистую кристаллизацию минералов алита и белита, фазовый состав которых приведен в таблице 4.
Таблица 4
| Клинкер | Содержание минералов, % | |||
| С3S | C2S | С3А | С4AF | |
| 1 | 45,7 | 28,2 | 8,4 | 15,4 |
| 2 | 56,4 | 18,2 | 8,2 | 14,8 |
| 3 | 62,5 | 12,5 | 7,9 | 14,9 |
| 4 | 66,5 | 8,9 | 8,1 | 14,3 |
Обожженный клинкер имеет плотность 1650-1700 г/л. Клинкер охлаждают до температуры 150-200°C в непрерывном барабанном холодильнике открытого типа:
завод-изготовитель фирмы "Полизиус" - производство ГДР;
диаметр - 2,268 м;
длина - 24,65 м;
угол наклона - 5%;
число оборотов - 2,56 об/мин, подавался по транспортеру на склад для "магазинирования".
За вращающейся печью установлены два пылеулавливающих аппарата - электрофильтр типа ДГПН-42-2.
Производство по газу - 46000 м3/час;
площадь активного аппарата - 84 м2;
количество секций в электрофильтре - 2 шт.;
количество полей в каждой секции - 2;
степень очистки - 98-99%;
завод-изготовитель - г. Семибратово: п/я 6735. Температура на входе - 135°С, на выходе - 120°С;
разрежение перед фильтрами - 150 мм водного столба, разрежение после фильтра - 170 мм водного столба.
перерабатываемый материал - пылегазовая смесь;
производительность по газу - 150-200 т.м3/час;
температура газов на входе в электрофильтр - не более 330°С;
концентрация пыли в очищаемом газе, г/м, не более 60%;
допустимое разрежение - 50-65 мм водного столба;
степень очистки газа - 99,5;
сопротивление электрофильтра - 15.
Отходящие газы от охлаждения портландцементного клинкера в холодильном барабане используют одновременно для сушки активной минеральной техногенной добавки (доменный гранулированный шлак) или трепела. Минеральные добавки подают по транспортерной ленте на совместный помол с портландцементным клинкером в трубную 2-камерную цементную мельницу размером 3×2×15 м.
Помол ведут до тонкости помола, характеризуемой остатком на сите № 008 8,0-13,0% (удельной поверхностью в пределах 280-400 м2/кг)
Завод-изготовитель трубной мельницы - "Волгоцеммаш".
Характеристики мельницы:
число оборотов - 18,08 об/мин;
производительность - 50 т/час;
электродвигатель СДЖС - 2-22-41-60 УХЛ-4;
мощность - 2000 кВт;
напряжение - 10000 В.
Размер камер:
I камера - 6,9 м, коэффициент заполнения - 0,25;
II камера - 7,65 м, коэффициент заполнения - 0,31.
Ассортимент загрузки:
I камера - диаметр 100-4,5 т - 450;
диаметр 90-6,0 т - 540;
диаметр 80-8,0 т - 640;
диаметр 70-13,0 т - 910;
диаметр 60-15,0 т - 900;
диаметр 50-10,0 т - 500;
II камера - цильпебс - 80 т.
Тип бронефутеровки:
I камера - конусно-волнистые;
II камера - гребенчатые.
За цементной мельницей №6 с размерами 3,2×15 м установлен
пылеулавливающий аппарат - рукавный фильтр ФРКИ-360:
3 циклона - диаметр 8,0 м;
площадь фильтрующей поверхности - 360 м3;
дымосос типа ДН-17;
производительность - 40000 м3/час;
напор - 400 мм водного столба;
перерабатываемый материал - пылевоздушная смесь;
температура на входе - 70°С, на выходе - 55°С;
разрежение на входе - 320 мм водного столба;
разрежение на выходе - 586 мм водного столба.
| Таблица 5 Состав цементов М400Д20, М500Д0 | ||||
| Вид портландцемента | остаток на сите 008,% | содержание SO3, % | Al2O3, % | Активная минеральная добавка - доменный граншлак,% |
| ПЦ400Д20 | 11,0-13,0 | 1,0-3,5 | - | 20,0 |
| ПЦ500Д0 | 8,0-10,0 | 1,0-3,5 | - | - |
Приготовленные портландцементы испытывали по ГОСТ 310.1-310.4-85. Прочностные показатели цементов М400Д20, М500Д0 представлены в таблице 6.
| Таблица 6 прочностные свойства портландцементов М400Д20, М500ДО | |||||
| № п.п. | Цемент | Sуд. м2/кг | Время достижения тонкости помола, мин | Предел прочности при сжатии в возрасте (МПа) | |
| 3 суток | 28 суток | ||||
| 1 | М400Д20 | 290 | 46 | 26,7 | 46,7 |
| 2 | М400Д20 | 320 | 60 | 29,6 | 50,0 |
| 3 | М500Д0 | 300 | 52 | 31,0 | 52,4 |
| 4 | М500Д0 | 310 | 48 | 33,4 | 55,2 |
Готовые портландцементы (цементы) упаковывают на упаковочной машине ПРМ-8-3 (Производство Чехия):
число наполняющих вентилей - 8 шт.;
число наполненных мешков - 2200-2400 шт.;
масса мешка - 50 кг;
скорость транспортера мешков - 0,8-1 м/с;
средняя наполняющего вентиля - 50 мм;
общая масса наполнителя - 11500 кг;
минимальная температура рабочей среды - +2°С;
максимальная температура рабочей среды - +40°С;
регулируемые обороты - 2,3-5,625 мин.
Таким образом, предлагаемый способ получения портландцемента марок ПЦ500Д0 и ПЦ400Д20 позволяет значительно интенсифицировать процесс клинкерообразования за счет особого состава и способа приготовления сырьевого шлама, обеспечивает получение портландцементного клинкера и портландцемента на его основе высокого качества, снижает энергозатраты, ускоряет процесс получения клинкера за счет использования концентратора сырьевого шлама, ускоряющего подготовку и усреднение сырья, и исключения зоны сушки во вращающейся печи.
1. Способ получения портландцемента, включающий сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения КН - 0,85-0,95, глиноземным модулем р - 1,24-1,28, силикатным модулем n - 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м, с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO3, отличающийся тем, что используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при совместном помоле дополнительно вводят активные минеральные добавки в количестве 20 мас.%.
