CS215181B1

CS215181B1 - A method for firing materials resulting from reactions in solid and liquid environments, in particular Portland cement clinker and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: CS215181B1
Application number: CS817278A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Chromy
Original assignee: Stanislav Chromy
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1982-07-30

Abstract

Vynález se týká způsobu výpalu materiálů, vznikajících reakcemi v prostředí pevných částic a kapaliny, zejména slínku port- landského cementu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Slfnek portlandského cemen tu se vyrábí ohřevem surovinové moučky nad teplotu vzniku kapalné fázej při vz niku kapalné fáze se ze surovinové moučky mechanickým pohybem vytvářejí granálie. Samovolná tvorba granálií vyžaduje mecha nický pohyb a pozvolný ohřev, který je z hlediska výkonů a rozměrů zařízení ne výhodný. Při způsobu výpalu slínku port- landsltého cementu podle vynálezu se suro vinová směs rozdělí na dvě samostatně ohřívané části, z nichž jedna se roztaví a obě části se pak ve vznosu směšuji a takto vzniklé granálie se vypalují.The invention relates to a method of firing materials resulting from reactions in a solid-particle and liquid environment, in particular Portland cement clinker and a device for carrying out this method. Portland cement clinker is produced by heating raw material flour above the temperature of formation of the liquid phase; during the formation of the liquid phase, granules are formed from the raw material flour by mechanical movement. The spontaneous formation of granules requires mechanical movement and gradual heating, which is not advantageous in terms of performance and dimensions of the device. In the method of firing Portland cement clinker according to the invention, the raw material mixture is divided into two separately heated parts, one of which is melted and both parts are then mixed in a slurry and the granules thus formed are fired.

Description

Vynález se týká způsobu výpalu materiálů, vznikajících reakcemi v prostředí pevných částic a kapaliny, zejména slínku portlandského cementu a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method of firing materials resulting from reactions in a solid-liquid environment, in particular Portland cement clinker, and to a device for carrying out this method.

Slínek portlandského oemontu se vyrábí ohřevem surovinové moučky nad teplotu vzniku kapalné fáze, ve které probíhá třídicí proces ryohlosti vzniku slínku - difuse. Při vzniku kapalné fáze se ze surovinové moučky mechanickým pohybem vytvářejí granálie, jejichž složení odpovídá chemickému složeni surovinové moučky. Proto mohou v rámci každé granálie proběhnout obdobné reakce až po vznik slínku požadované kvality. Samovolná tvorba granálil vyžaduje mechanický pohyb a pozvolný ohřev, který je však z hlediska výkonů a rozměrů zařízení nevýhodný. Vysoký přestup tepla při rychlém ohřevu lze dosáhnout výpalem surovinové moučky ve vznosu, avšak právě nutnost tvorby určitých minimálních objemů - granálií - je překážkou uplatnění tohoto způsobu výpalu ve výrobní praxi. Pro úspěšný výpal ve vznosu je nutný vznik malých granálií sblížené velikosti s minimem prachu, který tvoří nežádoucí úlet. Příprava granálií ze surovinové moučky před výpalem nevyhovuje pro jejich malou mechanickou odolnost.Portland cement clinker is produced by heating raw meal above the temperature of the liquid phase, in which the sorting process of clinker formation - diffusion takes place. When the liquid phase is formed, granules are formed from the raw meal by mechanical movement, the composition of which corresponds to the chemical composition of the raw meal. Therefore, similar reactions can take place within each granule until the clinker of the required quality is formed. The spontaneous formation of granules requires mechanical movement and gradual heating, which, however, is disadvantageous in terms of the performance and dimensions of the equipment. High heat transfer during rapid heating can be achieved by firing the raw meal in a suspended state, but the necessity of creating certain minimum volumes - granules - is an obstacle to the application of this firing method in production practice. For successful firing in a suspended state, the formation of small granules of similar size with a minimum of dust, which forms unwanted drift, is necessary. The preparation of granules from raw meal before firing is not suitable due to their low mechanical resistance.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výpalu materiálů, vznikajíoich reakcemi v prostředí pevných částio a kapaliny, zejména slínku portlandského cementu podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že surovinová směs se rozdělí na dvě samostatně ohřívané části, z niohž jedna se roztaví a obě části se pak směšuji a takto vzniklé granálie se vypalují. Granálie se mohou vypalovat ve vznosu.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the method of firing materials formed by reactions in the environment of solid particles and liquid, in particular Portland cement clinker according to the invention, the essence of which is that the raw material mixture is divided into two separately heated parts, one of which is melted and both parts are then mixed and the granules thus formed are fired. The granules can be fired in a suspended state.

Podstata zařízení k provádění uvedeného způsobu je v tom, že zařízení sestává z předehřívače dílčí směsi X spojeného s taviči pecí dílčí směsi I., spojenou s dispersním směšovačem a z předehřívače, spojeného s dispersním směšovačem, na jehož výstup je napojen reaktor, který je svým výstupem spojen a chladičem.The essence of the device for carrying out the said method is that the device consists of a preheater of the partial mixture X connected to the melting furnace of the partial mixture I, connected to a dispersion mixer, and of a preheater connected to the dispersion mixer, to the outlet of which a reactor is connected, which is connected by its outlet to a cooler.

Způsobem podle vynálezu se dosahuje samovolné tvorby granálií ve vznosu při vysoké teplotě a Intenzifikačních změn v mechanismu vzniku slínku.The method according to the invention achieves spontaneous formation of granules in suspension at high temperature and intensification changes in the mechanism of clinker formation.

Z energetického hlediska je rozdíl mezi stávajícím a novým způsobem výpalu malý, protože ve slínku vždy vzniká endotermioky 20 - 25 $ taveniny. Při způsobu výpalu podle vynálezu však proběhnou exotermioké reakoe velmi rychle s velkým překrytím, což se projeví vzrůstem teploty granálil a urychlením procesu. Oddělený ohřev karbonátové složky umožní zvýšeni teploty v kaloinátoru a tím zvýšeni jeho výkonu a zmenšeni rozměrů.From an energy point of view, the difference between the existing and the new firing method is small, because the clinker always produces endothermic 20 - 25% of the melt. However, with the firing method according to the invention, exothermic reactions occur very quickly with a large overlap, which is reflected in an increase in the temperature of the granules and an acceleration of the process. Separate heating of the carbonate component allows for an increase in the temperature in the calciner and thus an increase in its performance and a reduction in dimensions.

Vynález bude dále podrobněji vysvětlen na příkladu způsobu výpalu slínku portlandského cementu. Surovinová směs se rozdělí na dvě části, z nichž jedna zahrnuje převážně karbonátovou složku a druhá převážně ostatní kysličníky. První dílčí směs se samostatně ohřívá na teplotu vyšší, než je teplota taveni druhé dílčí směsi, která se roztaví a obě složky se ve vznosu směšují za vzniku granálií. Velikost granálií, vznikají-cích stmelováním pevných částio taveninou závisí na velikosti kapek taveniny a Jejich vzájemné slepování je omezeno vznikem suchého povrchu.The invention will be explained in more detail further on the example of a method of firing Portland cement clinker. The raw material mixture is divided into two parts, one of which mainly comprises the carbonate component and the other mainly other oxides. The first partial mixture is separately heated to a temperature higher than the melting temperature of the second partial mixture, which melts and both components are mixed in suspension to form granules. The size of the granules formed by cementing the solid parts with the melt depends on the size of the melt droplets and their mutual adhesion is limited by the formation of a dry surface.

PříkladExample

Pro výrobu slínku je k dispozici vápenec,' písčitý vápenec, břidlice a kyzovó výpalky. Pro složení surovinová směsi s parametry S_Lp = 97, M_s = 2,5, = 1,7 je následující poměr složek :Limestone, sandy limestone, slate and kyss calcined rock are available for clinker production. The composition of the raw material mixture with parameters S _Lp = 97, M _s = 2.5, = 1.7 is the following ratio of components:

vápenec limestone 74,29 H 74.29 H písčitý vápenec sandy limestone 5,06 % 5.06% břidlioe slate 19,88 % 19.88% kyz.výpalky kyz.výpalky 0,77 % 0.77%

V tab. 1 je uvedeno celkové ohemická složeni směsi, její rozdělení na podružné směsi a složení taveniny, která představuje v přepočtu na slínek 34,54 %.Table 1 shows the overall chemical composition of the mixture, its division into sub-mixtures and the composition of the melt, which represents 34.54% in terms of clinker.

Tab. I Pódii složek na celkovém ohemiokém složení sur. směsi a složení taveniny.Tab. I The composition of the components on the overall chemical composition of the raw mixture and the composition of the melt.

Směs celkem Total mixture vápenec (směs XX) limestone (mixture XX) ostatní složky (směs X ) other components (mixture X ) tavenina melt ztráta žíháním loss on annealing 35,14 35.14 31,84 31.84 3,3 3.3 ·. ·. Si0₂ Si0 ₂ 14,01 14.01 1,55 1.55 12,46 12.46 55,56 55.56 ai₂o₃ and ₂ or ₃ 3,53 3.53 0,35 0.35 3,18 3.18 14,19 14.19 Fe₂O₃ _Fe2O3 2,08 2.08 0,11 0.11 1,97 1.97 8,79 8.79 tío₂ ₂ people 0,18 0.18 0,02 0.02 0,l6 0.16 0,71 0.71 CaO CaO 43,39 43.39 40,03 40.03 3,36 3.36 14,99 14.99 MgO MgO 0,70 0.70 0,29 0.29 0,4l 0.4l 1,83 1.83 K₂0 To ₂ 0 0,65 0.65 0,09 0.09 0,56 0.56 2,5 2.5 Na₂0 At ₂ 0 0,32 0.32 0,01 0.01 0,31 0.31 1,38 1.38 100,- 100,- 74,29 74.29 25,71 25.71 99,95 99.95

Na přiloženém výkrese je znázorněno schéma zařízení. Zařízení k prováděni výěe uvedeného způsobu sestává z předehřívače 1 dílčí směsi I, který ústí do tavioí pece 2. dílčí směsi I, na kterou je napojen disperzsni směěovač 4. Dispersní směěovač 4 je rovněž spojen s předehřívačem 2. směsi 11 a ústi do reaktoru na který je napojen chladič 6.The attached drawing shows a diagram of the device. The device for carrying out the above-mentioned method consists of a preheater 1 of the partial mixture I, which opens into the melting furnace 2 of the partial mixture I, to which a dispersion mixer 4 is connected. The dispersion mixer 4 is also connected to the preheater 2 of the mixture 11 and opens into the reactor to which a cooler 6 is connected.

Dílčí směs II je v předehřívači 3, zkáloinována a ohřátá na teplotu vyšší, než je teplota taveni dílčí směsi I a přiváděna do dispersniho směěovače 4, kam je přiváděna i dílčí směs I, roztavené v taviči peoi 2. Smísením obou složek ve vznosu se vytvoří granálie, které se dopálí v reaktoru 2. ³ ochladl v chladiči 6 rovněž ve vznosu.Partial mixture II is calcined and heated to a temperature higher than the melting temperature of partial mixture I in preheater 3 and fed to dispersion mixer 4, where partial mixture I, melted in melter 2, is also fed. By mixing both components in suspension, granules are formed, which are burned in reactor 2. ³ is cooled in cooler 6 also in suspension.

Zařízením.podle vynálezu je podstatná část surovinové moučky ohřívána na nejvyěší teploty ve vznosu a ve vznosu probíhá i výpal slínku a jeho chlazeni. To umožňuje využiti vysokých rychlosti přestupu tepla v procesu ohřevu i chlazení, vysoké výkony při malých rozměreoh zařízení a sníženi počtu mechanioky pohyblivých dílů na minimum. Možnost vracení odpadního tepla zpět do procesu znamená vysokou tepelnou účinnost zařízeni a malá zrnitost produktu podstatně sníží energetické náklady na mletí cementu.The device according to the invention heats a significant part of the raw material flour to the highest temperatures in the riser and the clinker firing and cooling also take place in the riser. This allows the use of high heat transfer rates in the heating and cooling process, high performance with small dimensions of the device and reducing the number of mechanically moving parts to a minimum. The possibility of returning waste heat back to the process means high thermal efficiency of the device and the small grain size of the product will significantly reduce energy costs for cement grinding.

Způsob podle vynálezu může být použit tam, kde je jako jedna surovinová složka k dispozici vápenec s nízkým stupněm znečištění a také při zpracovávání vysokopecni strusky ve výrobě slínku. Oddělená příprava taveniny je výhodná pro aplikaci malých, množství intenzifikátorů výpalu.The method according to the invention can be used where limestone with a low degree of contamination is available as one of the raw materials and also in the processing of blast furnace slag in the production of clinker. Separate preparation of the melt is advantageous for the application of small amounts of firing intensifiers.

Claims

1. A method for firing materials produced by solid-liquid reactions, in particular Portland cement clinker, characterized in that the raw material mixture is divided into two separately heated portions, one of which is melted and both are mixed and the granules so formed are fired. .

2. The method of claim 1 wherein the granules are fired in a fluidized bed.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 and 2, characterized in that it comprises a preheater (1) of the partial mixture X connected to the melting furnace (2) connected to the dispersion mixer (4) and a preheater (3) of the partial mixture II. connected to the dispersion mixer (4), to the outlet of which the reactor (5) is connected, which is connected to the cooler (6) by its outlet.