PL229385B1 - Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego - Google Patents
Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiegoInfo
- Publication number
- PL229385B1 PL229385B1 PL415929A PL41592916A PL229385B1 PL 229385 B1 PL229385 B1 PL 229385B1 PL 415929 A PL415929 A PL 415929A PL 41592916 A PL41592916 A PL 41592916A PL 229385 B1 PL229385 B1 PL 229385B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- raw material
- weight
- production
- cao
- cement
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 title description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 9
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims abstract description 5
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 33
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 27
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 26
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical group [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002974 CaO–SiO2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical class [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 1
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940036811 bone meal Drugs 0.000 description 1
- 239000002374 bone meal Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000010786 composite waste Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002989 correction material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N virginiamycin-S1 Natural products CC1OC(=O)C(C=2C=CC=CC=2)NC(=O)C2CC(=O)CCN2C(=O)C(CC=2C=CC=CC=2)N(C)C(=O)C2CCCN2C(=O)C(CC)NC(=O)C1NC(=O)C1=NC=CC=C1O FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego, zawierający naturalne wapienie, margle, surowce ilaste oraz surowce odpadowe pochodzenia przemysłowego, w którym to zestawie zawartości głównych tlenków w % wagowych wynoszą: 41 - 48 CaO, 12 - 16 SiO2, 2 - 5 Al2O3 i 1 - 3 Fe2O3, charakteryzuje się tym, że surowiec odpadowy stanowi wapno pokarbidowe powstałe w wyniku produkcji acetylenu z karbidu, zawarte w zestawie surowcowym w ilości 1 - 35% wagowych i które składa się w % wagowych z: 60 - 75 CaO, 1 - 5 SiO2, 0,5 - 3 Al2O3, 0 - 1 Fe2O3, 0 - 1 SO3, 0 - 1 MgO, 0 - 0,1 Na2O, 0 - 0,1 K2O, 0 - 0,2 TiO2, 0 - 0,2 P2O5, a straty prażenia stanowią 20 - 34% wagowych, natomiast średnia wielkość ziaren wapna pokarbidowego zawiera się w przedziale od 20 do 60 µm.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego.
Klinkier portlandzki jest materiałem hydraulicznym, stanowiącym półprodukt w procesie wytwarzania cementu. Jak wiadomo z praktyki przemysłowej i wielu podręczników np. W. Brylicki i in., pt. Technologia budowlanych materiałów wiążących. Cement, WSiP, Warszawa 1983, M. Gawlicki i in., pt. Materiały budowlane. Podstawy technologii i metody badań. Red. J. Małolepszy, Wydawnictwo AGH, Kraków 2008, W. Kurdowski, pt. Chemia cementu i betonu, Wydawnictwo Polski Cement, Kraków 2010, PWN Warszawa 2010, do produkcji klinkieru portlandzkiego wykorzystuje się surowce zapewniające uzyskanie namiaru surowcowego o odpowiednich relacjach pomiędzy zawartościami CaO, S1O2, AI2O3, i Fe2O3. Relacje te określane są za pomocą tzw. modułów, wyrażających stosunki wagowe pomiędzy wymienionymi tlenkami. W praktyce przemysłowej stosowany jest zwykle moduł nasycenia klinkieru portlandzkiego wapnem, tzw. LSF (z ang. Limę Saturation Factor), który określa skład chemiczny zestawu surowcowego zapewniający optymalne (możliwie wysokie) związanie CaO w wypalonym klinkierze portlandzkim, jak również moduły krzemianowy (MK) i glinowy (MG) określające stosunki pomiędzy tlenkami krzemu, glinu i żelaza.
O przydatności surowców do produkcji klinkieru decydują również ich właściwości fizyczne, takie jak np. wilgotność złożowa, czy twardość oraz właściwości technologiczne wpływające na zużycie ciepła w procesie wypalania klinkieru. Zmielony zestaw surowcowy wypala się w temperaturze 1450°C w piecach obrotowych, w których po serii przemian i reakcji chemicznych tworzą się cztery podstawowe składniki klinkieru : alit - 3 CaO-SiO2 w ilości 50-65% wagowych, belit - 2 CaO-SiO2 w ilości 10-20% wagowych, glinian trójwapniowy - 3 CaO AI2O3 w ilości około 10% wagowych oraz brownmilleryt - 4 CaO Al2O3-Fe2O3 w ilości około 10% wagowych.
Złoża, których skład chemiczny byłby zbliżony do pożądanego składu surowcowego namiaru cementowego są rzadkością. Konieczne jest więc komponowanie namiaru surowcowego z kilku składników. Jako podstawowe surowce do produkcji cementu stosuje się naturalne wapienie wprowadzające do zestawu surowcowego tlenek wapnia w postaci kalcytu oraz surowce wapienno-ilaste tzw. margle, które oprócz tlenku wapnia wprowadzają do zestawu surowcowego także tlenki krzemu, glinu i żelaza. Stosuje się również tak zwane surowce korygujące, stanowiące dodatkowe źródło tlenków krzemu, glinu i żelaza np. surowce naturalne takie jak gliny, piaski, łupki, czy też ubogie rudy żelaza.
W ostatnich latach, ze względów ekonomicznych i ekologicznych, coraz częściej jako surowce korygujące stosuje się materiały odpadowe, głównie pochodzenia przemysłowego, m.in. popioły lotne, żużle i pyły hutnicze oraz odpady pogórnicze. Zdecydowana większość występujących w stanie stałym materiałów odpadowych, o ile tylko nie zawierają one w nadmiarze niepożądanych w klinkierze portlandzkim składników chemicznych, może stanowić dodatek do cementowej mieszaniny surowcowej.
W opisie patentowym LJS6685771 B1 ujawniono granulat wytworzony z cząstek mineralnych i materiałów odpadowych, który wchodzi w skład zestawu surowcowego przeznaczonego do wytwarzania klinkieru portlandzkiego. Jako materiały odpadowe wykorzystywane są m.in. popioły lotne, pyły hutnicze, pyły z pieca wapienniczego, pyły cementowe, czy też resztki farby po malowaniu proszkowym, które granuluje się z dodatkiem rozpuszczalnego w wodze lakieru lub kleju.
Jak opisano w publikacji J. Kołakowski, K. Tyszka, pt. „Właściwości popiołów lotnych z węgla kamiennego i brunatnego”, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 1965, popioły lotne i żużle paleniskowe stanowiące pozostałości po spalaniu węgla w warunkach przemysłowych charakteryzują się składem chemicznym, który zapewnia wzbogacenie cementowej mieszaniny surowcowej w tlenki krzemu, glinu i żelaza, a więc składniki na ogół deficytowe w naturalnych surowcach wapiennych. Dotyczy to zwłaszcza popiołów lotnych i żużli paleniskowych otrzymywanych przy spalaniu węgli kamiennych, których skład chemiczny jest w miarę stabilny i zbliżony na całym świecie, ponieważ główną skałę płoną we wszystkich złożach węgla kamiennego stanowi glinka karbońska. Konwencjonalne popioły lotne pochodzące ze spalania węgli kamiennych zawierają w % wagowych: 45-55 S1O2, 18-25 AI2O3, 5-10 Fe20s, 1-5 CaO, 0-2 MgO, 0-4 SO3. Z kolei żużel paleniskowy zwykle zawiera w % wagowych: 32-48 S1O215-22 AI2O3, 10-15 Fe20s, 1-8 CaO, 0-3 MgO, 0-3 SO3.
Z publikacji H. Mróz pt. „Określenie warunków zastąpienia naturalnego surowca niskiego popiołem lotnym w Cementowni Nowiny”, Cement-Wapno-Gips, 1991, Nr 2 znane jest wykorzystanie popiołów lotnych w charakterze surowców korygujących w technologii cementu.
PL 229 385 Β1
Znany jest z opisu patentowego PL162748 B1 zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego składający się z kamienia wapiennego, gliny lub margli i żużla konwertorowego w ilości 0,3-20% wagowych.
W procesie wytwarzania klinkieru, ujawnionym w opisie patentowym PL191257 B1, do wsadu dodaje się przed wlotem pieca rozdrobniony i przesiany żużel stalowniczy, korzystnie o uziarnieniu nie przekraczającym 50 mm.
Znane jest z publikacji Z. Paluchniewicz pt. „Badania możliwości wykorzystania niskocynkowych pyłów stalowniczych w produkcji klinkieru cementowego”, Ochrona Powietrza, 2002 (VoL 36), Nr 4 (210) wykorzystanie w technologii cementu w charakterze surowca korygującego odpadów pochodzących z przemysłu metalurgicznego. Odpady te mogą pochodzić z przeróbki rud żelaza, a także z procesów produkcyjnych przebiegających przede wszystkim na oddziałach wielkich pieców, w stalowniach i koksowniach. W szczególności, korzystne jest wykorzystanie odpadów bogatych w tlenki żelaza, umożliwiających wzbogacenie cementowego zestawu surowcowego w ten składnik, który jest niezbędny do uzyskania w wypalonym klinkierze portlandzkim odpowiednich ilości brownmillerytu 4 CaO-Al2O3-Fe2O3.
Z publikacji Z. Xie, Y. Xi pt. „Use of recycled glass as a raw materiał in the manufacture of Portland cement”, Materials and Structures, 2002 (Vol. 35), Nr 9-10, znane jest zastosowanie w technologii cementu dodatku do zestawu surowcowego w postaci odpadowej stłuczki szklanej. Odpad ten wprowadza do surowca znaczne ilości tlenków krzemu oraz wapnia i umożliwia zmniejszenie energochłonności procesu wypalania klinkieru portlandzkiego poprzez obniżenie temperatury jego spiekania. Jednakże ze względu na duże zawartości w stłuczce szklanej tlenków sodu i potasu, których zwiększona obecność w cemencie jest niepożądana, istnieje ilościowe ograniczenie tego dodatku do surowca cementowego.
Brakujące ilości S1O2 w cementowym zestawie surowcowym można również uzupełniać przy zastosowaniu jako dodatku odpadów chalcedonitowych, co opisano w publikacji I. Kosk pt. „Kompleksowe zagospodarowanie odpadowych surowców chalcedonitowych z osadników kopalni Inowłódź w ochronie środowiska oraz w przemyśle materiałów budowlanych”, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2003 (Vol. 26), Nr 1.
W charakterze surowców korygujących w technologii cementu stosowane są również inne materiały odpadowe, głównie ze względu na potrzebę ich utylizacji, takie jak np. odpady z przemysłu papierniczego opisane w publikacji L. „Ernstbrunner pt. The use of paper residues in rotary kilns”, World Cement, 1994 (VoL25), Nr 9, czy też odpady komunalne i osady pochodzące z oczyszczalni ścieków, wskazane w publikacji H. Uchikawa H i in. pt. „Ecocement - frontier of recycling of urban composite wastes”, World Cement, 1995 (VoL 26), Nr 11.
Ze zgłoszenia PL 369779 A1 znany jest sposób utylizacji ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, który charakteryzuje się tym, że ustabilizowany komunalny osad ściekowy w ilości 10-30% wagowych po wstępnym rozdrobnieniu miesza się z miałem węglowym i/lub łupkami przywęglowymi i/lub popiołami lotnymi i/lub mączką kostną i/lub biomasą, a po ujednorodnieniu w zależności od właściwości uzyskanego produktu stosuje się jako paliwo w ilości do 100% wagowych i/lub jako dodatek korygujący namiar surowcowy w ilości 10-30% wagowych w procesie wypalania klinkieru cementowego, po uprzednim jednoczesnym wysuszeniu i zmieleniu, aż do uzyskania pozostałości na sitach o oczkach 200 μm w ilości 2,5-3% wagowych, a na sitach o oczkach 88 μm w ilości 15-20% wagowych.
Materiały odpadowe mogą być również wykorzystane do częściowego zastąpienia głównych (wapiennych) składników zestawu surowcowego przeznaczonego do wytwarzania klinkieru portlandzkiego. Znane są z publikacji J. Olejarz i in. pt. „Węglanowe surowce odpadowe szansą w produkcji cementu i wapna”, Warstwy, 1998, Nr 3, materiały odpadowe, w których dominującym składnikiem jest węglan wapnia CaCOs, wykorzystywane do częściowego zastępowania naturalnych wapieni i margli.
Produkcja cementu jest procesem niezwykle energochłonnym, do którego ze względu na masowy charakter produkcji zużywa się znaczne ilości naturalnych surowców. Do wyprodukowania 1 tony klinkieru potrzeba przeciętnie 1,5 tony surowców, z czego podczas reakcji kalcynacji CaCOs -> CaO + CO2 do powietrza emitowane jest około 0,7 tony dwutlenku węgla.
Zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju, w przemyśle cementowym dąży się do obniżenia energochłonności, zwiększenia udziału surowców odpadowych w procesie produkcyjnym oraz obniżenia emisji CO2 do atmosfery. Warunki te w dużym stopniu można spełnić poprzez odpowiedni dobór surowców przeznaczonych do wytwarzania klinkieru.
PL 229 385 Β1
Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego, podobnie jak w znanych ze stanu techniki rozwiązaniach zawiera naturalne wapienie, margle, surowce ilaste oraz surowce odpadowe pochodzenia przemysłowego, w którym to zestawie zawartości głównych tlenków w % wagowych wynoszą: 41-48 CaO, 12-16 S1O2, 2-5 AI2O3 i 1-3 Fe2O3.
Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że surowiec odpadowy stanowi wapno pokarbidowe powstałe w wyniku produkcji acetylenu z karbidu, zawarte w zestawie surowcowym w ilości 1-35% wagowych i które składa się w % wagowych z: 60-75 CaO, 1-5 S1O2 0,5 - 3 AI2O3, 0-1 Fe20s, 0-1 SO3, 0-1 MgO, 0-0,1 Na2O, 0-0,1 K2O, 0-0,2 T1O2, 0-0,2 P2O5, a straty prażenia stanowią 20-34% wagowych, natomiast średnia wielkość ziaren wapna pokarbidowego zawiera się w przedziale od 20 do 60 μm.
Fazą zdecydowanie dominującą pod względem ilościowym w wapnie pokarbidowym jest wodorotlenek wapnia, stechiometrycznie zawierający 75,67% tlenku wapnia CaO. Natomiast, źródłem CaO dla bazującego na surowcach wapiennych przemysłu cementowego są naturalne wapienie i margle oraz ewentualnie wapienne surowce odpadowe, w których nośnikiem tlenku wapnia jest minerał kalcyt Ca(CO)3. Stechiometryczna zawartość CaO w kalcycie wynosi 56%, a w warunkach rzeczywistych w naturalnych wapieniach, którymi dysponuje przemysł cementowy zawartość CaO rzadko przekracza 50%. Stąd też, użycie zgodnie z wynalazkiem dodatku wapna pokarbidowego do cementowej mieszaniny surowcowej daje możliwość podwyższenia wskaźnika nasycenia klinkieru portlandzkiego wapnem LSF w tej mieszaninie i dzięki temu pozwala na wypalenie z niej klinkieru portlandzkiego o lepszej jakości ze względu na zwiększoną zawartość alitu 3CaO-SiO2, decydującego o własnościach wytrzymałościowych cementu.
Wypalaniu surowca cementowego z udziałem wapna pokarbidowego towarzyszy mniejsza emisja dwutlenku węgla CO2, ponieważ przy rozkładzie termicznym wapna pokarbidowego do atmosfery wydziela się para wodna H2O, podczas gdy rozkład termiczny kalcytu powoduje uwalnianie do atmosfery dwutlenku węgla. Zmniejsza się również energochłonność procesu wypalania, gdyż dysocjacja termiczna wodorotlenku wapnia następuje w temperaturze około 500°C, przy czym ciepło reakcji rozkładu Ca(OH)2 na CaO i H2O wynosi 904,2 kJ/kg, natomiast dekarbonatyzacja węglanu wapnia przebiega w temperaturze ponad 900°C, a ciepło reakcji rozkładu CaCOs na CaO i CO2 wynosi 1778,4 kJ/kg.
Ponadto, ze względu na wykorzystywanie dużych ilości cementu w branży budowlanej, wynalazek umożliwia zagospodarowanie znacznych ilości wapna pokarbidowego, dzięki czemu odpad jest eliminowany ze środowiska naturalnego. Jednocześnie obniżeniu ulega całkowite zużycie surowców naturalnych.
Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w przykładach jego realizacji.
Przykład 1
Zestaw surowcowy przeznaczony do wytwarzania klinkieru portlandzkiego, składa się z: 50% wagowych naturalnego wapienia, 37% wagowych margla,
4% wagowych surowców ilastych,
9% wagowych wapna pokarbidowego, powstałego w wyniku produkcji acetylenu z karbidu, pochodzącego ze składowiska II Miejsko-Przemysłowej Oczyszczalni Ścieków Sp. z 0.0. w Oświęcimiu.
Wapno pokarbidowe składa się w % wagowych z: 67,1 CaO, 2,6 S1O2, 1,4 AI2O3, 0,2 Fe20s, 0,6 SO3, 0,7 MgO, 0,1 T1O2, a straty prażenia stanowią 27,3% wagowych.
Średnia wielkość ziaren wapna pokarbidowego wynosi 35 μm.
Zawartość głównych tlenków w % wagowych w zestawie surowcowym wynosi: 45,9 CaO, 14,6 S1O2, 3,8 AI2O3 i 1,7 Fe2O3.
Jednocześnie przygotowano zestaw referencyjny, który zawiera:
61% wagowych naturalnego wapienia,
35% wagowych margla,
4% wagowych surowców ilastych.
Zawartość głównych tlenków w % wagowych w zestawie referencyjnym wynosi: 44,8 CaO, 15,0 S1O2, 3,6 AI2O3 i 1,5 Fe2O3·
Zestawy surowcowe (z udziałem wapna pokarbidowego i referencyjny) zmielono i wypalano w zakresie temperatur 1000-1450°C w celu określenia współczynnika spiekalności S według Blaise’a, określającego zawartości wolnego tlenku wapnia CaOw w mieszaninach surowcowych wypalanych w różnych temperaturach.
PL 229 385 Β1
Jest on określony wzorem:
_____________600_____________
Ci + C2 + C3 + Cą + Cg + C6 + Cy gdzie Ci - zawartość CaOwW mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1000°C, C2 - zawartość CaOw w mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1100°C, Cs - zawartość CaOw mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1200°C, C4 - zawartość CaOw w mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1300°C, Cs - zawartość CaOw w mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1350°C, Ce - zawartość CaOw mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1400°C i C7 - zawartość CaOw w mieszaninie surowcowej wypalanej w temperaturze 1450°C.
Moduł nasycenia wapnem LSF obliczono ze wzoru:
LSF =
CaO 100
2,8 SiO2 + 0,65 Fe2O3 + 1,18 ΛΙ2Ο3
Wartości S oraz LSF dla zestawu surowcowego według wynalazku oraz zestawu referencyjnego pokazano w tabeli 1.
Tabela 1
| Badana wielkość | I Zestaw surowcowy według ______ wynalazku | Zestaw referencyjny |
| LSF | 98,48 | 97,42 |
| S • -...................i | 6,27 ....... | 5,97 |
Współczynnik spiekalności S dla zestawu surowcowego według wynalazku jest większy o około 5% od współczynnika dla zestawu referencyjnego, co świadczy o lepszej spiekalności zestawu według wynalazku. Jednocześnie, zestaw zawierający 9% dodatku wapna pokarbidowego charakteryzuje się wysokim modułem LSF, który wynosi 98,48.
Z klinkierów, otrzymywanych z namiarów surowcowych o tak wysokich wartościach LSF, możliwe jest wytwarzanie cementów o podwyższonej jakości.
Przykład 2
Zestaw surowcowy przeznaczony do wytwarzania klinkieru portlandzkiego, zawiera:
34% wagowych naturalnego wapienia,
42% wagowych margla,
4% wagowych surowców ilastych,
20% wagowych wapna pokarbidowego, powstałego w wyniku produkcji acetylenu z karbidu, pochodzącego ze składowiska II Miejsko-Przemysłowej Oczyszczalni Ścieków Sp. z 0.0. w Oświęcimiu.
Wapno pokarbidowe składa się w % wagowych z: 67,1 CaO, 2,6 S1O2, 1,4 AI2O3, 0,2 Fe20s, 0,6 SO3, 0,7 MgO, 0,1 T1O2, a straty prażenia stanowią 27,3% wagowych.
Średnia wielkość ziaren wapna pokarbidowego wynosi 35 μm.
Zawartość głównych tlenków w % wagowych w zestawie surowcowym wynosi: 46,5 CaO, 15,3 S1O2, 3,9 AI2O3 i 1,9 AI2O3.
Jednocześnie przygotowano zestaw referencyjny, jak w przykładzie 1.
Wartości współczynników spiekalności S oraz modułów nasycenia wapnem LSF określono jak w przykładzie 1 i pokazano w tabeli 2.
PL 229 385 Β1
T a b e I a 2
| Badana wielkość | Zestaw surowcowy według wynalazku i | I Zestaw referencyjny 97,42 |
| LSF | 99,21 | |
| S | 6,01 | 5,97 |
Przy znacznie podwyższonym module LSF zestawu surowcowego z dodatkiem wapna pokarbidowego, a więc zestawu otrzymanego według wynalazku, jego spiekalność jest porównywalna ze spiekalnością referencyjnego surowca cementowego.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego zawierający naturalne wapienie, margle, surowce ilaste oaz surowce odpadowe pochodzenia przemysłowego, w którym to zestawie zawartości głównych tlenków w % wagowych wynoszą 41-48 CaO, 12-16 S1O2 2-5 AI2O3 i 1-3 Fe2O3, znamienny tym, że surowiec odpadowy stanowi wapno pokarbidowe powstałe w wyniku produkcji acetylenu z karbidu, zawarte w zestawie surowcowym w ilości 1-35 wagowych z: 60-75 CaO, 1-5 S1O2, 0,5-3 AI2O3, 0-1 Fe20s, 0-1 SO3, 0-1 MgO, 0-01 Na2O, 0-01 K2O, 0-2 T1O2, 0-0,2 P2O5 a straty prażenia stanowią 20-34% wagowych, natomiast średnia wielkość wapna podkarbidowego zawiera się w przedziale od 20 do 60 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL415929A PL229385B1 (pl) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL415929A PL229385B1 (pl) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL415929A1 PL415929A1 (pl) | 2017-07-31 |
| PL229385B1 true PL229385B1 (pl) | 2018-07-31 |
Family
ID=59383814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL415929A PL229385B1 (pl) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL229385B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021002782B4 (de) * | 2021-05-31 | 2023-04-13 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Zementklinker unter Beimengung von Blaukalk |
-
2016
- 2016-01-27 PL PL415929A patent/PL229385B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL415929A1 (pl) | 2017-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Costa et al. | Reduction in CO2 emissions during production of cement, with partial replacement of traditional raw materials by civil construction waste (CCW) | |
| Locher | Cement: principles of production and use | |
| Abbas et al. | Environmental safe disposal of cement kiln dust for the production of geopolymers | |
| Buruberri et al. | Preparation of clinker from paper pulp industry wastes | |
| Telschow et al. | Cement Formation A Success Story in a Black Box: High Temperature Phase Formation of Portland Cement Clinker | |
| US8852339B2 (en) | Industrial process for the production of a clinker with a high content of belite | |
| RU2326842C2 (ru) | Сиалитный двухкомпонентный мокрый цемент, способ его производства и способ использования | |
| EA031499B1 (ru) | Способ получения клинкера на основе сульфоалюмината кальция, способ производства кальций-сульфоалюминатного цемента и вяжущее вещество, содержащее этот цемент | |
| CA2990086A1 (en) | Mineralizer for calcium sulfoaluminate ternesite cements | |
| Dahhou et al. | Synthesis and characterization of belite clinker by sustainable utilization of alumina sludge and natural fluorite (CaF2) | |
| CN111704375A (zh) | 改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法 | |
| Harrison et al. | The production of low energy cements | |
| CN113354311A (zh) | 一种资源节约型低碳水泥熟料及其制备方法 | |
| Peyronnard et al. | Estimation of the cementitious properties of various industrial by-products for applications requiring low mechanical strength | |
| CN102765893A (zh) | 利用废渣氟石膏和赤泥制备硫铝酸盐特种水泥熟料的方法 | |
| KR102649566B1 (ko) | 폐점토 및/또는 도석을 포함하는 시멘트 치환재, 이의 제조방법, 이를 포함하는 시멘트 조성물, 모르타르 및 콘크리트 | |
| Zongshou et al. | Cementitious materials science: Theories and applications | |
| Peys et al. | Co-calcination to produce a synergistic blend of bauxite residue and low-grade kaolinitic clay for use as a supplementary cementitious material | |
| CN105601134A (zh) | 一种全利用煤矸石制备水泥的方法 | |
| Strigáč | Effect of selected alternative fuels and raw materials on the cement clinker quality | |
| WO2023063236A1 (ja) | γ－２ＣａＯ・ＳｉＯ２を含有する焼成物の製造方法 | |
| PL229385B1 (pl) | Zestaw surowcowy do wytwarzania klinkieru portlandzkiego | |
| CN117401948B (zh) | 高温烧结高钙硫铝酸盐赤泥基注浆材料及制备方法与应用 | |
| Kurdowski et al. | Red mud and phosphogypsum and their fields of application | |
| PL233349B1 (pl) | Zestaw surowcowy przeznaczony do wytwarzania klinkieru portlandzkiego |