RO117446B1

RO117446B1 - Procedeu de obtinere a clincherului de ciment

Info

Publication number: RO117446B1
Application number: RO97-01720A
Authority: RO
Inventors: Rom D Young
Original assignee: Texas Ind Inc Dallas
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 2002-03-29
Also published as: DE69627145T2; WO1996028397A1; TR199700958T1; TW328942B; KR100252722B1; ES2196141T3; PT827491E; CZ287497A3; DE69627145D1; CA2215406A1; US5494515A; RU2146660C1; YU49040B; JPH10507437A; CA2215406C; EP0827491A4; CN1184457A; KR19980702994A; US5494515C1; YU80695A

Abstract

Inventia se refera la un procedeu de obtinere a clincherului de ciment intr-un cuptor rotativ, alungit, care are o extremitate de alimentare si o extremitate de incalzire, care este inclinata in jos in raport cu extremitatea de alimentare. O cantitate prestabilita de zgura de furnal, racita in aer, concasata si sortata, pentru a se obtine particule cu o marime predominanta de pana la un diametru efectiv de maximum 51 mm, se adauga unui flux de materie prima, la extremitatea de alimentare a cuptorului astfel incat fluxul de materie prima si zgura de furnal sa se deplaseze catre extremitatea calda. Zgura de furnal este topita si difuzata in materia prima, pentru formarea clincherului de ciment.

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a clincherului de ciment, în cuptoare rotative, lungi, în variante, pe cale umedă sau uscată, prin care se adaugă zgură de furnal, în extremitatea de alimentare a cuptorului unui flux de materie primă, care conține piatră de var. Fluxul de materie primă și zgura de furnal se deplasează către o sursă de căldură, amplasată la extremitatea caldă a cuptorului. Zgura de furnal se topește și difuzează în fluxul de materie primă, formându-se clincherul de ciment.

Sunt cunoscute procedee de obținere a clincherului de ciment (US 5 156 676). Un procedeu uzual, care se realizează într-un cuptor rotativ, fie pe cale umedă, fie pe cale uscată, este bine cunoscut. Materiile prime pentru ciment, așa cum sunt: piatra de var, argila și nisipul sau alte materii prime similare, sunt măcinate fin și amestecate intim, pentru a asigura un amestec omogen, la intrarea în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ. Cuptorul este înclinat cu unghi, astfel încât extremitatea caldă aferentă cuptorului să fie mai jos decât extremitatea de alimentare. Cuptorul are, în general, patru zone de lucru care includ: o zonă de precalcinare, o zonă de calcinare, o zonă de clincherizare și o zonă de răcire. Un combustibil uzual este combinat cu aer preîncălzit și injectat în cuptorul rotativ, la extremitatea caldă. în mod convențional, sunt folosiți, în procese de fabricare a cimentului, combustibili care constau din gaz natural, motorină sau praf de cărbune.

Materiile prime pentru ciment, fin mărunțite, sunt alimentate în cuptorul rotativ, prin extremitatea de alimentare și se supun încălzirii de la o temperatură apropiată mediului ambiant până la circa 538°C, în zona de calcinare. în această zonă, căldura gazelor de combustie, din zona de calcinare, este folosită pentru a ridica temperatura materiei prime, în plus, în cuptor, niște sisteme cu lanț sau alte sisteme similare pot fi atașate în interiorul cuptorului, fiind folosite pentru a îmbunătăți randamentul schimbului de căldură, dintre gazele respective și materia primă.

Temperatura materiei prime crește de la circa 538°C până la circa 1093°C, în timpul transportului prin zona de calcinare, unde CaCO₃ se descompune cu degajare de CO₂.

Materialul calcinat, la temperatua de circa 1093°C, trece apoi într-o zonă de clincherizare sau într-o zonă de ardere, unde temperatura este ridicată până la circa 1500°C. în această zonă, materia primă de bază se transformă în compuși de ciment tipici, de exemplu, în silicat tricalcic, silicat dicalcic, aluminat tricalcic și aluminoferită, tricalcică. Clincherul de ciment părăsește apoi, zona de clincherizare, unde se răcește și se prelucrează, apoi, prin măcinare.

Mai mult decât atât, folosirea zgurei de furnal ca materie primă pentru ciment este datată încă din anul 1774. La producerea fontei, furnalul este încărcat, în sistem continuu, pe la partea superioară, cu surse de oxid feric, fondant și combustibil. Din furnal se obțin două produse: fontă topită care se colectează într-un creuzet aferent furnalului (la partea inferioară a cuptorului) și zgură de furnal. Ambele produse sunt evacuate, periodic, din furnal, la o temperatură de circa 1500°C. Compoziția zgurii de furnal constă, în principal, din silice și alumină combinate cu oxizi de calciu și magneziu, din fondantul menționat. Activitatea cementitică a acestei zgure, pentru folosire în mortar sau beton, este determinată de compoziția ei și de viteza cu care se răcește materialul topit, când este evacuat din furnal.

în plus, la producerea oțelului, are loc un proces similar în care zgura de oțel lichidă, plutește pe baia de oțel. Și aici, compoziția de zgură de oțel constă, în special, din silice și alumină combinate cu oxizi de calciu și magneziu. Depozitarea atât a zgurei de oțel, cât și a zgurei de furnal ridică probleme majore pentru producătorul acestora, din cauza cantităților de materiale implicate.

Zgura de oțel ca și zgura de furnal are în componență particule care sunt foarte dure.

Zgura de furnal, la utilizare, este întotdeauna adusă într-o formă fin granulată sau pulverizată, ceea ce implică un consum important de energie, pentru măcinare și pulverizare,

RO 117446 Β1 operații necesare aducerii zgurii în forma menționată. Un astfel de procedeu este prezentat 50 în brevetul de invenție US 2 600 5I5, în care o zgură de furnal, sub forma unui amestec, fin pulverizat, cu adaos de piatră de var, este introdusă în cuptoare rotative de ciment, direct în flacăra cuptorului. Praful de zgură este suflat, în interior, în același timp și pe aceleași canale, cu combustibilul care constă din praf de cărbune, țiței greu sau gaz. Acest procedeu prezintă o serie de dezavantaje. Unul dintre acestea, care este și cel mai important, constă 55 în aceea că sunt necesare cantități enorme de energie, pentru pulverizarea și uscarea materialului care urmează a fi introdus în cuptor.

Mulți din compușii chimici existenți în compoziția zgurii de oțel și a zgurii de furnal sunt comuni cu compușii chimici ai cimentului, iar căldura lor de formare se realizează în procesele respective. Institutul American al Cimentului definește zgura de furnal astfel: 60

Zgura de furnal este un produs nemetalic, care constă, în special, din silicați, aluminosilicați de calciu și alte baze și care se dezvoltă în stare topită, simultan cu fonta întrun furnal.

Zgura de furnal, răcită în aer este un material care rezultă din solidificarea zgurei de furnal, topită în condiții atmosferice: răcirea ulterioară poate fi accelerată prin aplicarea 65 apei pe suprafața solidificată.

Zgura de furnal expandată este un material celular, ușor, obținut prin prelucrarea comandată a zgurii de furnal, topite, cu apă și/sau cu apă și alți agenți, de exemplu, abur sau aer comprimat.

Zgura de furnal granulată este un material granular sticlos, care se formează când 70 zgura de furnal topită se răcește rapid, de exemplu, prin scufundare în apă.

în invenție, dacă nu se indică altfel, termenul “zgură de furnal” este folosit, în continuare, pentru a desemna numai “zgura de furnal răcită în aer” și nu zgura de furnal expandată sau granulată.

Aceste produse, cu adaos de CaO, pot fi transformate în 3CaO.SiO₂ (C₃S), 75

2CaO.SiO₂(C₂S), 2CaO.Fe₂O₃ (C^F), ^aO.AțjQ.F^Q (C₄AF), SCaO.A^Q (CjA), în zona de ardere a cuptorului rotativ.

Experiența arată că zgura de furnal nu are efect dăunător asupra funcționării unui cuptor rotativ de ciment. Emisia de substanțe volatile, din cuptorul rotativ, este ameliorată prin tratarea termică, în prealabil, a zgurii. Cele mai volatile substanțe sunt eliminate (dioxid 80 de carbon, carbon, substanțe organice volatile și alte substanțe similare). Totuși, după cum se indică în stadiul tehnicii, sunt necesare operații tehnologice, care constau în măcinarea fină, mărunțirea sau pulverizarea zgurei, costisitoare în procesul de fabricare a cimentului.

întrucât se cunoaște, de mult timp, că o șerie de substanțe chimice și compuși chimici din zgura de furnal este comună cu materiale care formează cimentul și, întrucât 85 zgura de furnal este disponibilă în cantități mari, este avantajos să poată fi folosită zgura de furnal, în procesul de fabricare a cimentului, cu condiția ca aceasta să poată fi folosită într-o stare mai grosieră față de starea granulară sau pulverizată impusă. De asemenea, este avantajos ca zgura de furnal să poată fi adăugată materiei prime, care urmează a fi introdusă în cuptor, în extremitatea de alimentarea a cuptorului și nu în extremitatea caldă 90 aferentă acestuia.

Procedeul conform invenției constă în aceea că se concasează și se sortează zgură de furnal răcită în aer, pentru a rezulta particule cu o mărime predominantă de până la un diametru efectiv de maximum 51 mm, se adaugă o cantitate prestabilită din zgura de furnal răcită în aer concasată și sortată la fluxul de materie primă de la extremitatea de alimentare 95 a cuptorului astfel încât fluxul de materie primă și zgură de furnal să se deplaseze către extremitatea caldă, zgura de furnal fiind topită și difuzată în materia primă, pentru formarea clincherului de ciment.

RO 117446 Β1

Zgura de furnal, în stare grosieră, cu o dimensiune a particulelor reprezentată printrun diametru de până la 51 mm, este introdusă în zona de intrare în cuptor. Se obțin astfel, toate avantajele folosirii zgurii de furnal, în procedee uzuale de fabricare a clincherului de ciment, dar fără dezavantajele legate de cerințele impuse pentru asigurarea fazelor de măcinare, pulverizare sau mărunțire fină a zgurii și de introducere a zgurii de furnal în extremitatea caldă a cuptorului.

După cum s-a specificat mai sus, experiența inventatorilor demonstrează că zgura de furnal are un efect dăunător asupra cuptorului rotativ pentru ciment. Emisia de substanțe volatile din cuptorul rotativ este ameliorată, întrucât zgura de furnal este, în prealabil, tratată termic și majoritatea substanțelor volatile care constau din dioxid de carbon, carbon, substanțe volatile organice și substanțe similare sunt eliminate. Compoziția chimică a zgurii de furnal este adecvată utilizării acesteia, în procesul de fabricare a cimentului, conservându-se astfel energia în proces. în acest fel, există o serie de avantaje ale folosirii zgurii. în primul rând, după cum s-a afirmat anterior, nu sunt necesare o serie de faze tehnologice: măcinare, pulverizare, mărunțire fină a zgurii. Cantități mari de zgură grosieră (definită aici ca zgură de furnal, având dimensiuni efective ale particulelor predominante, de până la 51 mm în diametru) pot fi încorporate în compoziția clincherului de ciment, numai cu mici modificări chimice, în zona de alimentare a fluxului de material uzual, în cuptorul rotativ. Fazele de mărunțire și cernere sunt impuse numai pentru acele particule de zgură ale căror dimensiuni depășesc 51 mm în diametru.

Alte avantaje care rezultă din aplicarea invenției sunt următoarele:

- Nu este necesară faza de uscare a zgurii, conținutul inerent de umiditate variind de la 1 % până la 6% (în varianta de procedeu pe cale umedă realizată în cuptorul rotativ are loc o reducere importantă a umidității și economii substanțiale de energie, iar în varianta de procedeu pe cale uscată, nu este necesar ca zgura de furnal să fie uscată);

- Nu are loc nici un fel de înfundare a cuptorului, cu reziduu sau prin formarea clincherului de ciment (atât în cuptoarele rotative în care se utilizează aplicarea procedeului de obținere a clincherului de ciment pe cale uscată, cât și în cuptoarele rotative în care se utilizează aplicarea procedeului de obținere a clincherului de ciment pe cale umedă, zgura de furnal, grosieră, are un efect de curățire asupra formării materialului la deplasarea acestuia prin cuptor);

- Zgura de furnal, grosieră, poate fi folosită ca parte integrantă a materiei prime inițiale și este introdusă în cuptor în zona extremității de alimentare a acestuia (zgura de furnal și materia primă, uscată sau umedă, pot fi injectate în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ, ca materiale separate și pot fi injectate împreună în respectiva extremitate de alimentare aferentă a cuptorului fără o amestecare prealabilă);

- Numai mici modificări chimice în compoziția materiei prime se impun pentru ca o materie primă uzuală să se adapteze compoziției zgurii de furnal (aceasta înseamnă, de regulă, că materia primă trebuie să fie mai bogată în ceea ce privește conținutul de oxid de calciu);

- Structrua chimică a zgurii de furnal, în stare grosieră se transformă, în timpul tratamentului termic din interiorul cuptorului rotativ, prin difuzie, într-o structură chimică adecvată clincherului de ciment;

- Se obțin economii importante de energie, la utilizarea zgurii de furnal, în procesul de obținere a clincherului de ciment, datorită temperaturii scăzute la care se topește zgura de furnal și datorită faptului că nu sunt necesare fazele de măcinare sau pulverizare a zgurii de furnal;

- Creșterile de producție a clincherului de ciment sunt, în cea mai mare parte, proporționale cu cantitatea de zgură de furnal folosită;

RO 117446 Β1

- Situația mediului ambiant al procesului cu cuptor rotativ se ameliorează, datorită conținutului scăzut de substanțe volatile din zgura de furnal;

- Reciclarea zgurei de furnal ameliorează starea mediului ambiant, întrucât aceasta 150 asigură o folosire importantă a unor cantități mari de zgură de furnal, disponibile, evitându-se așa-numitele probleme ce se pun în legătură cu depozitarea zgurii de furnal;

- Costul producției de ciment scade, în mare măsură, datorită economiilor de energie și unei aprovizionări abundente cu zgură de furnal, la preț scăzut.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, este asigurarea unui procedeu 155 îmbunătățit de fabricare a clincherului de ciment, prin folosirea zgurii de furnal, în stare grosieră, rezultată ca produs secundar, în procese de elaborare a fontei.

Zgura de furnal, în stare grosieră, are dimensiuni efective ale particulelor predominante de 51 mm sau mai mici decât această valoare maximă.

Procedeul de fabricare a clincherului de ciment, conform invenției, se realizează într- 160 un cuptor rotativ, alungit, care este prevăzut cu o extremitate de alimentare și o extremitate caldă. Extremitatea caldă este înclinată în jos față de capătul de alimentare. Procedeul cuprinde fazele de: dirijare a căldurii de la o sursă de căldură, amplasată la extremitatea caldă a cuptorului, introducere a unui flux de materie primă, ce conține var nestins, la extremitatea de alimentare aferentă cuptorului, astfel încât fluxul de materie primă să se 165 deplaseze către sursa de căldură de la extremitatea caldă, aferentă cuptorului și o fază de adăugare a unei cantități prestabilite de zgură de furnal, sfărâmată și cernută, în fluxul de materie primă la extremitatea de alimentare aferentă cuptorului astfel încât, când fluxul de materie primă și zgură de furnal se deplasează către extremitatea caldă aferentă cuptorului, zgura de furnal să poată fi topită sub acțiunea căldurii și difuzată, apoi în fluxul de materie 170 primă, pentru a forma clincher de ciment.

Instalația pentru formarea clincherului de ciment cuprinde un cuptor de ciment, rotativ, având o extremitate de alimentare și o extremitate caldă, extremitatea caldă fiind înclinată în jos față de extremitatea de alimentare, o sursă de căldură, amplasată la extremitatea caldă, pentru a încălzi interiorul cuptorului rotativ și mijloace de transport pentru 175 introducerea unui flux de materie primă, ce conține var nestins și zgură de furnal, la extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ astfel încât, când fluxul de materie primă și zgură de furnal se deplasează către capătul cald al cuptorului, zgura de furnal să poată fi difuzată cu ajutorul căldurii în materia primă, pentru a forma clincher de ciment.

în continuare, se prezintă un exemplu de realizare a procedeului conform invenției 180 în legătură cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig.1, reprezentare schematică a unui sistem cu cuptor rotativ, pentru formarea clincherului de ciment, în care materia primă și zgura de furnal sunt introduse, în asociere, în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ;

- fig.2, reprezentare schematică a modului în care materia primă și zgura de furnal 185 sunt introduse, separat, în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ;

- fig.3, schemă a unui procedeu prin care materia primă și zgura de furnal sunt introduse în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ, într-un amestec combinat; Și

- fig.4, schemă a unui procedeu conjugat prin care materia primă și zgura de furnal 190 sunt introduse, separat, în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ.

Prin procedeul conform invenției, o zgură de furnal, în stare brută, cernută, este adăugată în zona de alimentare a cuptorului, ca o componentă separată, la extremitatea de alimentare aferentă captorului rotativ de ciment, în diverse mărimi de particule, mărimea particulelor predominante fiind de până la maximum 51 mm în diametru. Zgura de furnal în 195 stare “brută” reprezintă zgura de furnal care nu este prelucrată în nici un fel, cu excepția

RO 117446 Β1 concasării și sitării zgurii de furnal care este în stare solidă. Cea mai mare parte a zgurii de furnal are particule cu un diametru sub 51 mm. Totuși o parte din particule are valoarea diametrului peste 51 mm și astfel este necesar un proces de mărunțire și sitare, pentru a se obține numai mărimea dorită a particulelor predominante, care au un diametru efectiv de 51 mm sau mai mic decât această valoare. Pocedeul conform invenției nu necesită faze suplimentare de măcinare, pulverizare sau mărunțire fină a zgurii de furnal. în acest procedeu, se utilizează diverse zguri de furnal, într-o stare mult mai grosieră decât în procesele uzuale, care se realizează în cuptoare rotative de ciment. Aceasta permite ca ingredientele din compoziția chimică a zgurii de furnal, și anume, silicații și aluminosilicații de calciu și alte ingrediente similare să devină parte integrantă a clincherului de ciment. După cum este cunoscut persoanelor de specialitate în acest domeniu, chimia zgurii trebuie înțeleasă ca parte a tuturor ingredientelor cimentului și astfel, cantitatea de zgură de furnal, care se adaugă materiei prime, trebuie să fie în echilibru cu cantitatea de materii prime utilizate, respectiv cu compușii chimici existenți în componența materiilor prime.

Conform unui test de încercare,efectuat într-un cuptor de laborator, prin arderea unei probe formată din 100% zgură de furnal este determinat punctul de topire al zgurii de furnal, acesta fiind un element cheie pentru utilizarea zgurii de furnal într-un cuptor de ciment. După cum se poate vedea în tabelul 1, punctul de topire este determinat pentru o valoare de 1400°C, în cazul unei zguri de furnal, care poate să fie adăugată în stare macrogranulară în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului (mărimea particulelor predominante fiind de până la 51 mm în diametru).

Tabelul 1

	Temperaura	Interval de timp	Nici unul	Ușor vâscos	Topire
Pornire	800°C	15 min	X
	1000°C	15 min	X
	1100°C	15 min	X
	1200°C	15 min	X
	1300°C	15 min	X
	1385°C	15 min	X
	1395°C	15 min		X
	1400°C	15 min			X

Tabelul 1 ilustrează efectele exercitate asupra zgurii de furnal, când aceasta este încălzită la diverse temperaturi. încercările prezentate în tabelul 1 sunt efectuate într-un interval de timp de 15 min, la fiecare temperatură, mărimea particulelor de zgură fiind de aproximativ 9 mm. Prin încercările efectuate, se constată că zgura nu îngroașă pasta din secția cu lanțuri, a cuptorului rotativ și nu provoacă producerea de inele de nămol sau o creștere a pierderii de praf, din cauza mărimii particulelor. în plus, se reduce conținutul de umiditate cam cu 2,2% sau mai mult, în funcție de cantitatea de zgură de furnal adăugată. Zgura de furnal începe să se topească și să se combine cu alte materii prime, undeva între zona de calcinare și zona de ardere din cuptorul rotativ. Datorită punctului de topire scăzut, nu este necesar ca acest material să fie măcinat, pulverizat sau mărunții ca în procedeele uzuale de obținere a clincherului de ciment, în care o cantitate de 80% din material trebuie să fie trecută printr-o sită cu 200 ochiuri pentru o combinație chimică cu alte ingrediente. Formarea de silicați și aluminosilicați de calciu sau alți compuși similari compușilor din clincherul de ciment are loc deja în compoziția zgurii de furnal, în timpul procesului de elaborare a oțelului. Acești compuși, prin adăugare de CaO pot fi transformați în 2CaO.SiO₂

RO 117446 Β1 (C₂S), 3CaO.SiO₂(C₃S), 2CaO.Fe₂O₃ (C₂F), 3CaO.AI₂O₃ (C₃A) și 4CaO.AI₂O₃.Fe₂O₃ (C₄AF) cu o căldură suplimentară foarte mică. Aceștia sunt principalii compuși ai clincherului de ciment.

Instalația 10, în care se realizează procedeul conform invenției, este ilustrată în fig.1. Această instalație 10 include un cuptor rotativ 12 susținut, într-un mod în sine cunoscut, prin intermediul unor flanșe 14 care se rotesc cu cuptorul. Cuptorul are o extremitate de alimentare 16 și o extremitate caldă sau o zonă de ardere 18. Extremitatea caldă 18 este înclinată în jos față de extremitatea de alimentare 16, așa cum este bine cunoscut în instalațiile uzuale. O sursă de combustibil 20 creează o flacără 22, la extremitatea caldă 18 aferentă cuptorului rotativ 12, pentru a se asigura o temperatură de aproximativ 1500°C. Materiile prime pentru fabricarea cimentului, piatra de var, argila, nisipul și alte materii prime similare sunt transportate de către un transportor cu bandă 24, cu viteză variabilă, până la cuptorul rotativ 12. Dacă se folosește o pastă umedă, atunci transportorul cu bandă 24, cu viteză variabilă, transportă materia primă la o moară 26 și, de la moara 26, până la extremitatea de alimentare 16 aferentă cuptorului rotativ 12. Materia primă se deplasează într-un flux 28 prin cuptorul rotativ 12, către o flacără 22. în cuptorul 12 au loc procese chimice bine cunoscute și clincherul de ciment este evacuat din extremitatea caldă 18 a cuptorului 12, pentru a fi prelucrat în continuare. Niște dispozitive 32 și 34 pentru controlul poluării, bine cunoscute în stadiul tehnicii, se află amplasate la extremitatea caldă și respectiv la extremitatea de alimentare, aferente cuptorului 12. La extremitatea caldă 18, pe lângă controlul poluării, care se efectuează cu dispozitivul 32, se face și evacuarea în atmosferă a gazelor de ardere, iar produsele deșeu 40 sunt recuperate.

La extremitatea de alimentare 16, prin intermediul echipamentului pentru controlul poluării 32, se îndepărtează gazele arse 36, care sunt evacuate și se recuperează produsele deșeu pe traseul 42.

în procedeul conform invenției, zgura de furnal 44 este transportată de către un dispozitiv de transport 46, de exemplu, un transportor cu bandă, cu viteză variabilă, până la materia primă 48 care este introdusă printr-un buncăr de praf 56 (fig.2) în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Un dispozitiv de comandă 25 reglează viteza benzilor transportoare 24 și 26 astfel, încât să se asigure o proporție optimă între zgura de furnal 44 și materia primă, în funcție de compoziția chimică a acesteia. O astfel de comandă este în sine cunoscută în stadiul tehnicii și este analizată detaliat.

în fig.2, se prezintă schematic o var.antă a instalației pentru asigurarea unei introduceri separate a zgurii de furnal și a materiei prime în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ 12. în fig.2, se poate vedea că zgura de furnal 50 cade într-un buncăr 52 de unde este transportată, în sus, de către un sistem de transport 54 și este adusă pe un traseu 55 astfel, încât să treacă printr-un buncăr de praf 56 până la extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Introducerea de material, la extremitatea de alimentare a cuptorului, se poate face în orice mod, în sine cunoscut. într-o astfel de modalitate, materia primă 58 este determinată să cadă într-un buncăr 60 de unde este transportată, în sus, de către un mijloc de transport 62 și lăsată să cadă pe un traseu 64 în buncărul 56, pentru a fi introdusă în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Instalația ilustrată în variantele prezentate în fig. 1 sau 2 conduce la rezultatele dorite.

în tabelul 2, se prezintă rezultatele analizei chimice efectuate pe o probă de zgură de furnal, luată, la întâmplare, dintr-o haldă de zgură de furnal. Desigur, analiza chimică a zgurii de furnal poate varia față de valorile din tabelul 2, în funcție de compoziție.

245

250

255

260

265

270

275

280

285

290

RO 117446 Β1

Tabelul 2

Elemente	Zgură de furnal
SiO₂	35,76
AI₂O₃	9,42
Ρ©2θ3	0,63
CaO	40,01
MgO	8,55
so₃	2,70
p₂o₅	0,00
TiO₂	0,00
Na₂O	0,32
E₂O	0,57

Se poate vedea că respectiva compoziție a zgurii de furnal este convenabilă pentru fabricarea cimentului.

în tabelul 3, sunt ilustrate conținuturile oxidice ale unui amestec tipic pentru o materie primă care constă din 89,67% piatră de var, 4,42% argilă șistoasă, 4,92% nisip și 0,99 șist argilos (fără zgură de furnal).

Tabelul 3

Piatră de var	Argilă șistoasă	Nisip	Minereu
SiO₂	8,25	49,25	90,00	0,81
AI₂O₃	0,1	18,60	3,24	0,28
Fe₂O₃	1,30	5,79	1,90	0,17
CaO	47,60	3,30	0,51	0,51
MgO	0,46	1,25	0,07	0,70
SO₃	0,90	3,97	0,13	0,11
p₂o₅	0,00	0,00	0,00	0,00
TiO₂	0,00	0,00	0,00	0,00
Na₂O	0,10	0,73	0,03	0,03
K₂O	0,50	3,10	0,31	0,04

Analiza clincherului de ciment

	Pastă ‘	Clincher
SiO₂	14,01	21,79
AI₂O₃	3,06	4,75
Fe₂O₃	2,46	3,83
CaO	42,86	66,62
MgO	0,48	0,74
so₃	0,96	0,75
PA	0,00	0,21
TiO₂	0,00	0,21
Na₂O	0,12	0,19
K₂O	0,60	0,50

TOTAL:

99,59

RO 117446 Β1

335

	Pastă	Clincher
S/R	2,42
A/F	1,35
C₃5	63,33
C₂5	14,66
c₃a	7,22
c₄af	11,66

340 în tabelul 4, sunt ilustrate conținuturile oxidice ale unui amestec de materii prime, constituit din 5% zgură de furnal, 86,11% piatră de var 4,14% argilă șistoasă, 3,76% nisip și 0,97% reziduu de măcinare. 345

Tabelul 4

Elemente	Piatră de var	Argila șistoasă	Nisip Philips	Reziduu de măcinare	Zgură de furnal
SiO₂	8,25	49,25	90,00	0,81	35,76
AI₂O₃	2,31	18,60	3,24	0,28	0,42
Fe₂O₃	1,30	5,79	1,90	96,17	0,63
CaO	47,60	3,30	0,51	0,51	40,01
MgO	0,46	1,25	0,07	0,70	5,35
SO₃	0,90	3,37	0,13	0,11	2,70
P;O₅	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
TiO₂	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Na₂O	0,10	0,73	0,03	0,03	0,32
E₂O	0,50	3,10	0,31	0,04	0,57

360

Analiza clincherului de ciment

	Pastă	Clincher
SiO₂	13,19	21,38
AI₂O₃	3,04	4,98
Fe₂O₃	2,51	3,76
CaO	43,36	66,33
MgO	0,40	1,14
so₃	0,97	0,70
p₂o₅	0,00	0,22
TIO₂	0,00	0,22
na₂o	0,12	0,12
K₂0	0,60	0,50
TOTAL		99,47
S/R		7,33
A/F		1,44
C₃S		63,76
C₂S		13,20
C₃A		8,00
c₄af		11,44

RO 117446 Β1 în tabelul 5, sunt ilustrate conținuturile oxidice ale unui amestec de materii prime, constituit din 10% zgură de furnal, 82,66% piatră de var, 2,95% argilă șistoasă și 1,08%, reziduu de măcinare.

Tabelul 5

Elemente	Piatră de var	Argilă șistoasă	Nisip Phlips	Reziduu de măcinare	Zgură de furnal
SiO₂	8,24	49,75	90,00	0,81	35,76
AI₂O₃	2,31	18,60	3,24	0,78	9,42
F©20g	1,30	5,79	1,90	96,17	0,63
CaO	47,60	3,30	0,51	0,51	40,1
MgO	0,46	1,25	0,07	0,70	8,55
so₃	0,90	3,37	0,13	0,11	7,70
p₂o₅	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
TiO₂	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Na₂O	0,10	0,73	0,03	0,03	0,32
K₂O	0,50	3,10	0,31	0,04	0,57

Analiza clincherului de ciment

	Pastă	Clincher
SiO₂	12,52	21,30
AI₂O₃	2,85	4,98
^θ2θ3	2,61	3,26
CaO	49,83	66,09
MgO	0,47	1,53
SO₃	0,94	0,70
p₂o₆	0,00	0,22
TiO₂	0,00	0,22
Na₂O	0,12	0,24
K₂O	0,52	0,50
TOTAL		99,54
S/R		2,32
A/F		1,44
C₃S		63,39
C₂S		13,25
c₃A		8,00
c₄af		11,44

în tabelul 6, sunt ilustrate conținuturile oxidice ale unui amestec de încercare, care conține 15% zgură de furnal, 74,22%, piatră de var, 1,68% șist argilos, 2,93% nisip și 1,16% reziduu de măcinare.

RO 117446 Β1

Tabelul 6

Elemente	Piatră de var	Argilă șistoasă	Nisip Philips	Reziduu de măcinare	Zgură de furnal
SiO₂	8,25	49,25	90,00	0,81	35,36
AI₂O₃	2,31	18,60	3,24	0,28	9,42
Fe₂O₃	1,30	5,79	1,90	96,17	0,63
CaO	47,60	3,30	0,51	0,51	40,1
MgO	0,46	1,25	0,70	0,70	8,55
SO₃	0,90	1,97	0,13	0,11	7,70
P;O₅	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
TiO₂	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Na₂O	0,10	0,73	0,03	0,03	0,32
K₂O	0,90	3,20	0,04	0,04	0,57

435

Analiza clincherului de ciment

	Pasta	Clincher
SiO₂	11,78	21,31
AI₂O₃	2,64	4,96
Fe₂O₃	2,71	3,77
CaO	44,43	65,81
MgO	0,47	1,91
SO₃	0,91	0,70
p₂o₅	0,00	0,72
TiO₂	0,00	0,32
Na₂O	0,11	0,24
K₂O	0,54	0,50
TOTAL		99,51
S/R		2,32
A/F		1,44
c₃s		63,09
C₂S		13,21
c₃a		7,98
c₄af		11,38

în taelul 7, sunt ilustrate conținuturile oxidice ale unui amestec de încercare care 460 conține 30% zgură de furnal, 1,81% reziduu de măcinare, 0,33% nisip și 67,86% piatră de var.

RO 117446 Β1

Tabelul 7

Elemente	Piatră de var	Minereu	Nisip	Zgură de furnal
SiO₂	8,25	0,81	90,00	35,76
AI₂O₃	2,31	0,78	3,24	5,42
Fe₂O₃	1,30	96,17	1,90	0,63
CaO	47,60	0,51	0,51	40,1
MgO	0,45	0,70	0,07	8,55
so₃	0,90	0,11	0,13	7,70
B₂O₅	0,00	0,00	0,00	0,00
TIO₂	0,00	0,00	0,00	0,00
na₂o	0,10	0,03	0,03	0,32
K₂O	0,50	0,04	0,31	0,57

Analiza clincherului de ciment

	Pastă	Clincher
SiO₂	8,44	20,31
AI₂O₃	2,26	5,39
F©2^3	3,76	4,46
CaO	46,16	64,43
MgO	0,45	3,09
SO₃	0,88	0,70
p₂o₅	0,00	0,22
TiO₂	0,00	0,72
Na₂O	0,30	0,24
K₂O	0,49	0,50
TOTAL	67,55	99,57
S/R A/F C₃S C₂S c₃a c₄af		2,06 1,21 60,37 12,75 7,92 13,57

Tabelele 3...7 confirmă, în mod clar, faptul că este convenabilă adăugarea zgurii de furnal, răcită în aer, fluxului de materii prime, în procesul de fabricare a clincherului de ciment.

în fig.ra 3, este ilustrată o variantă a procedeului conform invenției, în care materia primă și zgura de furnal se combină, așa cum este ilustrat și în fig.1, înainte de a intra în cuptor, la extremitatea de alimentare a acestuia. Materia primă este alimentată dintr-o fază 76 și se combină într-o altă fază 78 cu zgură de furnal, concasată și sitată (faza 80) pentru a se obține particule, din care particulele predominante au un diametru maxim efectiv de 51 mm sau mai mic decât 51 mm. Materialul combinat este introdus în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ (faza 82).

RO 117446 Β1

510 în fig.4, este ilustrată o variantă de procedeu, care constă din introducerea zgurii de furnal în fluxul materiei prime în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, separat, așa cum se arată în fig.2. într-un astfel de caz, la faza 66, materia primă este asigurată și transportată, prin intermediul unui mijloc de la faza 68 până la intrarea în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ. Zgura de furnal este mărunțită și sitată pentru a se obține particule cu un diametru maxim de efectiv 51 mm sau mai mic decât 51 mm. Produsul final obținut este transportat, la faza 74, până la intrarea sau extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ. La faza 70, materia primă și zgura de furnal sunt încălzite în cuptorul rotativ până când se formează clincherul de ciment.

în acest fel, este prezentat un procedeu în variante de aplicare, pentru formarea clincherului de ciment, cu adaos de zgură de furnal grosieră, care este introdusă, împreună cu materia primă, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ. Zgura de furnal grosieră este definită aici ca o zgură mărunțită și sitată până la obținerea unor particule cu o dimensiune predominantă de maximum 51 mm în diametru. Prin aplicarea procedeului conform invenției, se obțin multe avantaje. Nu sunt necesare faze suplimentare de măcinare, pulverizare sau mărunțire fină a zgurii. Cantități mari de zgură grosieră, cu o mărime a particulelor predominante de până la 51 mm, pot fi încorporate în compoziția clincherului de ciment, cu modificări chimice minore impuse materialului uzual introdus în cuptorul rotativ.

Nu este necesar ca zgura să fie uscată. Umiditatea inerentă ajunge în mod normal la 1...6%. în varianta de cuptor rotativ cu proces pe cale umedă, se realizează o reducere substanțială a umidității și economii de energie. în varianta de cuptor rotativ cu proces pe cale uscată, zgura de furnal poate fi uscată, însă acest lucru nu este necesar.

Conform invenției, o zgură de furnal grosieră poate fi utilizată ca parte a unei materii prime inițiale, la fabricarea clincherului de ciment, cu ajutorul unui cuptor rotativ. Zgura de furnal și materia primă umedă (sau uscată) sunt injectate în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, ca material separat. Aceste materii prime pot fi injectate la intrarea de alimentare a cuptorului rotativ, efectuându-se o amestecare prealabilă. Nu se constată nici o înfundare a cuptorului cu reziduu sau prin formare de clincher. Atât în cuptoarele rotative cu proces pe cale uscată, cât și în cele cu proces pe cale umedă, zgura de furnal are un efect de curățire asupra formării materialului la deplasarea acestuia prin cuptor.

Pentru corelarea materiei prime uzuale, cu compoziția chimică a zgurii de furnal, sunt necesare mici modificări chimice. în mod obișnuit, înseamnă că materia primă trebuie să aibă un conținut mai bogat în oxid de calciu. Structura chimică a zgurii de furnal grosiere se transformă într-o structură corespunzătoare clincherului de ciment, în timpul tratamentului termic din interiorul cuptorului rotativ, prin difuzie. întrucât nu sunt necesare operații suplimentare de măcinare, pulverizare sau mărunțire a zgurii de furnal, se obțin economii substanțiale de energie, prin folosirea zgurii de furnal, la fabricarea clincherului de ciment. Creșterile de producție sunt aproape proporționale cu cantitatea de zgură utilizată. Mai mult decât atât, starea mediului ambiant în timpul procesului de fabricare a clincherului de ciment în cuptoare rotative se îmbunătățește datorită conținutului scăzut de substanțe volatile din compoziția zgurii de furnal. în plus, reciclarea zgurii de furnal, care ocupă suprafețe vaste de teren pentru depozitare, ameliorează mediul ambiant, prin eliminarea acestei zguri din spațiile respective de depozitare. în acest fel, reciclarea zgurii de furnal, în procesul de obținere a clincherului de ciment, îmbunătățește mediul ambiant și reduce substanțial prețul de cost al producției de ciment.

Claims

1. Procedeu de obținere a clincherului de ciment, într-un cuptor rotativ alungit, care are o extremitate de alimentare și o extremitate de încălzire, extremitatea de încălzire fiind înclinată în jos în raport cu extremitatea de alimentare, prin direcționarea căldurii de la o sursă de căldură, amplasată în zona extremității de încălzire a cuptorului rotativ, introducerea unui flux de materie primă, care conține carbonat de calciu, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de materie primă să se deplaseze către sursa de căldură de la extremitatea de încălzire aferentă cuptorului, caracterizat prin aceea că se concasează și se sortează zgură de furnal răcită în aer, pentru a rezulta particule cu o mărime predominantă de până la un diametru efectiv de maximum 51 mm, se adaugă o cantitate prestabilită din zgura de furnal răcită în aer, concasată și sortată la fluxul de materie primă, de la extremitatea de alimentare a cuptorului, astfel încât fluxul de materie primă și zgură de furnal să se deplaseze către extremitatea caldă, zgura de furnal fiind topită și difuzată în materia, primă pentru formarea clincherului de ciment.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că zgura de furnal este adăugată în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ, ca un material separat de materia primă.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că zgura de furnal și materia primă sunt amestecate înainte de a fi introduse în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ.

4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că admisia fluxului de materie primă și zgură de furnal se efectuează pe cale umedă, în cuptorul rotativ.

5. Procedeu conform revendicării, caracterizat prin aceea că admisia fluxului de materie primă și zgură de furnal se efectuează pe cale uscată, în cuptorul rotativ.

6. Procedeu conform revendicărilor 1...5, caracterizat prin aceea că zgura de furnal are o compoziție chimică de silicați și aluminosilicați de calciu.