RU2296723C2 - Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid - Google Patents
Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296723C2 RU2296723C2 RU2005119689/03A RU2005119689A RU2296723C2 RU 2296723 C2 RU2296723 C2 RU 2296723C2 RU 2005119689/03 A RU2005119689/03 A RU 2005119689/03A RU 2005119689 A RU2005119689 A RU 2005119689A RU 2296723 C2 RU2296723 C2 RU 2296723C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- production
- phosphogypsum
- sulfur dioxide
- sewage
- cement clinker
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый в качестве патента на изобретение способ утилизации сульфатов кальция и осадков очистных сооружений с получением цементного клинкера и сернистого газа для производства серной кислоты относится к технологии производства цементного клинкера и сернистого газа для получения серной кислоты из гипса или фосфогипса, обжигаемых с глинистыми материалами во вращающихся печах или печах кипящего слоя (1÷17).The method of utilizing calcium sulfates and sludge from treatment plants to produce cement clinker and sulfur dioxide for producing sulfuric acid, proposed as a patent for the invention, relates to the technology for producing cement clinker and sulfur dioxide for producing sulfuric acid from gypsum or phosphogypsum, fired with clay materials in rotary kilns or fluidized bed furnaces (1 ÷ 17).
Для производства вяжущего материала гипс и глину использовали, вероятно, еще во времена строительства египетских пирамид, но к производству цементного клинкера и сернистого газа, пригодного для производства серной кислоты, приступили в начале двадцатого века при реализации процессов Мюллера и Кюхне (Пат. №1069191, 1913. Пат. №5049198, 1991. Пат. №4503018, 1985. Пат. №4608238, 1986. Пат. №12061993, 1970. Пат. №1285864, 1971. Пат. №3865602, 1975). Эти технологии в настоящее время применяют в Австрии, Англии, Германии, Франции, Польше, Южной Африке. В восьмидесятые годы прошлого века в Советском Союзе проводили экспериментальные работы по разработке технологии производства окиси кальция и сернистого газа из фосфогипса на экспериментальной базе НИУИФ.Gypsum and clay were probably used for the production of cementitious material even during the construction of the Egyptian pyramids, but the production of cement clinker and sulfur dioxide suitable for the production of sulfuric acid was started at the beginning of the twentieth century with the implementation of the processes of Müller and Kühne (Pat. No. 1069191, 1913. Pat. No. 5049198, 1991. Pat. No. 4503018, 1985. Pat. No. 4608238, 1986. Pat. No. 12061993, 1970. Pat. No. 1285864, 1971. Pat. No. 3865602, 1975). These technologies are currently used in Austria, England, Germany, France, Poland, South Africa. In the eighties of the last century, the Soviet Union conducted experimental work on the development of technology for the production of calcium oxide and sulfur dioxide from phosphogypsum at the NIUIF experimental base.
Процесс Мюллера и Кюхне осуществляют последовательно в несколько стадий, которые включают десульфуризацию сульфатов кальция при температуре 900°С÷1200°С; спекание окиси кальция с глинистыми материалами при температуре 1450°С с образованием клинкерных С3S, С2S и других соединений кальция с алюминием и железом. Процессы десульфуризации и минералообразования проходят в соответствии с реакциями:The Mueller and Küchnet process is carried out sequentially in several stages, which include the desulfurization of calcium sulfates at a temperature of 900 ° C ÷ 1200 ° C; sintering of calcium oxide with clay materials at a temperature of 1450 ° C with the formation of clinker C 3 S, C 2 S and other calcium compounds with aluminum and iron. The processes of desulfurization and mineral formation are carried out in accordance with the reactions:
Суммарно эту реакцию выражают нижеследующим образом:In total, this reaction is expressed as follows:
иand
Реакция десульфуризации проходит в атмосфере топочных газов в печи, которые поднимаются из нижней ее части в верхнюю. Реакция эндотермична и для своего осуществления требует на 36.0% больше энергии, чем при реакции декарбонизации известняка в производстве цементного клинкера классическим способом. Высокая энергоемкость процесса - одна из проблем при осуществлении процесса Мюллера-Кюхне, которая решается применением процесса предлагаемым способом.The desulfurization reaction takes place in the atmosphere of the flue gases in the furnace, which rise from its lower to upper part. The reaction is endothermic and for its implementation requires 36.0% more energy than the decarbonization reaction of limestone in the production of cement clinker in the classical way. The high energy intensity of the process is one of the problems in the implementation of the Muller-Küchnet process, which is solved by applying the process of the proposed method.
Процессы взаимодействия сульфата кальция с углеродным компонентом технологической массыThe processes of interaction of calcium sulfate with the carbon component of the technological mass
проходят соответственно с выделением и поглощением тепла (-36.3 ккал/моль; +82.4 ккал/моль; -46.1 ккал/моль).pass respectively with the release and absorption of heat (-36.3 kcal / mol; +82.4 kcal / mol; -46.1 kcal / mol).
В окислительной атмосфере протекают процессыProcesses occur in an oxidizing atmosphere.
с выделением тепла (-105.6 ккал/моль)with the release of heat (-105.6 kcal / mol)
с выделением тепла (-151.3 ккал/моль) иwith heat (-151.3 kcal / mol) and
с выделением тепла (-94.052 ккал/моль) и протекают они при температуре 750÷800°С.with the release of heat (-94.052 kcal / mol) and they occur at a temperature of 750 ÷ 800 ° C.
РеакцияReaction
при температуре 1200°С проходит за 1,5 часа.at a temperature of 1200 ° C it takes 1.5 hours.
Процесс десульфуризации - один из сложнейших в действующей технологии и требует для своего осуществления специальных аппаратов для ускорения этого процесса. В частности, с этой целью используют и плавающие колосники спекательной машины и для уменьшения длины вращающейся печи используют спекательные машины с электрической печью, аппараты с электрическим разрядом.The desulfurization process is one of the most complicated in the current technology and requires special apparatus to accelerate this process for its implementation. In particular, for this purpose, the floating grate of the sintering machine is also used, and to reduce the length of the rotary kiln, sintering machines with an electric furnace and apparatuses with electric discharge are used.
Предлагаемая технология устраняет многие недостатки действующей технологии производства цементного клинкера и серной кислоты из сульфатов кальция и глинистых материалов. Она не требует применения углерода или минеральных добавок для образования цементного клинкера, она не требует применения специальных мер для сокращения длины печи или расширения зоны спекания, обеспечивая высокий уровень теплообмена в толще технологической смеси сгоранием органических соединений осадка очистных сооружений. Зола от сгорания осадка очистных сооружений служит гарантией образования стабильной структуры в спеке и расплаве цементного клинкера при гарантированном уровне в 9.0% сернистого газа, который поступает в технологическую линию контактного производства серной кислоты. Применение в процессе сгорающего осадка очистных сооружений способствует резкому сокращению расхода топлива на проведение всего технологического процесса. Таким образом решается проблема больших городов и промышленных регионов, решается экологическая проблема утилизации осадков очистных сооружений станций аэрации биологической очистки сточных вод. Предлагаемая к осуществлению технология меняет парадигму самого процесса утилизации осадков сточных вод. Проблема утилизации осадка сточных вод в промышленном объеме состояла не только в отсутствии технологии утилизации осадка, но и в безвозвратной потере при этом органических веществ, которые при рациональном сборе и получении осадка могли быть использованы в качестве удобрений для повышения плодородия почв. Образующийся в процессе сернистый газ может быть превращен в серную кислоту. Серная кислота позволяет при переработке фосфатного сырья получить ортофосфорную, полифосфорную кислоты и на их основе целый спектр фосфорных минеральных удобрений, незаменимых при повышении плодородия почв. Таким образом предлагаемая технология утилизации осадков очистных сооружений позволяет не только получить ценнейшие строительные материалы в виде цементного клинкера и сернистого газа, пригодного для получения серной кислоты, но и открывает, казалось бы, тупиковый путь в проблеме применения осадка очистных сооружений в сельскохозяйственных целях.The proposed technology eliminates many of the shortcomings of the current technology for the production of cement clinker and sulfuric acid from calcium sulfates and clay materials. It does not require the use of carbon or mineral additives for the formation of cement clinker, it does not require special measures to reduce the length of the furnace or expand the sintering zone, providing a high level of heat transfer in the thickness of the process mixture by combustion of organic compounds from the sludge of treatment plants. The ash from the sludge from sewage treatment plants serves as a guarantee of the formation of a stable structure in the cake and melt of cement clinker with a guaranteed level of 9.0% sulfur dioxide, which enters the contact sulfuric acid contact production line. The use of treatment facilities in the process of burning sludge contributes to a sharp reduction in fuel consumption for the entire process. In this way, the problem of large cities and industrial regions is solved, and the environmental problem of the disposal of sludge from the treatment facilities of biological wastewater treatment plants is solved. The technology proposed for implementation is changing the paradigm of the process for the disposal of sewage sludge. The problem of the utilization of sewage sludge on an industrial scale consisted not only in the absence of sludge disposal technology, but also in the irretrievable loss of organic substances, which, if rationally collected and obtained, could be used as fertilizers to increase soil fertility. Sulfur gas generated in the process can be converted to sulfuric acid. Sulfuric acid allows the processing of phosphate raw materials to obtain phosphoric, polyphosphoric acid and, on their basis, a whole spectrum of phosphoric mineral fertilizers, indispensable for increasing soil fertility. Thus, the proposed technology for the disposal of sludge from sewage treatment plants allows not only to obtain the most valuable building materials in the form of cement clinker and sulfur dioxide suitable for producing sulfuric acid, but also opens a seemingly deadlock in the problem of using sewage from sewage treatment plants for agricultural purposes.
В предлагаемом энергосберегающем способе утилизации сульфатов кальция - фосфогипса и осадков очистных сооружений биологической очистки сточных вод с получением цементного клинкера и сернистого газа - сырья для производства серной кислоты, указанную утилизацию проводят спеканием сульфатов кальция - фосфогипса с осадком очистных сооружений станций аэрации биологической очистки сточных вод при температуре 850°С-1450°С.In the proposed energy-saving method for the disposal of calcium sulfates - phosphogypsum and sludge from biological wastewater treatment plants to produce cement clinker and sulfur dioxide - raw materials for the production of sulfuric acid, this disposal is carried out by sintering calcium sulfates - phosphogypsum with sludge from wastewater treatment plants at biological wastewater treatment plants at temperature 850 ° С-1450 ° С.
Технический результат достигается применением в процессе Мюллера-Кюхне вместо глинистого материала и минеральных добавок осадка очистных сооружений станций аэрации, станций биологической очистки сточных вод, путем спекания технологической смеси гипса или дигидрата, полугидрата фосфогипса с глинистым веществом осадка очистных сооружений во вращающихся печах современных цементных заводов.The technical result is achieved by using, in the Muller-Küchne process, instead of clay material and mineral additives, sludge from treatment plants of aeration stations, biological wastewater treatment plants, by sintering a technological mixture of gypsum or dihydrate, phosphogypsum hemihydrate with clay material from sludge from treatment plants in rotary kilns of modern cement plants.
Химический состав сырья и его расходные нормы на производство 1000 кг цементного клинкера приведены в Таблице №1, Таблице №2.The chemical composition of raw materials and their consumption rates for the production of 1000 kg of cement clinker are shown in Table No. 1, Table No. 2.
Нормативные расходные величины, необходимые для производства 1000 кг цементного клинкера в процессах с применением ангидрита, полугидрата и дигидрата сульфата кальция с получением 9.0% SO2, основные физико-химические данные и расчетные величины процессов приведены в Таблицах №3, №4, №5.The standard consumables required for the production of 1000 kg of cement clinker in processes using anhydrite, hemihydrate and calcium sulfate dihydrate to obtain 9.0% SO 2 , the basic physico-chemical data and the estimated values of the processes are shown in Tables No. 3, No. 4, No. 5.
Данные Таблиц №3, №4, №5 показывают, что процессы переработки ангидрита, полугидрата и дигидрата сульфата кальция (фосфогипса) близки приведенным уравнениям с образованием в газовой фазе (приведенным к нормальным условиям) SO2 в концентрации, близкой 5.0%-9.0%, и в твердой фазе цементного клинкера C3S; C2S.The data in Tables No. 3, No. 4, No. 5 show that the processes of processing anhydrite, hemihydrate and calcium sulfate dihydrate (phosphogypsum) are close to the above equations with the formation in the gas phase (reduced to normal conditions) of SO 2 in a concentration close to 5.0% -9.0% , and in the solid phase of cement clinker C 3 S; C 2 S.
Сушка отходящего газа серной кислотой позволяет поднять концентрацию SO2 до 17.9%, что достаточно для контактного процесса переработки SO2 в SO3 и последующего получения серной кислоты любой концентрации вплоть до олеума.Drying the exhaust gas with sulfuric acid allows you to raise the concentration of SO 2 to 17.9%, which is enough for the contact process of processing SO 2 in SO 3 and the subsequent production of sulfuric acid of any concentration up to oleum.
Камеральным экспериментом установлена возможность получения 98.0% серной кислоты и цементного клинкера стандартных технологических параметров. Физико-технические и механические данные образцов, полученных из ангидрита сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция и дигидрата сульфата кальция приведены в таблице №6.A laboratory experiment established the possibility of obtaining 98.0% sulfuric acid and cement clinker with standard technological parameters. Physico-technical and mechanical data of samples obtained from calcium sulfate anhydrite, calcium sulfate hemihydrate and calcium sulfate dihydrate are shown in table No. 6.
(68.24)46.6
(68.24)
Na2O=0.06K 2 O = 0.06
Na 2 O = 0.06
Р2O5общ=0.3P 2 O 5total = 0.87
P 2 O 5total = 0.3
Р2O5общ=0.3P 2 O 5total = 1.6
P 2 O 5total = 0.3
Удельный вес фосфогипса: 2.2-2.4 г/см3
Показатель преломления: Ng=1.530; Np=l.52
Удельная поверхность: 3800 см2/г
Растворимость: 0.2-0.22%
Объемная масса
неуплотненного: 0.49 г/см3-0.72 г/см3
уплотненного: 0.67 г/см3-0.93 г/см3
при W=20.1% и 43.5%; угол естественного откоса равен 53°*)
The specific gravity of phosphogypsum: 2.2-2.4 g / cm 3
Refractive Index: Ng = 1.530; Np = l.52
Specific surface: 3800 cm 2 / g
Solubility: 0.2-0.22%
Bulk mass
uncompressed: 0.49 g / cm 3 -0.72 g / cm 3
compacted: 0.67 g / cm 3 -0.93 g / cm 3
at W = 20.1% and 43.5%; slope angle is 53 °
Нормативные расходные величины, необходимые для производства 1000 кг цементного клинкера 3CaOSiO2 в процессеThe standard consumables required for the production of 1000 kg of cement clinker 3CaOSiO 2 in the process
с получением 9.0% SO2 и основные физико-химические данные.with the receipt of 9.0% SO 2 and basic physical and chemical data.
КДж/кгkcal / kg
Kj / kg
11000-187502640-4500
11000-18750
КДж/мольkcal / mol
KJ / mol
43.9910.519
43.99
КДж/кгkcal / kg
Kj / kg
41800-4598010000-11000
41800-45980
КДж/2819.8696kcal / 2819.8696
KJ / 2819.8696
6882330.4051647960.52
6882330.405
клинкераkg / ton
clinker
кг/тонну клинкераm 3 / ton of clinker
kg / ton clinker
кг/тонну клинкераm 3 / ton of clinker
kg / ton clinker
клинкераkg / ton
clinker
Нормативные расходные и расчетные величины при осуществлении процессаNormative consumables and calculated values during the implementation of the process
и основные физико-химические данные.and basic physical and chemical data.
кг/м3 %
kg / m 3
кг/м3 %
kg / m 3
757.75/606.211.76
757.75 / 606.2
кг/м3 %
kg / m 3
841.14/294.3996.06
841.14 / 294.399
кг/м3 %
kg / m 3
2938,1553/3656.3770.93
2938.1553 / 3656.37
кг/м3 %
kg / m 3
578.2856/294.3975.7115
578.2856 / 294.397
Нормативные расходные и расчетные величины при осуществлении процессаNormative consumables and calculated values during the implementation of the process
и основные физико-химические данные.and basic physical and chemical data.
кг%
kg
430.76/301.5325.25
430.76 / 301.532
кг/м3 %
kg / m 3
753.83/13.128
753.83 /
кг/м3 %
kg / m 3
841.14/294.395.13
841.14 / 294.39
кг/м3 %
kg / m 3
кг/м3 %
kg / m 3
578.28/294.3975.13
578.28 / 294.397
Физическая плотность образцов, г/см3, изменяется в области плотности 3.1. Насыпная масса в рыхлом и уплотненном состоянии в среднем составляет 1.15 г/см3 и 1.5 г/см3
**) Для образцов 1-3 использовались смеси из табл. №2 с ангидритом в качестве фосфогипса, для образцов 4-6 - смеси с полугидратом в качестве фосфогипса, для образцов 7-10 - смеси с дигидратом в качестве фосфогипса.*)
The physical density of the samples, g / cm 3 , varies in the density range 3.1. The bulk density in a loose and compacted state averages 1.15 g / cm 3 and 1.5 g / cm 3
**) For samples 1-3, mixtures from Table 1 were used. No. 2 with anhydrite as phosphogypsum; for samples 4-6, mixtures with hemihydrate as phosphogypsum; for samples 7-10, mixtures with dihydrate as phosphogypsum.
*Источники №№12-17 описывают процесс Мюллера-Кюхне.* Sources Nos. 12-17 describe the Mueller-Küchnet process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005119689/03A RU2296723C2 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005119689/03A RU2296723C2 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005119689A RU2005119689A (en) | 2007-01-10 |
RU2296723C2 true RU2296723C2 (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=37760779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005119689/03A RU2296723C2 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2296723C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101172582B (en) * | 2007-10-12 | 2010-08-25 | 云南云天化国际化工股份有限公司 | Method for producing sulphuric acid and cement clinker by calcium sulphate decomposition |
RU2798658C1 (en) * | 2020-01-08 | 2023-06-23 | Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг | Method for producing phosphoric acid and calcium sulfate of a quality suitable for the process of obtaining clinker for commercial and industrial use of calcium sulfate |
-
2005
- 2005-06-27 RU RU2005119689/03A patent/RU2296723C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101172582B (en) * | 2007-10-12 | 2010-08-25 | 云南云天化国际化工股份有限公司 | Method for producing sulphuric acid and cement clinker by calcium sulphate decomposition |
RU2798658C1 (en) * | 2020-01-08 | 2023-06-23 | Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг | Method for producing phosphoric acid and calcium sulfate of a quality suitable for the process of obtaining clinker for commercial and industrial use of calcium sulfate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005119689A (en) | 2007-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2765215C (en) | Industrial method for producing a clinker having a high belite content | |
FI111159B (en) | Procedure for handling fly ash and sewage sludge | |
RU2469969C2 (en) | Method of producing clinker with controlled co2 emission | |
Telschow et al. | Cement Formation A Success Story in a Black Box: High Temperature Phase Formation of Portland Cement Clinker | |
EA014136B1 (en) | Process to produce portland cement clinker | |
Jia et al. | Preparation of CFB fly ash/sewage sludge ceramsite and the morphological transformation and release properties of sulfur | |
UA74802C2 (en) | A process for producing glass, glass produced by this method and use thereof | |
CN1397512A (en) | Method for producing cement clinker using high sulfur bearing coke | |
Lin et al. | Utilization of reduction slag and waste sludge for Portland cement clinker production | |
RU2296723C2 (en) | Power-saving method of utilization of the calcium sulfates - the phosphogypsum and the sediments of the sewage disposal plants with production of the cement clinker and the sulfur dioxide gas for production of the sulfuric acid | |
Strigáč | Effect of selected alternative fuels and raw materials on the cement clinker quality | |
RU1794061C (en) | Method of excessive active slime treatment | |
Sokolar et al. | The fly ash of class C for ceramic technology | |
CN102753497B (en) | The method utilizing phosphorous alternative fuel in manufacture of cement | |
Kaljuvee et al. | Influence of waste products from electricity and cement industries on the thermal behaviour of Estonian clay from Kunda deposit | |
JP2022539963A (en) | Method and apparatus for processing water treatment residue | |
RU2315736C2 (en) | Method and plant for production of cement clinker | |
RU2285862C1 (en) | Method of processing solid super-toxic slims | |
DK172050B1 (en) | Process for producing a paper mud puzzolan material | |
JP2009234859A (en) | Method for desulfurizing tail gas in cement production | |
RU2285676C1 (en) | Power-saving method of production of the portland-cement clinker | |
DE218428C (en) | ||
RU2525555C1 (en) | Method to produce portland cement clinker | |
RU2082688C1 (en) | Method of preparing light filler for concrete | |
SU1742248A1 (en) | Method of baking cement clinker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070628 |