RU2358929C1 - Raw mix to produce portland cement clinker - Google Patents
Raw mix to produce portland cement clinker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2358929C1 RU2358929C1 RU2008107259/03A RU2008107259A RU2358929C1 RU 2358929 C1 RU2358929 C1 RU 2358929C1 RU 2008107259/03 A RU2008107259/03 A RU 2008107259/03A RU 2008107259 A RU2008107259 A RU 2008107259A RU 2358929 C1 RU2358929 C1 RU 2358929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- cement clinker
- portland cement
- coal
- fluorohydrite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к производству цемента, в частности к сырьевым смесям, из которых получают портландцементный клинкер.The invention relates to the production of building materials, namely to the production of cement, in particular to raw mixes from which Portland cement clinker is obtained.
Использование отходов различных отраслей промышленности в качестве одного из компонентов сырьевой смеси при производстве цемента известно. Так в сырьевых смесях цементного клинкера (патенты РФ №2136621, 1998.05.29, 2215703, 2002.04.05) содержится нефелиновый (белитовый) шлам, который является отходом при комплексной переработке нефелинов и сиенитов на глинозем и содопродукты. Кроме нефелинового шлама эти смеси содержат до 60% от общей массы качественное природное сырье - известняк, а также корректирующие добавки (боксит, пиритные огарки) и минерализатор, использование которых повышает стоимость цементного клинкера и лишь частично решает проблему утилизации. Кроме того, использование нефелинового шлама в подобных сырьевых смесях требует его специальной обработки, в результате которой получают нефелиновый шлам, модифицированный карбоалюминатным компонентом. Модифицированный шлам смешивают с другими ингредиентами сырьевой смеси. После чего смесь подвергают обжигу, при этом температура обжига составляет 1400°С.The use of waste from various industries as one of the components of the raw mix in cement production is known. So, in raw mixes of cement clinker (RF patents No. 2136621, 1998.05.29, 2215703, 2002.04.05) there is nepheline (belite) sludge, which is a waste from the complex processing of nepheline and syenite into alumina and soda products. In addition to nepheline sludge, these mixtures contain up to 60% of the total mass of high-quality natural raw materials - limestone, as well as corrective additives (bauxite, pyrite cinder) and mineralizer, the use of which increases the cost of cement clinker and only partially solves the disposal problem. In addition, the use of nepheline sludge in such raw material mixtures requires special treatment, which results in the production of nepheline sludge modified with a carboaluminate component. Modified sludge is mixed with other ingredients of the raw mix. After which the mixture is fired, while the firing temperature is 1400 ° C.
Известно, что развитие угольной отрасли сопровождается накапливанием отходов угледобычи и углеобогащения, утилизация которых в настоящее время стоит наиболее остро. Полезное применение их также известно. В частности, отход углеобогащения стали использовать и в производстве строительных материалов. Так, вяжущее по патенту РФ №2074132, 1994.05.23. содержит продукт обжига при температуре 1150-1200°С сырьевой смеси мела фракции 0-40 мм 65-78% и отхода гравитационного углеобогащения фракции 0-20 мм 22-35% в количестве 97% и гипсовый камень - 3%. Эта сырьевая смесь является наиболее близкой по технической сущности и принята в качестве прототипа. Как следует из описания, основу смеси составляет мел (до 78%), который является высококачественным природным кальцийсодержащим компонентом. Кроме того, указанное вяжущее обладает очень низкой активностью, достаточной только для изготовления ячеистого бетона и строительных растворов. Несмотря на утилизацию отходов промышленности, путем введения в качестве одного из исходных компонентов отхода гравитационного углеобогащения, который ведет к снижению расхода электроэнергии, полученный цементный клинкер обладает низкими прочностными характеристиками (прочность не выше 14,1 МПа).It is known that the development of the coal industry is accompanied by the accumulation of coal mining and coal preparation waste, the utilization of which is currently the most urgent. The beneficial use of them is also known. In particular, coal preparation waste began to be used in the production of building materials. So, astringent according to the patent of the Russian Federation No. 2074132, 1994.05.23. contains a roasting product at a temperature of 1150-1200 ° C of a raw mixture of chalk fraction 0-40 mm 65-78% and waste gravitational coal concentration fraction 0-20 mm 22-35% in an amount of 97% and gypsum stone - 3%. This raw material mixture is the closest in technical essence and adopted as a prototype. As follows from the description, the basis of the mixture is chalk (up to 78%), which is a high-quality natural calcium-containing component. In addition, this binder has a very low activity, sufficient only for the manufacture of cellular concrete and mortars. Despite the disposal of industrial waste, by introducing gravity coal preparation as one of the initial components, which leads to a reduction in energy consumption, the resulting cement clinker has low strength characteristics (strength not higher than 14.1 MPa).
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в разработке состава сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера с использованием только отходов промышленности, а из полученного портландцементного клинкера без введения при помоле дополнительных корректирующих добавок можно получить цемент с прочностью марки М300, не увеличивая при этом энергоемкости процесса.The technical problem solved by the present invention is to develop the composition of the raw material mixture for producing Portland cement clinker using only industrial waste, and from the obtained Portland cement clinker without introducing additional corrective additives when grinding, cement with strength of the M300 grade can be obtained without increasing the energy intensity of the process.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что известная сырьевая смесь, содержащая известковый компонент и отход углеобогащения, дополнительно содержит фторангидрит и пиритные огарки, в качестве известкового компонента содержит отход дробления известняка, а в качестве отхода углеобогащения - флотационный отход при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to this problem is ensured by the fact that the known raw material mixture containing a calcareous component and coal preparation waste additionally contains fluorohydrite and pyrite cinder, contains limestone crushing waste as a calcareous component, and flotation waste as a coal processing waste in the following ratio of components, wt.% :
В отличие от прототипа предлагаемая сырьевая смесь дополнительно содержит фторангидрит, пиритные огарки, в качестве известкового компонента отход дробления известняка, а отхода углеобогащения - флотационный отход.In contrast to the prototype, the proposed raw material mixture additionally contains fluorohydrite, pyrite cinders, limestone crushing waste, and coal enrichment waste - flotation waste as a calcareous component.
Отходы дробления известняка представляют собой отсевы при производстве извести, которые образуются при подготовке известняка к обжигу в результате сортировки по размерам кусков породы и дроблении более крупных негабаритных кусков.Limestone crushing wastes are screenings in the production of lime, which are formed during the preparation of limestone for firing as a result of sorting by size of rock pieces and crushing of larger oversized pieces.
Флотационные отходы образуются в качестве побочного продукта в угольной промышленности. Отходы флотации мелких классов углей - это тонкодисперсные глинистые минералы, тонкоизмельченные обломочные породы и органическое вещество, содержание которого достигает 40%, и являются наиболее сложным веществом в отношении утилизации.Flotation waste is generated as a by-product in the coal industry. Flotation wastes of small classes of coal are finely dispersed clay minerals, finely divided clastic rocks and organic matter, the content of which reaches 40%, and are the most difficult matter for disposal.
Фторангидрит получается в качестве побочного продукта на заводах сублиматной и химической промышленности, вырабатывающей фтористо-водородную кислоту, безводный фтористый водород, фтористые соли. В массе фторангидрита имеются вкрапления неразложившегося исходного флюорита CaF2. Сульфат кальция образуется в виде тонкозернистого и мелкокристаллического ангидрита.Fluorohydrite is obtained as a by-product in factories of the sublimate and chemical industries that produce hydrogen fluoride, anhydrous hydrogen fluoride, and fluoride salts. In the mass of fluorohydrite there are inclusions of undecomposed initial fluorite CaF 2 . Calcium sulfate is formed in the form of fine-grained and fine crystalline anhydrite.
Пиритные огарки представляют собой отходы химической промышленности при производстве серной кислоты в процессе обжига исходного сырья - пиритных концентратов.Pyrite cinder is a waste of the chemical industry in the production of sulfuric acid in the process of firing the feedstock - pyrite concentrates.
Таким образом, заявляемая сырьевая смесь для производства портландцементного клинкера полностью состоит из техногенных отходов. Указанные отличия позволяют не только снизить стоимость производства портландцементного клинкера, утилизировать указанные отходы промышленности, но и частично решить экологическую проблему, связанную с разрастанием карьеров при добыче основных компонентов для производства цемента, и расширить сырьевую базу получаемых цементов. При этом получить цемент с прочностными характеристиками (Rсж, Rизг), которые соответствуют марке М300 и удовлетворяют требованиям ГОСТ 10178-85*. Наряду с этим предоставляется возможность снижения расхода энергоресурсов на обжиг за счет содержания в сырьевой смеси флотационных отходов, которые по своей химико-минералогической природе очень близки к неорганической части углей и при обжиге способны аккумулировать дополнительное тепло, снижая тем самым температуру плавления сырьевой смеси.Thus, the inventive raw material mixture for the production of Portland cement clinker consists entirely of industrial waste. These differences can not only reduce the cost of production of Portland cement clinker, recycle these industrial wastes, but also partially solve the environmental problem associated with the growth of quarries in the extraction of the main components for cement production, and expand the raw material base of the resulting cements. Thus obtain cement with strength characteristics (R SJ, R mfd) that correspond to the mark M300 and satisfy the requirements of GOST 10178-85 *. Along with this, it is possible to reduce the energy consumption for firing due to the content of flotation waste in the raw material mixture, which by their chemical and mineralogical nature is very close to the inorganic part of coal and during firing can accumulate additional heat, thereby reducing the melting temperature of the raw material mixture.
Из известного заявителям уровня техники не обнаружены сырьевые смеси для получения портландцементного клинкера, которые содержат отход дробления известняка, отход флотационного углеобогащения, фторангидрит и пиритные огарки в заявляемых соотношениях, что подтверждает новизну предлагаемого изобретения и соответствие изобретательскому уровню.From the prior art known to the applicants, no raw material mixtures were found for the preparation of Portland cement clinker, which contained limestone crushing waste, flotation coal concentration waste, fluorohydrite and pyrite cinders in the claimed proportions, which confirms the novelty of the present invention and compliance with the inventive step.
Введение фторангидрита, содержащего в определенных количествах сульфат кальция, оказывает благоприятное действие на реакции клинкерообразования. Он ускоряет реакции силикатообразования, снижает температуру образования C3S, стабилизирует β-С2S. Как показали исследования, в присутствии иона SO4 2- снижается вязкость расплава, увеличивается количество жидкой фазы. Сульфат защищает растущие кристаллы C3S от распада, которые происходят при длительном пребывании алита в жидкой фазе. Однако превышение предельного содержания сульфата (более 1-3%) приводит к выпадению из жидкой фазы сульфоалюмината кальция, которое сопровождается выделением избытка СаО. Поэтому применяемое процентное содержание фторангидрита (3-6%) обеспечивает необходимое количество сульфата для повышения содержания фаз алита в процессе клинкерообразования. Также нельзя не отметить влияние CaF2, входящего в состав фторангидрита, который в свою очередь оказывает воздействие на разложение глинистых минералов при более низких температурах, происходит аморфизация продуктов распада этих минералов и выделение кремнекислоты и глинозема в весьма активной форме, что способствует ускорению протекания реакции образования силикатов, алюминатов и алюмоферритов.The introduction of fluorohydrite, containing calcium sulfate in certain amounts, has a beneficial effect on clinker formation reactions. It accelerates the reaction of silicate formation, reduces the temperature of formation of C 3 S, stabilizes β-C 2 S. As studies have shown, in the presence of an SO 4 2– ion, the melt viscosity decreases and the amount of the liquid phase increases. Sulfate protects the growing crystals of C 3 S from decay, which occur during prolonged residence of alite in the liquid phase. However, exceeding the maximum sulfate content (more than 1-3%) leads to the precipitation of calcium sulfoaluminate from the liquid phase, which is accompanied by the release of excess CaO. Therefore, the applied percentage of fluorohydrite (3-6%) provides the necessary amount of sulfate to increase the content of alite phases in the process of clinker formation. Also, one cannot fail to note the effect of CaF 2 , which is a part of fluorohydrite, which in turn affects the decomposition of clay minerals at lower temperatures, amorphization of the decomposition products of these minerals and the release of silicic acid and alumina in a very active form, which accelerates the formation reaction silicates, aluminates and aluminoferrites.
Введение пиритных огарков приводит к повышенному содержанию Fe2O3, который служит плавнем и обеспечивает улучшение спекания клинкера при обжиге, а также способствует образованию алюмоферритной фазы.The introduction of pyrite cinders leads to an increased content of Fe 2 O 3 , which serves as a flux and provides an improvement in sintering of clinker during firing, and also contributes to the formation of aluminoferrite phase.
Далее изобретение поясняется примером конкретного выполнения. Химический состав исходных сырьевых материалов, приведенный к 100%, представлен в табл.1, 2.The invention is further illustrated by an example of a specific implementation. The chemical composition of the starting raw materials, reduced to 100%, is presented in Tables 1, 2.
Для экспериментальной проверки заявленного состава были приготовлены восемь вариантов сырьевых смесей для получения портландцементного клинкера (см. таблицу 3). Образцы изготавливались традиционным способом по сухой технологии в следующей последовательности. Данные сырьевые компоненты подвергались предварительному дроблению в щековых дробилках и сушке в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре (110±5)°С; затем осуществлялись ряд операций: гомогенизация в шаровой мельнице, навеска сырьевых материалов с учетом их процентного соотношения; помол и гомогенизация сырьевой смеси в шаровой вращающейся мельнице до удельной поверхности ≈2500-3000 см2/г; подача на обжиг при температуре 1150-1200°С. Готовый клинкер охлаждали до температуры 80°С на воздухе и затем размалывали в шаровой вращающейся мельнице. Приготовленные цементы испытывали по ГОСТ 310.1-76*, ГОСТ 310.3-76*, ГОСТ 310.4-76*. Прочностные характеристики полученных цементов представлены в таблице 3.For experimental verification of the claimed composition, eight variants of raw mixes were prepared to obtain Portland cement clinker (see table 3). Samples were prepared in the traditional way by dry technology in the following sequence. These raw materials were subjected to preliminary crushing in jaw crushers and drying in an oven to constant weight at a temperature of (110 ± 5) ° С; then a number of operations were carried out: homogenization in a ball mill, weighed raw materials, taking into account their percentage ratio; grinding and homogenization of the raw material mixture in a ball rotating mill to a specific surface of ≈ 2500-3000 cm 2 / g; supply for firing at a temperature of 1150-1200 ° C. The finished clinker was cooled to a temperature of 80 ° C in air and then milled in a ball rotating mill. The prepared cements were tested according to GOST 310.1-76 * , GOST 310.3-76 * , GOST 310.4-76 * . Strength characteristics of the obtained cements are presented in table 3.
Из представленных данных видно, что использование предлагаемых составов для изготовления цементного клинкера из сырьевых компонентов в указанных пределах позволяет решить поставленную задачу. Цемент, получаемый из портландцементного клинкера, изготовленного на основе техногенных отходов согласно заявляемым рецептурам, имеет прочностные характеристики выше Rсж=29,4 МПа, Rизг=4,4 МПа, соответствует марке М300 и удовлетворяет требованиям ГОСТ 10178-85*.From the presented data it can be seen that the use of the proposed compositions for the manufacture of cement clinker from raw materials within the specified limits allows us to solve the problem. Cement prepared from Portland cement clinker, produced based on man-made waste according to the claimed formulations has higher strength characteristics compression channel R = 29.4 MPa, mfd R = 4.4 MPa corresponds M300 mark and meets the requirements of GOST 10178-85 *.
нияCoal-flotation waste -
niya
ангидритFluorine-
anhydrite
родная смесь (клинкер)Calcareous
native mixture (clinker)
нииwhen stretched
nii
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008107259/03A RU2358929C1 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Raw mix to produce portland cement clinker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008107259/03A RU2358929C1 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Raw mix to produce portland cement clinker |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2358929C1 true RU2358929C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41025858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008107259/03A RU2358929C1 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Raw mix to produce portland cement clinker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2358929C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112723765A (en) * | 2021-01-25 | 2021-04-30 | 辽宁交通水泥有限责任公司 | Green environment-friendly medium-alkali portland cement clinker and production process thereof |
-
2008
- 2008-02-26 RU RU2008107259/03A patent/RU2358929C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112723765A (en) * | 2021-01-25 | 2021-04-30 | 辽宁交通水泥有限责任公司 | Green environment-friendly medium-alkali portland cement clinker and production process thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2915414T3 (en) | Simultaneous exhaust gas purification method and manufacture of supplementary cementitious material | |
| CN105060745B (en) | Belite aluminium sulfate ferrous aluminate cement and preparation method thereof | |
| Salamanova et al. | Fine-grained concretes with clinker-free binders on an alkali gauging | |
| CN109053006B (en) | Sulphoaluminate cement clinker taking tungsten tailings as raw material and preparation method thereof | |
| CN111943535A (en) | Method for producing general portland cement from construction waste and polluted soil | |
| CN105130220B (en) | With discarded concrete and the method for sludge eco-cement and active sand | |
| CN112661424B (en) | Environment-friendly cement and preparation method thereof | |
| CN106904848B (en) | The method and its product of easy fired belite-calcium sulphoaluminate-sulphur calcium silicate cement | |
| US20180186695A1 (en) | Method for binding of carbon dioxide | |
| Rakhimova | Calcium and/or magnesium carbonate and carbonate-bearing rocks in the development of alkali-activated cements–a review | |
| Segui et al. | Utilization of a natural pozzolan as the main component of hydraulic road binder | |
| CN114409284A (en) | Low-carbon portland cement clinker taking tungsten tailings as raw material and preparation method thereof | |
| RU2393241C1 (en) | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium | |
| Belkheiria et al. | Recycling of Moroccan coal gangue in the elaboration of a Portland clinker | |
| EA029364B1 (en) | Phosphorus-doped sulfo-belitic clinker | |
| CN112279532B (en) | Mineral admixture and preparation method thereof | |
| Chandara | Study of pozzolanic reaction and fluidity of blended cement containing treated palm oil fuel ash as mineral admixture | |
| CN106966617B (en) | Easy fired belite-aluminium sulfate-sulphur ferrous aluminate-sulphur calcium silicate cement clinker method | |
| RU2358929C1 (en) | Raw mix to produce portland cement clinker | |
| Sarkar | Effect of Blaine fineness reversal on strength and hydration of cement | |
| CN114804807B (en) | Full-solid waste soft foundation sludge solidified powder and preparation method thereof | |
| Moudar et al. | Stabilization and characterization of dicalcium silicate belite phase by metallic zinc | |
| CN101948258B (en) | General portland cement modifier containing aluminate minerals and application method thereof | |
| WO2023046499A1 (en) | Method for manufacturing supplementary cementitious material | |
| CN106630702B (en) | A kind of method that desulfurized gypsum calcine by steps prepares sulphate aluminium cement co-producing sulfuric acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100227 |