RU2074138C1 - Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes - Google Patents

Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2074138C1
RU2074138C1 RU93034466A RU93034466A RU2074138C1 RU 2074138 C1 RU2074138 C1 RU 2074138C1 RU 93034466 A RU93034466 A RU 93034466A RU 93034466 A RU93034466 A RU 93034466A RU 2074138 C1 RU2074138 C1 RU 2074138C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
raw material
firing
furnace
content
Prior art date
Application number
RU93034466A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93034466A (en
Inventor
Х.С. Воробьев
А.Х. Воробьев
Е.В. Филиппов
Original Assignee
Воробьев Харлампий Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воробьев Харлампий Сергеевич filed Critical Воробьев Харлампий Сергеевич
Priority to RU93034466A priority Critical patent/RU2074138C1/en
Publication of RU93034466A publication Critical patent/RU93034466A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2074138C1 publication Critical patent/RU2074138C1/en

Links

Images

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

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: method is effected by firing in shaft furnace of fuel-containing wastes and nonfuel-containing raw material components. Fuel-containing waste is preliminarily mixed with mineral containing nonfuel raw material components for regulation of chemical composition of building material and regulation of fuel in raw material. Then, raw material mixture is granulated, and firing is effected in shaft furnace provided with burners which are used for maintaining the preset temperature conditions with consideration of fuel content in the raw material mixture. Method allows use of raw material with variable fuel content, particularly, various building materials depending on the composition of fuel-containing wastes, realization of stable and especially favorable temperature conditions of firing and as a result, higher quality of products. EFFECT: higher efficiency. 5 cl, 1 tbl

Description

Область использования энергетика, экология и строительные материалы, а именно производство строительных материалов из топливосодержащих отходов. The field of use is energy, ecology and building materials, namely the production of building materials from fuel-containing waste.

Известен способ переработки шлаков и зол тепловых электростанций (ТЭС), а также отходов углеобогащения в пористые заполнители, который заключается в приготовлении из этих материалов сырцовых гранул и обжига их во вращающейся печи со специальным тепловым режимом [1]
Недостатком способа является неприменимость способа при значительном содержании топлива в сырье. Кроме того, переменное содержание топлива в отходах не позволяет поддерживать необходимый тепловой режим сушки сырья, сушки гранул и обжига.A known method of processing slag and ash of thermal power plants (TPPs), as well as coal treatment waste into porous aggregates, which consists in the preparation of raw granules from these materials and firing them in a rotary kiln with a special thermal regime [1]
The disadvantage of this method is the inapplicability of the method with a significant content of fuel in the feed. In addition, the variable fuel content in the waste does not allow to maintain the necessary thermal regime of drying of raw materials, drying of granules and firing.

Наиболее близкий к предлагаемому является способ производства вяжущего материала из пустых пород угледобычи [2] который предполагает использование содержащегося в сырье топлива для обжига в шахтной печи и введение добавки известняка для регулирования химического состава и свойств получаемого вяжущего материала, который затем известными методами перерабатывается в пробужденные бетоны. Closest to the proposed method is the production of cementitious material from waste coal [2], which involves the use of fuel contained in raw materials for burning in a shaft furnace and the introduction of limestone additives to control the chemical composition and properties of the resulting cementitious material, which is then processed by known methods into awakened concrete .

Недостатком способа является невысокое качество получаемого вяжущего вследствие периодичности введения добавки и плохого смешивания компонентов непосредственно в шахтной печи. Способ не нашел широкого применения также вследствие того, что переменное содержание топлива в в топливосодержащем отходе от нескольких процентов до 30-40% которое может изменяться в течении одних суток не позволяет осуществить устойчивую работу печи и получить стандартный по качеству продукт. The disadvantage of this method is the low quality of the resulting binder due to the frequency of introduction of additives and poor mixing of the components directly in the shaft furnace. The method did not find wide application also due to the fact that a variable fuel content in the fuel-containing waste from several percent to 30-40%, which can change over the course of one day, does not allow for stable operation of the furnace and to obtain a product of standard quality.

Изобретение направлено на переработку топливосодержащих отходов зол ТЭС, отходов углеобогащения, попутных пород при угледобыче и т.п. в строительные материалы. Все эти материалы имеют сильно выраженное переменное содержание топлива, что затрудняет их переработку. Между тем применение их в качестве сырья позволяет производить целый спектр строительных материалов с минимальным, а часто и с нулевым расходом дополнительного топлива. The invention is directed to the processing of fuel-containing waste ash TPP, coal processing waste, associated rocks during coal mining, etc. in building materials. All these materials have a pronounced variable fuel content, which makes them difficult to process. Meanwhile, using them as raw materials allows you to produce a range of building materials with minimal, and often with zero, additional fuel consumption.

Задача решается с помощью следующего способа. The problem is solved using the following method.

Предварительно топливосодержащий отход смешивают с минимальными нетопливосодержащими сырьевыми компонентами для регулирования химического состава строительного материала и регулирования химического состава топлива в сырьевой смеси, затем сырьевую смесь гранулируют и обжигают в шахтной печи, снабженной горелками, с помощью которых поддерживают заданный температурный режим с учетом содержания топлива в сырьевой смеси. The fuel-containing waste is pre-mixed with minimal non-fuel-containing raw materials to control the chemical composition of the building material and to control the chemical composition of the fuel in the raw mix, then the raw mix is granulated and fired in a shaft furnace equipped with burners, with the help of which the specified temperature regime is maintained taking into account the fuel content in the raw material mixtures.

Таким образом, способ позволяет использовать для производства строительных материалов топливосодержащее сырье с переменным содержанием топлива. Эксперименты показали, что предложенный способ имеет также два дополнительных преимущества. Первое заключается в том, что подача в печь одновременно основной части топлива совместно с сырьевой смесью и дополнительно через топливные горелки позволяет реализовать необычные, более благоприятные для процесса обжига температурные профили в печи. Например, появляется возможность создать зоны в, которых материал движется в печи при практически постоянной температуре, или создать условия для быстрого нагрева (температурный удар), необходимого для получения легких заполнителей. Второе заключается в большей устойчивости режима обжига в печи, которая не достигается обычными методами если регулирование производится только составом сырьевой смеси и скоростями подачи сырья и воздуха в печь. Thus, the method allows the use of fuel-containing raw materials with a variable fuel content for the production of building materials. The experiments showed that the proposed method also has two additional advantages. The first is that supplying the main part of the fuel to the furnace simultaneously with the raw material mixture and additionally through the fuel burners allows for the implementation of unusual, more favorable for the firing process, temperature profiles in the furnace. For example, it becomes possible to create zones in which the material moves in the furnace at an almost constant temperature, or create conditions for rapid heating (temperature shock), necessary to obtain lightweight aggregates. The second is the greater stability of the firing regime in the furnace, which is not achieved by conventional methods if regulation is carried out only by the composition of the raw material mixture and the feed rates of raw materials and air into the furnace.

В зависимости от состава топливосодержащего отхода по предложенному способу можно производить различные строительные материалы. Карбонатные золы и отходы позволяют производить известьсодержащие вяжущие и цемент, глиноземистые отощитель или пористые заполнители. Depending on the composition of the fuel-containing waste, the proposed method can produce various building materials. Carbonate ashes and wastes allow the production of lime-containing binders and cement, alumina filler or porous aggregates.

Предлагаемый способ удовлетворяет критерию "новизна", так как он включает операции, отличающие его от прототипа. The proposed method meets the criterion of "novelty", as it includes operations that distinguish it from the prototype.

Предлагаемый способ удовлетворяет критерию "технический уровень", так как в известных технических решениях не найдено операций, демонстрирующих свойства, характерные для предложенного способа возможность использования сырья с переменным составом топлива, возможность производить различные строительные материалы в зависимости от состава топливосодержащего отхода, устойчивые и особенно благоприятный температурный режим обжига и вследствие этого повышенное качество продукции. The proposed method satisfies the criterion of "technical level", because in the known technical solutions there are no operations demonstrating properties characteristic of the proposed method, the possibility of using raw materials with a variable fuel composition, the ability to produce various building materials depending on the composition of the fuel-containing waste, stable and especially favorable temperature regime of firing and, as a result, increased product quality.

Примеры реализации способа. Examples of the method.

Использование в примерах сырьевые материалы приведены в таблице. The use of raw materials in the examples is shown in the table.

П р и м е р 1. Получение пористого заполнителя из золы-уноса. PRI me R 1. Obtaining a porous aggregate from fly ash.

В качестве сырья была использована зола-унос ТЭЦ-22, работающей на углях Кузнецкого и Донецкого угольных бассейнов. Содержание топлива в золе составляло 10-18% (в пересчете на сухую золу) со значительными колебаниями. Сырьевая смесь готовилась введением в золу колчедановых огарков до содержания Fe2O3 18% (железосодержащая добавка) и глины до содержания топлива 4-6% Смесь измельчалась до удельной поверхности 200 м2/кг, увлажнялась и гранулировалась. Гранулированное сырье подавалось в шахтную печь. В верхней части печи поддерживалась температура ≈ 300oC. Установленные в золе обжига горелки поддерживали температуру обжига 1100oC. Обжиг материала происходит в основном за счет топлива, содержащегося в золе. Расход топлива, содержащегося в золе. Расход топлива через горелки составлял не более 10% от общего. Полученный продукт представлял собой пористый заполнитель вспучинные гранулы насыпной плотностью около 800 кг/м2 и прочностью 10 МПа.The fly ash of TPP-22, operating on coal from the Kuznetsk and Donetsk coal basins, was used as raw material. The fuel content in the ash was 10-18% (in terms of dry ash) with significant fluctuations. The raw material mixture was prepared by introducing pyrite cinder into ash to a content of Fe 2 O 3 of 18% (iron-containing additive) and clay to a fuel content of 4-6%. The mixture was crushed to a specific surface of 200 m 2 / kg, moistened and granulated. Granular feed was fed into a shaft furnace. A temperature of ≈ 300 ° C was maintained in the upper part of the furnace. Burners installed in the burning ash maintained a burning temperature of 1100 ° C. The material is fired mainly due to the fuel contained in the ash. Fuel consumption contained in ash. Fuel consumption through the burner was not more than 10% of the total. The resulting product was a porous aggregate of expanded granules with a bulk density of about 800 kg / m 2 and a strength of 10 MPa.

П р и м е р 2. Получение пористого заполнителя из золо-шлаковой смеси. Использовалась золо-шлаковая смесь гидроудаления ТЭЦ-22 (Московская обл). Содержание несгоревшего топлива в смеси составляло 6-10% Сырьевая смесь готовилась введением в смесь глины до содержания топлива 4-5% и колчедановых огарков (до содержания Fe2O3 18%). Сырьевая смесь измельчалась, гранулировалась и обжигалась в шахтной печи как в примере 1. Расход топлива через горелки составлял 15% от общего.PRI me R 2. Obtaining a porous filler from the ash-slag mixture. The ash and slag mixture of hydropower removal of TPP-22 (Moscow region) was used. The unburned fuel content in the mixture was 6–10%. The raw material mixture was prepared by introducing clay into the mixture until the fuel content was 4–5% and pyrite cinders (to the content of Fe 2 O 3 18%). The raw material mixture was crushed, granulated and fired in a shaft furnace as in example 1. The fuel consumption through the burner was 15% of the total.

П р и м е р 3. Получение пористого заполнителя из отходов углеобогащения. Использовались отходы углеобогащения тощего угля Кузнецкого угольного бассейна. Содержание топлива в сырье достигало 30% Отходы смешивались с глиной до содержания топлива 6-7% Далее, как в примере 1. Расход топлива через горелки составлял менее 5%
П р и м е р 4. Получение отощителя из отходов углеобогащения. Использовались отходы углеобогащения газового угля Кузнецкого угольного бассейна. Эти отходы состоят в основном из глинистых минералов. Однако они не могут быть использованы в качестве сырья в производстве керамических изделий (например, кирпича) без ввода отощителя из-за больших усадочных явлений при сушке и обжиге, а также, вследствие колеблющегося и высокого содержания топлива. Содержание топлива составляло ≈ 10% Отходы фракции 50-200 мм пропускали через щековую дробилку с максимальной выходной щелью 50-60 мм. Отсеянную фракцию менее 6 мм измельчали и гранулировали. Затем сырье загружали в печь, обжиг производили при температуре 900-1100oC. Топливные горелки использовались в основном для розжига печи и при резком падении содержания топлива в отходах. Расход топлива через топливные горелки близок к нулю.PRI me R 3. Obtaining a porous filler from coal waste. The waste from coal preparation of lean coal from the Kuznetsk coal basin was used. The fuel content in the feedstock reached 30%. Wastes were mixed with clay to a fuel content of 6-7%. Further, as in example 1. The fuel consumption through the burners was less than 5%.
PRI me R 4. Obtaining a scavenger from coal wastes. The waste from coal preparation of gas coal from the Kuznetsk coal basin was used. This waste consists mainly of clay minerals. However, they cannot be used as raw materials in the manufacture of ceramic products (for example, bricks) without the introduction of a scrubber due to the large shrinkage phenomena during drying and firing, as well as due to the fluctuating and high fuel content. The fuel content was ≈ 10%. Wastes of a fraction of 50–200 mm were passed through a jaw crusher with a maximum outlet gap of 50–60 mm. A screened fraction of less than 6 mm was ground and granulated. Then the raw materials were loaded into the furnace, firing was carried out at a temperature of 900-1100 o C. Fuel burners were used mainly for ignition of the furnace and with a sharp drop in the fuel content in the waste. Fuel consumption through fuel burners is close to zero.

П р и м е р 5. Получение известьсодержащего вяжущего (гидравлической извести) из золы ТЭС. Использовались золы Красноярской ТЭС, работающей на Канско-Ачинских углях. Содержание топлива в золе составляло 12% Сырьевая смесь готовилась введением известняка (≈ 1: 1 по массе) так, чтобы содержание топлива составляло 6-7% а гидравлический модуль:

Figure 00000001

находился в диапазоне 1,7-1,9.PRI me R 5. Obtaining lime-containing binder (hydraulic lime) from the ash TPP. The ashes of the Krasnoyarsk TPP operating on the Kansk-Achinsk coals were used. The fuel content in the ash was 12%. The raw material mixture was prepared by introducing limestone (≈ 1: 1 by weight) so that the fuel content was 6-7% and the hydraulic module:
Figure 00000001

was in the range of 1.7-1.9.

Сырьевая смесь измельчалась, гранулировалась и загружалась в печь. Температура обжига поддерживалась в диапазоне 1150-1250oC. Расход топлива через горелки составлял до 15% от общего.The raw material mixture was crushed, granulated and loaded into the furnace. The firing temperature was maintained in the range of 1150-1250 o C. the Consumption of fuel through the burner amounted to 15% of the total.

П р и м е р 6. Получение вяжущих материалов. Аналогично примеру 5 на основе зол ТЭС получали другие вяжущие материалы железистые, белитовые или алитовые цементные клинкеры. Сырьевые смеси готовились введением в золу карбонатных, глинистых и железистых добавок. Соотношение сырьевых компонентов для получения цементных клинкеров определяли по коэффициенту насыщения кремнезема известью (КН), силикатному (СМ) и глинистому (ГМ) модулям, определяемым по формулам:

Figure 00000002

Figure 00000003

Значения КН изменяли в пределах 0,8-0,92, СМ 1,7-3,5 ГМ 1,0-2,5. (Нижние пределы значения коэффициентов насыщения относятся к белитовым и железистым клинкерам, а верхние к алитовым цементным клинкерам). Обжиг производился в оптимальных интервалах температур 1200-1500oC для железистого, 1250-1350oC для белитового и 1350-1450oC для алитового клинкеров.PRI me R 6. Obtaining binders. Analogously to example 5, other binders, ferrous, belite or alite cement clinkers, were obtained on the basis of the ash of TPPs. Raw mixtures were prepared by introducing carbonate, clay and iron additives into the ash. The ratio of raw materials for the production of cement clinkers was determined by the coefficient of saturation of silica with lime (KN), silicate (SM) and clay (GM) modules, determined by the formulas:
Figure 00000002

Figure 00000003

Values of KH were varied in the range of 0.8-0.92, SM 1.7-3.5 GM 1.0-2.5. (The lower limits for the saturation coefficients refer to belite and gland clinkers, and the upper ones to alite cement clinkers). Calcination was carried out in optimal temperature ranges 1200-1500 o C for glandular, 1250-1350 o C for belitovogo and 1350-1450 o C for alite clinkers.

Claims (4)

1. Способ производства строительных материалов, преимущественно вяжущих и заполнителей, с использованием топливосодержащих отходов путем обжига в шахтной печи топливосодержащего отхода и нетопливосодержащих сырьевых компонентов, отличающийся тем, что предварительно топливосодержащий отход смешивают с минеральными нетопливосодержащими сырьевыми компонентами для регулирования химического состава строительного материала и регулирования содержания топлива в сырьевой смеси, затем сырьевую смесь гранулируют, а обжиг осуществляют в шахтной печи, снабженной горелками, с помощью которых поддерживают заданный температурный режим с учетом содержания топлива в сырьевой смеси. 1. A method for the production of building materials, mainly binders and aggregates, using fuel-containing waste by burning fuel-containing waste and non-fuel-containing raw materials in a shaft furnace, characterized in that the fuel-containing waste is mixed with mineral non-fuel-containing raw materials in order to control the chemical composition of the building material and control the content of the building material fuel in the raw mix, then the raw mix is granulated, and firing is carried out in htnoy furnace equipped with burners, by means of which support a predetermined temperature range with the fuel content in the raw mix. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в производстве пористого заполнителя в процессе обжига поддерживают в верхней части печи температуру 200 600oС, а в нижней части печи температуру 900 1200oС.2. The method according to claim 1, characterized in that in the production of the porous aggregate during the firing process, a temperature of 200 600 ° C is maintained in the upper part of the furnace, and a temperature of 900 1200 ° C in the lower part of the furnace. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве минерального нетопливосодержащего сырьевого компонента используют глину в количестве, обеспечивающем содержание в заполнителе оксида алюминия 5 35% или железосодержащую добавку в количестве, обеспечивающем содержание в заполнителе оксида железа 2 18%
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в производстве гидравлической извести в качестве минерального нетопливосодержащего сырьевого компонента используют известняк до гидравлического модуля 1,6 1,9, а обжиг проводят при температуре 1100 1300oС.3. The method according to claim 2, characterized in that as the mineral non-fuel-containing raw material component, clay is used in an amount providing an aluminum oxide content of 5 35% or an iron-containing additive in an amount providing an iron oxide content of 2 18%
4. The method according to claim 1, characterized in that in the production of hydraulic lime as a mineral non-fuel-containing raw material component, limestone is used up to the hydraulic module 1.6 1.9, and firing is carried out at a temperature of 1100 1300 o C. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в производстве алитового, белитового или железистого клинкеров в качестве минеральных нетопливосодержащих компонентов используют карбонатные, глинистые и железистые добавки, а обжиг проводят при температуре 1200 1500oС.5. The method according to claim 1, characterized in that in the production of alite, belite or ferruginous clinkers, carbonate, clay and ferrous additives are used as mineral non-fuel-containing components, and firing is carried out at a temperature of 1200 1500 o C.
RU93034466A 1993-07-05 1993-07-05 Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes RU2074138C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034466A RU2074138C1 (en) 1993-07-05 1993-07-05 Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034466A RU2074138C1 (en) 1993-07-05 1993-07-05 Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93034466A RU93034466A (en) 1995-11-10
RU2074138C1 true RU2074138C1 (en) 1997-02-27

Family

ID=20144440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93034466A RU2074138C1 (en) 1993-07-05 1993-07-05 Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2074138C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1449556, кл. C 04B 18/04, 1989. 2. Авторское свидетельство СССР N 66030, кл. C 04B 7/24, 1946. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2977910B2 (en) Method and apparatus using blast furnace slag for cement clinker production
KR100212093B1 (en) Lightweight aggregate from flyash and sewage sludge
US4600438A (en) Co-production of cementitious products
CA2139793C (en) Method and apparatus for using steel slag in cement clinker production
CN100412020C (en) Process of preparing portland cement with waste ceramic tile polishing material
CA1212526A (en) Co-production of cementitious products
NO20074171L (en) Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials, as well as processes for producing the same
US4898615A (en) Method of manufacturing cement
CN103864320B (en) Low heat portland blast-furnace-slag cement and production method thereof
US20030029364A1 (en) Method for recycling building materials
US4083730A (en) Cement, process and device for its production
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
CA2453124C (en) Process for incorporating coal ash into cement clinker
RU2074138C1 (en) Method for manufacture of building materials, mainly, binders and fillers with use of fuel-containing wastes
GB2218412A (en) Lightweight aggregates
Krammart et al. A study on cement made by partially replacing cement raw materials with municipal solid waste ash and calcium carbide waste
JP7212553B2 (en) Cement manufacturing method
SU1289845A1 (en) Raw mixture for producing porous aggregate
RU2032634C1 (en) Raw material mixture for production portland cement clinker
JP2013249219A (en) Porous sintered body and method for manufacturing the same
KR20000040829A (en) Method for producing fly ash brick
JPH05170567A (en) Production of expanded burned product
SU1766860A1 (en) Raw mixture for portland cement clinker production
SU1726423A1 (en) Stock for producing agglomerated clay gravel
GB2292940A (en) Lightweight aggregate