Обжиг клинкера по мокрому способу

Мокрый способ обжига цементного клинкера

ОП ИСАЙ н>772995

К АВТОРСКОМУ СВ. 4ДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (я)М К„,З

С 04 В 7/44 (22) Заявлено 200479 (21) 2756233/29-33. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,1080. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 25 1080 (5Ç) УДК 666. 972 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Белогуров, И. В. Моисеев, A М. Дмитриев, В. A. Кулабухов и A. В. Бессмертных

Щуровский ордена Трудового Красного Знамени цементный завод и Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной прсмьхаленности «НИИЦемент» (71 ) 3a яв мт ел и (54 ) МОКРЫЙ СПОСОБ ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

Изобретение относится к способам обжига клинкера преимущественно белого цемента в коротких вращающихся печах мокрого способа производства, но может быть использовано и в про- 5 иэводстве портландцементного клинкера.

Известен способ обжига цементного клинкера во вращающихся печах мокрого способа, включающий сушку, подогрев, 10 декарбониэацию и спекание сырьевой смеси 11).

Недостатком этого способа является то, что в коротких вращающихся печах мокрого способа (особенно печах 15 для обжига клинкера белого цемента) удельный расход тепла достигает 20003000 ккал/кг клинкера. Такой высокий расход тепла объясняется большими потерями его в окружакщую среду с 20 отходящими газами, клинкером, излучением корпуса печи и с пылью уноса . унос материала велик из-за недостаточной фильтрующеи способности коротких цепных завес в печи и высокой 25 скорости печных газов. Температура отходящих газов в коротких вращающихся печах колеблется от 320 до 500 С в зависимости от длины печи и цепной завесы, влажности шлама и организа- 3р

2 ции сжигания топлива. Производительность коротких вращающихся печей низка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является спссоб Обжига цементного клинкера во вращающихся печах мокрого способа, включающий сушку и подогрев сырьевой смеси, отбор сухого материала через отверстия в боковой поверхности печи, подогрев и декарбонизацию отобранного материала вне печи в выносных подогревателе и декарбонизаторе при дополнительном сжигании в них топлива с последующим вводом декарбонизированного материала в печь на спекание (2$.

Несмотря на эффективность известного способа, практическая реализация

его трудноосуществима, что связано с вводом декарбониэированного материала с температурой 950-1250 С из стационарного кальцинатора во вращающуюся печь через люки в боковой поверхности печи.

Он характеризуется ограничением проиэводительности печи из-за высоKvõ скоростей печных газов, к которым добавляются отходящие газы кальцинатора из-за большого выноса материа772995 загрузочную часть вращающейся печи, оснащенной цепной завесой повышенной длины, обеспечивающей полное высушивание шлама, который подают в количестве, на 5-35% превышающем количество материала, проходящего через эоны подогрева и декарбониэации.

Повышенная длина цепной завесы и повышенное количество материала, подаваемого в печь, резко снижают температуру отходящих газов, которая при этом в коротких печах может быть на уровне 180-280 С. Объем газов уменьшается, что приводит к снижению скорости последних и снижению пылевыноса материала. Температура уносимого материала также снижается., что приводит к снижению теплопотерь. Повышенная длина цепной завесы обеспечивает лучшую фильтрацию печных газов, из-за чего пылевынос иэ печи снижается. ла иэ печи; высоким расходом топлива из-за потерь тепла с отходящими газами, температура которых не снижается из-за установки такого типа кальцинатора, а также из-за значительного увеличения объема газов, подаваемых догэлнительно иэ кальцинатора, и значительных подсосов окружающего воздуха через четыре кольцевых уплотнения в области разгрузочных и загрузочных окон .вращающейся печи. Кроме того, расход топлива увеличивается из-за потерь с уносом большого количества материала, имеющего температуру отходящих газов. Футеровка в зоне спекания и кальцинирования недолговечна иэ-эа неоправданно высо- 15 ких температур в этих зонах и цепные завесы в зоне сушки и теплообменников в зоне подогрева также .недолговечны из-за высоких температур газов на входе в эти зоны и ограничения коли- 2О чества обрабатываемого материала, проходящего через зоны, лимитируемого тепловой мощностью зоны спекания.

Полученный клинкер имеет невысокое качество из-эа ограничения работы печи на шламах с высоким коэффициентом насыщения, от которого в ,большой сепени зависит качество.

Время пребывания материала в известном кальцинаторе, невелико, частицы сухого материала, выгружаемые.из печи в декарбонизатор, на половину своего количества имеют крупные размеры и, следовательно, должны обрабатываться длительное время. Поэтому степень декарбониэации материала,,характеризующая КПП кальцинатора, низка, что ограничивает воэможность обработки «жесткого» сырья (т. е. сырья с высоким коэффициентом насы- фо щения Цель изобретения — снижение удельного. расхода топлива, повышение производительности печи.

Поставленная цель достигается тем, что мокрый способ обжига цементного клинкера во вращающейся печи, включающий сушку цементного сырьевого шлама, отбор высушенного шлама из печи с последующим вводом декарбонизированного продукта в печь на..

50 спекание, цредусматривает отбор высушенногошлама фракций 0,05-5 мм в количестве 5-35% от веса высушенного шлама, а ввод декарбониэированного продукта с температурой 650- 55

950О С осуществляют через горячий конец печи путем вдувания сжатым воздухом.

При осуществлении способа получения клинкера, например клинкера белого. Я) цемента, готовят сырьевой шлам с повышенным (по сравнению с традиционным обжигом в известных печах) коэффициентом насыщения (KH=O 91

0,95). Подготовленный шлам подают в

За цепной завесой высушенный материал в количестве 5-35% от всего сухого материала, подготовленного в печи, с температурой 110130 С выгружается через отверстия в боковой поверхности обечайки печи.

В отверстия для разгрузки части материала установлены специальные устройства, дбеспечивающие выделение из всей массы сухого материала фракций с диаметром от 0,05 до 5 мм в необходимом количестве. Фракции до

0,05 мм потоком воздуха, неизбежно проникающим через уплотнения, установленные на печи в месте.разгрузки, возвращаются в печь, где улавливаются цепной завесой, укрупняются и снова подаются в область разгрузочных отверстий. Фракции от 0,05 до 5 юю, выделенные из печи, пневмовинтовым насосом направляются в сборный бункер, а из него через весовой дозатор подаются в дисперсный подогреватель, установленный в непосредственной близости от горячего конца печи(у головки печи). В подогреватель подают отходящие газы иэ форкальцинатора, установленного под подогревателем, причем разгрузочная течка форкальцинатора направлена в головку печи. Отходящие газы форкальцинатора подогревают материал до 600800 С(в зависимости от времени пребывания материала в подогревателе, дисперсности материала и температуры отходящих из кальцинатора газов ), Затем подогретый и частично декарбонизированный материал попадает в камеру форкальцинатора для обраббтки полидисперсного материала. Выбранный диапазон дисперсности материала обеспечивает работу такого форкальцинатора. Степень декарбониэации в таком форкальцинаторе равна 85-90%.

В горелочные устройства форкальцинатора подают газообразное топливо в количестве, необходимом для декарбо772995

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ . Заказ 7420/27

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ниэации части материала, выделенного из печи за цепной завесой. Сжатый воздух для сжигания топлива с температурой 200-3504С, подаваемый на сжигание топлива, нагревают теплом газов, отходящих из дисперсного теплообмен-. ника. Нагрев воздуха проводят при рекуперативном теплообмене между отходящими газами и воздухом через стенки воздушных труб, размещенных в гаэоотходах теплообменника. Декар. бониэированный материал с температурой 850-1200 С подают по течке в головку печи, в которой расположено устройство для подачи вздувания) материала в объем печи. К этому устройству подводят, сжатый воздух, подо- 15

Гретый, например в радиационном рекуператоре, установленном в головке печи, за счет теплового излучения факела и футеровки печи в зоне спекания. Температура подогретого воз- . щ духа может быть на уровне 300-5004С.

Воздух с такой температурой и давлением 1,5-2 ати вдувает материал в печь. В результате контакта с менее нагретым воздухом температура декарбониэированного материала несколько падает, достигая 650-9501.

Скорость истечения смеси воздуха и материала расчитывают таким образом, чтобы материал осадился в печи эа зоной спекания в зоне экзотермических ЗО реакций или зойе декарбонизации (на конечной стадии диффузионной области декарбониэации). Практически полностью декарбонизированный материал, попав в зону факела, окончатель-3S но декарбонизируется, а мелкодисперсные фракции спекаются при полете в объеме факела. Самые крупные фракции (небольшое количество)окончательно декарбониэируются в слое, перемещае- ф) мом по футеровке в печи.

Декарбонизированный материал проходит в зонУ спекания, где спекается до клинкера, а последний погружается в отбеливатель. Процесс частичной (на 10-15В), окончательной декарбониэации и подогрева материала от

650-950 до 1400-1500 С несколько (на 50-704С) снижает температуру основного факела печи, однако вследствие эффективной тепловой подготовки всей массы материала такое снижение температуры не влияет на качество клинкера. В то же время снижение температуры в зоне спекания и последующих высокотемпературных зонах 55 обеспечивает повышение долговечности футеровки и встроенных теплообменных устройств, а также снижение теплопотерь корпусом печи. Снижение температуры печных газов приводит к снижению их скорости, а значит и к сниже- . нию пыпевыноса. Отходящие газы из выносного теплообменника с температурой 180-2004С выбрасываются через фильтр в атмосферу, т. е. не подаются в печь и не увеличивают объем печных газов.

Интенсификация процесса сушки материала в цепной завесе декарбониэации и спекания части материала во взвешенном состоянии в выносном кальцинаторе и факеле печи, улучшение грансостава материала, обрабатываемого в слое, обеспечивают повышение производительности печи на 10-40% и снижение расхода топлива на 5-20%.

Долговечность футеровки в зоне спекания, как показал опыт эксплуатации печей, увеличивается вдвое.

Долговечность цепных завес увеличивается в 1,3-1,6 раза. Качество клинкера, например белого цемента, благодаря лучшей подготовке материала с повышенным. коэффициентом насыще-ния может быть повышено на марку.

Внедрение способа на 4-х печах по производству клинкера белого цемента размером 3,0хб2 и 3,0х91 м дает экономический эффект около 700900 тыс. руб. в год. Способ может быть осуществлен без значительной реконструкции вращающихся печей.

Мокрый способ обжига цементного клинкера во вращающейся печи, включающий сушку цементного сырьевого шлама, отбор высушенного шлама из печи и декарбонизацию его вне печи с последующим вводом декарбонизирован-ного продукта в печь на спекание, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива, повышения производительности печи, отбирают высушенный шлам фракций 0,05-5 мм в количестве 5-35% от веса высушенного шлама, а ввод декарбонизированного продукта с температурой 650-9504С осуществляют че рез горячий конец печи путем его вдувания сжатым воздухом.

Источники информации, принятые so внимание при экспертйзе

1. Ходырев Е. И. Печи цементной промышленности. Л., Стройиздат, 1968, с. 21.

Источник

Как это делают: производство цемента, что вы не знали и что нужно знать

Выполнение любых строительных работ невозможно без применения универсального материала — цемента различных видов и марок, который используется для приготовления бетонных растворов, кладочных и штукатурных смесей, при производстве железобетонных изделий. Цемент успешно используется для решения декоративных задач. Поделки и фигурки из цемента находят применения для интересного и нестандартного оформления интерьера и придомовых территорий. Цемент является настолько привычным материалом, что многие не задумываются над вопросом — каким образом он производится?

Изготовление, из чего: цементный клинкер, что это и прочие компоненты

Цемент получают посредством тонкого измельчения клинкера и гипса. Клинкер представляет собой промежуточный продукт производства цемента, получаемый путем равномерного обжига до спекания сырьевой смеси из известняка и глины. Обжиг сырьевой смеси производится при температуре до +1500 градусов в течение 2-4 часов. При измельчении клинкера в состав вводятся добавки: гипс для регулирования сроков схватывания, активные минеральные добавки, объем которых не превышает 15%, для улучшения отдельных свойств готовой продукции.

В процессе изготовления возможно применение и других добавок, в частности, окислы кальция, фосфора, магния, соли. Они присутствуют в составе в небольшом количестве. Их внесение позволяет получить цемент с определенными характеристиками: кислотостойкость, жаропрочность и другие. В зависимости от количества добавок различают несколько видов цемента.

Состав портландцемента и прочих видов

Портландцемент является наиболее распространенной модификацией. Предоставляя общую информацию о цементе производители, поставщики и различные источники имеют в виду именно портландцемент. Материал получают посредством спеканием сырьевой смеси из глины (22-25%) и известняка (75-78%). Химический состав клинкера портландцемента варьируется в широких пределах. Основными окислами являются окись кальция (CaO) в количестве 63-66%, двуокись кремния (SiО2) — 21-24%, окись алюминия Аl2O3 (4-8%) и окись железа Fe2O3 (2-4%), общее содержание которых чаще всего достигает 95-97%. Кроме этого, в малом объеме присутствуют примеси окиси магния MgО (не более 5%), серный ангидрит SO3 (максимум 1%), двуокись титана ТiО2 и окись хрома Cr2O3 в количестве от 0,2 до 0,5%, щелочи Na2O и K2O (0,4-1%) и др.

Глиноземистый цемент отличает ускоренное твердение, химический состав выглядит следующим образом: окись кальция — 35-43; двуокись кремния — 5-10; окись алюминия — 39-47; окись железа — 2-15 и другие оксиды в количестве 1,5-2,5%. В результате в готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Магнезиальный. Основным компонентом является оксид магния, добавляющий материалу прочности и повышающий адгезию к древесине, может быть получен из магнезита или доломита посредством прокаливания с последующим помолом. Кроме этого, составляющими являются хлорид магния и сульфат натрия, применяющиеся в качестве затворителя.

Кислотоупорный. Основным компонентом является гидросиликат натрия, смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия.

Общая технология, процесс получения цемента на заводе

Выпуском цемента занимаются специализированные предприятия. Для получения качественного продукта необходимо специальное оборудование и знание технологии. Основой для производства цемента является обожженная сырьевая масса — клинкер, состав которого может быть разнообразным. Независимо от вида получаемого цемента, производственный процесс возможно разделить на 2 основных этапа:

• получение клинкера является наиболее затратным и трудоемким процессом;
• дробление клинкера.

Если подробнее рассмотреть процесс производства, то возможно отметить следующие этапы:

• добыча сырья: гипс, известняк, глина;
• дробление известняка с приданием продукту нужной влажности;
• измельчение известняка и смешивание его с глиной, пропорции варьируются, чаще всего соотношение компонентов составляет 3 к 1, в результате получают сухой, мокрый или комбинированный шлам;
• обжиг сырьевой массы осуществляется в длинной вращающейся печи, разогретой до +1500 градусов, где она спекается и превращается в клинкер — гранулированную фракцию;
• измельчение клинкера в специальных мельницах до получения материала порошкообразного состояния;
• все подготовленные компоненты смешиваются в соответствии с рецептурой, на данном этапе в состав вводится гипс и минеральные добавки.

Печи и прочее оборудование в схеме производства

Все этапы производственного процесса значительно отличаются друг от друга, в результате и оборудование требуется разнопрофильное. Оснащение возможно разделить на несколько подгрупп:

• для добычи и транспортировки сырья;
• для дробления;
• печи для обжига;
• станки для измельчения и смешивания клинкера;
• станки для фасовки готовой продукции.

Производство цемента осуществляется несколькими способами и с использованием неодинакового сырья, поэтому и оборудование может быть разным. В последнее время популярностью пользуются мини-заводы по производству цемента, что позволяет изготавливать строительный материал даже в домашних условиях. Производственные линии отличаются более доступной стоимостью, устанавливаться они могут на достаточно небольшой площади. Сборка/разборка и транспортировка линии не вызывает особых трудностей. Поэтому частный завод для выпуска цемента возможно организовать на любом сырьевом месторождении, по окончании выработки которого оборудование возможно перевезти на другое место. Данное решение также позволяет сэкономить на транспортировке сырья до места переработки. Производственная линия включает следующее оборудование:

• Шнековые и молотковые дробилки для измельчения сырья.
• Грохоты или вибрационное сито для просеивания дробленого материала.
• Устройство подачи материала.
• Транспортеры для подачи сырья на следующий этап.
• Машина для сортировки.
• Молотильная и молотильно-дозировочная машины.
• Станок для смешивания шлама.
• Вращающаяся барабанная печь для обжига и сушки сырья.
• Сушильная и холодильная установки.
• Мельница для клинкера.
• Ковшевой элеватор с подающими шнеками.
• Весовое и упаковывающее оборудование.

Пластификатор и другие добавки, что добавляют в промышленных условиях, картинки

В соответствии с ГОСТом минеральная добавка — материал, вводимый в состав цемент взамен части клинкера для достижения определенных показателей качества и/или экономии ресурсов. По активности различают активные и инертные минеральные добавки. Первые разделяются на природные (пуццоланы осадочного и вулканического происхождения, природные обожженные пуццоланы) и техногенные (доменные гранулированные шлаки, зола-уноса, микрокремнезем (силикатная пыль), обожженный сланец).

Кроме этого, в процессе приготовления бетонных растворов возможно введение в состав следующих добавок:

Пластифицирующие или пластификаторы, использование которых позволяет получить растворы со следующими эксплуатационными свойствами: увеличение прочности; уменьшение времени затвердения; стойкость к проникновению влаги в конструкцию, к колебаниям температур и воздействию агрессивных сред. Пластификаторы могут увеличить пластичность и удобоукладываемость бетонов.

Краситель SIKA SikaCem 1 Color для бетона и растворов 0,5 кг. желтый. Фото Максидом

Вовлекатели воздуха, ввод в раствор которых позволяет увеличить морозостойкость бетона за счет его пористости.

Ускорители схватывания раствора используются при выполнении работ при пониженных температурах окружающего воздуха или для компенсации влияния добавок, тормозящих схватывание.

Замедлители схватывания используются и производителями, и исполнителями для увеличения времени живучести раствора или бетона для предоставления возможности транспортировки на значительные расстояния, проведения поэтапной заливки и т.д.

Уплотняющие добавки для гидроизоляции бетонных сооружений, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности: фундаменты, погреба, подвалы, резервуары для хранения воды, гидротехнические сооружения.

Противоморозные добавки позволяют выполнять работы с бетоном в зимний период.

Полимерные добавки используются для приготовления бетонов повышенной водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на изгиб, плотности.

Ингибиторы коррозии используются для защиты арматуры от корродирования и разрушения.

Красящие пигменты для придания соответствующего цвета.

Как производят/изготавливают или добывают

На сегодняшний день производителями используется 3 технологии производства цемента. Выбор осуществляется в зависимости от тепловой мощности компании и качества используемого сырья. Сухую технологию предпочитают использовать зарубежные предприятия, в частности, производители из Египта, Китая и Турции. Мокрый способ популярен у российских заводов.

Кроме традиционных способов производство может осуществляться по безклинкерному методу. В качестве сырья выступает доменный или гидравлический шлак, соединяющийся с дополнительными компонентами. В результате получается шлако-щелочная смесь, которая дробится и перетирается до необходимой фракции. Технология обладает некоторыми положительными качествами:

• готовый продукт обладает стойкостью к любым условиям окружающей среды;
• значительное сокращение энергозатрат;
• отходы металлургической промышленности находят применение в качестве исходного сырья для производства цемента;
• предоставляет возможность получать продукцию с различными свойствами без изменения способа изготовления.

Как получить сухим способом

Сухой способ подразумевает, чтобы обработка любого сырья выполняется без использования воды. В соответствии с данной технологией глина, известняк и другие компоненты дробятся, перемалываются до состояния пыли, смешиваются с помощью пневматического инструмента, подаются на обжиг. В печь на обжиг попадает готовое сырье, не имеющее водяных испарений. Полученный цементный клинкер измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и отправляется на склад. Использование данной технологии позволяет снизить расходы на производство. Но способ отличается капризностью к однородности сырья. К тому же является экологически опасным.

Как делается мокрым

Главным достоинством данного способа является возможность подобрать нужный состав шлама несмотря на степень однородности исходного сырья. Шлам представляет собой жидковатую массу, содержание воды в которой не превышает 40%. Состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После чего он обжигается во вращающихся печах при температуре свыше 1000 градусов и измельчается. Данная технология требует значительного расхода тепловой энергии для высушивания исходного сырья, что увеличивает себестоимость продукции. Но мокрый способ позволяет получить продукт высшего качества.

Как производится комбинированным

Комбинированный способ предполагает объединение сухой и мокрой технологий производства. В качестве основы может быть взят сухой способ, а мокрый выступать в качестве дополнения, и наоборот. Разные предприятия применяют неодинаковые технологии, т.к. выбор зависит от особенностей имеющегося оборудования, расстояния от места добычи сырья, потребностей на установленные марки цемента. Когда основным является мокрый способ, то технология выглядит следующим образом: после смешивания сырье обезвоживается в специальных сушилках и подается в печь практически сухим, что позволяет уменьшить затраты на тепловую энергию, т.к. сокращаются испарения во время обжига. Если в основе лежит сухая технология, то готовая смесь гранулируется с добавлением воды. В обоих случаях клинкер подается в печь с влажностью в 10-18%.

Технологический процесс выпуска белого цемента

Производство белого цемента незначительно отличается от технологии выпуска стандартного серого стройматериала. Но и белый цемент производится в соответствии с сухим и мокрым способами. Основное отличие заключается в том, что сырье обжигается при высоких температурах и впоследствии быстро охлаждается водой. Клинкер белого цемента состоит из известняка, гипса, соли, минеральных добавок и других компонентов, характеризуется как маложелезистый. В качестве исходного сырья для производства клинкера применяются глинистая и карбонатная породы: известняк, кварцевый песок, каолиновая глина и отходы обогащения. Производство белого цемента требует бОльших затрат по сравнению с выпуском обычного серого.

Цемент белый М500 Д0 3 кг. Фото Петрович

Крупные цементные предприятия в мире и России

Крупнейшим мировым производителем цемента является группа компаний LafargeHolcim (Франция). Основными конкурентами являются компании Cemex (Мексика) и HeidelbergCement (Германия). Ведущими представителями рынка являются предприятия Dyckerhoff (Германия), Italcementi (Италия), Anhui Conch Cement (Китай), Taiheiyo Cement (Япония), Votorantim Cimentos (Бразилия). Ведущими производителями России являются следующие компании: Евроцемент Груп, Сибирский цемент, Азия Цемент, Новоросцемент, Себряковцемент.

Изготовление в домашних условиях, что добавить для прочности и не только

В некоторых случаях возможно рассмотреть вариант самостоятельного изготовления. Но прежде чем приступать к работам необходимо запомнить, что процесс изготовления очень трудоемкий и требует наличия специального оборудования и навыков. Кроме этого, качество и характеристики самодельного продукта несопоставимы со свойствами цемента, произведенного в промышленных условиях. Даже при использовании улучшающих свойства добавок, в частности, пластификаторов, это утверждение будет актуально. Поэтому принимать решение об изготовлении цемента своими руками, нужно только в последнюю очередь.

Где купить

Приобрести качественный цемент возможно у сотрудников производителей и поставщиков, контактные данные которых представлены в отдельном разделе нашего сайта. Кроме этого, присутствуют на сайте компании, предлагающие белый цемент.

Источник