PL126700B1 - Method of producing raw powder for obtaining cement and sulfuric acid using the "gypsum - sulfuric acid" process - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania surowej maczki do pozyskiwania cementu i kwasu siarko¬ wego metoda „gips—kwas siarkowy". W metodzie „gips—kwas siarkowy" wytwarza sie z gipsu, korzystnie odpa¬ dowego, klinkier cementowy oraz dwutlenek siarki lub kwas siarkowy w reakcji z koksem i dodatkami zawieraja¬ cymi S02, A1203 iFe203. Metode te realizuje sie w,znanych rurowych piecach obrotowych, przed którymi mozna wlaczyc fluidalny gazowy wymiennik ciepla, w celu ekonomicznego podgrzewania wstepnego surowej maczki, zlozonej z siarczanu wapniowego, koksu i dodatków, zawierajacych Si02, A12 03 i Fe2 03.W przypadku znanych wysokich temperatur reakcji, przebiega ona w róznych strefach rurowego pieca obrotowego lub ewentualnie we wlaczonym przed nim fluidalnym gazowym wymienniku ciepla w zasadzie jak nastepuje: 2C + CaS04 ^ CaS + 2C02 CaS + 3CaSQ4^ 4CaO + 4SQ2 2C + 4CaS04 * 4CaO + 2C02 + 4S02 przy czym, ponadto tworzy sie jeszcze CO wedlug równania C + C02 ;* CO/ który tez bierze udzial w reakcji.Wytworzony CaO reaguje nastepnie w strefie spiekania rurowego pieca obrotowego z dodatkami dajac klinkier cementowy, podczas gdy S02 ze spalinami doprowadza sie, ewentualnie poprzez fluidalny gazowy wymiennik ciepla i odpowiednie stopnie oczyszczania do instalacji kwasu siarkowego.Dotychczas uwazano, ze mieszanine surowej maczki nalezy drobno zemlec zarówno przed jej bezposrednim wprowadzeniem do rurowego pieca obrotowego jak i w przypadku sterowania wlaczonego przed nim fluidalnego gazowego wymiennika ciepla, lub ze poszczególne skladniki powinny miec z góry, odpowiednio mala ziarnistosc (patrz opis wylozeniowy RFN nr DE-OS 16 71 215). Nieco grubszy rozklad wielkosci ziarn koksu jest juz jednak podany w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 4 040 853, w którym proponuje sie mielenie koksu nie wedlug stosowanego dotychczas rozkladu wielkosci ziaren: 55-75% wag. 0,06 mm 15-25% wag. 0,06-0,09 mm 10-20% wag. 0,09-0,20 mm2 126 700 lecz wedlugrozkladu: { 20-40% wag. 0,06mm ' 8-15% wag. 0,06-0,09mm 45-70% wag. 0,09mm l Przy ocenianiu uziarnienia metoda Rosin-Rammler uwazano, ze udzial koksu o wielkosci ziarna powyzej 0,2 mm, moze wynosic co najwyzej 60% wag. wykraczanie poza te granice uwazano dotychczas za niemozliwe.Nieoczekiwanie stwierdzono obecnie, ze w przypadku metody „gips—kwas siarkowy", równiez przy wlaczeniu przed piecem fluidalnego, gazowego wymiennika ciepla, mozna stosowac kuks o wielkosci ziarna, która lezy daleko poza opisywanymi dotychczas stopniami zmielenia, bez niekorzystnego wplywu na stosunek C:S03. Rurowy piec obrotowy lub zespoly do wypalania, zlozone z rurowego pieca obrotowego i podgrzewacza mozna przy tym eksploatowac jak dotychczas bez jakichkolwiek ujemnych skutków dla powstajacego klinkieru cementowego lub pozyskiwanego kwasu siarkowego, a ponadto mozna stwierdzic niejednokrotnie znaczna popra¬ we jakosci wytwarzanego cementu.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najwyzej 10% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 0,1 mm, a co najmniej 90% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 20 mm, przy czym co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna powyzej 0,2 mm, po czym tak rozdrobniony koks miesza sie z drobnoziarnista mieszanina siarczanu wapniowego i zwyklych dodatków.Korzystnie koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najwyzej 40% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 1 mm i co najmniej 70% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 5 mm, a zwlaszcza, ze co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna zawarta w granicach 10-20 mm. Wytwarzanie koksu o tego rodzaju, stosunkowo równomiernej, wielkosci ziaren moze byc prowadzone w tak zwanych kruszarkach, na przyklad kruszarkach walcowych, co wymaga znacznie nizszych nakladów niz stosowane dotychczas mielenie drobnoziar¬ niste.Przydatnosc takiego gruboziarnistego koksu w metodzie „gips-kwas siarkowy" zwlaszcza przy zastosowa¬ niu gazowego wymiennika ciepla byla nieznana z nastepujacych przyczyn: z jednej strony wedlug przytoczo¬ nych powyzej wzorów przemiany, reakcja pomiedzy cialami stalymi moze miec tylko wówczas optymalny przebieg, gdy substancje uczestniczace w reakcji sa dostatecznie drobnoziarniste i wymieszane ze soba w sposób jednorodny, co nie zachodzi w przypadku zastosowania wedlug wynalazku koksu gruboziarnistego. Jesli nawet przyjmie sie jednak, ze nie chodzi tu wylacznie o reakcje miedzy cialami stalymi, lecz ze czesc czynnika redukujacego jest gazowa (jak na przyklad CO powstajacy zC + C02), to jednak nasuwa sie poglad, ze jedynie jednorodne wymieszanie skladników uwarunkowane odpowiednia drobnoziarnistoscia, zapewnia niezaklócony przebieg reakcji w kierunku wytwarzania zgodnego z norma klinkieru cementowego oraz optymalnego uzysku dwutlenku siarki. Mniej jednorodne wymieszanie skladników, uwarunkowane proponowana wedlug wynalazku gruboziarnistoscia koksu, powinno prowadzic do lokalnego nadmiaru CO, który uchodzi z reagujacej mieszaniny bez wykorzystania, podczas gdy w innych miejscach wystepuje brak CO, który zaklóca normalny przebieg reakcji. Ten pochopny sad okazal sie niespodziewanie nieprawidlowy. Jedna z zalet sposobu wedlug wynalazku jest to, ze zwykly koksik handlowy, jaki znajduje sie na przyklad na haldach koksowych jako odpad, mozna stosowac bez dodatkowego rozdrabniania. Odpada zatem w tym przypadku kosztowne mielenie koksu, a w przy¬ padku uzycia drobnoziarnistego gipsu odpadowego oraz popiolu lotnego jako dodatku, w ogóle jakiekolwiek mielenie uzytych materialów, dzieki czemu uzyskuje sie znaczna oszczednosc energii.Górna granica wielkosci ziarna warunkowana jest przede wszystkim wzgledami mechanicznymi, np. niebez¬ pieczenstwem uszkodzen erozyjnych, zwlaszcza w przypadku stosowania podgrzewacza. Z tych powodów zaleca sie, zwlaszcza w tym przypadku, nie przekraczac znacznie wielkosci ziarna wynoszacej 20 mm.Przy zastosowaniu w metodzie „gips—kwas siarkowy" surowej maczki wytwarzanej sposobem wedlug wynalazku moga byc zachowane w rurowym piecu obrotowym zarówno zwykly stosunek C:S02 jak równiez zwykle warunki wypalania takie jak temperatury, na przyklad temperatura 1400—1450°C. Jesli stosuje sie urzadzenie z przylaczonym fluidalnym, gazowym wymiennikiem ciepla, utrzymywana jest w nim temperatura okolo 800°C i zawartosc tlenu w atmosferze gazowej wymiennika ciepla okolo 0,6—2,0% obj.Wskutek zmniejszonej zawartosci drobnych frakcji w maczce piecowej, mniejszy jest obieg pylu pomiedzy rurowym piecem obrotowym a podgrzewaczem lub wlaczonymi dalej urzadzeniami odpylajacymi, dzieki czemu wzrasta wydajnosc omówionej instalacji.Stosowana w sposobie wedlug wynalazku gruboziarnistosc koksu czyni ponadto bardziej równomiernym przeplyw materialu w rurowym piecu obrotowym. Ulatwia to zachowanie optymalnych warunków wypalania i przyczynia sie wskutek tego nawet do poprawy jakosci klinkieru.Podane nizej przyklady blizej objasniaja sposób wedlug wynalazku.( 126700 3 Przyklad/I. Z 79,5% gipsu odpadowego z produkcji kwasu fosforowego, 15,9 popiolu lotnego, sta¬ nowiacego zródlo Ji02, A1203 i Fe203 oraz z4,6% koksiku sporzadza sie maczke piecowa/Uzyty koksik ma nastepujacy rozklaJ wielkosci ziarna: 0,1 mrrf 8,7% 0,1-Oimm 8,8% 0,2-0,5mm 20,8% 0,5-1 rim 30,6% 1-3 mre 24,9% Te maczke ptecowa przerabia sie na klinkier cementowy i S02 w instalacji metody „gips-kwas siarkowy" skladajacej sie z rurowego pieca obrotowego i fluidalnego, gazowego wymiennika ciepla w temperaturze do 800°C we fluidalnym, gazowym wymienniku ciepla i w temperaturach 800-1450°C w róznych strefach dolaczo¬ nego rurowego piec^ obrotowego.Z powstajacego klinkieru wytwarza sie cement portlandzki, przez zmielenie z 3% gipsu.Wydajnosc rurowego pieca obrotowego wynosi w przypadku wykorzystania wymienionego wyzej koksiku 258 jednostek wagowych, atzw. wytrzymalosc na sciskanie po jednej dobie (norma austriacka nr B 3310) wynosi 12,8 N/mm2. W przypadku zastosowania normalnie drobno zmielonego koksu wytwarza sie w analogicz¬ nych warunkach 250 jednostek wagowych klinkieru, a wytrzymalosc na sciskanie po 1 dobie wynosi 11,9 N/mm2.Przyklad II. Sporzadza sie maczke piecowa skladajaca sie z 79,5% gipsu odpadowego z wytwarzania kwasu fosforowego, 15,9% popiolu lotnego stanowiacego zródlo Si02, A1203 iFe203 oraz z 4,6% koksiku.Uzyty koksik ma nastepujacy rozklad wielkosci ziarna: 0,1 mm 0,1-0,2 mm 0,2-0,5 mm 0,5—1 mm 1—3 mm 3—5 mm 5—10 mm 10 mm 4% 5% 7% 20% 22% 19% 18% 5% Te maczke piecowa przerabia sie na klinkier cementowy w instalacji metody „gips-kwas siarkowy"' skla¬ dajacej sie z rurowego pieca obrotowego i fluidalnego, gazowego wymiennika ciepla w temperaturze do 800°C we fluidalnym, gazowym wymienniku ciepla i w temperaturach 800-1450°C w róznych strefach dolaczonego rurowego pieca obrotowego.Z powstajacego klinkieru wytwarza sie cement portlandzki, przez zmielenie z 3% gipsu.Wydajnosc rurowego pieca obrotowego wynosi w przypadku wykorzystania wymienionego wyzej koksiku 260 jednostek wagowych, atzw. wytrzymalosc na sciskanie po 1 dobie (norma austriacka nr 3310) wynosi 13,5 N/mm2. W przypadku wykorzystania normalnie drobno zmielonego koksu wytwarza sie w calkowicie ana¬ logicznych warunkach 250 jednostek wagowych klinkieru, a wytrzymalosc na sciskanie po jednej dobie wynosi 11,9 N/mm2.Przyklad III. Sporzadza sie na klinkier cementowy i gazowy S02 maczke piecowa, skladajaca sie z 80,5% gipsu odpadowego z produkcji kwasu fosforowego, 15,0% popiolu lotnego, 4,5% koksiku.Uzyty koksik ma nastepujacy rozklad wielkosci ziaren: 0,5mm 1% 0,5-1 mm 2% 1-3mm 4% 3-5mm 13% 5-10mm 20% 10-20 mm 60% Te maczke piecowa przerabia sie na klinkier cementowy i gazowy S02 w takim samym urzadzeniu do przepro¬ wadzania metody „gips-kwas siarkowy" i w takich samych warunkach jak opisane w przykladzie I. Z wytworzo¬ nego klinkieru wytwarza sie cement portlandzki przez zmielenie z 3% gipsu.Wydajnosc pieca obrotowego wynosi 262 jednostek wagowych, a wytrzymalosc na sciskanie po jednej dobie (wedlug austriackiej normy nr 3310) wynosi 14,2 N/mm2, podczas gdy przy zastosowaniu drobno zmielo¬ nego koksu w calkowicie analogicznych warunkach wydajnosc wynosila 250 jednostek wagowych klinkieru, a wytrzymalosc na sciskanie po jednej dobie 11,9 N/mm2. 4 126 700 Zastrzezenia patentowe j 1. Sposób wytwarzania surowej maczki do pozyskiwania cementu i kwasu siarkowego rndtoda „gips-kwas siarkowy", znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najwyzej) 10% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 0,1 mm, a co najmniej 90% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 20 mm, przy czym co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna powyzej 0,2 rmn, po czym tak rozdrobniony koks miesza sie z drobnoziarnista mieszanina siarczanu wapniowego i zwyklych dddatków. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takimi stopniu, ze co najwyzej 40% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 1 mm i co najmniej 70% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 5 mm. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna zawarta w granicach 10-20 mm.PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 «f».Cant 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe j 1. Sposób wytwarzania surowej maczki do pozyskiwania cementu i kwasu siarkowego rndtoda „gips-kwas siarkowy", znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najwyzej) 10% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 0,1 mm, a co najmniej 90% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 20 mm, przy czym co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna powyzej 0,2 rmn, po czym tak rozdrobniony koks miesza sie z drobnoziarnista mieszanina siarczanu wapniowego i zwyklych dddatków.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takimi stopniu, ze co najwyzej 40% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 1 mm i co najmniej 70% wagowych koksu ma wielkosc ziarna ponizej 5 mm.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze koks rozdrabnia sie w takim stopniu, ze co najmniej 60% wagowych koksu ma wielkosc ziarna zawarta w granicach 10-20 mm. PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 «f». Cant 100 zl PL