EA033588B1 - Raw material mixture for producing portland cement clinker - Google Patents
Raw material mixture for producing portland cement clinker Download PDFInfo
- Publication number
- EA033588B1 EA033588B1 EA201800142A EA201800142A EA033588B1 EA 033588 B1 EA033588 B1 EA 033588B1 EA 201800142 A EA201800142 A EA 201800142A EA 201800142 A EA201800142 A EA 201800142A EA 033588 B1 EA033588 B1 EA 033588B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- clinker
- portland cement
- tephritobasalt
- raw material
- cement clinker
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности, к составам сырьевых смесей для получения малоэнергоемкого портландцементного клинкера.The invention relates to the construction materials industry, in particular, to compositions of raw mixes for obtaining low-energy Portland cement clinker.
Известна сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера включающая известняк и базальт, которая с целью снижения температуры обжига клинкера и уменьшения удельного расхода топлива дополнительно содержит шлак медеплавильного или свинцового производства и CaCl2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:A known raw material mixture for producing Portland cement clinker includes limestone and basalt, which in order to reduce the clinker calcination temperature and reduce specific fuel consumption additionally contains slag from copper smelting or lead production and CaCl 2 in the following ratio of components, wt.%:
базальт20-30 шлак медеплавильного или свинцового производства1-5basalt 20-30 slag of copper smelting or lead production 1-5
СаС120,5-2 известняк остальное.CaCl 2 0.5-2.5 limestone rest.
(Инновационный патент KZ №20516, кл.С04В 7/38, 2008. бюл. № 12).(Innovation patent KZ No. 20516, class SB04/38, 2008. bull. No. 12).
Недостатком известной сырьевой смеси является высокая температура обжига и большой расход топлива.A disadvantage of the known raw material mixture is the high firing temperature and high fuel consumption.
Наиболее близкой к изобретению является сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, включающая известняк, тефритобазальт, шлак свинцового производства, отход угледобычи и фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Closest to the invention is a raw material mixture for the production of Portland cement clinker, including limestone, tephritobasalt, lead slag, waste coal and sodium fluoride in the following ratio, wt.%:
(Патент KZ на полезную модель №2211, кл.С04В 7/02, опубл. 15.06.2017, бюл. №11).(KZ patent for utility model No. 2211, class С04В 7/02, publ. 06/15/2017, bull. No. 11).
Недостатком известной сырьевой смеси является высокая температура обжига и большой расход топлива.A disadvantage of the known raw material mixture is the high firing temperature and high fuel consumption.
Задача изобретения - снижение температуры обжига клинкера и уменьшение удельного расхода топлива.The objective of the invention is to reduce the temperature of clinker firing and to reduce specific fuel consumption.
Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, включающая известняк, тефритобазальт, отход угледобычи, шлак свинцового производства, дополнительно содержит кремнефтористый натрий и лигносульфонат технический (ЛСТ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that the raw material mixture for obtaining Portland cement clinker, including limestone, tephritobasalt, coal waste, lead slag, additionally contains sodium silicofluoride and technical lignosulfonate (LST) in the following ratio of components, wt.%:
Шлаки свинцового производства содержат значительное количество оксидов железа 37-45%, что позволяет увеличить содержание плавней в сырьевой смеси и оптимизировать величину силикатного и глиноземного модулей сырьевой шихты. Свинцовые шлаки содержат до 10-15% оксидов цинка, оказывающих сильное минерализующее действие на процессы клинкерообразования, позволяющие снизить температуру обжига клинкера и удельный расход топлива на обжиг. Кремнефтористый натрий является эффективным минерализатором процесса обжига цементного клинкера и разжижителем сырьевого шлама. При температурах 670-750°C кремнефтористый натрий в присутствии воды разлагается на NaF и CaF2. В результате интенсификация обжига клинкера происходит за счет действия двух минерализаторов. Механизм разжижающего действия кремнефтористого натрия заключается в декоагулирующем действии одновалентных ионов Na+ в сырьевом шламе. При этом одновалентные ионы Na замещают двухвалентные ионы Са и образуется рыхлая коагуляционная структура с ослабленными связями в местах контактов. Добавки Na2SiF6 освобождают часть адсорбционно-связанной воды в шламе. Происходит катионообмен катионов Са и Mg сырьевого шлама на катионы Na фторсодержащей соли, увеличение заряда коллоидных частиц и дефлокуляция глинистых агрегатов. Подвижность, текучесть системы вследствие этого резко увеличивается.Lead slag contains a significant amount of iron oxides 37-45%, which allows to increase the content of fluxes in the raw material mixture and to optimize the size of the silicate and alumina modules of the raw material charge. Lead slag contains up to 10-15% of zinc oxides, which have a strong mineralizing effect on clinker formation processes, allowing to reduce the clinker firing temperature and specific fuel consumption for firing. Sodium silicofluoride is an effective mineralizer of the cement clinker burning process and a thinner for raw sludge. At temperatures of 670-750 ° C, sodium silicofluoride in the presence of water decomposes into NaF and CaF 2 . As a result, intensification of clinker burning occurs due to the action of two mineralizers. The mechanism of the diluting action of sodium silicofluoride is the decoagulating effect of monovalent Na + ions in raw sludge. In this case, monovalent Na ions replace divalent Ca ions and a loose coagulation structure with weakened bonds at the contact points is formed. Additives Na 2 SiF 6 release part of the adsorption-bound water in the sludge. There is a cation exchange of the Ca and Mg cations of the raw sludge to Na cations of the fluorine-containing salt, an increase in the charge of colloidal particles and deflocculation of clay aggregates. The mobility, fluidity of the system as a result of this increases sharply.
Добавки лигносульфоната технического освобождают часть иммобилизованной воды. При совместном действии ЛСТ с Na2SiF6 эффективность разжижающего действия резко возрастает и влажность шлама при сохранении заданной текучести 60-65 мм снижается на 6-9%. Каждый процент снижения влажности шлама при сохранении заданной текучести, уменьшает удельный расход топлива на 1-1,5% и увеличивает производительность печи примерно на 1,5%. При выгорании органической части добавки ЛСТ происходит дополнительное выделение тепла и снижение расхода топлива на обжиг клинкера. Отходы угледобычи содержат 20-24% угля. Меньшая водопотребность шлама и наличие горючих частиц отходов угледобычи и ЛСТ предопределяют экономию технологического топлива.Technical lignosulfonate additives release part of the immobilized water. With the combined action of LFB with Na2SiF6, the effectiveness of the fluidizing action sharply increases and the moisture content of the sludge, while maintaining a given yield of 60-65 mm, decreases by 6-9%. Each percent reduction in sludge moisture while maintaining a given fluidity reduces specific fuel consumption by 1-1.5% and increases the furnace productivity by about 1.5%. When the organic part of the LST additive is burned out, additional heat is generated and fuel consumption is reduced for clinker burning. Coal waste contains 20-24% of coal. The lower water demand of the sludge and the presence of combustible particles of coal waste and LFD determine the saving of process fuel.
Высокоактивные молекулы фтора оказывают разрушающее действие на кристаллические решеткиHighly active fluorine molecules have a destructive effect on crystal lattices
- 1 033588 компонентов сырьевой шихты. В результате действия Na2SiF6 и цинковой шпинели, содержащейся в шлаках свинцового производства, снижаются температуры и ускоряются процессы дегидратации и разложения глинистых минералов, декарбонизации CaCO3, в обжигаемой массе увеличивается содержание свободных оксидов кремния, алюминия, железа и кальция, готовых вступить в химическое взаимодействие с образованием новых соединений. При более низких температурах и с более высокой скоростью происходят твердофазовые взаимодействия в сырьевой шихте, снижается температура появления жидкой фазы, свойства жидкой фазы клинкера - вязкость, поверхностное натяжение, плотность - значительно улучшаются и ускоряются процессы диффузии в клинкерном расплаве. Вследствие этого процессы клинкерообразования значительно ускоряются, реакции минералообразования происходят более интенсивно и при более низких температурах и завершаются при 1250-1300°C. Это способствует уменьшению удельного расхода топлива на обжиг клинкера на 18-22% и позволяет повысить производительность печи.- 1,033588 raw material charge components. As a result of the action of Na 2 SiF 6 and zinc spinel contained in the slags of lead production, temperatures are reduced and the processes of dehydration and decomposition of clay minerals, decarbonization of CaCO 3 are accelerated, the content of free silicon, aluminum, iron and calcium oxides ready to enter chemical interaction with the formation of new compounds. At lower temperatures and with a higher speed, solid-phase interactions in the raw material mixture occur, the temperature of the appearance of the liquid phase decreases, the properties of the clinker liquid phase - viscosity, surface tension, density - diffusion processes in the clinker melt are significantly improved and accelerated. Because of this, clinker formation processes are significantly accelerated, mineral formation reactions occur more intensively and at lower temperatures and end at 1250-1300 ° C. This helps to reduce the specific fuel consumption for clinker burning by 18-22% and allows to increase the furnace productivity.
Шлаки свинцового производства состоят в основном из фаялита и мелилита (в сумме до 74%), кроме того, содержат сульфиды железа, свинца, меди (до 2%), вюстит (9-13%), цинковую шпинель (5-7%), стекло (до 10%).Lead slag consists mainly of fayalite and melilite (up to 74% in total), in addition, it contains sulfides of iron, lead, copper (up to 2%), wustite (9-13%), zinc spinel (5-7%) glass (up to 10%).
Шлак состоит, в основном, из частиц размером 0,25-2 мм.Slag consists mainly of particles with a size of 0.25-2 mm.
Тефритобазальт ввиду значительного содержания оксидов кремния, алюминия и железа полностью заменяет глинистый компонент, а также частично или полностью заменяет дефицитную корректирующую добавку -пиритные огарки. Тефритобазальты являются высокореакционноспособными магматическими породами, позволяющими снизить температуру обжига клинкера.Due to the significant content of silicon, aluminum and iron oxides, tephritobasalt completely replaces the clay component, and also partially or completely replaces the deficient corrective additive, pyrite cinders. Tephritobasalts are highly reactive igneous rocks that can reduce the clinker calcination temperature.
Тефритобазальт - основная эффузивная горная порода нормального ряда, самая распространенная из кайнотипных пород, переходная от тефритов (эффузивные аналоги щелочного габбро) к базальтам (эффузивные аналоги габбро). По содержанию кремнезема и других оксидов относятся к основным породам. Это позволяет использовать тефритобазальт в качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси и вместо железосодержащей корректирующей добавки. Плотность тефритобазальтов 2,0 г/см3, предел прочности при сжатии 47,6-195,8 МПа.Tephritobasalt is the main effusive rock of the normal series, the most common of cainotype rocks, transitioning from tephritis (effusive analogues of alkaline gabbro) to basalts (effusive analogues of gabbro). By the content of silica and other oxides belong to the main rocks. This allows the use of tephritobasalt as an aluminosilicate component of the raw material mixture and instead of an iron-containing corrective additive. The density of tephritobasalts is 2.0 g / cm 3 , the compressive strength is 47.6-195.8 MPa.
Структура породы порфировая. Порфировые вкрапленники представлены моноклинным пироксеном, плагиоклазом, оливином, биотитом и магнетитом. Мелкозернистая стекловатая масса сложена из бурого разложенного стекла и щелочного минерала - анальцима (NaAlSiO6-H2O). Пустоты и поры в тефритобазальте в результате вторичных гипергенных процессов заполнены цеолитом и кальцитом. Усредненный минеральный состав тефритобазальтов, %: пироксен 45-55; слюдисто-глинистые минералы 2540; плагиоклаз, вулканическое стекло, оливин, роговая обманка, цеолит, рудные минералы (магнетит, апатит, гематит, гетит) 2-3; кальцит 2-3. Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл. 1.The structure of the rock is porphyry. Porphyry phenocrysts are represented by monoclinic pyroxene, plagioclase, olivine, biotite and magnetite. The fine-grained glassy mass is composed of brown decomposed glass and an alkaline mineral - analcime (NaAlSiO 6 -H 2 O). The voids and pores in tephritobasalt as a result of secondary hypergenic processes are filled with zeolite and calcite. The average mineral composition of tephritobasalts,%: pyroxene 45-55; mica clay minerals 2540; plagioclase, volcanic glass, olivine, hornblende, zeolite, ore minerals (magnetite, apatite, hematite, goethite) 2-3; calcite 2-3. The chemical composition of the raw materials is given in table. 1.
Таблица 1. Химический состав сырьевых компонентовTable 1. The chemical composition of the raw materials
Пример приготовления сырьевой смесиRaw mix preparation example
Компоненты сырьевой смеси размалывают в лабораторной шаровой мельнице до остатка на сите №008 - 9-12%. Размолотые компоненты в соотношении, мас.%:The components of the raw mixture are ground in a laboratory ball mill to a residue on sieve No. 008 - 9-12%. Ground components in the ratio, wt.%:
перемешивали в смесителе в течение 30 мин.mixed in the mixer for 30 minutes
Текучесть сырьевого шлама определяли с помощью текучестемера Негинского ТН-2. Для определения величины снижения влажности текучесть шлама приводили к стандартной 60 мм путем уменьшения количества воды, добавляемой к навеске сухого шлама и вычисляли процент уменьшения дозировки воды.The fluidity of the raw sludge was determined using Neginsky TN-2 fluidity meter. To determine the amount of moisture reduction, the sludge fluidity was reduced to a standard 60 mm by reducing the amount of water added to the dry sludge sample and the percent reduction in water dosage was calculated.
Для исследования процессов обжига полученную сухую сырьевую смесь увлажняли до влажности 8-10%, прессовали таблетки размером 020 мм, высота 10 мм. После этого таблетки высушивали при 100°C в течение 1 ч и обжигали в электрической силитовой печи при температурах 1250, 1300, 1350,To study the firing processes, the obtained dry raw mixture was moistened to a moisture content of 8-10%, pellets of 020 mm size, 10 mm high were pressed. After that, the tablets were dried at 100 ° C for 1 h and calcined in an electric silica furnace at temperatures of 1250, 1300, 1350,
- 2 033588- 2 033588
1400°C с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 мин. Завершенность процесса клинкерообразования контролировалась по содержанию СаОсвоб. Количественное содержание в клинкерах СаОсвоб определяли этилово-глицератным методом. Равномерность изменения объема цемента определяли путем кипячения лепешек из цементного теста.1400 ° C with exposure at maximum temperature for 30 minutes The completeness of the clinker formation process was controlled by the content of CaO freedom . The quantitative content of CaO in the clinker svob determined ethyl-glitseratnym method. The uniformity of the change in the volume of cement was determined by boiling the cakes from the cement paste.
Составы сырьевых смесей, снижение их влажности, реакционная способность и удельный расход топлива на обжиг клинкера приведены в табл. 2.The compositions of the raw mixes, a decrease in their moisture content, reactivity and specific fuel consumption for clinker burning are given in table. 2.
Таблица 2. Составы сырьевых смесей и результаты их испытанияTable 2. The composition of the raw mixes and the results of their testing
Варианты сырьевых смесей 1-5 являются оптимальными.Options for raw mixtures 1-5 are optimal.
В процессе обжига клинкера Na2SiF6 и шлаки свинцового производства оказывают минерализующее действие, лигносульфонат технический совместно с Na2SiF6 оказывают разжижающее действие и снижают влажность шлама на 6-10%, температура обжига снижается с 1400 до 1250-1300°C, содержание СаОсвоб снижается, удельный расход тепла на обжиг 1 кг клинкера уменьшается с 4933 кДж/кг (контрольная смесь) до 3910-3950 кДж/кг, удельный расход условного топлива снижается с 168,8 до 133,3134,7 кг на тонну клинкера.During the clinker firing, Na 2 SiF 6 and lead production slags have a mineralizing effect, technical lignosulfonate together with Na 2 SiF 6 have a thinning effect and reduce sludge moisture by 6-10%, the firing temperature decreases from 1400 to 1250-1300 ° C, the content CaO freedom is reduced, the specific heat consumption for firing 1 kg of clinker is reduced from 4933 kJ / kg (control mixture) to 3910-3950 kJ / kg, the specific fuel consumption is reduced from 168.8 to 133.3134.7 kg per ton of clinker.
Снижение удельного расхода топлива происходит за счет уменьшения влажности шлама с 34 до 2526%, понижения температуры обжига клинкера с 1400°C у прототипа до 1250-1300°C в предлагаемых сырьевых смесях.The specific fuel consumption is reduced due to a decrease in sludge moisture from 34 to 2526%, lowering of the clinker burning temperature from 1400 ° C in the prototype to 1250-1300 ° C in the proposed raw material mixtures.
Это позволит увеличить производительность вращающейся печи и снизить себестоимость клинкера.This will increase the productivity of the rotary kiln and reduce the cost of clinker.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201800142A EA033588B1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Raw material mixture for producing portland cement clinker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201800142A EA033588B1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Raw material mixture for producing portland cement clinker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201800142A1 EA201800142A1 (en) | 2019-06-28 |
EA033588B1 true EA033588B1 (en) | 2019-11-07 |
Family
ID=66998696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201800142A EA033588B1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Raw material mixture for producing portland cement clinker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA033588B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU628112A1 (en) * | 1976-08-03 | 1978-10-15 | Казанский химико-технологический институт | Additive to raw cement slime |
RU2383506C1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Method for production of portland cement (versions) |
-
2017
- 2017-12-04 EA EA201800142A patent/EA033588B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU628112A1 (en) * | 1976-08-03 | 1978-10-15 | Казанский химико-технологический институт | Additive to raw cement slime |
RU2383506C1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Method for production of portland cement (versions) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201800142A1 (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2819680T3 (en) | Supplemental cementitious material made of aluminum silicate and dolomite | |
ES2811906T3 (en) | Clinker replacement material consisting of aluminum silicate and dolomite | |
CN100567194C (en) | A kind of method of utilizing iron tailings to produce concrete active admixture | |
RU2005122313A (en) | SIALITE BINAR WET CEMENT, METHOD FOR PRODUCING AND USING IT | |
CN103342481A (en) | Mine filling cementing material slurry and preparation method thereof | |
CN106116189B (en) | A kind of no first-hand datum lithium slag composite gelled material | |
CN103332879B (en) | Preparation method of cheap single-component alkali-activated cement and application method thereof | |
CN109369044A (en) | A kind of sulphate aluminium cement and preparation method thereof | |
CN107352924A (en) | A kind of concrete | |
CN109942211A (en) | A method of improving gypsum-slag cements early strength | |
CN102491655A (en) | Portland cement made from self-pulverized clinker and slag and preparation method for Portland cement | |
CN104446040A (en) | Preparation method of composite single-component alkali-activated cement cured at room temperature | |
EA029364B1 (en) | Phosphorus-doped sulfo-belitic clinker | |
CN110128043B (en) | Submicron active mixed material and preparation method thereof | |
KR101116346B1 (en) | Blast furnace slag cement synthetic method and blast furnace slag cement produced by this method | |
US7744691B2 (en) | Energy conserving pozzolan compositions and cements incorporating same | |
CN102936121A (en) | Composite material used in mine roadway filling | |
EA033588B1 (en) | Raw material mixture for producing portland cement clinker | |
CN115353309A (en) | Water-resistant magnesium oxychloride cementing material and preparation method thereof | |
JPS5857378B2 (en) | Cement and its manufacturing method | |
CN103011743A (en) | Preparation process of natrolite inorganic artificial stone | |
CN110698103A (en) | Chemical excitant for preparing coal ash/slag geopolymer | |
Sanytsky et al. | Low energy consuming modified composite cements and their properties | |
RU2716661C1 (en) | Hybrid cement | |
KR101285699B1 (en) | Method of quick lime and Crack inhibitor using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |