RU2107668C1

RU2107668C1 - Method of production of synthetic porous filler

Info

Publication number: RU2107668C1
Application number: RU95120628A
Authority: RU
Inventors: В.П. Соснин; З.П. Маргулис
Original assignee: Акционерное общество Челябинский металлургический комбинат "Мечел"
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1998-03-27

Abstract

FIELD: manufacture of building materials; applicable in production of synthetic porous fillers based on ashes of heat and power plants. SUBSTANCE: the offered method includes formation of raw granules from mixture with addition of 30-50 wt.% of nonburnt siftings of filling of kilns or return graphitization charge of electrode manufacture, their drying and burning up to carbon content of 2.0-3.0 wt.% with subsequent burning. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве искусственных пористых заполнителей на основе зол ТЭС. The invention relates to the production of building materials and can be used in the manufacture of artificial porous aggregates based on the ashes of thermal power plants.

Известен способ производства легкого заполнителя, включающий приготовление шихты из измельченных после предварительной термообработке гранул золы, повторное гранулирование и обжиг [1]. A known method for the production of lightweight aggregate, including the preparation of the mixture from crushed after preliminary heat treatment of ash granules, re-granulation and firing [1].

Недостатком способа является многостадийность и высокая энергоемкость. Наиболее близким является способ производства искусственного пористого заполнителя, включающий приготовление шихты с добавкой газообразующего компонента в виде прокаленных гранул в окислительной среде до содержания углерода не более 5 мас.% и измельченных до крупности не более 0,07 мм отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации в количестве 0,3 - 2,0 мас. %, формирование гранул, их сушку, термообработку при 900^oC и обжиг, принятый за прототип [2].The disadvantage of this method is the multi-stage and high energy intensity. The closest is a method for the production of artificial porous aggregate, including the preparation of a mixture with the addition of a gas-forming component in the form of calcined granules in an oxidizing medium to a carbon content of not more than 5 wt.% And crushed to a particle size of not more than 0.07 mm screenings of the filling of kilns or graphite return charge in the amount of 0.3 - 2.0 wt. %, the formation of granules, their drying, heat treatment at 900 ^o C and firing, adopted as a prototype [2].

Недостатком способа является многостадийность и высокая энергоемкость, связанная с прокаливанием отсевов. The disadvantage of this method is the multi-stage and high energy intensity associated with the calcination of screenings.

Задачами, на решение которой направлено изобретение, являются упрощение процесса и снижение энергоемкости на изготовление. The tasks to which the invention is directed are to simplify the process and reduce the energy intensity of manufacturing.

Задача достигается за счет того, что предлагаемый способ включает приготовление шихты на основе зол ТЭС с добавкой в качестве газообразующего компонента измельченных отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации, формирование гранул, их прокаливание и обжиг. The task is achieved due to the fact that the proposed method involves the preparation of a mixture based on the ashes of TPPs with the addition of crushed screenings of the filling of roasting furnaces or return charge of graphitization as a gas-forming component, the formation of granules, their calcination and roasting.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в состав шихты вводят 3,0 - 5,0 мас.% непрокаленных отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации и прокаливание гранул перед обжигом производят до содержания в них свободного углерода 2 ^oC 3 мас.%.A distinctive feature of the proposed method is that 3.0 to 5.0 wt.% Of non-calcined screenings of filling the kilns or return charge of graphitization are introduced into the mixture and the granules are calcined before firing to the content of free carbon of 2 ^o C 3 wt.% .

Введение в состав шихты прокаленных отсевов целесообразно при производстве пористого заполнителя, сырцовые гранулы которого не подвергаются термообработке перед обжигом, например, при производстве керамзита. При производстве заполнителя из зол ТЭС прокаливание отсевов нецелесообразно по следующим причинам. The introduction of calcined screenings into the mixture is expedient in the production of porous aggregate, the raw granules of which are not subjected to heat treatment before firing, for example, in the production of expanded clay. In the production of aggregate from the ashes of thermal power plants, annealing of screenings is impractical for the following reasons.

Золы ТЭС содержат частицы несгоревшего угля, которые при обжиге гранул выгорают, создают крупнопористую структуру зерен и являются причиной низкой прочности заполнителя. Поскольку обжиг производится при быстром подъеме температуры, то образующиеся при выгорании частиц угля газы сохраняются в грануле до температуры вспучивания. Как показывают расчеты, объема газов, образующихся при выгорании микрочастицы угля, достаточно для образования макропоры. Для исключения отрицательного влияния несгоревшего угля, сырцовые гранулы перед обжигом необходимо прокаливать с целью выжигания свободного углерода. В этом случае процессы прокаливания отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты гравитации и золы ТЭС целесообразно совместить и производить их на гранулах, отформованных из смеси компонентов, отформованных из смеси компонентов, без предварительного прокаливания. Ashes of TPPs contain particles of unburned coal, which burn out when the pellets are fired, create a large-pore grain structure and are the reason for the low strength of the aggregate. Since firing is carried out with a rapid rise in temperature, the gases formed during the burning of coal particles are stored in the granule to the expansion temperature. As calculations show, the volume of gases generated during the burning of microparticles of coal is sufficient for the formation of macropores. To eliminate the negative impact of unburned coal, raw granules must be calcined before firing in order to burn free carbon. In this case, it is advisable to combine the processes of calcining the screenings of filling the roasting furnaces or the return charge of gravity and the ash of TPPs and to produce them on granules molded from a mixture of components molded from a mixture of components without preliminary calcination.

Данная отличительная особенность позволяет упростить процесс и снизить энергозатраты на изготовление заполнителя. This distinctive feature allows you to simplify the process and reduce energy costs for the manufacture of aggregate.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Отсевы засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации содержат 64 - 86 мас. % свободного углерода и 6 - 13 мас.% карбида кремния. В процессе подготовки производятся измельчение отсевов до крупности 0,07 мм, дозирование компонентов и тщательное перемешивание. После формования сырцовые гранулы по необходимости направляются на сушку, подвергаются прокаливанию в кольцевой или тоннельной печах при 700 - 1000^oC до содержания в них свободного углерода 2 - 3 мас.% и затем проходят обжиг. Обжиг гранул на основе золы от сжигания бурых Челябинских углей производится во вращающейся печи при 1240 - 1290^oC.Screenings backfill furnaces roasting or return charge graphitization contain 64 - 86 wt. % free carbon and 6 to 13 wt.% silicon carbide. In the process of preparation, screenings are crushed to a particle size of 0.07 mm, the components are dosed and thoroughly mixed. After molding, the raw granules, if necessary, are sent for drying, calcined in a ring or tunnel oven at 700 - 1000 ^o C to the content of free carbon in them 2 - 3 wt.% And then fired. The burning of granules based on ash from burning brown Chelyabinsk coals is carried out in a rotary kiln at 1240 - 1290 ^o C.

При обжиге происходит разложение карбида кремния силикатной частью расплава с образованием газов, вспучивающих гранулы. В связи с тем, что газообразование происходит на молекулярном уровне, зерна заполнителя имеют однородную мелкопористую структуру и соответствено высокие показатели качества. During firing, silicon carbide decomposes by the silicate part of the melt with the formation of gases, intumescent granules. Due to the fact that gas generation occurs at the molecular level, aggregate grains have a uniform finely porous structure and correspondingly high quality indicators.

Оптимальный состав шихты содержит 3,0 - 5,0 мас.% отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации. При меньшем содержании отсевов повышается объемная масса зерен заполнителя, при содержании отсевов больше 5% увеличивается температура обжига. The optimal composition of the charge contains 3.0 to 5.0 wt.% Screenings backfill kilns or return charge graphitization. With a lower sifting content, the bulk mass of the aggregate grains increases, with a sifting content of more than 5%, the firing temperature increases.

Оптимальной содержание остаточного свободного углерода в гранулах после прокаливания находится на уровне 2 - 3 мас.%. Прокаливание до меньшего содержания углерода увеличивает энергозатраты, при большем содержании снижается прочность зерен заполнителя. The optimum content of residual free carbon in the granules after calcination is at the level of 2 to 3 wt.%. Annealing to a lower carbon content increases energy consumption; with a higher content, the strength of the aggregate grains decreases.

Пример. В качестве газообразующего компонента используют отсевы возвратной шихты графитации Челябинского электродного завода, имеющие состав, мас. %:
Свободный углерод - 72
Зола - 16
Карбид кремния - 12
Отсевы разламывают до крупности 0,07 мм.Example. As a gas-forming component, screenings of the return charge of graphitization of the Chelyabinsk electrode plant, having the composition, wt. %:
Free carbon - 72
Ash - 16
Silicon Carbide - 12
Screenings are broken down to a particle size of 0.07 mm.

В качестве основного компонента шихты используют золу уноса ТЭЦ Челябинского меткомбината, в качестве связующего используют бурую глину Малышевского месторождения. As the main component of the charge, fly ash from the CHP of the Chelyabinsk metallurgical plant is used; brown clay from the Malyshevsky deposit is used as a binder.

Компоненты шихты дозируют в следующем соотношении, мас.%:
Зола уноса - 86
Глина - 10
Газообразователь - 4
После перемешивания компонентов шихту увлажняют до влажности 20% и подвергают гранулированию. Сырцовые гранулы подвергают сушке и прокаливают при 900^oC до содержания свободного углерода 3 мас.%. Обжиг производят при 1280^oC в течение 10 мин.The components of the charge are dosed in the following ratio, wt.%:
Fly ash - 86
Clay - 10
Gas blowing agent - 4
After mixing the components, the mixture is moistened to a moisture content of 20% and subjected to granulation. Raw granules are dried and calcined at 900 ^o C to a free carbon content of 3 wt.%. Firing is carried out at 1280 ^o C for 10 minutes

Показатели качества полученного заполнителя приведены в табл. 1. Quality indicators of the obtained aggregate are given in table. one.

Для определения влияния остаточного, после прокаливания гранул, свободного углерода в гранулах проведены дополнительные опыты, результаты которых приведены в табл. 2. To determine the effect of residual, after calcining the granules, free carbon in the granules, additional experiments were carried out, the results of which are given in table. 2.

Как следует из полученных результатов, при содержании в шихте 3,0 - 5,0 мас. % непрокаленных отсевов засыпки печей обжига или возвратной шихты графитации и прокаливания гранул до содержания в них свободного углерода 2,0 - 3,0 мас.% полученный материал по своим материалам показателям качества превосходит требования, предъявляемого ГОСТ 9757-90 к керамзиту. As follows from the results obtained, when the content in the charge of 3.0 to 5.0 wt. % of non-calcined screenings for filling the roasting furnaces or the return charge of graphitization and annealing of the granules to the content of free carbon of 2.0 to 3.0 wt.%. The material obtained in its materials exceeds the requirements of GOST 9757-90 for expanded clay.

Таким образом, получение пористых заполнителей по предлагаемому способу по сравнению с прототипом позволяет упростить процесс и существенно снизить энергозатраты на его изготовление. Thus, the production of porous aggregates by the proposed method in comparison with the prototype allows to simplify the process and significantly reduce energy costs for its manufacture.

Claims

A method for the production of artificial porous aggregate based on the ash of thermal power plants, including the preparation of a charge with the addition of crushed screenings for filling the kilns or return charge of graphitization of electrode production as a gas-forming component, molding of granules, calcining and calcining, characterized in that 3.0 - 5.0 wt.% Of non-calcined screenings of backfill of the kilns or return charge of graphitization, and the calcination of the granules is carried out to a content of free carbon of 2.0-3.0 wt.%.