RU2200137C2 - Method of production of hydraulic binder - Google Patents
Method of production of hydraulic binder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200137C2 RU2200137C2 RU2000118835A RU2000118835A RU2200137C2 RU 2200137 C2 RU2200137 C2 RU 2200137C2 RU 2000118835 A RU2000118835 A RU 2000118835A RU 2000118835 A RU2000118835 A RU 2000118835A RU 2200137 C2 RU2200137 C2 RU 2200137C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- product
- grinding
- mixture
- sio
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
- C04B7/44—Burning; Melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00198—Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00215—Mortar or concrete mixtures defined by their oxide composition
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительных материалов и экологии и может быть использовано для получения гидравлического вяжущего. The invention relates to the field of building materials and the environment and can be used to obtain a hydraulic binder.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения гидравлического вяжущего из сырьевой смеси, включающей SiO2, CaО, MgО, FеО и Fe2O3.Closest to the claimed solution is a method of obtaining a hydraulic binder from a raw material mixture comprising SiO 2 , CaO, MgO, FeO and Fe 2 O 3 .
Для получения цемента этим способом приготовляют сырьевую смесь, основными компонентами которой являются известняк и глина в соотношении 3:1. Указанные компоненты тщательно перемешиваются в мокром состоянии, к ним добавляют железосодержащие добавки - пиритные огарки, затем полученную сырьевую смесь подвергают обжигу во вращающихся печах при температуре не выше 1450oС. В результате обжига получают твердые частицы диаметром 5-10 мм - цементный клинкер. Полученный клинкер подвергают помолу, добавляют в него гипс в количестве 5%, затем готовый портландцемент отправляют на склад готовой продукции (GВ 1596264, опубл. 26.08.1981).To obtain cement in this way, a raw mixture is prepared, the main components of which are limestone and clay in a ratio of 3: 1. These components are thoroughly mixed in the wet state, iron-containing additives - pyrite cinders are added to them, then the resulting raw material mixture is fired in rotary kilns at a temperature not exceeding 1450 o C. As a result of firing, solid particles with a diameter of 5-10 mm are obtained - cement clinker. The resulting clinker is subjected to grinding, gypsum in the amount of 5% is added to it, then the finished Portland cement is sent to the finished goods warehouse (GB 1596264, publ. 26.08.1981).
Указанный способ обладает рядом недостатков. This method has several disadvantages.
Получаемый таким способом портландцемент плохо противостоит действию агрессивных вод, при твердении выделяет значительное количество тепла, что препятствует использованию его при сооружении крупных монолитных сооружений, его прочность ограничивается показателем активности 60 МПа. Указанные недостатки характеризуют его как недостаточно качественный. Portland cement obtained in this way poorly resists the action of aggressive waters, when hardening it emits a significant amount of heat, which prevents its use in the construction of large monolithic structures, its strength is limited by an activity index of 60 MPa. These shortcomings characterize it as not high enough.
Кроме того, производство цемента таким способом является очень затратным с точки зрения потребления топливно-энергетических ресурсов из-за высокого содержания в нем окиси кальция (75-80%), на образование которой расходуется значительная доля общего количества энергии, затрачиваемой при производстве портландцемента. In addition, the production of cement in this way is very costly from the point of view of the consumption of fuel and energy resources due to its high content of calcium oxide (75-80%), the formation of which consumes a significant proportion of the total amount of energy spent in the production of Portland cement.
Производство портландцемента вносит значительный вклад в загрязнение окружающей среды, в первую очередь пылевыми выбросами. Кроме того, для добычи глины и известняка - основных компонентов сырьевой смеси для получения портландцемента, используются карьеры, которые разрастаются по мере их выработки и захватывают все новые и новые сельскохозяйственные угодья, цена которых постоянно растет. Portland cement production makes a significant contribution to environmental pollution, primarily dust emissions. In addition, for the extraction of clay and limestone - the main components of the raw material mixture for the production of Portland cement, quarries are used that grow as they are produced and capture more and more agricultural land, the price of which is constantly growing.
Задачей данного изобретения является разработка способа получения гидравлического вяжущего, не уступающего по основным показателям портландцементу, путем изменения состава сырьевой смеси и интенсификации процесса ее тепловой обработки, усовершенствования технологического процесса, в результате уменьшается потребление топливно-энергетических ресурсов, в целом снижается энергоемкость готовой продукции, уменьшается загрязнение окружающей среды, повышается его качество. The objective of this invention is to develop a method for producing a hydraulic binder, not inferior in main indicators to Portland cement, by changing the composition of the raw material mixture and intensifying the process of its heat treatment, improving the technological process, as a result, the consumption of fuel and energy resources is reduced, the energy consumption of the finished product is generally reduced, environmental pollution, its quality increases.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе получения гидравлического вяжущего, включающем приготовление сырьевой смеси, ее термическую обработку и помол полученного продукта, согласно изобретению сырьевую смесь получают исходя из следующего соотношения в ней окислов:
%SiО2 + %СаО + %МgО + %Аl2О3 + %Fe2О3 + %FеО = не менее 70%,
после чего полученную смесь нагревают в присутствии восстановителя до температуры 1300-1500oС, затем полученный расплав нагревают до температуры 1800oС и отделяют железосодержащий продукт, охлаждают расплав до температуры 1500oС, а помол осуществляют после грануляции полученного продукта, при этом в составе гранулята предусматривают следующее соотношение окислов: (СаО+МgО)/SiO2 - 0,5-1,7; Аl2О3/SiО2 - 0,3-0,6.The problem is solved in such a way that in the method of producing a hydraulic binder, including the preparation of a raw material mixture, its heat treatment and grinding of the obtained product, according to the invention, the raw material mixture is obtained based on the following ratio of oxides in it:
% SiO 2 +% CaO +% MgO +% Al 2 O 3 +% Fe 2 O 3 +% FeO = not less than 70%
after which the resulting mixture is heated in the presence of a reducing agent to a temperature of 1300-1500 o C, then the resulting melt is heated to a temperature of 1800 o C and the iron-containing product is separated, the melt is cooled to a temperature of 1500 o C, and grinding is carried out after granulation of the obtained product, while in the composition granules provide the following ratio of oxides: (CaO + MgO) / SiO 2 - 0.5-1.7; Al 2 O 3 / SiO 2 0.3-0.6.
Кроме того, автор считает, что грануляцию расплава целесообразно производить любыми известными способами, например водой, однако наиболее эффективным способом грануляции расплава является применение для этой цели природного газа. Это дает возможность использовать значительную часть термической энергии расплава для преобразования (конверсии) природного газа в восстановительный газ, а не терять его, как это имеет место при грануляции водой. In addition, the author believes that it is advisable to granulate the melt by any known methods, for example, water, however, the most effective way to granulate the melt is to use natural gas for this purpose. This makes it possible to use a significant part of the thermal energy of the melt for the conversion (conversion) of natural gas into a reducing gas, and not to lose it, as is the case with granulation with water.
Полученный в результате восстановительный газ используют для восстановления окислов железа, содержащихся в сырьевой смеси, и получения железосодержащего продукта - ферросилиция - ценного сырья для металлургической промышленности. The resulting reducing gas is used to reduce iron oxides contained in the raw material mixture and to obtain an iron-containing product - ferrosilicon - a valuable raw material for the metallurgical industry.
В качестве восстановителя могут быть использованы отходы углеобогащения и низкосортный уголь. Coal wastes and low-grade coal can be used as a reducing agent.
Полученный в результате грануляции расплава продукт - гранулят, подвергают помолу, затем добавляют к нему мелкодисперсный наполнитель, в качестве которого используют золошлаковые отходы или золу угольных тепловых электростанций, красный шлам - отход глиноземного производства, в соотношении молотый продукт/наполнитель, как 1:(0,1-2). The product-granulate obtained as a result of melt granulation is subjected to grinding, then finely dispersed filler is added to it, ashes and slag waste or coal-fired thermal power plants ash, red mud - waste from alumina production, in the ratio of ground product / filler, as 1: (0 , 1-2).
К полученной смеси добавляют воду в количестве 30-35% от веса смеси, или растворы NaOH, и/или КОН, и/или Nа2СО3, и/или Na2SО3, и/или К2SО3, и/или СаSО3, причем соотношение указанных веществ к продукту помола составляет 2-10 мас.%.Water is added to the resulting mixture in an amount of 30-35% by weight of the mixture, or solutions of NaOH, and / or KOH, and / or Na 2 CO 3 , and / or Na 2 SO 3 , and / or K 2 SO 3 , and / or CaSO 3 , and the ratio of these substances to the grinding product is 2-10 wt.%.
Автором доказано, что совокупность всех признаков изобретения позволяет достичь результат, указанный в задаче. The author has proved that the combination of all the features of the invention allows to achieve the result specified in the task.
В соответствии с заявляемым способом, термическую обработку сырьевой смеси осуществляют при температурах, достигающих 1300-1500oC. В процессе повышения температуры происходит разложение известкового компонента на окись кальция СаО и углекислый газ СО2. Затем в результате взаимодействия частиц минеральной смеси с углеродом начинается процесс восстановления железа из окислов, которые находятся в минеральной смеси.In accordance with the claimed method, the heat treatment of the raw material mixture is carried out at temperatures reaching 1300-1500 o C. In the process of increasing the temperature, the calcareous component decomposes into calcium oxide CaO and carbon dioxide CO 2 . Then, as a result of the interaction of the particles of the mineral mixture with carbon, the process of reducing iron from the oxides that are in the mineral mixture begins.
Когда температура достигает примерно 1450oC, начинается плавление сырьевой смеси. Необходимость плавления сырьевой смеси вызвана тем, что в жидкой фазе процессы гомогенизации смеси по химическому составу происходят в несколько раз быстрее, чем в твердой фазе, и соответственно, ускоряется процесс образования новых минеральных соединений. Тем самым обеспечивается более высокая интенсивность процесса переработки исходного сырья в новый продукт.When the temperature reaches about 1450 ° C., the melting of the raw material mixture begins. The necessity of melting the raw mix is caused by the fact that in the liquid phase the processes of homogenization of the mixture by chemical composition occur several times faster than in the solid phase, and accordingly, the formation of new mineral compounds is accelerated. This ensures a higher intensity of the process of processing the feedstock into a new product.
При повышении температуры до 1800oС расплав становится более подвижным. При понижении вязкости расплава интенсифицируется процесс отделения железосодержащего продукта от минеральной массы. Наличие частиц металла в массе расплава не дает возможность произвести его грануляцию. Таким образом, повышение температуры до 1800oС обеспечивает получение конечного продукта более высокого качества. Полученный при указанной температуре железосодержащий продукт представляет собой ферросилиций - смесь железа с окислами других металлов, например никеля, хрома. Он является ценным сырьем для металлургической промышленности, и его реализация позитивно отражается на экономических показателях заявляемого способа.When the temperature rises to 1800 o With the melt becomes more mobile. By lowering the viscosity of the melt, the process of separating the iron-containing product from the mineral mass is intensified. The presence of metal particles in the mass of the melt does not make it possible to granulate it. Thus, increasing the temperature to 1800 o With provides the final product of higher quality. The iron-containing product obtained at this temperature is ferrosilicon - a mixture of iron with oxides of other metals, for example nickel, chromium. It is a valuable raw material for the metallurgical industry, and its implementation positively affects the economic indicators of the proposed method.
При понижении температуры расплава до 1500oC происходит частичная регенерация его тепловой энергии, которая используется в технологическом процессе, например для предварительного нагрева сырьевой смеси. При этом обеспечивается экономия топливно-энергетических ресурсов, что положительно отражается на экономической эффективности заявляемого способа.When lowering the temperature of the melt to 1500 o C there is a partial regeneration of its thermal energy, which is used in the process, for example for pre-heating the raw material mixture. This saves fuel and energy resources, which positively affects the economic efficiency of the proposed method.
Гранулирование расплава позволяет сохранить стекловидную структуру полученного продукта и его скрытую гидравлическую активность, которая теряется при постепенном остывании расплава и его кристаллизации. Granulation of the melt allows you to save the glassy structure of the resulting product and its latent hydraulic activity, which is lost during the gradual cooling of the melt and its crystallization.
Полученный гранулят подвергают помолу до размеров частиц, имеющих соответствующую площадь удельной поверхности не менее 3000 см2/г. К продукту помола добавляют мелкодисперсный наполнитель, в качестве которого преимущественно используют золошлаковые отходы и золу угольных тепловых электростанций, красный шлам - отход глиноземного производства. Количество добавляемого наполнителя прямо пропорционально качеству (активности) полученного продукта помола и определяется соотношением продукт помола/наполнитель = 1: (0,1-2). При содержании наполнителя меньшем, чем 0,1 от веса продукта помола, активность полученного гидравлического вяжущего становится неоправданно завышенной, что увеличивает его себестоимость (вследствие уменьшения выхода) и сужает рамки возможного, эффективного с экономической точки зрения, применения. При содержании наполнителя в количестве большем, чем двукратный вес продукта помола, получается вяжущее пониженной активности, которое также имеет более узкую сферу применения. Таким образом, приведенные пределы содержания мелкодисперсного наполнителя являются оптимальными.The granulate obtained is subjected to grinding to particle sizes having a corresponding specific surface area of at least 3000 cm 2 / g. Finely dispersed filler is added to the grinding product, which is mainly used ashes and slag waste and ash from coal-fired thermal power plants, red mud - waste from alumina production. The amount of filler added is directly proportional to the quality (activity) of the obtained grinding product and is determined by the ratio of grinding product / filler = 1: (0.1-2). When the filler content is less than 0.1 of the weight of the grinding product, the activity of the obtained hydraulic binder becomes unreasonably high, which increases its cost (due to reduced yield) and narrows the scope of a possible, economically effective application. When the filler content is in an amount greater than twice the weight of the grinding product, an astringent of reduced activity is obtained, which also has a narrower scope. Thus, the given limits for the content of finely divided filler are optimal.
В продукт помола гранулята или его смесь с мелкодисперсным наполнителем добавляют обычную воду в количестве 30-35% от веса твердой смеси, или активный компонент, представленный растворами веществ NaOH, и/или КОН, и/или Nа2СО3, и/или Nа2SО3, и/или K2SОз, и/или СаSО3, причем соотношение указанных веществ к продукту помола составляет 2-10 мас.%.Ordinary water in the amount of 30-35% of the weight of the solid mixture, or the active component, represented by solutions of substances NaOH, and / or KOH, and / or Na 2 CO 3 , and / or Na, is added to the grinding product of the granulate or its mixture with a finely divided filler. 2 SO 3 and / or K 2 SO s, and / or SaSO 3, wherein the ratio of said substances to the product of grinding is 2-10 wt.%.
Заявленный способ осуществляется следующим образом (см. чертеж). The claimed method is as follows (see drawing).
Из бункеров 1, 2, 3 при помощи соответствующих питателей 4, 5, 6 и транспортера 7 в смеситель 8 подают в необходимых соотношениях компоненты сырьевой смеси, содержащие окислы SiO2, CaO, МgО, Аl2О3, Fе2О3, FeO. В качестве таких компонентов преимущественно используют в определенных сочетаниях отходы добычи мела или известняка, золошлаковые отходы или золу угольных тепловых электростанций, низкосортный уголь, отходы углеобогащения, красный шлам - отход глиноземного производства.From the bins 1, 2, 3, using the appropriate feeders 4, 5, 6 and the conveyor 7, the components of the raw material mixture containing oxides SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO are fed to the mixer 8 in the required proportions . As such components, chalk and limestone mining waste, ash and slag waste, or ash from coal-fired thermal power plants, low-grade coal, coal preparation waste, and red mud, waste from alumina production, are mainly used in certain combinations.
Могут быть использованы также и другие виды отходов или промышленных продуктов, которые содержат перечисленные выше окислы в указанном соотношении. Other types of waste or industrial products that contain the above oxides in the indicated ratio can also be used.
Если количество составляющих сырьевой смеси более трех, соответственно увеличивается количество бункеров и дозаторов. If the number of components of the raw mix is more than three, the number of bins and dispensers increases accordingly.
При использовании низкосортного угля или отходов углеобогащения, органическая часть топлива частично используется как восстановитель. When using low-grade coal or coal waste, the organic part of the fuel is partially used as a reducing agent.
В смесителе 8 компоненты тщательно перемешиваются. Из смесителя смесь непрерывно подается в установку термической обработки 9. Указанная установка имеет любую известную конструкцию, позволяющую производить плавление минерального сырья. В установке 9 смесь постепенно нагревается до температуры 1500oC. При температуре 1300oC заканчивается разложение известкового компонента с получением окиси кальция CaO и углекислого газа СO2. При достижении температуры 1500oC смесь начинает плавиться и поступает в ванну 10. Дно ванны имеет небольшой уклон в направлении от начала ванны к ее концу. Уклон предназначен для того, чтобы расплавленный металл стекал по дну ванны 10 в ее самую нижнюю точку и накапливался там. В передней части ванны 10 расплав продувается высокотемпературными продуктами сгорания органического топлива. Процесс сжигания топлива осуществляется при недостатке кислорода, поэтому указанные продукты сгорания имеют восстановительный потенциал. За счет этого при продувке расплава происходит окончательное восстановление окислов железа, которые содержатся в минеральном компоненте. Кроме того, происходит перемешивание расплава и его гомогенизация, что важно для конечного продукта.In mixer 8, the components are thoroughly mixed. From the mixer, the mixture is continuously supplied to the heat treatment unit 9. This installation has any known design that allows the melting of mineral raw materials. In the installation 9, the mixture is gradually heated to a temperature of 1500 o C. At a temperature of 1300 o C the decomposition of the calcareous component ends to produce calcium oxide CaO and carbon dioxide CO 2 . When the temperature reaches 1500 o C, the mixture begins to melt and enters the bath 10. The bottom of the bath has a slight slope in the direction from the beginning of the bath to its end. The slope is designed so that molten metal flows down the bottom of the bath 10 to its lowest point and accumulates there. In the front of the bath 10, the melt is blown by high-temperature combustion products of fossil fuels. The process of burning fuel is carried out with a lack of oxygen, so these combustion products have a reduction potential. Due to this, when the melt is purged, the final reduction of iron oxides that are contained in the mineral component occurs. In addition, the melt is mixed and homogenized, which is important for the final product.
В средней части ванны 10 расплав нагревается до температуры 1800oC, одним из известных способов, например электронагревом при помощи электродов 11. При этом вязкость расплава резко снижается, те частички восстановленного металла находятся в нем, свободно опускаются на дно ванны 10. В задней части ванны температура расплава снижается до 1500oC за счет подачи к его поверхности холодного воздуха. При этом происходит частичная регенерация тепловой энергии расплава. При достижении поверхностью расплава определенного уровня, происходит его вытекание через слив 12 в установку 13 грануляции расплава холодной водой. Расплавленный металл, который накапливается на дне ванны 10, периодически удаляется через слив 12 в специальные емкости, не показанные на чертеже.In the middle part of the bath 10, the melt is heated to a temperature of 1800 o C, by one of the known methods, for example by electric heating using electrodes 11. In this case, the viscosity of the melt decreases sharply, those particles of the reduced metal are in it, freely fall to the bottom of the bath 10. In the back bath temperature of the melt decreases to 1500 o C due to the supply of cold air to its surface. In this case, partial regeneration of the thermal energy of the melt occurs. When the surface of the melt reaches a certain level, it flows out through a drain 12 into the melt granulation unit 13 with cold water. The molten metal that accumulates at the bottom of the bath 10 is periodically removed through a drain 12 in special containers not shown in the drawing.
Одной из особенностей предлагаемого способа является то, что грануляция полученного расплава может осуществляться любыми известными средствами, например водой, однако использование для этого природного газа наиболее целесообразно с экономической точки зрения, так как дает возможность утилизовать часть тепловой энергии расплава, которая теряется при грануляции водой. При этом происходит, с одной стороны, резкое охлаждение частиц расплава, а с другой стороны - преобразование (конверсия) природного газа в восстановительный газ. One of the features of the proposed method is that the granulation of the obtained melt can be carried out by any known means, for example, water, however, the use of natural gas for this is most economically feasible, since it makes it possible to utilize part of the thermal energy of the melt, which is lost during granulation with water. In this case, on the one hand, there is a sharp cooling of the melt particles, and on the other hand, the conversion (conversion) of natural gas into reducing gas.
В случае использования природного газа для грануляции расплава процесс грануляции организуется следующим образом. In the case of using natural gas for granulation of the melt, the granulation process is organized as follows.
В верхней части ванны, содержащей расплав, за счет продувки ее высокотемпературными продуктами сгорания топливно-кислородной смеси, образуется кипящий слой. Диаметр капель расплава, выносимых из массы расплава при ее продувке, выбирают исходя из необходимости обеспечения скорости ее охлаждения, близкой к скорости охлаждения при водной грануляции. Для обеспечения указанных условий дымовые газы при выходе из зоны продувки должны иметь расчетную скорость, равную скорости витания капель расплава определенного диаметра. In the upper part of the bath containing the melt, a fluidized bed is formed by blowing it with high-temperature products of combustion of the fuel-oxygen mixture. The diameter of the melt droplets carried out from the mass of the melt during its purging is selected based on the need to ensure its cooling rate close to the cooling rate during water granulation. To ensure these conditions, flue gases at the exit from the purge zone must have a design speed equal to the speed of the melt droplets of a certain diameter.
В поток диспергированного расплава и дымовых газов, поступающих в верхнюю зону ванны, подают холодный природный газ для охлаждения и грануляции расплава. Такая грануляция позволит осуществить охлаждение не только за счет контакта с холодным природным газом, но и за счет отъема тепла в результате эндотермического эффекта реакции взаимодействия природного газа с высокотемпературными продуктами сгорания, выходящими вместе с диспергированным расплавом из зоны продувки. Cold natural gas is fed into the stream of dispersed melt and flue gases entering the upper zone of the bath to cool and granulate the melt. Such granulation will allow cooling not only due to contact with cold natural gas, but also due to heat removal as a result of the endothermic effect of the reaction of interaction of natural gas with high-temperature combustion products leaving the purge zone together with the dispersed melt.
В результате этого взаимодействия вместе с гранулятом получают горячий восстановительный газ, близкий по своему химическому составу к восстановительным газам высокотемпературной кислородной конверсии, используемым в доменном процессе в качестве заменителя кокса. Полученный гранулят отправляют на склад 16, где он сохраняется до момента его использования на месте производства, или до погрузки в вагоны и отправки в другие регионы Украины. Используемый на месте клинкер подают в помольную установку 15, где его подвергают помолу до тонкости зерна, соответствующей удельной поверхности не менее 3000 см2/г. В результате получают чистое гидравлическое вяжущее, часть которого направляется в бункер хранения 17, где оно хранится до момента его использования.As a result of this interaction, together with the granulate, a hot reducing gas is obtained that is close in chemical composition to the reducing gases of high-temperature oxygen conversion, which are used as a substitute for coke in the blast furnace process. The obtained granulate is sent to warehouse 16, where it is stored until it is used at the production site, or until loading into wagons and dispatch to other regions of Ukraine. The clinker used locally is fed to the grinding unit 15, where it is milled to a grain fineness corresponding to a specific surface area of at least 3000 cm 2 / g. The result is a clean hydraulic binder, part of which is sent to the storage hopper 17, where it is stored until it is used.
Другая часть полученного чистого гидравлического вяжущего направляется в смеситель 19, где к нему из бункера 18 при помощи дозатора 18а добавляют мелкодисперсный наполнитель, преимущественно золошлаковые отходы, золу-унос, отвальную золу угольных тепловых электростанций, красный шлам - отход глиноземного производства в количестве, требуемом для получения смешанного гидравлического вяжущего с расчетными показателями механических и физико-химических свойств. Полученную смесь тщательно перемешивают и получают смешанное гидравлическое вяжущее. К полученному смешанному гидравлическому вяжущему добавляют из бункера 20 при помощи дозатора 20а обыкновенную воду в количестве 30-35% от веса смешанного вяжущего, или активный компонент в количестве от 2 до 10%. Another part of the obtained clean hydraulic binder is sent to the mixer 19, where finely dispersed filler, mainly ash and slag waste, fly ash, dump ash of coal-fired thermal power plants, red mud is the waste of alumina production in the amount required for it from the hopper 18a using a batcher 18a obtaining a mixed hydraulic binder with calculated indicators of mechanical and physico-chemical properties. The resulting mixture is thoroughly mixed and get a mixed hydraulic binder. To the obtained mixed hydraulic binder, ordinary water in the amount of 30-35% of the weight of the mixed binder, or the active component in an amount of from 2 to 10%, is added from the hopper 20 using the dispenser 20a.
Активными компонентами в соответствии с изобретением являются растворы веществ NaOH, КОН, Nа2СО3, Nа2SО3, К2SО3, СаSО3.The active components in accordance with the invention are solutions of substances NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , Na 2 SO 3 , K 2 SO 3 , CaSO 3 .
Готовое к употреблению смешанное гидравлическое вяжущее грузят в бетоновозы 21 и доставляют к месту использования. Ready-to-use mixed hydraulic binder is loaded into concrete trucks 21 and delivered to the place of use.
Изобретение поясняется следующими примерами конкретного исполнения. The invention is illustrated by the following examples of specific performance.
Пример 1
Готовится сырьевая смесь следующего состава:
Известняк - 600 кг.Example 1
Preparing a raw mix of the following composition:
Limestone - 600 kg.
Золошлаковые отходы угольных тепловых
электростанций - 400 кг.Ash and slag waste of coal thermal
power plants - 400 kg.
При этом сумма %SiО2 + %CaO + %MgO + %Al2О3 + %Fe2О3 + %FeO составляла 71,5%.The sum of% SiO 2 +% CaO +% MgO +% Al 2 O 3 +% Fe 2 O 3 +% FeO was 71.5%.
Компоненты смеси из бункеров хранения 1, 2 (см. чертеж) через соответствующие дозаторы 3, 4 при помощи транспортера 7 подаются в смеситель 8, где смесь гомогенизируют. Полученная шихта непрерывно загружается в установку термической обработки 9. Здесь шихта постепенно нагревается до температуры 1300oС. Нагрев осуществляется высокотемпературными продуктами сгорания твердого пылевидного, жидкого или газообразного топлива, подаваемого в установку при помощи соответствующих горелок. Расплавленный шлак поступает в ванну 10. Ванна имеет небольшой уклон в одну сторону для возможности движения расплава. В передней части ванны 10 температура поддерживается на уровне 1500oС за счет продувания ее высокотемпературными продуктами сгорания органического топлива. Продувка обеспечивает перемешивание расплава и его дальнейшую гомогенизацию, и, следовательно, высокую степень однородности химического состава получаемого впоследствии гранулята. В средней части ванны 10 температуру доводят до 1800oС любым известным способом, например электронагревом при помощи электродов 11. В этой части ванны происходит полное разделение шлака и восстановленного металла (ферросилиция), который накапливается на дне ванны. После того как температура шлака снижается до 1500oС, шлак через слив 12 в задней части ванны 10 непрерывно подается в установку грануляции холодной водой 13. Расплавленный восстановленный металл периодически удаляется через слив 14 в емкости, не показанные на чертеже. Из 1000 кг сырьевой смеси получается 36 кг железосодержащего продукта в виде ферросилиция и 660 кг расплавленного шлака. После грануляции водой полученный клинкер подают на помол в помольную установку 15. В соответствии с одной из особенностей предлагаемого способа, полученный клинкер могут использовать в других регионах для получения гидравлического вяжущего по предлагаемому способу, или в качестве активной минеральной добавки при производстве портландцемента на существующих цементных заводах. В этом случае гранулированный клинкер поступает на склад в емкости для хранения 16, откуда затем грузят в вагоны.The components of the mixture from storage bins 1, 2 (see drawing) through the appropriate dispensers 3, 4 by means of a conveyor 7 are fed into the mixer 8, where the mixture is homogenized. The resulting mixture is continuously loaded into the heat treatment unit 9. Here, the mixture is gradually heated to a temperature of 1300 o C. Heating is carried out by high-temperature combustion products of solid pulverized, liquid or gaseous fuel supplied to the installation using the appropriate burners. The molten slag enters the bath 10. The bath has a slight bias in one direction for the possibility of movement of the melt. In the front of the bath 10, the temperature is maintained at 1500 o C by blowing it with high-temperature combustion products of fossil fuels. The purge provides mixing of the melt and its further homogenization, and, consequently, a high degree of uniformity in the chemical composition of the granulate subsequently obtained. In the middle part of the bath 10, the temperature is brought up to 1800 ° C. by any known method, for example by electric heating using electrodes 11. In this part of the bath, the slag and the reduced metal (ferrosilicon) are completely separated, which accumulates at the bottom of the bath. After the temperature of the slag is reduced to 1500 o C, the slag through the drain 12 in the rear of the bath 10 is continuously supplied to the granulation unit with cold water 13. The molten reduced metal is periodically removed through the drain 14 in the tank, not shown in the drawing. From 1000 kg of the raw material mixture, 36 kg of iron-containing product are obtained in the form of ferrosilicon and 660 kg of molten slag. After granulation with water, the resulting clinker is fed for grinding to the grinding unit 15. In accordance with one of the features of the proposed method, the obtained clinker can be used in other regions to obtain a hydraulic binder according to the proposed method, or as an active mineral additive in the production of Portland cement at existing cement plants . In this case, the granular clinker enters the warehouse in a storage tank 16, from where it is then loaded onto wagons.
В результате мокрого помола клинкера до размеров частиц, которые характеризуются удельной величиной свободной поверхности не менее 3000 см2/г, получают чистое гидравлическое вяжущее в количестве 660 кг следующего состава, %: SiО2 - 41,5; CaO - 27,6; Al2O3 - 25,4; МgО - 0,5; остальное - 5,0.As a result of wet grinding of clinker to particle sizes, which are characterized by a specific free surface area of at least 3000 cm 2 / g, a pure hydraulic binder is obtained in the amount of 660 kg of the following composition,%: SiO 2 - 41.5; CaO - 27.6; Al 2 O 3 - 25.4; MgO - 0.5; the rest is 5.0.
При этом (CaO+MgO)/SiO2=0,7, a Al2О3/SiO2=0,6.In this case, (CaO + MgO) / SiO 2 = 0.7, and Al 2 О 3 / SiO 2 = 0.6.
Из помольной установки 15 размолотый клинкер непрерывно подается в бункер 17, снабженный дозатором 17а. В бункере 18 с дозатором 18а находятся золошлаковые отходы. Оба компонента в количестве, кг:
Чистое гидравлическое вяжущее - 660
Золошлаковые отходы - 460
подаются в смеситель 19, где получают смешанное гидравлическое вяжущее в количестве 1120 кг. К полученному смешанному гидравлическому вяжущему из емкости 20 при помощи дозатора 20а подают 340 кг раствора каустической соды, содержащей 21 кг NaOH. В результате получают смешанное гидравлическое вяжущее, которое характеризуется следующими прочностными показателями: в возрасте 3 суток - 180 кг/см2; в возрасте 7 суток - 290 кг/см2; в возрасте 28 суток - 403 кг/см2,
что соответствует портландцементу марки М400.From the grinding plant 15, the milled clinker is continuously fed into the hopper 17, equipped with a dispenser 17a. In the hopper 18 with the dispenser 18a are ash and slag waste. Both components in quantity, kg:
Pure hydraulic binder - 660
Ash and slag waste - 460
served in the mixer 19, where they receive a mixed hydraulic binder in an amount of 1120 kg 340 kg of caustic soda solution containing 21 kg of NaOH are supplied to the obtained mixed hydraulic binder from the tank 20 by means of a dispenser 20a. The result is a mixed hydraulic binder, which is characterized by the following strength indicators: at the age of 3 days - 180 kg / cm 2 ; at the age of 7 days - 290 kg / cm 2 ; at the age of 28 days - 403 kg / cm 2 ,
which corresponds to Portland cement brand M400.
Из смесителя готовое смешанное гидравлическое вяжущее подается к месту использования, например, при помощи бетоновозов 21. From the mixer, the finished mixed hydraulic binder is fed to the place of use, for example, using concrete trucks 21.
Пример 2
Готовят сырьевую смесь, в состав которой входят, кг:
Отходы углеобогащения с зольностью 80% - 820
Негашеная известь - 180
При этом сумма %SiО2 + %CaO + %MgO + %Al2О3 + %Fe2О3 + %FeO составляла 81,6%.Example 2
Preparing a raw mix, which includes, kg:
Coal preparation waste with an ash content of 80% - 820
Quicklime - 180
The sum of% SiO 2 +% CaO +% MgO +% Al 2 O 3 +% Fe 2 O 3 +% FeO was 81.6%.
В результате обжига и последующего плавления получается 40 кг восстановленного железа и 780 кг шлака следующего состава, %: SiO2 - 46,3; CaO - 23,1; Al2O3 - 19,3; остальное - 11,3.As a result of firing and subsequent melting, 40 kg of reduced iron and 780 kg of slag of the following composition are obtained,%: SiO 2 — 46.3; CaO 23.1; Al 2 O 3 - 19.3; the rest is 11.3.
При этом (CaO+MgO)/SiO2=0,5, a Al2О3/SiО2=0,4.In this case, (CaO + MgO) / SiO 2 = 0.5, and Al 2 О 3 / SiО 2 = 0.4.
После помола к указанному количеству чистого гидравлического вяжущего добавляют 250 кг раствора, содержащего 35 кг NaOH. В результате получают гидравлическое вяжущее, которое характеризуется следующими прочностными показателями: в возрасте 3 суток - 90 кг/см2; в возрасте 7 суток - 170 кг/см2; в возрасте 28 суток - 304 кг/см2,
что соответствует портландцементу марки М300.After grinding, 250 kg of a solution containing 35 kg of NaOH are added to the specified amount of pure hydraulic binder. The result is a hydraulic binder, which is characterized by the following strength indicators: at the age of 3 days - 90 kg / cm 2 ; at the age of 7 days - 170 kg / cm 2 ; at the age of 28 days - 304 kg / cm 2 ,
which corresponds to Portland cement brand M300.
Пример 3
Готовится сырьевая смесь следующего состава, кг:
Песок - 300
Известняк - 200
Красный шлам - 500
При этом сумма %SiO2 + %CaO + %MgO + %Al2O3 + %Fe2O3 + %FeO составляла 84,1%.Example 3
Preparing a raw mix of the following composition, kg:
Sand - 300
Limestone - 200
Red mud - 500
The sum of% SiO 2 +% CaO +% MgO +% Al 2 O 3 +% Fe 2 O 3 +% FeO was 84.1%.
Из 100 кг сырьевой смеси получают 210 кг железосодержащего продукта в виде ферросилиция и 650 кг расплавленного шлака следующего состава, %; SiO2 - 24,6; СаО - 33,1; Al2О3 - 14,2; MgO - 7,5; остальное - 20,6.From 100 kg of the raw material mixture, 210 kg of iron-containing product are obtained in the form of ferrosilicon and 650 kg of molten slag of the following composition,%; SiO 2 24.6; CaO - 33.1; Al 2 O 3 - 14.2; MgO - 7.5; the rest is 20.6.
При этом (CaO+MgO)/SiО2=1,7, a Al2О3/SiО2=0,6.In this case, (CaO + MgO) / SiО 2 = 1.7, and Al 2 О 3 / SiО 2 = 0.6.
После грануляции шлака и его помола к нему добавляют 1300 кг красного шлама. Смесь перемешивают, затем добавляют к ней 680 л чистой воды. В результате получают смешанное гидравлическое вяжущее, которое характеризуется следующими прочностными показателями: в возрасте 3 суток - 75 кг/см2; в возрасте 7 суток - 180 кг/см2; в возрасте 28 суток - 310 кг/см2,
что соответствует портландцементу марки М300.After granulation of the slag and its grinding, 1300 kg of red mud are added to it. The mixture is stirred, then 680 liters of pure water are added to it. The result is a mixed hydraulic binder, which is characterized by the following strength indicators: at the age of 3 days - 75 kg / cm 2 ; at the age of 7 days - 180 kg / cm 2 ; at the age of 28 days - 310 kg / cm 2 ,
which corresponds to Portland cement brand M300.
Из смесителя готовое смешанное гидравлическое вяжущее подается к месту использования, например при помощи бетоновозов 21. From the mixer, the finished mixed hydraulic binder is fed to the place of use, for example using concrete trucks 21.
Пример 4
Готовили сырьевую смесь следующего состава, кг:
Красный шлам - 550
Песок - 250
Негашеная известь - 250
При этом сумма %SiO2 + %CaO + %MgO + %Al2O3 + %Fe2O3 + %FeO составляла 93,0%.Example 4
A raw mix of the following composition was prepared, kg:
Red mud - 550
Sand - 250
Quicklime - 250
The sum of% SiO 2 +% CaO +% MgO +% Al 2 O 3 +% Fe 2 O 3 +% FeO was 93.0%.
Из 1050 кг сырьевой смеси в результате термической обработки в соответствии с изобретением получили 225 кг железосодержащего продукта и 717 кг расплавленного шлака следующего состава, %: SiO2 - 31,4; СаО - 46,0; Al2O3 - 9,8; остальное - 12,8.From 1050 kg of the raw material mixture, as a result of heat treatment in accordance with the invention, 225 kg of iron-containing product and 717 kg of molten slag of the following composition were obtained,%: SiO 2 - 31.4; CaO - 46.0; Al 2 O 3 - 9.8; the rest is 12.8.
При этом (CaO+MgO)/SiO2=1,5, a Al2O3/SiO2=0,3.Moreover, (CaO + MgO) / SiO 2 = 1.5, and Al 2 O 3 / SiO 2 = 0.3.
После помола гранулированного шлака к нему добавляли 215 кг раствора, содержащего 35 кг КОН. В результате получили чистое гидравлическое вяжущее, которое характеризуется следущими прочностными показателями: в возрасте 3 суток - 192 кг/см2; в возрасте 7 суток - 310 кг/см2; в возрасте 28 суток - 423 кг/см2,
что соответствует портландцементу марки М400.After grinding the granulated slag, 215 kg of a solution containing 35 kg of KOH was added to it. The result was a clean hydraulic binder, which is characterized by the following strength indicators: at the age of 3 days - 192 kg / cm 2 ; at the age of 7 days - 310 kg / cm 2 ; at the age of 28 days - 423 kg / cm 2 ,
which corresponds to Portland cement brand M400.
Таким образом, заявляемый способ позволяет снизить энергоемкость готовой продукции, повысить качество полученного вяжущего и значительно уменьшить загрязнение окружающей среды. Thus, the inventive method allows to reduce the energy intensity of the finished product, improve the quality of the obtained binder and significantly reduce environmental pollution.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA99116166 | 1999-11-11 | ||
UA99116166A UA35509C2 (en) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | A method for producing the hydraulic bonding agent |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000118835A RU2000118835A (en) | 2002-08-10 |
RU2200137C2 true RU2200137C2 (en) | 2003-03-10 |
Family
ID=21689409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000118835A RU2200137C2 (en) | 1999-11-11 | 2000-07-18 | Method of production of hydraulic binder |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2200137C2 (en) |
UA (1) | UA35509C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2819890C1 (en) * | 2023-08-25 | 2024-05-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Цинкум" | Method of using iron-containing clinker of waelz process as additive in production of cement |
-
1999
- 1999-11-11 UA UA99116166A patent/UA35509C2/en unknown
-
2000
- 2000-07-18 RU RU2000118835A patent/RU2200137C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2819890C1 (en) * | 2023-08-25 | 2024-05-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Цинкум" | Method of using iron-containing clinker of waelz process as additive in production of cement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA35509C2 (en) | 2003-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2474568C (en) | Use of high carbon coal ash | |
US4600438A (en) | Co-production of cementitious products | |
CA1092173A (en) | Production of cement clinkers utilizing fly ash | |
CN101074402B (en) | Efficient sulfur-fixing agent and its usage | |
US4508573A (en) | Co-production of cementitious products | |
PL206615B1 (en) | Enhancement of cement clinker yield | |
CN102206091A (en) | Method for making ceramsite by using sludge | |
US6752865B2 (en) | Process for manufacturing of high iron hydraulic cement clinker | |
RU2247159C2 (en) | Method of utilization of secondary raw materials containing iron, zinc and lead | |
RU2200137C2 (en) | Method of production of hydraulic binder | |
JP2007260503A (en) | Manufacturing method of burned matter | |
JP5126924B2 (en) | Production method of high purity cement from incinerated ash | |
RU2179590C1 (en) | Method for reusing red mud - silica production waste | |
CN114438314A (en) | Process for using stainless steel pickling sludge as iron ore concentrate sintering ingredient | |
US6416251B1 (en) | Process for the stabilization of soluble chromium contaminated solid by down draft sintering | |
US20020194961A1 (en) | Operation method of moving hearth furnace | |
WO2003045868A1 (en) | Additive mixture for cement clinker production and its use | |
RU2359169C1 (en) | Method of liquid fuel combustion obtainingslag of given composition | |
JP2008156197A (en) | Method for producing fired material | |
Bizhanov et al. | Sinter Production | |
KR20010114074A (en) | Sintered ore having low reduction degradation at low temperature | |
JP5955653B2 (en) | Method for reducing hexavalent chromium elution amount in fired product and method for producing fired product | |
RU2520739C2 (en) | Production of high-strength high-early-strength alite portland cement and production line to this end | |
PL213023B1 (en) | Method for producing slag with hydraulic properties | |
RU2061060C1 (en) | Mixture to produce synthetic lime-ferriferrous slag and process of its preparation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050719 |
|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090719 |