ITMI20130786A1 - PROCEDURE FOR COOLING OF WHITE CLINKER AND ITS APPARATUS - Google Patents
PROCEDURE FOR COOLING OF WHITE CLINKER AND ITS APPARATUSInfo
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Description
“Procedimento per il raffreddamento di clinker bianco e relativo apparato†⠀ œProcedure for cooling white clinker and related equipmentâ €
La presente invenzione riguarda un procedimento per il raffreddamento di clinker bianco e relativo apparato. In particolare, tale apparato à ̈ predisposto per il raffreddamento di clinker bianco, ma à ̈ convertibile reversibilmente, in modo rapido e semplice al raffreddamento del clinker grigio, e viceversa, e conseguentemente alla produzione dello stesso. The present invention relates to a process for cooling white clinker and related apparatus. In particular, this apparatus is designed for the cooling of white clinker, but it is reversibly convertible, quickly and easily, to the cooling of the gray clinker, and vice versa, and consequently to the production of the same.
La tecnologia per la produzione di clinker bianco si basa sostanzialmente sulla scelta di opportune materie prime, che devono essere adatte alla produzione di cemento portland e allo stesso tempo essere molto povere di elementi cromofori, in particolare povere di ferro, cromo e manganese. The technology for the production of white clinker is essentially based on the choice of suitable raw materials, which must be suitable for the production of Portland cement and at the same time be very poor in chromophoric elements, in particular low in iron, chromium and manganese.
Conseguentemente non saranno utilizzate quali materie prime le argille, notoriamente ricche di ferro, e anche il calcare dovrà essere selezionato tra calcari che presentano un contenuto di ferro tale da essere solo un’impurezza. Consequently, clays, notoriously rich in iron, will not be used as raw materials, and limestone will also have to be selected from among limestones that have an iron content such as to be only an impurity.
Nonostante tali accorgimenti, il residuo contenuto di ferro comunque presente nelle materie prime, il ferro e il cromo metallici provenienti dai materiali con cui sono necessariamente realizzati i vari elementi dell’impianto, quali ad esempio i corpi macinanti del molino di macinazione della miscela cruda e i refrattari con cui à ̈ foderato il forno nel suo complesso, comportano comunque un quantitativo di elementi cromofori sufficiente a deteriorare la qualità del clinker bianco che si vuole produrre. Despite these precautions, the residual iron content still present in the raw materials, the metallic iron and chromium coming from the materials with which the various elements of the plant are necessarily made, such as the grinding bodies of the grinding mill of the raw mixture and the refractories with which the furnace is lined as a whole, however, involve a quantity of chromophoric elements sufficient to deteriorate the quality of the white clinker to be produced.
Per tale ragione, quando nel processo di produzione di un clinker bianco, la fase di raffreddamento non può essere analoga a quella normalmente impiegata nella fase di raffreddamento del clinker grigio. Il clinker grigio à ̈ infatti soggetto a una fase di raffreddamento che prevede la realizzazione di un intimo contatto, all’uscita del tubo rotante del forno, fra clinker a 1400°C e aria a temperatura ambiente. Tale fase di raffreddamento non può essere applicata al procedimento di produzione del clinker bianco, perché a tali temperature e a tali concentrazioni di ossigeno i metalli cromofori, comunque presenti per le ragioni precedentemente individuate, si ossiderebbero, assumendo i tipici colori dei relativi ossidi, colorando così il clinker bianco e conseguentemente deteriorando la qualità del prodotto finale. For this reason, when in the production process of a white clinker, the cooling phase cannot be analogous to that normally used in the cooling phase of gray clinker. The gray clinker is in fact subjected to a cooling phase which involves the creation of an intimate contact, at the outlet of the rotating kiln tube, between clinker at 1400 ° C and air at room temperature. This cooling phase cannot be applied to the white clinker production process, because at such temperatures and oxygen concentrations the chromophoric metals, however present for the reasons previously identified, would oxidize, taking on the typical colors of the relative oxides, coloring thus the white clinker and consequently deteriorating the quality of the final product.
Non essendo possibile, come detto, eliminare in toto gli elementi cromofori, i procedimenti più moderni si sono indirizzati proprio nella direzione di prevenire quanto più possibile l’ossidazione degli elementi cromofori, che sono colorati solo nello stato ossidato. Tale esigenza deve comunque tenere presente anche la necessità di raffreddare il clinker in modo rapido, necessità presente sia per il clinker bianco, sia per il clinker grigio. Il raffreddamento rapido à ̈ essenziale per prevenire un deterioramento della qualità del clinker e, in particolare, per prevenire la retrogradazione del C3S (Ca3SiO5) a C2S (Ca2SiO4), ovverossia la conversione del silicato tricalcico a silicato bicalcico. Infatti, il silicato tricalcico à ̈ il componente più pregiato del clinker da cemento perché à ̈ in grado di sviluppare elevate resistenze a breve termine. As it is not possible, as mentioned, to completely eliminate the chromophores, the most modern procedures have been directed precisely in the direction of preventing as much as possible the oxidation of the chromophores, which are colored only in the oxidized state. However, this need must also take into account the need to cool the clinker quickly, a need for both white and gray clinker. Rapid cooling is essential to prevent a deterioration in the quality of the clinker and, in particular, to prevent the retrogradation of C3S (Ca3SiO5) to C2S (Ca2SiO4), ie the conversion of tricalcium silicate to dicalcium silicate. In fact, tricalcium silicate is the most valuable component of cement clinker because it is capable of developing high strength in the short term.
Per ragioni termodinamiche il C3S à ̈ instabile e tende a decomporsi sotto i 1200°C. Se tuttavia il clinker à ̈ raffreddato in modo rapido, la reazione di dissociazione del silicato tricalcico a silicato bicalcico e ossido di calcio à ̈ cineticamente impedita. In altri termini, il silicato tricalcico, per quanto instabile sotto i 1200°C, a temperature inferiori à ̈ congelato e la reazione di dissociazione à ̈ sempre più difficile al diminuire della temperatura. Infine a temperatura ambiente, la reazione à ̈ di fatto impedita. Come prima evidenziato, nel caso del clinker bianco non à ̈ possibile condurre la fase di raffreddamento con aria; nei procedimenti noti dello stato dell’arte la fase di raffreddamento rapido impiega acqua. In accordo con una prima soluzione, il clinker all’uscita del forno à ̈ direttamente immerso in acqua, con conseguente brusco raffreddamento a temperature di molto inferiori rispetto alle temperature in cui possono avvenire sia la reazione di ossidazione degli elementi metallici sia la retrogradazione del C3S. For thermodynamic reasons, C3S is unstable and tends to decompose below 1200 ° C. However, if the clinker is cooled quickly, the dissociation reaction of the tricalcium silicate to dicalcium silicate and calcium oxide is kinetically prevented. In other words, the tricalcium silicate, although unstable below 1200 ° C, is frozen at lower temperatures and the dissociation reaction is more and more difficult as the temperature decreases. Finally, at room temperature, the reaction is effectively prevented. As previously highlighted, in the case of white clinker it is not possible to carry out the cooling phase with air; in the known processes of the state of the art, the rapid cooling phase uses water. According to a first solution, the clinker at the exit of the kiln is directly immersed in water, with consequent sudden cooling at temperatures much lower than the temperatures in which both the oxidation reaction of the metal elements and the retrogradation of the C3S.
Un procedimento di raffreddamento del clinker bianco secondo questa tecnica, a fronte di una completa conservazione della brillanza (whiteness) del clinker così prodotto rispetto alla qualità delle materie prime impiegate, comporta però allo stesso tempo la necessità di essiccare immediatamente il clinker umido così ottenuto e la totale perdita del calore associato al clinker, calore che à ̈ interamente dissipato per evaporazione dell’acqua con cui il clinker à ̈ messo a contatto. Tale calore, al contrario, à ̈ almeno parzialmente recuperato nel processo per la produzione di clinker grigio sotto forma di aria secondaria/terziaria preriscaldata. A cooling process of the white clinker according to this technique, in the face of a complete conservation of the brightness (whiteness) of the clinker thus produced compared to the quality of the raw materials used, however, at the same time entails the need to immediately dry the wet clinker as well. obtained and the total loss of heat associated with the clinker, heat which is entirely dissipated by evaporation of the water with which the clinker is put in contact. On the contrary, this heat is at least partially recovered in the process for the production of gray clinker in the form of preheated secondary / tertiary air.
In alternativa all’immersione in acqua del clinker incandescente, la tempra in acqua può essere realizzata anche con acqua in quantità più limitata, comunque sufficiente a raffreddare il clinker fino a temperature inferiori a 300-400°C, temperature alle quali l’ossidazione dei metalli cromofori non può più avvenire spontaneamente. Questo tipo di tempra à ̈ detto “a quantità di acqua stechiometrica†e presenta il vantaggio di produrre clinker secco che non richiede altri trattamenti di essiccazione. As an alternative to the immersion of incandescent clinker in water, quenching in water can also be carried out with water in a more limited quantity, however sufficient to cool the clinker down to temperatures below 300-400 ° C, temperatures at which oxidation of the chromophores can no longer occur spontaneously. This type of hardening is called â € œa stoichiometric quantity of waterâ € and has the advantage of producing dry clinker that does not require other drying treatments.
Conseguentemente, in considerazione di quanto sopra riportato circa i procedimenti secondo lo stato dell’arte, la produzione di clinker bianco à ̈ intrinsecamente più energivora di quella di clinker grigio. Consequently, in consideration of what is reported above about the procedures according to the state of the art, the production of white clinker is intrinsically more energy-intensive than that of gray clinker.
Inoltre gli impianti o apparati destinati alle due produzioni differiscono in modo sostanziale: i primi, destinati alla produzione di clinker bianco, sono dotati in uscita dal forno Furthermore, the systems or equipment intended for the two productions differ substantially: the former, intended for the production of white clinker, are equipped at the outlet of the kiln
- di un contenitore pieno d’acqua, detto vasca di tempra, in cui il clinker incandescente in uscita dal forno rotante a 1400°C cade e da cui il clinker à ̈ poi estratto freddo, almeno a livello della superficie dei granuli di clinker, e umido. Infatti, à ̈ necessario sottoporre il clinker così prodotto a un immediato processo di essiccazione che elimini l’acqua superficiale residua, impedendo così l’idratazione del clinker stesso, o in alternativa - of a container full of water, called quenching tank, into which the incandescent clinker leaving the rotary kiln at 1400 ° C falls and from which the clinker is then cold extracted, at least at the level of the clinker granules surface , It's humid. In fact, it is necessary to subject the clinker thus produced to an immediate drying process that eliminates the residual surface water, thus preventing the hydration of the clinker itself, or alternatively
- di un tamburo rotante, all’interno del quale à ̈ spruzzata l’acqua necessaria a raffreddare il clinker fino a temperature inferiori a 300-400°C, con l’accorgimento che all’interno del tamburo non possa entrare aria esterna e allo stesso tempo che il vapore prodotto non possa entrare nel forno, compromettendone la produttività . - a rotating drum, inside which the water necessary to cool the clinker is sprayed down to temperatures below 300-400 ° C, with the precaution that it cannot enter the drum outside air and at the same time that the steam produced cannot enter the oven, compromising its productivity.
Gli impianti destinati alla produzione di clinker grigio, prevedono invece che, all’uscita del tubo rotante del forno, il clinker incandescente sia riversato in un raffreddatore metallico costituito da file di piastre forate semifisse, al disotto delle quali à ̈ insufflata aria fredda prelevata dall’ambiente; tale aria, posta a contatto diretto con il clinker, ne asporta il calore sensibile, raffreddandolo e riscaldandosi a temperature superiori a 800°C. Essa à ̈ poi riutilizzata nel forno come aria di combustione secondaria e/o terziaria. Plants intended for the production of gray clinker, on the other hand, provide that, at the outlet of the rotating tube of the kiln, the incandescent clinker is poured into a metal cooler consisting of rows of semi-fixed perforated plates, under which cold air is blown. from the environment; this air, placed in direct contact with the clinker, removes its sensible heat, cooling it and heating it to temperatures above 800 ° C. It is then reused in the furnace as secondary and / or tertiary combustion air.
E’ quindi evidente che un impianto destinato alla produzione di clinker bianco secondo i procedimenti dello stato dell’arte, non può produrre anche clinker grigio, e viceversa, perché una parte fondamentale del ciclo tecnologico, precisamente la parte relativa alla fase di raffreddamento del clinker, à ̈ sostanzialmente diversa, dovendo assolvere due diverse funzioni: tempra rapida in assenza di ossigeno quando si voglia produrre clinker bianco, raffreddamento rapido con aria quando si voglia invece produrre clinker grigio, recuperando il calore sensibile del clinker grigio. It is therefore evident that a plant intended for the production of white clinker according to state-of-the-art procedures cannot also produce gray clinker, and vice versa, because a fundamental part of the technological cycle, precisely the part relating to the cooling of the clinker, is substantially different, having to perform two different functions: rapid quenching in the absence of oxygen when you want to produce white clinker, rapid cooling with air when you want to produce gray clinker, recovering the sensible heat of the gray clinker.
Nel caso del clinker grigio, infatti, il colore non à ̈ un parametro rilevante e non c’à ̈ quindi interesse a utilizzare un procedimento che dia risultati migliorati proprio con riferimento a tale caratteristica. In the case of gray clinker, in fact, the color is not a relevant parameter and there is therefore no interest in using a procedure that gives improved results with reference to this characteristic.
La vasca di tempra o il tamburo rotante, che prende il posto del raffreddatore a piastre tipicamente usato per raffreddare il clinker grigio, rende perciò l’impianto per la produzione di clinker bianco non adatto alla produzione di clinker grigio. The quenching tank or the rotating drum, which takes the place of the plate cooler typically used to cool gray clinker, therefore makes the plant for the production of white clinker unsuitable for the production of gray clinker.
Vi sono casi in cui la produzione di clinker bianco, semiprodotto che presenta un valore aggiunto nettamente superiore rispetto al clinker grigio, può essere interessante per la disponibilità di materie prime adatte allo scopo ma difficile da realizzare con un impianto autonomo dedicato perché il mercato, di norma limitato nei quantitativi, non sarebbe in grado di sostenere un’unità produttiva interamente dedicata alla produzione di tale tipo di clinker. There are cases in which the production of white clinker, a semi-product that has a significantly higher added value than gray clinker, can be interesting for the availability of raw materials suitable for the purpose but difficult to achieve with a dedicated autonomous plant because the market, normally limited in quantity, it would not be able to support a production unit entirely dedicated to the production of this type of clinker.
Nasce quindi l’interesse alla realizzazione d’impianti/apparati produttivi che possano essere contemporaneamente adatti sia alla produzione di clinker bianco sia alla produzione di clinker grigio, risolvendo quindi il problema tecnico precedentemente evidenziato. Hence the interest in the construction of production plants / equipment that can be simultaneously suitable both for the production of white clinker and for the production of gray clinker, thus solving the technical problem previously highlighted.
La presente invenzione à ̈ relativa quindi a un procedimento e un apparato che superano gli inconvenienti dei procedimenti e degli apparati secondo lo stato dell’arte e, più precisamente, un procedimento di raffreddamento o tempra del clinker bianco e un apparato destinabile al raffreddamento e quindi alla produzione sia di clinker bianco sia di clinker grigio, essendo convertibile in modo semplice, rapido e reversibile da una produzione all’altra. The present invention therefore relates to a process and an apparatus which overcome the drawbacks of the processes and apparatus according to the state of the art and, more precisely, a process for cooling or quenching white clinker and an apparatus suitable for cooling and therefore to the production of both white and gray clinker, being convertible in a simple, rapid and reversible way from one production to another.
Oggetto della presente invenzione à ̈ un procedimento per il raffreddamento di clinker bianco comprendente le seguenti fasi: The object of the present invention is a process for cooling white clinker comprising the following steps:
a) una fase di riduzione della pezzatura del clinker che esce dal forno rotante in forma aggregata e di invio del clinker così frantumato alla successiva fase di raffreddamento in un tempo di circa 1 secondo; b) una fase di raffreddamento a temperature inferiori a 400-500°C del clinker proveniente dalla fase a), mediante spruzzatura di una quantità d’acqua “stechiometrica†, in un ambiente privo di ossigeno, e contemporaneo rimescolamento del clinker; a) a phase of reducing the size of the clinker that comes out of the rotating kiln in aggregate form and sending the crushed clinker to the subsequent cooling phase in about 1 second; b) a cooling phase at temperatures below 400-500 ° C of the clinker coming from phase a), by spraying a “stoichiometric” quantity of water, in an oxygen-free environment, and simultaneous mixing of the clinker;
c) una fase di raffreddamento del clinker proveniente dalla fase b) a una temperatura di circa 100°C, mediante aria insufflata; c) a cooling phase of the clinker coming from phase b) to a temperature of about 100 ° C, by means of blown air;
d) una fase di recupero dell’aria calda così prodotta. d) a recovery phase of the hot air thus produced.
La fase b) à ̈ condotta in un ambiente saturo di vapor d’acqua che mantiene l’ambiente esente da aria esterna. L’aria calda recuperata dalla fase d) à ̈ riutilizzata in parte o completamente quale aria secondaria di combustione. Phase b) is carried out in an environment saturated with water vapor which keeps the environment free from external air. The hot air recovered from phase d) is partially or completely reused as secondary combustion air.
Ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ un apparato per il raffreddamento di clinker bianco che comprende, in uscita dal tubo rotante del forno, un raffreddatore a piastre provvisto di un frantoio a rulli e di un primo trasportatore a coclea con asse di rotazione perpendicolare rispetto all’asse di rotazione del tubo rotante del forno, detti frantoio e primo trasportatore essendo estraibili dal raffreddatore mediante un sistema di estrazione; detto primo trasportatore a coclea essendo collegato a un secondo trasportatore a coclea/miscelatore, atto a raffreddare il clinker con acqua e a rimescolare lo stesso, e a sua volta connesso a un terzo trasportatore metallico, atto ad alimentare il clinker all’interno del raffreddatore a piastre. A further object of the present invention is an apparatus for cooling white clinker which comprises, at the outlet from the rotating tube of the kiln, a plate cooler equipped with a roller crusher and a first screw conveyor with rotation axis perpendicular to the • axis of rotation of the rotating tube of the furnace, said crusher and first conveyor being extractable from the cooler by means of an extraction system; said first screw conveyor being connected to a second screw conveyor / mixer, able to cool the clinker with water and to mix it, and in turn connected to a third metal conveyor, able to feed the clinker inside the water cooler plates.
Il raffreddatore a piastre comprende il frantoio a rulli, raffreddato ad acqua, che à ̈ posizionato nello spazio immediatamente a valle dell’uscita del tubo rotante del forno e a monte delle piastre forate. The plate cooler includes the water-cooled roller crusher, which is positioned in the space immediately downstream of the outlet of the rotary kiln tube and upstream of the perforated plates.
Il frantoio a rulli provvede alla riduzione della pezzatura del clinker che esce dal forno rotante in forma aggregata con dimensioni superiori ai 20-30 mm. Il trasportatore a coclea con asse di rotazione perpendicolare rispetto all’asse di rotazione del tubo rotante del forno, detto anche prima elica di trasporto veloce, ha il compito di estrarre rapidamente il clinker ormai frantumato dall’involucro del raffreddatore. Tale prima elica di trasporto, raffreddata anch’essa con acqua, deve ruotare in modo sufficientemente veloce da permettere al clinker di rimanere all’interno del raffreddatore, dopo la frantumazione di cui sopra, per tempi dell’ordine di un secondo. The roller crusher reduces the size of the clinker that comes out of the rotary kiln in aggregate form with dimensions greater than 20-30 mm. The screw conveyor with rotation axis perpendicular to the rotation axis of the kiln rotating tube, also known as the first fast transport propeller, has the task of quickly extracting the crushed clinker from the cooler casing. This first transport propeller, also cooled with water, must rotate fast enough to allow the clinker to remain inside the cooler, after the above crushing, for times of the order of one second.
Il sistema di estrazione dal raffreddatore del frantoio a rulli e del primo trasportatore a coclea può consistere preferibilmente in appositi binari su cui detti elementi possono scorrere. The extraction system from the cooler of the roller crusher and of the first screw conveyor can preferably consist of special tracks on which said elements can slide.
Mediate tale accorgimento questi due elementi, frantoio a rulli e primo trasportatore a coclea, sono realizzati in modo da essere facilmente e velocemente estraibili dal raffreddatore stesso. By means of this expedient these two elements, roller crusher and first screw conveyor, are made in such a way as to be easily and quickly removed from the cooler itself.
L’apparato secondo la presente invenzione prevede poi un secondo trasportatore a coclea/miscelatore che può essere coassiale con il primo trasportatore a coclea, quando i due trasportatori lavorano sullo stesso piano, oppure può essere collegato con il primo trasportatore a coclea per caduta attraverso un condotto verticale, quando i due trasportatori lavorano su piani diversi. Anche tale secondo trasportatore a coclea, detto seconda elica di trasporto, à ̈ raffreddato ad acqua. Esso à ̈ racchiuso in un involucro che lo isola dall’ambiente esterno. The apparatus according to the present invention then provides a second screw conveyor / mixer which can be coaxial with the first screw conveyor, when the two conveyors work on the same plane, or it can be connected with the first screw conveyor by falling through a vertical duct, when the two conveyors work on different planes. This second screw conveyor, called the second transport helix, is also water-cooled. It is enclosed in an envelope that isolates it from the external environment.
In tale secondo trasportatore a coclea à ̈ spruzzata una quantità d’acqua “stechiometrica†, in modo tale da raffreddare il clinker a temperature inferiori a 400-500°C, in un ambiente privo di ossigeno, perché saturo di vapor d’acqua. In this second screw conveyor a quantity of â € œstichiometricâ € water is sprayed, in such a way as to cool the clinker to temperatures below 400-500 ° C, in an oxygen-free environment, because it is saturated with vapor. € ™ water.
Il secondo trasportatore a coclea provvede al trasporto del clinker verso lo scarico dallo stesso, operando al tempo stesso il suo rimescolamento in modo tale da rendere il più efficiente possibile il raffreddamento del clinker. Il vapor d’acqua, che si produce in questa fase, ha il compito di mantenere l’ambiente interno del secondo trasportatore a coclea/rimescolatore esente da aria esterna; il vapore à ̈ estratto poi dal secondo trasportatore a coclea/rimescolatore attraverso un apposito condotto ed à ̈ inviato a un filtro di depolverazione e successivamente, attraverso apposito esaustore, al camino. The second screw conveyor carries out the transport of the clinker towards its discharge, at the same time operating its mixing in such a way as to make the cooling of the clinker as efficient as possible. The water vapor, which is produced in this phase, has the task of keeping the internal environment of the second screw conveyor / mixer free from external air; the steam is then extracted from the second screw conveyor / remixer through a special duct and is sent to a dedusting filter and then, through a special exhaust pipe, to the chimney.
L’apparato secondo la presente invenzione prevede poi un terzo trasportatore metallico, collegato allo scarico del secondo trasportatore a coclea, che rialimenta il clinker, raffreddato alla temperatura di 400-500°C, all’interno del raffreddatore a piastre. Detto terzo trasportatore metallico può essere un trasportatore a coclea. The apparatus according to the present invention then provides a third metal conveyor, connected to the discharge of the second screw conveyor, which feeds the clinker, cooled to a temperature of 400-500 ° C, inside the plate cooler. Said third metal conveyor can be a screw conveyor.
Nel raffreddatore a piastre, in modo convenzionale, il clinker à ̈ raffreddato, mediante aria insufflata attraverso le piastre forate di cui à ̈ composta la sua superficie, fino a temperature adatte per lo stoccaggio (circa 100°C). In the plate cooler, in a conventional way, the clinker is cooled, by means of air blown through the perforated plates which make up its surface, up to temperatures suitable for storage (about 100 ° C).
L’aria calda così prodotta, sia pure a temperature largamente inferiori a quelle tipiche di un forno per la produzione di clinker grigio, à ̈, almeno in parte, riutilizzata come aria secondaria di combustione. The hot air thus produced, albeit at temperatures well below those typical of a furnace for the production of gray clinker, is, at least in part, reused as secondary combustion air.
L’apparato oggetto della presente invenzione à ̈ in parte interno (frantoio e primo trasportatore a coclea) al raffreddatore a piastre e in parte esterno (secondo trasportatore a coclea e terzo trasportatore metallico). The apparatus object of the present invention is partly internal (crusher and first screw conveyor) to the plate cooler and partly external (second screw conveyor and third metal conveyor).
Come detto, il frantoio e il primo trasportatore a coclea sono facilmente estraibili dal raffreddatore stesso mediante appositi binari su cui possono scorrere. Con l’estrazione di questi due componenti, il forno può normalmente riprendere a produrre clinker grigio, mentre con la loro reintroduzione si potrà rapidamente riprendere a produrre clinker bianco. As mentioned, the crusher and the first screw conveyor are easily removable from the cooler itself by means of special tracks on which they can slide. With the extraction of these two components, the kiln can normally resume producing gray clinker, while with their reintroduction it can quickly resume producing white clinker.
Nella figura 1 à ̈ riportato schematicamente l’apparato secondo la presente invenzione, nonché il procedimento precedentemente descritto di raffreddamento o tempra stechiometrica di clinker bianco con possibilità di riconversione rapida alla produzione di clinker grigio. La Figura 1 à ̈ una rappresentazione schematica del processo e apparato in accordo con la presente invenzione. Figure 1 schematically shows the apparatus according to the present invention, as well as the previously described method of cooling or stoichiometric quenching of white clinker with the possibility of rapid conversion to the production of gray clinker. Figure 1 is a schematic representation of the process and apparatus according to the present invention.
Con riferimento alla Figura 1, in uscita dal tubo rotante 2 del forno 1, il clinker che esce dal forno rotante in forma aggregata à ̈ alimentato a un frantoio a rulli 3, disposto nel raffreddatore a piastre 4, nella porzione 5 di tale raffreddatore 4, immediatamente a valle dell’uscita del tubo rotante 2 del forno 1. With reference to Figure 1, at the outlet from the rotating tube 2 of the kiln 1, the clinker that comes out of the rotating kiln in aggregate form is fed to a roller crusher 3, arranged in the plate cooler 4, in the portion 5 of this cooler 4 , immediately downstream of the outlet of the rotating tube 2 of the oven 1.
Il clinker, frantumato nel frantoio a rulli 3 sino a una pezzatura inferiore a 20-30 mm, giunge al primo trasportatore a coclea 6, con asse di rotazione perpendicolare rispetto all’asse di rotazione del tubo rotante 2 del forno 1. Il clinker ormai frantumato à ̈ così rapidamente estratto dall’involucro del raffreddatore 4. Nel caso rappresentato in figura 1, il clinker à ̈ alimentato per caduta attraverso un condotto verticale 7 a un secondo trasportatore a coclea/miscelatore 8. In tale secondo trasportatore 8 il clinker à ̈ sottoposto a una fase di raffreddamento sino a temperature inferiori a 400-500°C, mediante spruzzatura di una quantità d’acqua “stechiometrica†, in un ambiente privo di ossigeno, e contemporaneo rimescolamento del clinker. La spruzzatura à ̈ realizzata mediante opportuni elementi 9 che spruzzano acqua alimentata in 10 sul clinker. Il clinker così raffreddato e rimescolato à ̈ alimentato a un terzo trasportatore a coclea 11 (il terzo trasportatore à ̈ a coclea in questa forma di attuazione, ma, come precedentemente indicato, può essere un trasportatore metallico qualsiasi) che lo alimenta nuovamente al raffreddatore a piastre 4. Nel raffreddatore a piastre 4, il clinker à ̈ raffreddato a una temperatura di circa 100°C, mediante aria insufflata. The clinker, crushed in the roller crusher 3 to a size of less than 20-30 mm, reaches the first screw conveyor 6, with a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the rotating tube 2 of the kiln 1. The clinker now crushed, it is so quickly extracted from the casing of the cooler 4. In the case shown in figure 1, the clinker is fed by gravity through a vertical duct 7 to a second screw conveyor / mixer 8. In this second conveyor 8 the clinker is subjected to a cooling phase down to temperatures below 400-500 ° C, by spraying a “stoichiometric” quantity of water, in an oxygen-free environment, and simultaneous mixing of the clinker. The spraying is carried out by means of suitable elements 9 which spray water fed in 10 on the clinker. The clinker thus cooled and mixed is fed to a third screw conveyor 11 (the third conveyor is screw conveyor in this embodiment, but, as previously indicated, it can be any metal conveyor) which feeds it back to the cooler plate 4. In the plate cooler 4, the clinker is cooled to a temperature of about 100 ° C, by means of blown air.
Il secondo trasportatore a coclea/rimescolatore 8 Ã ̈ collegato, attraverso un apposito condotto, a un filtro di depolverazione e successivamente, attraverso un esaustore, a un camino (non mostrati in figura), attraverso i quali si estrae e si allontana il vapore prodotto nella fase b). The second screw conveyor / scrambler 8 is connected, through a special duct, to a dedusting filter and subsequently, through an exhaust pipe, to a chimney (not shown in the figure), through which the steam produced is extracted and removed. in step b).
Un primo vantaggio del procedimento e dell’apparato oggetto della presente invenzione à ̈ legato all’elemento innovativo costituito dalla presenza e dall’utilizzo di un trasportatore a coclea raffreddato ad acqua per estrarre molto rapidamente clinker ad altissima temperatura dal raffreddatore; ciò consente di condurre le successive fasi del procedimento di raffreddamento del clinker bianco senza interferire con il funzionamento e la struttura del raffreddatore a piastre, soprattutto in termini di modifiche meccaniche. Tali modifiche sarebbero irreversibili e impedirebbero poi l’impiego dell’apparato anche per il trattamento del clinker grigio. Il raffreddatore a piastre rimane quindi parte dell’apparato per il raffreddamento di clinker bianco senza che questo crei alcun problema e, anzi, esso partecipa attivamente alla successiva fase di raffreddamento finale del clinker da 400-500°C, temperatura alla quale esso à ̈ rilasciato dal secondo trasportatore a coclea e riportato al raffreddatore dal terzo trasportatore, fino alla temperatura di circa 100°C, cioà ̈ alla temperatura di normale rilascio del clinker dal raffreddatore stesso. Un ulteriore vantaggio del procedimento e dell’apparato oggetto della presente invenzione à ̈ legato all’elemento innovativo costituito dalla presenza e dall’utilizzo di un secondo trasportatore a coclea/rimescolatore, raffreddato ad acqua, per realizzare il raffreddamento o tempra a spruzzo con acqua “stechiometrica†, in un ambiente di volume limitato, ove il vapor d’acqua sviluppato dal contatto tra clinker incandescente e acqua liquida riduce o addirittura elimina l’ossigeno dall’ambiente in cui avviene il processo di raffreddamento, con conseguente conservazione dei metalli allo stato non ossidato e quindi non colorante. La struttura della vite stessa à ̈ tale da consentire regolazioni della velocità di avanzamento del materiale e della miscelazione dello stesso; anche lo spruzzo dell’acqua à ̈ regolabile sia in termini di quantità di aria spruzzata sia in termini d’intensità (pressione di erogazione). L’utilizzo di un trasportatore a coclea cioà ̈ di un sistema a vite consente inoltre di realizzare con un’unica macchina il trasporto del clinker e il suo rimescolamento in modo tale da favorire il suo raffreddamento in modo omogeneo mediante spruzzo d’acqua. Trasporti di tipo diverso, come nastri metallici o a tazze o a catena, non avrebbero consentito il rimescolamento del clinker trasportato con un conseguente raffreddamento non omogeneo e con una parziale formazione di ossidi cromofori nel clinker così prodotto. A first advantage of the process and of the apparatus object of the present invention is linked to the innovative element constituted by the presence and use of a water-cooled screw conveyor to very quickly extract very high temperature clinker from the cooler; this allows the subsequent phases of the white clinker cooling process to be carried out without interfering with the operation and structure of the plate cooler, especially in terms of mechanical modifications. Such modifications would be irreversible and would then prevent the use of the apparatus also for the treatment of gray clinker. The plate cooler therefore remains part of the apparatus for cooling white clinker without this creating any problems and, on the contrary, it actively participates in the subsequent final cooling phase of the clinker from 400-500 ° C, temperature at which it is It is released by the second screw conveyor and brought back to the cooler by the third conveyor, up to a temperature of about 100 ° C, that is to the normal release temperature of the clinker from the cooler itself. A further advantage of the process and of the apparatus object of the present invention is linked to the innovative element constituted by the presence and use of a second screw conveyor / remixer, water-cooled, to carry out the cooling or quenching at spray with â € œstichiometricâ € water, in an environment of limited volume, where the water vapor developed by the contact between incandescent clinker and liquid water reduces or even eliminates oxygen from the environment in which the cooling process takes place , with consequent preservation of metals in the non-oxidized and therefore non-coloring state. The structure of the screw itself is such as to allow adjustments of the speed of advancement of the material and of its mixing; the water spray is also adjustable both in terms of quantity of air sprayed and in terms of intensity (delivery pressure). The use of a screw conveyor that is a screw system also allows to carry out the transport of the clinker and its mixing with a single machine in such a way as to favor its cooling in a homogeneous way by spraying. water. Different types of transport, such as metal or bucket or chain belts, would not have allowed the transported clinker to be mixed with a consequent non-homogeneous cooling and with a partial formation of chromophoric oxides in the clinker thus produced.
Quindi, il procedimento e l’apparato secondo la presente invenzione partendo da materie prime adatte, permettono di realizzare la produzione di clinker bianco di elevata qualità poichà ̈ permettono di prevenire per quanto possibile il contatto del clinker in uscita dal forno a 1400 °C con l’ossigeno dell’aria atmosferica. Essi sono tuttavia reversibilmente convertibili, in modo rapido e semplice, alla produzione di clinker grigio. Therefore, the process and the apparatus according to the present invention starting from suitable raw materials, allow to realize the production of high quality white clinker since they allow to prevent as much as possible the contact of the clinker leaving the kiln at 1400 ° C with the oxygen of the atmospheric air. However, they are reversibly convertible, quickly and easily, to the production of gray clinker.
Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dal seguente esempio riportato a scopo illustrativo e non limitativo. Other characteristics and advantages of the invention will become evident from the following example reported for illustrative and not limitative purposes.
Esempio 1 Example 1
E’ stato realizzato un prototipo dell’apparato secondo la presente invenzione che à ̈ stato impiegato per una campagna di produzione di clinker bianco durata circa sei mesi. A prototype of the apparatus according to the present invention was created and used for a white clinker production campaign which lasted about six months.
I parametri di esercizio dell’apparato si sono attestati sui seguenti valori: The operating parameters of the apparatus reached the following values:
produzione: 300 tonnellate al giorno di clinker bianco Grado di brillanza: 84-87; production: 300 tons per day of white clinker Degree of gloss: 84-87;
Temperatura clinker in uscita dal terzo trasportatore: circa 500°C; Clinker temperature leaving the third conveyor: about 500 ° C;
Quantità di acqua spruzzata nel secondo trasportatore: < 0,5 l/kg di clinker. Quantity of water sprayed into the second conveyor: <0.5 l / kg of clinker.
Il forno, terminata la campagna di produzione di clinker bianco, durata circa sei mesi, Ã ̈ stato riconvertito alla produzione di clinker solfoalluminoso, e successivamente, dopo una campagna di circa tre mesi, Ã ̈ stato nuovamente riconvertito alla produzione di clinker bianco. The kiln, once the white clinker production campaign, which lasted about six months, was completed, was converted to the production of sulfoaluminate clinker, and subsequently, after a campaign of about three months, was again converted to the production of white clinker.
Il tempo necessario per modificare il sistema di raffreddamento mediante l’estrazione/reinserimento del frantoio a rulli e del trasportatore a coclea dal/nel raffreddatore a piastre à ̈ stato di una settimana circa. La qualità del clinker prodotto à ̈ risultata in entrambi i casi del tutto in linea con quella di altri processi non caratterizzati dalla possibilità di alternare in modo economico la produzione di diverse tipologie di clinker. The time required to modify the cooling system by removing / reinserting the roller crusher and screw conveyor from / into the plate cooler was approximately one week. The quality of the clinker produced was in both cases completely in line with that of other processes not characterized by the possibility of alternating the production of different types of clinker in an economical way.
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