PL179957B1 - Sposób wytwarzani a klinkieru cementowego PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego z surowej maczki cementowej i odpadów i/lub produktów azbestowo-cementowych, znamienny tym, ze odpady i/lub produkty azbestowo-cementowe rozdrabnia sie w warunkach podcisnienia w strefie czarnej i miele na maczke azbestowo-cementowa, która modyfikuje sie ter- micznie w temperaturze okolo 1800°C przez wdmuchiwanie nad palnik w strefie plomienia pieca obrotowego, w ilosci 2 - 5% w przeliczeniu na mase surowej maczki cementowej, w zaleznosci od rodzaju paliwa, po czym zmodyfikowana termicznie maczke azbestowo-cementowa wypala sie wraz z surowa maczka cementowa w strefie spiekania pieca obrotowego, na klinkier cementowy. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania klinkieru cementowego z surowej mączki cementowej i odpadów i/lub produktów azbestowo-cementowych. Sposób według wynalazku nie powoduje zniszczenia i zanieczyszczenia środowiska naturalnego.

Azbest jest niebezpiecznym materiałem znajdującym się w wielu różnych wyrobach. Posługiwanie się tym materiałem jest prawie całkowicie zabronione, z wyjątkiem prac rozbiórkowych, modernizacyjnych i remontowych. Znana metoda pozbywania się powstających przy takich pracach odpadów polega na ich składowaniu na wysypiskach, co jest niezadowalające. W następnych dziesięcioleciach, w wyniku tych prac i ze względu na kończący się okres użytkowania (okres trwałości), w samych tylko Niemczech zbierze się około 30 milionów ton odpadów azbestowo-cementowych, które według obecnego stanu wiedzy winny być przeznaczone do składowania na wysypiskach. Ponadto nierozwiązany problem stanowi dotychczas utylizacja rur azbestowo-cementowych, gdyż przed składowaniem rur na wysypiskach trzeba je zniszczyć lub wypełnić ich puste wnętrza.

Poza składowaniem odpadów azbestowo-cementowych na wysypiskach, znana jest również ich utylizacja drogą obróbki chemicznej lub termicznej. Tak więc w niemieckim opisie patentowym nr 3 728 787 opisano sposób usuwania pozostałości azbestu polegający na tym, że w piecu obrotowym w temperaturze około 800°C, w obecności środka reakcyjnego, np. kwasu (orto)fosforowego, przeprowadza się je w cement lub forsteryt.

W niemieckim opisie patentowym nr 4 023 881 opisano sposób wytwarzania odpornego na wyługowanie szkła zawierającego metale ciężkie, z użyciem substancji szkłotwórczych. Według j ednego z wariantów tego sposobu, do odpadów przeznaczonych do obróbki termicznej w spalarni śmieci dodaje się substancji szkłotwórczych, które umożliwiają nastawianie zawartości wapnia,' krzemu i/lub glinu w zdefiniowanym zakresie. Zawartość krzemu można nastawić z użyciem piasku, wytrąconego kwasu krzemowego i między innymi także azbestu. W temperaturze do 1450°C azbest jest absorbowany w wewnętrznej strukturze szkła, dzięki czemu staje się częścią struktury cząsteczkowej. W ten sposób odpady azbestowe zostająpozbawione struktury włóknistej i otrzymane szkło może znaleźć zastosowanie w materiałach budowlanych jako zamiennik żwiru.

Inne metody termiczne polegająna wprowadzaniu odpadów zawierających azbest do strefy wytapiania metalurgicznego pieca szybowego (niemiecki opis patentowy nr 4 301 977). Rozdrobnione odpady azbestowe miesza się z węglem kamiennym w postaci pyłu, węglanem sodowym, fluorkiem wapniowym i rozpuszczalnym w wodzie spoiwem organicznym, po czym

179 957 prowadzi się rozdrabnianie. Rozdrobnioną mieszaninę stapia się redukcyjnie w łuku elektrycznym w temperaturze 1400°C. Z pieca do topienia odprowadza się oddzielnie stopiony materiał mineralny i stopiony materiał metaliczny. Żużel mineralny można dalej przerabiać na surowiec do produkcji materiałów budowlanych, natomiast stopiony materiał metaliczny może służyć jako surowiec lub dodatek w procesach hutniczego przerobu metali (niemiecki opis patentowy nr 4 004 201).

W niemieckim opisie patentowym nr 4 035 358 opisano sposób termicznej obróbki odpadów azbestowych w piecu obrotowym, w którym te odpady w trakcie cyrkulacji są poddawane działaniu temperatury około 1100°C w ciągu około 30 - 70 minut. W rezultacie następuje modyfikacja włóknistego materiału azbestowego, z wytworzeniem głównie forsterytu.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 4 227 024 znany jest sposób polegający na zamykaniu odpadów zawierających azbest w pyłoszczelnych zbiornikach, które wprowadza się do pieca do stapiania. Zgodnie z niemieckim opisem patentowym nr 3 931 686, włóknisty materiał azbestowy stapia się w obecności topnika w temperaturze poniżej 1000°C, a następnie przeprowadza w nieszkodliwe tlenki metali.

W niemieckim opisie patentowym nr 3 914 553 opisano spiekanie włóknistych struktur chryzolitu i krokydolitu, zjednoczesnym oddziaływaniem mechanicznym, jednak brak jest bliższych wyjaśnień dotyczących tego procesu.

W europejskim opisie patentowym nr 0 568 367 opisano wytwarzanie granulatu z przemysłowych odpadów azbestowych, szkła, soli metali alkalicznych, np. chlorków, i żelaza lub soli żelaza z ogrzewaniem do temperatury 800 - 1200°C, a w europejskim opisie patentowym nr0265 051 opisano topienie azbestu w piecu indukcyjnym w temperaturze co najmniej 1250°C, korzystnie w 1400 - 1500°C, z wytworzeniem produktu krzemianowego nadającego się do użycia w przemyśle ceramicznym lub szklanym.

Wada chemicznej obróbki odpadów azbestowo-cementowych polega na tym, że jej powszechne zastosowanie wymagałoby realizacji na szeroką skalę transportu niebezpiecznych materiałów, w tym kwasu fluorowodorowego, grożących w razie wypadku poważnym skażeniem środowiska naturalnego i stanowiących zagrożenie dla ludzi. Ponadto ze względu na wysoką cenę kwasu fluorowodorowego takie metody obróbki byłyby niezwykle kosztowne.

Wadą omówionej obróbki termicznej jest to, że mimo iż maksymalna zawartość azbestu w odpadach azbestowo-cementowych wynosi 15%, a zatem 85 - 90% tych odpadów stanowi uwodniona matryca cementowa, to jednak ogrzewaniu dla uzyskania rozkładu minerałów azbestowych lub zeszklenia ich stopu, trzeba poddać całość odpadów, chociaż ich część cementowa takiego ogrzewania nie wymaga. Wymagane zapotrzebowanie energii jest nieporównywalnie wysokie w stosunku do niskiej zawartości azbestu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania klinkieru cementowego przy użyciu odpadowych produktów azbestowo-cementowych, który to sposób byłby stosunkowo tani i pozwoliłby na prawie całkowite wyeliminowanie szkodliwego wpływu na środowisko naturalne, występującego przy stosowaniu znanych sposobów obróbki takich produktów odpadowych.

Zgodny z wynalazkiem sposób wytwarzania klinkieru cementowego z surowej mączki cementowej i odpadów i/lub produktów azbestowo-cementowych, polega na tym, że odpady i/lub produkty azbestowo-cementowe rozdrabnia się w warunkach podciśnienia w strefie czarnej i miele na mączkę azbestowo-cementową, którą modyfikuje się termicznie w temperaturze około 1800°C przez wdmuchiwanie nad palnik w strefie płomienia pieca obrotowego, w ilości 2 - 5% w przeliczeniu na masę surowej mączki cementowej, w zależności od rodzaju paliwa, po czym zmodyfikowaną termicznie mączkę azbestowo-cementową wypala się wraz z surową mączką cementową w strefie spiekania pieca obrotowego, z wytworzeniem klinkieru cementowego.

Określenie „strefa czarna” oznacza hermetycznie zamkniętą komorę bezpieczeństwa, w której utrzymuje się podciśnienie i w której prowadzi się obróbkę materiałów rakotwórczych, np. materiałów zawierających włókna azbestowe. Strefa czarna jest wyposażona w wielostop4

179 957 niowy układ filtracyjny, zapewniający zmniejszenie zawartości szkodliwych materiałów w otoczeniu do wartości przewidzianej normami.

Gdy piec jest opalany stałymi paliwami zawierającymi popiół, mączkę azbestowo-cementową dodaje się w ilości co najwyżej 3%. W przypadku opalania pieca olejem lub gazem, mączkę azbestowo-cementową dodaje się w ilości co najwyżej 5%.

Pod działaniem płomienia o wysokiej temperaturze (1800°C) części azbestowe ulegają przemianie i ten termicznie zmodyfikowany materiał ulega asymilacji w produkcie wypalania, a zatem staje się częścią klinkieru cementowego.

Zaletę sposobu według wynalazku stanowi prawie identyczny skład chemiczny produktu wypalania i cementowej matrycy mączki azbestowo-cementowej poddawanej termicznej obróbce w strefie płomienia.

W trakcie przechodzenia przez strefę płomienia następuje zniszczenie struktury siatki przestrzennej składnika azbestowego w wyniku uwolnienia wody krystalizacyjnej, z równoczesnym utworzeniem bezwodnych krzemianów magnezowych. Morfologia włókien składnika azbestowego ulega przy tym całkowitej przemianie.

Ze względu na wymagane normami ograniczenia zawartości MgO w cemencie portlandzkim, pozwalające na uniknięcie ruchu MgO w betonie, przy obliczeniach zadanego składu wsadu mączki surowej, względnie składu klinkieru cementowego jako produktu końcowego, należy brać pod uwagę dodatek składnika azbestowo-cementowego.

Wszelkie substancje organiczne obecne w składniku azbestowo-cementowym ulegają ilościowemu spaleniu w płomieniu, a zatem są usuwane w sposób nieszkodliwy.

Zalety wynalazku polegają na tym, że zużyte produkty i odpady azbestowo-cementowe są utylizowane tanim i nieszkodliwym dla środowiska naturalnego sposobem, a otrzymany sposobem według wynalazku klinkier cementowy jest materiałem budowlanym wysokiej jakości, nie stanowiącym jakiegokolwiek zagrożenia dla środowiska.

Wynalazek ilustruje następujący przykład.

Przykład

Produkty azbestowo-cementowe rozdrobniono w warunkach podciśnienia w strefie czarnej, a następnie zmielono w młynie. Tak otrzymaną mączkę azbestowo-cementową wprowadzono do strefy płomienia pieca do wytwarzania klinkieru z cementu portlandzkiego. Dla uzyskania klinkieru cementowego o pożądanych właściwościach należy przestrzegać następujących parametrów surowej mączki przeznaczonej do spiekania:

współczynnik wapienny I =58 współczynnik krzemianowy = 2,8 współczynnik glinowy - 1,9

Skład mieszaniny surowców był następujący: wapień 87% glina 55% piasek 85%

Przy zachowaniu pożądanych parametrów surowej mączki wprowadzenie mączki azbestowo-cementowej (jako dodatkowego składnika surowej mączki) w ilości 2% w przeliczeniu na wyjściowąmieszaninę surowej mączki, pozwoliło na zastąpienie nią 1 % wapienia i 1 % piasku.

W przypadku urządzenia o wydajności 2000 ton klinkieru na dzień, możliwe było dodawanie 70 ton mączki azbestowO-cementowej dziennie.

Dodanie mączki azbestowo-cementowej do surowej mączki, w przypadku której zawartość MgO w gotowym klinkierze wynosiłaby np. 1,5 - 2%, spowodowało wzrost tej zawartości do

2-21,1 5%, a więc do wartości znacznie poniżej górnej granicy podanej w różnych normach dla cementów, wynoszącej < 5%.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego z surowej mączki cementowej i odpadów i/lub produktów azbestowo-cementowych, znamienny tym, że odpady i/lub produkty azbestowo-cementowe rozdrabnia się w warunkach podciśnienia w strefie czarnej i miele na mączkę azbestowo-cementową, którą modyfikuje się termicznie w temperaturze około 1800°C przez wdmuchiwanie nad palnik w strefie płomienia pieca obrotowego, w ilości 2 - 5% w przeliczeniu na masę surowej mączki cementowej, w zależności od rodzaju paliwa, po czym zmodyfikowaną termicznie mączkę azbestowo-cementową wypala się wraz z surową mączką cementową w strefie spiekania pieca obrotowego, na klinkier cementowy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku opalania pieca stałymi paliwami zawierającymi popiół mączkę azbestowo-cementową dodaje się w ilości co najwyżej 3% w przeliczeniu na masę surowej mączki cementowej.