RO117447B1 - Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment - Google Patents
Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment Download PDFInfo
- Publication number
- RO117447B1 RO117447B1 RO95-00848A RO9500848A RO117447B1 RO 117447 B1 RO117447 B1 RO 117447B1 RO 9500848 A RO9500848 A RO 9500848A RO 117447 B1 RO117447 B1 RO 117447B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- steel slag
- feed
- rotary
- feed material
- slag
- Prior art date
Links
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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
Inventia se refera la un procedeu si la o instalatie de obtinere a clincherului de ciment, prevazuta cu un cuptor (12), care are o extremitate de alimentare (16) si o extremitate de incalzire (18) inclinata in jos in raport cu extremitatea de alimentare (16). In cuptorul rotativ (12), in extremitatea de alimentare (16), se adauga, fluxului de material de alimentare, zgura de otel cu o compozitie chimica de silicat dicalcic, concasata si sortata, in prealabil, pentru a se obtine particule cu un diametru maxim de 51 mm.
Description
Invenția se referă la un procedeu de obținere a clincherului de ciment, în cuptoare rotative și la o instalație de realizare a acestui procedeu, pe cale umedă sau uscată.
Zgura de oțel este adăugată la o extremitate de alimentare a cuptorului, împreună cu fluxul de material de alimentare, care conține var nestins. Fluxul de material de alimentare și zgura de oțel se deplasează către o sursă de căldură într-o zonă aferentă, caldă, a extremității cuptorului. Zgura de oțel se topește și difuzează în materialul de alimentare, pentru a forma clincher de ciment.
Așa cum rezultă din brevetul US 5 156 676, se cunosc o serie de procedee prin care se realizează calcinarea și clincherizarea materiilor prime, pentru obținerea clincherului de ciment. Un procedeu prin care se folosește un cuptor rotativ, pe cale umedă sau uscată, este uzual. Materiile prime pentru ciment, așa cum sunt: piatra de var, argila și nisipul sau altele asemănătoare, sunt fin mărunțite și amestecate intim, pentru a se realiza un amestec, în mod substanțial omogen, care urmează a fi introdus la extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ. Cuptorul este înclinat în jos cu un asemenea unghi, încât extremitatea caldă a cuptorului să poată fi situată mai jos decât extremitatea de alimentare. Cuptorul este prevăzut, în general, cu patru zone de operare, incluzând o zonă de precalcinare, o zonă de calcinare, o zonă de clincherizare și o zonă de răcire. Se amestecă combustibil convențial cu aer preîncălzit și injectat în cuptor, la capătul cald al cuptorului.Combustibili convenționali utilizați în procedee uzuale de fabricare a cimentului sunt combustibili aleși dintre gaz natural, păcură și praf de cărbune.
Materiile prime pentru fabricarea cimentului în stare fin divizată intră, prin extremitatea de alimentare, în cuptorul rotativ, fiind supuse încălzirii de la o temperatură apropiată temperaturii ambiante până la aproximativ o temperatură a cărei valoare este de 538°C, în zona de precalcinare. în această zonă, este utilizată căldura gazelor de combustie din zona de calcinare, pentru a crește temperatura materiilor prime. Suplimentar, în interiorul cuptorului, se pot atașa sisteme cu lanț sau alte sisteme asemănătoare, utilizate în vederea îmbunătățirii eficientei schimbului de căldură dintre gazele de combustie și materiile prime.
Temperatura materiilor prime crește de la aproximativ 538°C până la aproximativ 1093°C, în timpul trecerii lor prin zona de calcinare, aferentă cuptorului, unde carbonatul de calciu (CaCO3) este descompus cu degajare de bioxid de carbon (CO2).
Materialul calcinat la o temperatură de aproximativ 1093°C trece, apoi, în zona de clincherizare sau în zona de ardere, unde temperatura crește până la aproximativ 1500°C. Aceasta este, de fapt, zona în care materiile prime pentru fabricarea cimentului sunt transformate în compuși tipici cimentului: silicat tricalcic, silicat dicalcic, aluminat tricalcic și aluminoferită tetracalcică. Clincherul de ciment este evacuat din zona de clincherizare, pentru ca apoi să fie răcit și prelucrat, în continuare, prin mărunțire.
Este cunoscută utilizarea zgurii de furnal, fin granulată, în procesul de fabricare a cimentului. La obținerea fierului, furnalul este alimentat continuu, prin partea lui superioară, cu surse de oxid de fier, fondanți și combustibil. Se obțin două produse din cuptorul înalt: fier topit, care este colectat la baza cuptorului și zgură lichidă, de furnal, care plutește pe fierul topit. Ambele sunt periodic îndepărtate din cuptor, la o temperatură de aproximativ 1500°C. Compoziția zgurii constă, în principal, din silice și alumină, combinate cu oxizi de calciu și magneziu. Activitatea în calitate de component al cimentului al acestei zgure, în vederea utilizării în mortar sau beton, este determinată de compoziția sa și de viteza cu care materialul topit este răcit atunci când zgura este evacuată din cuptor.
Continuu, în producția de oțel, are loc un proces similar, în care zgura de oțel plutește pe suprafața oțelului lichid. în acest caz, zgura de oțel constă, în principal, din silice și alumină, combinate cu oxizi de calciu și magneziu. Găsirea unor posibilități de utilizare atât o zgurii de oțel, cât și a zgurii de furnal, pune probleme majore producătorilor, datorită volumelor mari de material, implicate.
RO 117447 Β1
Atât zgura de oțel, cât și zgura de furnal, sunt formate din particule care sunt foarte 50 dure. Zgura de furnal, la utilizare, trebuie să fie întotdeauna sub formă de pulbere fină, ceea ce înseamnă că trebuie utilizată o cantitate mare de energie, în procesul de mărunțire, necesar transformării zgurii în granule fine. Un asemenea procedeu este prezentat în brevetul US 2 600 515, în care zgura de furnal în amestec fin pulverizat cu piatră de var este alimentată în cuptoare rotative de ciment și introdusă direct în flacăra cuptorului. Pulberea de zgură este insuflată 55 în același timp și prin aceleași canale ca și combustibilul care constă din cărbune pulverizat, motorină grea sau gaz. Acest procedeu prezintă o serie de dezavantaje. Unul dintre cele mai importante dezavantaje este faptul că sunt necesare cantități enorme de energie, pentru a pulveriza și usca materialul, astfel încât acesta să poată fi insuflat în cuptor.
Mulți dintre compușii chimici din zgura de oțel sau din zgura de furnal sunt comuni cu 60 compușii chimici din ciment și căldura lor de formare este deja realizată în procesele respective de preparare. Analize de difracție cu raze X demonstrează compoziția zgurii de oțel. Această compoziție este constituită din silicat dicalcic, 2CaO.SiO2 (C2S), forma β care se topește la temperaturi înalte. Acest compus, cu adaos de oxid de calciu (Ca O), poate fi convertit la silicat tricalcic, 3 CaO. SiO2(C3S) în zona de ardere a cuptorului rotativ. 65
Experiența titularului de brevet demonstrează că zgura de oțel nu are un efect dăunător asupra funcționării cuptorului rotativ, de ciment. Emisia de materiale volatile este îmbunătățită, la evacuarea din cuptorul rotativ de ciment, zgura fiind anterior tratată la cald. Majoritatea materialelor volatile sunt îndepărtate, respectiv bioxidul de carbon, carbonul, substanțele volatile organice și alte substanțe similare. Cu toate acestea, sunt necesare faze suplimentare, care 70 constau din mărunțirea fină, concararea sau pulverizarea zgurii.Procesul de fabricare a cimentului este, astfel, destul de costisitor.
întrucât se cunoaște că compușii chimici din zgura de oțel sunt comuni compușilor chimici din ciment și pentru că zgura de oțel este disponibilă în cantități mari și ridică probleme majore, în ceea ce privește utilizarea ei, apare avantajos a se găsi o posibilitate de utilizare a 75 zgurei de oțel, în procesul de fabricare a cimentului, dacă aceasta poate fi utilizată într-o stare mai macrogranulară decât starea pulverizată impusă și dacă zgura de oțel poate fi adăugată materiilor prime de alimentare, astfel încât să poată fi alimentată în cuptorul rotativ, la extremitatea de alimentare aferentă cuptorului, în loc să fie alimentată la extremitatea caldă a cuptorului.
Procedeul conform invenției, de obținere a clincherului de ciment, constă într-un cuptor 80 rotativ de ciment, 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, situată în extremitatea de încălzire a cuptorului rotativ, introducerea unui flux de material de alimentare care conține carbonat de calciu, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de material de alimen- 85 tare să se deplaseze către sursa de căldură, de la extremitatea de încălzire aferentă cuptorului, adăugarea unei cantități de zgură de oțel la fluxul de material de alimentare în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului, astfel încât fluxul de material de alimentare și zgura de oțel să se deplaseze către extremitatea de încălzire, zgura de oțel fiind topită în contact cu sursa de căldură și difuzată în materialul de alimentare, pentru formarea clincherului de ciment, constă 90 în aceea că zgura de oțel este concasată și sortată înainte de a fi introdusă în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ.
Zgura de oțel cu o compoziție chimică de silicat dicalcic: 2CaO.SiO2 se concasează și sortează pentru a se obține particule cu un diametru maxim de 51 mm, pentru adăugarea în fluxul de material de alimentare, după care este adăugată în extremitatea de alimentare aferentă 95 cuptorului rotativ ca un material separat de materialul de alimentare.
Zgura de oțel și materialul de alimentare sunt amestecate, în prealabil, înainte de a fi introduse în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ.
RO 117447 Β1
Instalația de realizare a procedeului conform invenției este prevăzută cu un prim mijloc de transport pentru introducerea fluxului de material de alimentare în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, prin intermediul unui separator de praf și un al doilea mijloc de transport, pentru introducerea zgurii de oțel în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, mijloacele de transport fiind cuplate la un dispozitiv de reglare a raportului în greutate zgură de oțel și material de alimentare, în vederea realizării unui clincher de ciment cu o compoziție chimică predeterminată.
Invenția, în anasamblul ei, se referă la utilizarea zgurii cu o compoziție chimică prestabilită (menționată anterior), în fabricarea clincherului de ciment.
Așa cum s-a prezentat mai sus, la aplicarea procedeului conform invenției se utilizează zgură de proces sfărâmată și cernută, pentru a asigura o stare macrogranulară cu diametre ale granulelor de până la 51 mm, zgura în această stare macrogranulară fiind alimentată în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ odată cu materiile prime necesare fabricării cimentului, obținându-se în acest fel toate avantajele utilizării zgurii de oțel, fără a exista dezavantajul necesității de a se asigura o mărunțire fină, pulverizare sau măcinare a zgurii.
Așa cum s-a ilustrat anterior, experiența arată că zgura de oțel nu are efect dăunător asupra funcționării cuptorului rotativ, de ciment. Emisiile de substanțe volatile, din cuptorul rotativ, sunt îmbunătățite, zgura de oțel fiind supusă încălzirii la temperaturi înalte. Majoritatea substanțelor volatile, respectiv bioxidul de carbon, carbonul, substanțele organice volatile și alte substanțe similare, au fost îndepărtate. Prin urmare, chimizarea impusă zgurii de oțel este deja efectuată, în timpul proceselor de fabricare a oțelului, conservându-se, în acest fel, energia în procesul de fabricare a cimentului. în acest fel, există o serie de avantaje privind utilizarea acestei zguri de oțel. în primul rând, așa cum s-aprecizat anterior, nu sunt necesare operații suplimentare de mărunțire fină, pulverizare sau măcinare a zgurii de oțel. Cantități mari de bucăți de zgură, definite ca zgură de oțel, având granule cu un diametru până la 51 mm, pot fi încorporate în compoziția clincherului de ciment, cu unele modificări chimice minore, ale materialului care este folosit, în mod uzual, la alimentarea cuptorului rotativ.
Așa cum reiese și din cele menționate mai sus, prin aplicarea procedeului de obținere a clincherului de ciment, conform invenției, se obțin o serie de avantaje:
- operațiile de mărunțire și cernere sunt necesare doar pentru particule de zgură cu un diametru al granulelor mai mare de 51 mm;
- nu este necesară uscarea zgurii de oțel. Umiditatea inerentă variază, în mod normal, între 1% și 6% (în sistemul de proces cu cuptor rotativ de ciment pe cale umedă sunt realizate reduceri și economii substanțiale de umiditate iar în sistemul de proces cu cuptor rotativ de ciment pe cale uscată nu este necesar ca zgura de oțel să fie uscată);
- nu se constată nici o înfundare a cuptorului rotativ, datorită formării fragmentelor de nămol sau a clincherului (în ambele variante de fabricare a cimentului - atât pe cale umedă, cât și pe cale uscată - granulele de zgură de oțel au un efect de curățire în ceea ce privește aglomerarea materialului, pe măsură ce el se deplasează în lungul cuptorului rotativ);
- bucățile de zgură de oțel pot fi utilizate ca o parte din materialul de alimentare inițial, fiind introduse în cuptorul rotativ, pe la extremitatea de alimentare a acestuia. Zgura de oțel și materialul de alimentare, în varianta de realizare a procedeului pe cale umedă, pot fi injectate în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ de ciment, ca materiale separate sau pot fi injectate, împreună, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, fără o amestecare prealabilă;
- sunt necesare doar foarte mici modificări chimice, în compoziția alimentării, pentru ca o alimentare normală a cuptorului rotativ de ciment să se adapteze la utilizarea de zgură de oțel (aceasta se rezumă, în general, la faptul că alimentarea trebuie să fie mai bogată, în ceea ce privește conținutul de var nestins);
RO 117447 Β1
150
- structura chimică a compușilor din granulele de zgură de oțel se transformă în structura dorită de clincher de ciment, în timpul tratamentului termic din cuptorul rotativ prin difuzie;
- în cazul utilizării zgurii de oțel, se realizează economii substanțiale de energie, datorită temperaturii scăzute la care zgura de oțel se topește și datorită faptului că nu mai sunt necesare fazele de mărunțire și pulverizare a acestei materii prime;
- creșterile producției de ciment sunt aproape proporționale cu cantitatea de zgură de oțel utilizată, împreună cu materiile prime convenționale;
- condițiile în ceea ce privește protecția mediului înconjurător, din procesul de cuptoare rotative pentru ciment, se îmbunătățesc, ca urmare a conținutului scăzut de substanțe volatile din zgura de oțel;
- reciclarea zgurii de oțel îmbunătățește condițiile de protecție a mediului înconjurător, întrucât se prevede o utilizare importantă a unor cantități mari de zgură de oțel, disponibile, iar eliminarea zgurii de oțel constituie, în prezent, o problemă serioasă.
- costurile producției de ciment sunt substanțial reduse, ca urmare a economiilor de energie precum și ca urmare a unei alimentări accesibile cu zgură de oțel, la un preț scăzut.
Astfel, o problemă tehnică majoră a acestei invenții este utilizarea în procesul de fabricare a clincherului de ciment a zgurii de oțel macrogranulare, produs secundar, rezultat din procedeele de fabricare a oțelului.
Zgura de oțel macrogranulară se introduce în cuptoarele rotative de fabricare a cimentului, în extremitatea de alimentare. Se utilizează o zgură de oțel macrogranulară, cu diferite dimensiuni ale particulelor cu diametrul maxim de 51 mm.
Așa cum s-a specificat mai sus, procedeul de fabricare a clincherului de ciment se realizează într-un cuptor rotativ de ciment, alungit, care are o extremitate de alimentare și o extremitate caldă. Extremitatea caldă este înclinată în jos, în raport cu extremitatea de alimentare. Procedeul cuprinde o fază de direcționare a căldurii de la o sursă de căldură situată în extremitatea caldă a cuptorului rotativ, o fază de introducere a fluxului de materii prime de alimentare, care conține var nestins în extremitatea de alimentare a cuptorului, astfel încât fluxul de material de alimentare să se deplaseze către sursa de căldură, de la extremitatea caldă a cuptorului, o fază de adaos fluxului de materii prime de alimentare a unei cantități predeterminate de zgură de oțel, concasată și cernută, la extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de materii prime de alimentare și zgura de oțel să se deplaseze către extremitatea caldă a cuptorului rotativ, zgura de oțel fiind topită cu ajutorul căldurii și difuzând în materialul de alimentare, pentru a forma clincherul de ciment.
Instalația de obținere a clincherului de ciment, așa cum s-a specificat mai sus, cuprinde un cuptor rotativ de ciment, prevăzut cu o extremitate de alimentare și o extremitate caldă, extremitatea caldă fiind înclinată în jos, în raport cu extremitatea de alimentare, o sursă de căldură la extremitatea caldă în vederea încălzirii interiorului cuptorului rotativ și mijloace transportoare pentru introducerea fluxului de materii prime de alimentare care conțin var nestins și zgură de oțel în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de materii prime de alimentare și zgura de oțel să se deplaseze către extremitatea caldă a cuptorului rotativ, zgura de oțel fiind difuzată cu ajutorul căldurii în materialul de alimentare pentru a forma clincherul de ciment.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...4 care reprezintă:
- fig. 1, reprezentare grafică de bază a unui cuptor rotativ conform invenției, pentru fabricarea clincherului de ciment, în care materiile prime de alimentare și zgura de oțel sunt alimentate, împreună, la extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ;
- fig.2, reprezentare grafică a fluxului de materii prime de alimentare, cu adaos de zgură de oțel, în cazul în care acestea sunt alimentate, separat, la extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ de ciment;
155
160
165
170
175
180
185
190
195
RO 117447 Β1
- fig.3, reprezentare a procesului sub forma unei scheme de flux, în care materiile prime de alimentare și zgura de oțel sunt alimentate la extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ în amestec;
- fig.4, reprezentare a unei variante alternative a procedeului, sub formă de schemă de flux, în care materiile prime de alimentare și zgura de oțel sunt alimentate, separat, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ.
Prin aplicarea procedeului conform invenției, se permite ca zgura de oțel să fie adăugată în alimentarea cuptorului, ca un component separat, în capătul de alimentare al cuptorului rotativ de ciment, la dimensiuni diferite ale particulelor, dar nu mai mari de 51 mm în diametru. Cea mai mare parte a zgurii de oțel are particule cu dimensiuni mai mici de 51 mm în diametru, astfel încât procesul de sfărâmare și de cernere să fie necesar a fi efectuat numai pentru particulele care depășesc dimensiunea de 51 mm în diametru. Prin prezenta invenție, nu este necesară sfărâmarea fină, pulverizarea sau măcinarea zgurii de oțel.
De asemenea, prin aplicarea acestui procedeu, se permite utilizarea diferitelor zguri de oțel într-o stare granulară mult mai grosieră decât cea uzuală, necesară în procesele de fabricare a cimentului în cuptoare rotative, stare care permite ca elemente din compușii chimici și zgura de oțel, respectiv sulfura de carbon (C2S) și alte elemente similare să devină o parte integrantă a clincherului de ciment.
Așa cum este înțeleasă de către specialiștii care lucrează în acest domeniu, chimizarea zgurii trebuie să fie astfel controlată, încât ingredientele din ciment și, în acest fel, cantitatea de zgură de oțel adăugată în materiile prime de alimentare să fie introdusă în amestecul de materii prime de alimentare cu compuși chimici, aferenți acestor materii prime.
într-un cuptor de laborator, pentru testarea arderii a 100% zgură, se determină punctul de topire al zgurii, acesta fiind cheia utilizării zgurii în cuptoarele rotative de ciment. Așa după cum se poate vedea în tabelul 1, punctul de topire este de 1300°C și permite ca zgura să fie adăugată în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, la dimensiuni ale particulelor destul de mari și anume până la o valoare de 51 mm.
Tabelul 1
| Temperatura, °C | Temperatura, °F, | Efectul asupra zgurii |
| 1000 | 1832 | Nici unul |
| 1100 | 2012 | Nici unul |
| 1200 | 2192 | Ușor vâscos |
| 1300 | 2372 | Se topește |
| Durata testului pentru fiecare temperatură este de 15 min. Dimensiunea particulelor de zgură - aproximativ 0,95 cm |
Testele indicate în tabelul 1 sunt întreprinse pe o durată de 15 min, la fiecare temperatură, cu dimensiuni ale particulelor de zgură de aproximativ 0,95 cm.
Ca rezultat al testelor, se constată că zgura de oțel nu conduce la îngroșarea nămolului în secțiunile cuptorului rotativ de ciment, la formarea unor inele de nămol sau la creșterea pierderilor de praf, datorită dimensiunii particulelor. Mai mult decât atât, zgura de oțel reduce conținutul de umiditate cu până la 2,2%. Zgura de oțel începe să se topească și să se combine cu alte materii prime, undeva între zona de calcinare și zona de ardere din cuptorul rotativ de ciment. Ca urmare a punctului de topire scăzut, al zgurii, nu este necesar a se mărunți, pulveriza sau măcina acest material, ca în cazul practicii uzuale, prin care 80% din material trece printr-o sită cu circa 79 ochiuri/cm2, pentru ca să aibă loc combinația chimică cu alți ingredienți.
RO 117447 Β1
245
Se formează silicat de calciu în zgura de oțel. Formarea silicatului tricalcic (C3S) are loc în cuptorul rotativ, în aceeași zonă de temperatură unde se topește zgura. Analize de difracție cu raze X, ale zgurii de oțel, demonstrează că compoziția este reprezentată, în principal, prin forma beta (β) a silicatului dicalcic, 2CaO. SiO2 (C2S) cu punct de topire ridicat. Acest compus, prin adăugare de oxid de calciu (CaO), poate fi convertit la silicat tricalcic 3CaO. SiO2(C3S) în zona de ardere a cuptorului rotativ, de ciment. Silicatul tricalcic C3S este compusul principal care asigură rezistența cimentului.
Instalația de realizare a procedeului conform invenției este ilustrată în fig. 1.
Instalația 10 include cuptorul rotativ 12 amplasat într-o manieră bine cunoscută, pe flanșe 14 care se rotesc odată cu cuptorul. Cuptorul are o extremitate de alimentare 16 și o extremitate sau o zonă de ardere 18. Extremitatea 18 este înclinată în jos, în raport cu extremitatea de alimentare 16, după cum este bine cunoscut celor care lucrează în acest domeniu. O sursă de combustibil 20 creează o flacără 22 în extremitatea caldă 18 a cuptorului rotativ 12, în vederea realizării unei temperaturi de aproximativ 1500°C. Materiile prime de fabricare a cimentului, așa cum sunt piatra de var, argila, nisipul și altele asemănătoare, sunt transportate de către o bandă rulantă 24, cu viteză variabilă, către cuptorul rotativ 12. Dacă se utilizează sistemul umed, banda rulantă 24, cu viteză variabilă, transportă materialul de alimentare către un utilaj de mărunțire 26 și de la acest aparat de mărunțire 26 către extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Materialul de alimentare se deplasează sub forma unui flux 28, prin cuptorul rotativ 12 către flacăra 22. Procesul chimic, bine cunoscut celor care lucrează în acest domeniu, are loc în interiorul cuptorului rotativ 12, iar clincherul de ciment 30 este evacuat prin extremitatea caldă 18 a cuptorului rotativ 12 și este prelucrat, în continuare. Sistemele de control pentru poluare 32 și 34, bine cunoscute de către cei care lucrează în acest domeniu, sunt dispuse la extremitatea caldă, respectiv la extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ 12. De la extremitatea caldă 18 a cuptorului rotativ 12, după sistemul de control al poluării 32, gazele reziduale 38 sunt evacuate în atmosferă, iar produsele reziduale reținute 40 sunt recuperate.
Echipamentul de control al poluării 34 de la extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ 12 îndepărtează gazele reziduale 36, care ;>unt evacuate în atmosferă și reține produsele reziduale 42.
Conform invenției, zgura de oțel 44 este transportată de către un sistem cu bandă rulantă 46, sistem acționat cu viteză variabilă, către materialul de alimentare 48 care este alimentat prin intermediul unui separator de praf 56 (fig.2), în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Un aparat de reglare 25 reglează viteza deplasare a benzilor de transport 24 și 46, astfel încât să fie realizată o proporție corespunzătoare între zgura de oțel 44 și materialul de alimentare, în funcție de compoziția chimica a acestora. Un asemenea sistem de reglare este bine cunoscut celor care lucrează în acest domeniu.
Fig.2 este o reprezentare grafică a aparatului, în vederea asigurării unei alimentări separate a zgurii de oțel și a materialului de alimentare în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. în fig. 2, se poate vedea că zgura de oțel 50 cade într-un buncăr 52 și este transportată, la partea superioară, de un sistem transportor 54, unde această materie primă este depozitată într-un buncăr 55, de unde trece, prin intermediul separatorului de praf 56, în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Alimentarea cu materiile prime, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, poate fi efectuată cu ajutorul oricărui sistem bine cunoscut celor care lucrează în acest domeniu. într-un mod asemănător, materialul de alimentare 58 cade întrun buncăr 60, de unde este transportat la partea superioară, prin intermediul unui sistem transportor 62 într-un buncăr 64. Apoi prin intermediul separatorului de praf 56, fluxul de material este alimentat în extremitatea de alimentare 16 a cuptorului rotativ 12. Atât varianta de realizare a instalației din fig. 1, cât și cea din fig. 2 conduc la aceleași rezultate impuse.
250
255
260
265
270
275
280
285
290
RO 117447 Β1
Rezultatele analizei chimice a șase probe de zgură de oțel, luate dintr-un depozit de zgură de oțel, la întâmplare, sunt prezentate în tabelul 2. Desigur, analiza chimică a zgurii de oțel poate varia în raport cu valorile indicate în tabel, în funcție de tipul zgurii.
Tabelul 2
| Proba de zgură de oțel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Medie |
| SiO2 | 14,92 | 13,80 | 13,26 | 13,26 | 14,44 | 13,91 | 13,93 |
| AI2O3 | 7,37 | 7,01 | 6,51 | 6,21 | 7,70 | 6,51 | 6,89 |
| 25,31 | 25,31 | 27,02 | 26,94 | 25,93 | 26,09 | 26,10 | |
| CaO | 34,10 | 37,07 | 37,07 | 3218 | 34,28 | 34,77 | 34,91 |
| MgO | 6,54 | 7,54 | 7,33 | 6,75 | 7,38 | 6,41 | 6,99 |
| so3 | 0,23 | 0,26 | 0,11 | 0,16 | 0,19 | 0,08 | 0,17 |
| p2o5 | - | - | - | - | - | - | - |
| TiO2 | - | - | - | - | - | - | - |
| Cr2O3 | 1.27 | 1,19 | 1,22 | 1,20 | 1,07 | 1,10 | 1,16 |
| Mn2O3 | 7,0 | 6,63 | 6,17 | 6,54 | 6,62 | 6,54 | 6,58 |
| Na2O | 0,13 | 0,12 | 0,10 | 0,17 | 0,14 | 0,07 | 0,12 |
| K2O | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,03 | 0,02 | 0,01 | 0,02 |
| ZnO | 0,07 | 0,13 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,05 |
| SrO | 0,04 | 0,04 | 0,02 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,04 |
| Pierderi | 2,60 | 2,69 | 1,98 | 0,90 | 0,29 | (0,09) | 1,40 |
| TOTAL | 99,60 | 101,81 | 100,83 | 94,39 | 98,14 | 95,35 | 98,35 |
| Argilă liberă | 0,33 | 0,72 | 0,44 | 0,55 | 0,50 | 0,44 | 0,50 |
| Apă combinată 371°C | 1,45 | 1,25 | 1,04 | 0,90 | 0,92 | 1,00 | 1,09 |
Se poate vedea că compozițiile zgurii de oțel sunt foarte uniforme și adecvate pentru fabricarea cimentului. Se poate, de asemenea, vedea că valoarea medie a conținutului de argilă liberă este de 0,50% și că valoarea medie a pierderilor, prin ardere, este de 1,40%. Conținutul de umiditate liberă reprezintă 1%, iar umiditatea combinată este de 1%.
Analiza prin difracție cu raze X a zgurii de oțel demonstrează că, compoziția constă din forma beta β a silicatului dicalcic, 2 CaO. SiO2 (C2S) cu punct de topire ridicat. Acest compus poate fi convertit la silicat tricalcic, 3CaO. SiO2 (C3S), în zona de ardere a cuptorului rotativ utilizând oxid de calciu (CaO) suplimentar. Reacția se poate scrie astfel: 2CaO. SiO2 + CaO + Căldură = 3 CaO. SiO2. Silicatul tricalcic (C3S) este compusul principal care atribuie rezistență cimentului.
în tabelul 3, sunt prezentate conținuturile oxidice din amestecul de alimentare constituit din 89,67% piatră de var, 4,42% rocă argiloasă, 4,92% nisip și 0,99% marnă (fără zgură de oțel) precum și rezultatul analizei clincherului.
RO 117447 Β1
Tabelul 3
| Piatră de var | Rocă argiloasă | Nisip | Minereu | |
| SiO2 | 8,25 | 49,25 | 90,00 | 0,81 |
| AI2O3 | 2,31 | 18,60 | 3,24 | 0,28 |
| Fe2O3 | 1,30 | 5,79 | 1,90 | 96,17 |
| CaO | 47,60 | 3,30 | 0,51 | 0,51 |
| MgO | 0,46 | 1,25 | 0,07 | 0,70 |
| SO3 | 0,90 | 3,37 | 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 |
| Șlam | Clincher | |||
| SiO2 | 14,01 | 21,78 | ||
| AI2O3 | 3,06 | 4,75 | ||
| Fe2O3 | 2,46 | 3,85 | ||
| CaO | 42,86 | 66,62 | ||
| MgO | 0,48 | 0,74 | ||
| so3 | 0,96 | 0,75 | ||
| f2o5 | 0,00 | 0,21 | ||
| TiO2 | 0,00 | 0,21 | ||
| Na2O | 0,12 | 0,19 | ||
| K2O | 0,60 | 0,50 | ||
| TOTAL | 99,59 | |||
| Nisip | ||||
| S/R | 2,42 | |||
| A/F | 1,35 | |||
| C3S | 63,33 | |||
| C2S | 14,66 | |||
| c3a | 7,22 | |||
| c4af | 11,65 |
335
340
345
350
355
360
365 în tabelul 4, sunt prezentate conținuturile oxidice din amestecul pentru alimentare constituit din 90,79% piatră de var, 3,64% rocă argiloasă, 5,36% nisip și 0,21% minereu cu adaos de
5% zgură de oțel.
RO 117447 Β1
Tabelul 5 prezintă conținuturile oxidice al unui amestec de alimentare constituit din
91,43% piatră de var, 2,75% rocă argiloasă și 5,82% nisip ( 0% minereu) cu adaos de 10% zgură de oțel. De asemenea este redat în ambele tabele și rezultatul analizei clincherului de ciment.
Tabelul 4
| Piatră de var | Rocă argiloasă | Nisip | Minereu | Zgură de oțel | |
| SiO2 | 8,25 | 49,25 | 90,00 | 0,81 | 13,93 |
| AI2O3 | 2,31 | 18,60 | 3,24 | 0,28 | 6,89 |
| Fe2O3 | 1,30 | 5,79 | 1,90 | 96,17 | 26,1 |
| CaO | 47,60 | 3,30 | 0,51 | 0,51 | 36,9 |
| MgO | 0,46 | 1,25 | 0,07 | 0,70 | 6,99 |
| SO3 | 0,90 | 3,37 | 0,13 | 0,11 | 0,00 |
| 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 | 0,12 |
| K2O | 0,50 | 3,10 | 0,31 | 0,04 | 0,02 |
| Analiza clincherului de ciment | |||||
| Șlam | Clincher | ||||
| SiO2 | 14,11 | 21,78 | |||
| AI2O3 | 2,95 | 4,75 | |||
| 1,69 | 3,83 | ||||
| CaO | 43,36 | 66,62 | |||
| MgO | 0,47 | 1,05 | |||
| SO3 | 0,95 | 0,70 | |||
| f2o5 | 0,00 | 0,20 | |||
| TiO2 | 0,00 | 0,20 | |||
| Na2O | 0,12 | 0,18 | |||
| K2O | 0,58 | 0,50 | |||
| TOTAL | 99,81 | ||||
| minereu | |||||
| S/R | 2,43 | ||||
| A/F | 1,34 | ||||
| c3s | 63,61 | ||||
| C2S | 14,46 |
RO 117447 Β1
405
Tabelul 4 (continuare)
| Șlam | Clincher | ||||
| c3a | 7,71 | ||||
| c4af | 11,65 |
410
Tabelul 5
| Piatră de var | Rocă argiloasă | Nisip | Minereu | Zgură de oțel | |
| SiO2 | 8,25 | 49,25 | 90,00 | 0,81 | 13,93 |
| AI2O3 | 2,31 | 18,60 | 3,24 | 0,28 | 6,89 |
| Fe2O3 | 1,30 | 5,79 | 1,90 | 96,17 | 26,1 |
| CaO | 47,60 | 3,30 | 0,51 | 0,51 | 36,9 |
| MgO | 0,46 | 1,25 | 0,07 | 0,70 | 6,99 |
| SO3 | 0,90 | 3,37 | 0,13 | 0,11 | 0,00 |
| 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 | 0,12 |
| K2O | 0,50 | 3,10 | 0,31 | 0,04 | 0,02 |
| Analiza clincherului de ciment | |||||
| Component | Șlam | Clincher | |||
| SiO2 | 14,13 | 21,47 | |||
| AI2O3 | 2,81 | 4,69 | |||
| Ρθ2θ3 | 1,46 | 4,68 | |||
| CaO | 43,64 | 65,69 | |||
| MgO | 0,46 | 1,35 | |||
| so3 | 0,92 | 0,70 | |||
| P2°5 | 0,00 | 0,20 | |||
| TiO2 | 0,00 | 0,20 | |||
| Na2O | 0,11 | 0,17 | |||
| K2O | 0,56 | 0,50 | |||
| TOTAL | 99,59 | ||||
| Minereu | |||||
| S/R | 2,20 |
415
420
425
430
435
RO 117447 Β1
Tabelul 5 (continuare)
| Component | Șlam | Clincher | |||
| A/F | 1,09 | ||||
| c3s | 61,39 | ||||
| C2S | 15,25 | ||||
| c3a | 5,55 | ||||
| c4af | 14,25 | ·- |
Din analiza tabelelor 3, 4 și 5, se poate vedea, în mod clar, că adaosul de zgură de oțel este corespunzător ca materie primă pentru fabricarea clincherului de ciment.
Fig. 3 ilustrează procedeul conform invenției, prin care materialul de alimentare și zgura de oțel sunt combinate așa cum este ilustrat și în fig. 1, înainte de intrarea în cuptorul rotativ la extremitatea de alimentare a acestuia. într-o fază 76 este dozat fluxul de material de alimentare, care este combinat într-o fază 78 cu zgurii de oțel, care, în prealabil, într-o fază 80, este mărunțită și cernută, pentru a se obține granule cu un diametru maxim de 51 mm. Materialul combinat este apoi alimentat într-o altă fază 82 în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ.
în fig. 4, este ilustrată varianta de procedeu prin care zgura de oțel și materialul de alimentare este alimentat separat, în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ de ciment, așa cum este indicat și în fig. 2. într-un asemenea caz, în faza 66 este dozat materialul de alimentare și transportat, prin intermediul unui sistem transportor în faza 68 către intrarea în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ. Zgura de oțel este concasată și cernută în faza 72 pentru a se obține un diametru maxim al granulelor de 51 mm, iar produsul rezultat este transportat prin intermediul unui sistem transportor într-o altă fază 74 către intrarea în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ. într-o fază 70, amestecul de alimentare și zgura de oțel sunt încălzite în cuptorul rotativ până ce se formează clincherul de ciment.
Astfel, fabricarea cimentului are loc cu adaos de zgură de oțel, în stare macrogranulară, alimentată concomitent cu materialul de alimentare în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ. Macrogranulele de zgură de oțel sunt definite ca fiind rezultatul operațiilor de concasare și cernere, până la un diametru maxim de 51 mm.
Așa cum s-a specificat mai sus, prin aplicarea invenției, se obțin multe avantaje. Nu sunt necesare fazele de mărunțire, pulverizare sau măcinare a zgurii de oțel. Cantități mari de zgură de oțel sub forma unor macrogranule cu dimensiunea particulelor de până la 51 mm în diametru pot fi incorporate în compoziția clincherului do ciment, cu minore modificări chimice privind materialul de alimentare uzual utilizat în cuptoarele rotative.
Nu este necesară uscarea zgurii de oțel. Umiditatea normală, inerentă, variază între 1 și 6%. în sistemul de cuptor rotativ, în care se aplică varianta de procedeu pe cale umedă, se realizează astfel o substanțială reducere a umidității și importante economii. în sistemul de cuptor rotativ, în care se utilizează varianta de procedeu pe cale uscată, zgura de oțel poate fi uscată, dar nu este absolut necesar.
Ca urmare, conform invenției, zgura de oțel macrogranulară poate fi utilizată pentru fabricarea clincherului de ciment, în cuptoare rotative, cu o parte din fluxul de material de alimentare inițial. Zgura de oțel și amestecul de alimentare umed (sau uscat) sunt injectate în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, ca materiale separate. Ele pot fi, de asemenea, injectate împreună în zona de intrarea la alimentare în cuptorul rotativ, cu o amestecare prealabilă. Nu se constată nici un fel de înfundare a cuptorului, ca urmare a formării șlamului sau a
RO 117447 Β1
490 aglomerării clincherului. în ambele variante de procedeu, folosite în cuptorul rotativ, atât pe cale umedă, cât și pe cale uscată, zgura de oțel are un efect de curățire asupra aglomerării materialului, pe măsură ce acesta se deplasează prin cuptorul rotativ.
Doar mici modificări, în ceea ce privește compoziția chimică, sunt necesare pentru o alimentarea normală și pentru adaptarea instalației la utilizarea zgurii de oțel. Aceasta înseamnă, în general, că amestecul de alimentare trebuie să fie mai bogat în ceea ce privește conținutul de oxid de calciu. Structura compușilor chimici din zgura de oțel macrogranulară se transformă într-o structură de clincher de ciment impusă, ca urmare a tratamentului termic ce are loc în cuptorul rotativ, prin difuzie. întrucât nu este necesară mărunțirea, pulverizarea sau măcinarea zgurii de oțel, prin aplicarea invenției, se realizează substanțiale economii de energie, la fabricarea clincherului de ciment. Creșterea producției de ciment este aproape proporțională cu cantitatea de zgură de oțel utilizată. Mai mult decât atât, condițiile privind protecția mediului înconjurător în procesul de fabricare a cimentului în cuptoare rotative sunt îmbunătățite, ca urmare a conținutului scăzut de substanțe volatile, din compoziția zgurii de oțel. în continuare, utilizarea zgurii de oțel în procedeul conform invenției îmbunătățește condițiile de protecție a mediului înconjurător, reprezentând o recupeare utilă a zgurii de oțel, care, în caz contrar, necesită spații mari de teren agricol, în vederea depozitării ei. Această recuperare a zgurii de oțel îmbunătățește, deci, protecția mediului înconjurător și reduce substanțial costurile de fabricație ale cimentului.
Revendicări
Claims (8)
1. Procedeu de obținere a clincherului de ciment într-un cuptor rotativ, de ciment, 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, situată în extremitatea de încălzire a cuptorului rotativ, introducerea unui flux de material de alimentare, care conține carbonat de calciu, în extremitatea de alimentare a cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de material de alimentare să se deplaseze către sursa de căldură de la extremitatea de încălzire, aferentă cuptorului, adăugarea unei cantități de zgură de oțel la fluxul de material de alimentare în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului, astfel încât fluxul de material de alimentare și zgura de oțel să se deplaseze către extremitatea de încălzire, zgura de oțel fiind topită în contact cu sursa de căldură și difuzată în materialul de alimentare pentru formarea clincherului de ciment, caracterizat prin aceea că cantitatea de zgură de oțel este concasată și sortată înainte de a fi introdusă în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că zgura de oțel se concasează și se sortează, pentru a se obține particule cu un diametru maxim de 51 mm, pentru adăugarea în fluxul de material de alimentare.
3. Procedeu conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că zgura de oțel este adăugată în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ, ca un material separat de materialul de alimentare.
4. Procedeu conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că zgura de oțel și materialul de alimentare sunt amestecate, în prealabil, înainte de a fi introduse în extremitatea de alimentare, aferentă cuptorului rotativ.
5. Procedeu conform revendicărilor 1...4, caracterizat prin aceea că admisia fluxului de material de alimentare și zgură de oțel se efectuează, pe cale umedă, în cuptorul rotativ.
6. Procedeu conform revendicărilor 1...4, caracterizat prin aceea că admisia fluxului de material de alimentare și zgură de oțel se efectuează, pe cale uscată, în cuptorul rotativ.
495
500
505
510
515
520
525
530
RO 117447 Β1
7. Procedeu conform revendicărilor 1...6, caracterizat prin aceea că zgura de oțel are o compoziție chimică de silicat dicalcic: 2CaO.SiO2.
8. Instalație de realizare a procedeului definit la revendicările 1...7, care cuprinde un cuptor rotativ de ciment, cu o extremitate de alimentare și o extremitate de încălzire, înclinată în jos în raport cu extremitatea de alimentare, o sursă de căldură la extremitatea de încălzire, pentru încălzirea interiorului cuptorului rotativ și mijloace de transport, pentru introducerea fluxului de material de alimentare, care conține carbonat de calciu și zgură de oțel în extremitatea de alimentare aferentă cuptorului rotativ, astfel încât fluxul de material de alimentare și zgură de oțel să se deplaseze către extremitatea de încălzire a cuptorului rotativ, zgura de oțel fiind difuzată de căldura degajată în materialul de alimentare pentru a forma clincherul de ciment, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu un prim mijloc de transport (62, 24), pentru introducerea fluxului de material de alimentare, în extremitatea de alimentare (16) a cuptorului rotativ (12), prin intermediul unui separator de praf (56) și un al doilea mijloc de transport (54, 46), pentru introducerea zgurii de oțel, în extremitatea de alimentare (16) a cuptorului rotativ (12), mijloacele de transport (62, 24 și 54, 46) fiind cuplate la un dispozitiv (25) de reglare a raportului în greutate zgură de oțel și material de alimentare, în vederea realizării unui clincher de ciment cu o compoziție chimică predeterminată.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO95-00848A RO117447B1 (ro) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO95-00848A RO117447B1 (ro) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO117447B1 true RO117447B1 (ro) | 2002-03-29 |
Family
ID=20102126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RO95-00848A RO117447B1 (ro) | 1995-05-04 | 1995-05-04 | Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO117447B1 (ro) |
-
1995
- 1995-05-04 RO RO95-00848A patent/RO117447B1/ro unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5421880A (en) | Method and apparatus for using steel slag in cement clinker production | |
| RO117446B1 (ro) | Procedeu de obtinere a clincherului de ciment | |
| US4600438A (en) | Co-production of cementitious products | |
| US4508573A (en) | Co-production of cementitious products | |
| US4083730A (en) | Cement, process and device for its production | |
| US4477283A (en) | Process and apparatus for producing hydraulic cements | |
| US4102700A (en) | Process for the production of a mixture to be utilized in the production of building materials and a device for carrying out the process | |
| US20040157181A1 (en) | Method for manufacturing cement clinker | |
| RO117447B1 (ro) | Procedeu si instalatie de obtinere a clincherului de ciment | |
| US3677781A (en) | Method of making cement clinkers | |
| SK282196B6 (sk) | Spôsob výroby cementových slinkov a zariadenie na jeho vykonávanie | |
| CN117940373A (zh) | 含有γ-2CaO·SiO2的烧成物的制造方法 | |
| CZ115995A3 (en) | Method of using steelwork slag when producing cement clinkers and apparatus for making the same | |
| MXPA95005142A (en) | Method and apparatus for using scrub of foundation ovens in the production of esceme of ceme | |
| WO2004050580A1 (en) | Portland cement manufacture from slag from the production of magnesium metal | |
| JPH02192440A (ja) | セメント焼塊の製造方法 | |
| PL213023B1 (pl) | Sposób wytwarzania zuzla o wlasciwosciach spoiwa hydraulicznego | |
| CS226307B1 (en) | Portland clinker firing composition |