RU2383506C1 - Method for production of portland cement (versions) - Google Patents

Method for production of portland cement (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2383506C1
RU2383506C1 RU2008139089/03A RU2008139089A RU2383506C1 RU 2383506 C1 RU2383506 C1 RU 2383506C1 RU 2008139089/03 A RU2008139089/03 A RU 2008139089/03A RU 2008139089 A RU2008139089 A RU 2008139089A RU 2383506 C1 RU2383506 C1 RU 2383506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluorine
clinker
waste
aluminum
production
Prior art date
Application number
RU2008139089/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Петрович Куликов (RU)
Борис Петрович Куликов
Михаил Дмитриевич Николаев (RU)
Михаил Дмитриевич Николаев
Александр Александрович Кузнецов (RU)
Александр Александрович Кузнецов
Михаил Николаевич Пигарев (RU)
Михаил Николаевич Пигарев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий")
Priority to RU2008139089/03A priority Critical patent/RU2383506C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2383506C1 publication Critical patent/RU2383506C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • C04B7/42Active ingredients added before, or during, the burning process
    • C04B7/421Inorganic materials
    • C04B7/425Acids or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00206Compositions defined by their elemental analysis
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: method for production of portland cement includes production of portland cement clinker, containing tricalcium silicate, bicalcium silicate, tricalcium aluminate and four-calcium alumoferrite, sintering of initial cement raw mix, containing calcium, silica-alumina, ferriferous components and fluorine-containing mineralisator - fluorine-carbon-containing wastes of electrolytic production of aluminium in amount of 0.1-0.25 wt % as equivalent to fluorine from initial raw mix, cooling and grinding of clinker with gypsum. According to another version of invention, fluorine-containing mineralisator is represented by mixture of fluorite and above-specified wastes at their following content, wt % as equivalent to fluorine: specified wastes - 0.1-0.2, fluorite - the rest till content of fluorine in raw mix of 0.15-0.4 wt %. Specified wastes are represented by dust of electric filters or sludge of gas treatment, or flotation tailings of coal froth.
EFFECT: reduced specific consumption of fuel for clinker annealing, improved efficiency and prolonged overhaul life of furnace, efficiency of mills operation in process of clinker grinding, recycling of aluminium production wastes.
8 cl, 27 tbl, 5 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно к технологии приготовления исходной цементной сырьевой смеси, ее спеканию с последующим помолом клинкера и получением портландцемента.The present invention relates to the production of building materials, specifically to a technology for preparing the initial cement raw material mixture, its sintering, followed by grinding of clinker and obtaining Portland cement.

Основным переделом производства портландцемента является обжиг до спекания компонентов исходной цементной сырьевой смеси, содержащей, в основном, кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты. В зависимости от требований, предъявляемых к портландцементу, и состава основного исходного сырья в смесь вводят различные корректирующие активные добавки, в том числе минерализаторы.The main redistribution of Portland cement production is firing before sintering of the components of the initial cement raw mix, containing mainly calcium, aluminosilicate and ferrous components. Depending on the requirements for Portland cement, and the composition of the main feedstock, various corrective active additives, including mineralizers, are introduced into the mixture.

Минерализаторы - вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. В качестве минерализаторов в цементной промышленности используют фосфогипс, флюорит, кремнефтористый натрий Na2SiF6, апатит Са5(PO4)3F, гипс и др.Mineralizers are substances that are actively involved in the formation of clinker minerals during firing and are partly part of them themselves. As mineralizers in the cement industry, phosphogypsum, fluorite, sodium silicofluoride Na 2 SiF 6 , apatite Ca 5 (PO 4 ) 3 F, gypsum, etc. are used.

Из фторсодержащих минерализаторов наибольшее промышленное применение нашел флюорит CaF2 (плавиковый шпат) - минерал, содержащий 48,8% F и 51,2% Са. В производстве цемента флюорит используют с примесями, при этом содержание основного вещества - фторида кальция (CaF2) во фторсодержащем минерализаторе - может варьироваться от 30 до 95 вес.%.Of the fluorine-containing mineralizers, fluorite CaF 2 (fluorspar), the mineral containing 48.8% F and 51.2% Ca, has found the greatest industrial application. In cement production, fluorite is used with impurities, while the content of the main substance, calcium fluoride (CaF 2 ) in the fluorine-containing mineralizer, can vary from 30 to 95 wt.%.

Из уровня техники по патенту РФ №2060979 известны способ изготовления портландцемента и способ изготовления бетонных и железобетонных изделий на основе изготовленного портландцемента (С04В 7/02, 29.09.1995 г.), в которых в качестве минерализатора используют: фторид кальция, сульфат кальция, кремнегель, фосфогипс (см. п.12 формулы изобретения).The prior art patent of the Russian Federation No. 2060979 known a method of manufacturing Portland cement and a method of manufacturing concrete and reinforced concrete products based on manufactured Portland cement (С04В 7/02, 09/29/1995), in which as a mineralizer used: calcium fluoride, calcium sulfate, silica gel phosphogypsum (see paragraph 12 of the claims).

Также известен патент РФ №2304562 способ изготовления быстротвердеющего портландцемента и способ изготовления бетона на его основе (С04В 7/42, 12.04.2005 г.). Данное техническое решение выбрано за прототип (ближайший аналог) как наиболее близкое по технической сущности и наличию сходных признаков.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2304562 a method of manufacturing a quick-hardening Portland cement and a method of manufacturing concrete based on it (С04В 7/42, 04/12/2005). This technical solution was chosen for the prototype (the closest analogue) as the closest in technical essence and the presence of similar features.

В способе по прототипу сырьевая смесь содержит кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты, включает оксиды натрия и калия, а также сульфаты и фторид кальция в виде флюорита. Содержание флюорита в сырьевой смеси в пересчете на фтор составляет 0,15-0,4 вес.%. Сульфаты сырьевой смеси представлены сульфатами щелочных и/или щелочноземельных металлов.In the prototype method, the raw material mixture contains calcium, aluminosilicate and glandular components, includes sodium and potassium oxides, as well as calcium sulfates and calcium fluoride in the form of fluorite. The fluorite content in the feed mixture in terms of fluorine is 0.15-0.4 wt.%. The sulphates of the feed mixture are alkali and / or alkaline earth metal sulfates.

С позиции предлагаемого способа в способе по прототипу можно отметить ряд недостатков:From the position of the proposed method in the method of the prototype, there are a number of disadvantages:

- использование фторида кальция в виде флюорита или его руды связано с дополнительными затратами на его приобретение, что, в целом, повышает себестоимость товарного портландцемента по сравнению с себестоимостью при полной или частичной замене флюорита на фторуглеродсодержащие отходы (ФУС-отходы) электролитического производства алюминия;- the use of calcium fluoride in the form of fluorite or its ore is associated with additional costs for its purchase, which, in general, increases the cost of commodity Portland cement compared to the cost of the complete or partial replacement of fluorite with fluorocarbon-containing waste (FUS waste) from aluminum electrolytic production;

- с учетом вышеуказанных требований к составу флюорита и его руды значительно сокращается сырьевая база данного вида минерализатора;- taking into account the above requirements for the composition of fluorite and its ore, the raw material base of this type of mineralizer is significantly reduced;

- к недостаткам способа по прототипу можно отнести также недостаток тепла, поступающего в подготовительные зоны печи с газовоздушной топливной смесью. Поглощение тепловой энергии обжигаемым материалом в подготовительных зонах печи значительно выше по сравнению с зоной спекания. В результате несбалансированности прихода и расхода тепла в подготовительной зоне печи физико-химические процессы в клинкере происходят с недостаточной полнотой, и в получаемом клинкере может содержаться повышенное количество свободной окиси кальция.- the disadvantages of the method of the prototype can also be attributed to the lack of heat entering the preparatory zone of the furnace with a gas-air fuel mixture. The absorption of thermal energy by the calcined material in the preparatory zones of the furnace is significantly higher compared to the sintering zone. As a result of the imbalance in the arrival and consumption of heat in the preparation zone of the furnace, the physicochemical processes in the clinker are not complete, and the resulting clinker may contain an increased amount of free calcium oxide.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей работы клинкерообжигательных печей и мельниц для помола полученного клинкера, расширение сырьевой базы фторсодержащих минерализаторов.The objective of the invention is to increase the technical and economic performance of clinker kilns and mills for grinding the resulting clinker, expanding the raw material base of fluorine-containing mineralizers.

Технический результат при внедрении изобретения:The technical result when implementing the invention:

- снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера;- reduction of specific fuel consumption for clinker firing;

- повышение производительности печи;- increase the productivity of the furnace;

- увеличение межремонтного периода печи обжига;- increase in the overhaul period of the kiln;

- повышение эффективности работы мельниц при помоле полученного клинкера;- improving the efficiency of the mills when grinding the resulting clinker;

- снижение себестоимости цемента;- reduction in the cost of cement;

- утилизация ФУС-отходов электролитического производства алюминия.- Utilization of FUS-waste from the electrolytic production of aluminum.

Технический результат достигается тем, что в способе получения портландцемента, включающем получение портландцементного клинкера, содержащего, в основном, трехкальциевый силикат 3CaO·SiO2 (C3S), двухкальциевый силикат 2CaO·SiO2 (C2S), трехкальциевый алюминат 3СаО·Al2O33А) и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО·Al2O3·Fe2O3 (C4AF), спеканием исходной цементной сырьевой смеси, включающей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера с гипсом, в качестве фторсодержащего минерализатора используют или фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия или смесь флюорита и фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. Причем при первом варианте реализации предлагаемого способа в исходную сырьевую смесь добавляют 0,1÷0,25 вес.% ФУС-отходов в пересчете на фтор, а при втором варианте реализации предлагаемого способа общее содержание фтора в исходной цементной сырьевой смеси поддерживают в пределах 0,15÷0,4 вес.%, причем 0,1÷0,2 вес.% фтора поступает за счет использования ФУС-отходов, а остальной фтор поступает с флюоритом. При этом в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия возможно также использование отдельно пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing Portland cement, which includes the preparation of Portland cement clinker, which mainly contains tricalcium silicate 3CaO · SiO 2 (C 3 S), dicalcium silicate 2CaO · SiO 2 (C 2 S), tricalcium aluminate 3CaO · Al 2 O 3 (C 3 A) and tetra-calcium aluminoferrite 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (C 4 AF), sintering the initial cement raw material mixture comprising calcium, aluminosilicate, ferrous components and a fluorine-containing mineralizer, subsequent cooling and grinding of Portland cement clinker with plaster, as e fluorine-containing mineralizer use either fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum or a mixture of fluorite and fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum. Moreover, in the first embodiment of the proposed method, 0.1 ÷ 0.25 wt.% FUS-waste in terms of fluorine is added to the initial raw mix, and in the second embodiment of the proposed method, the total fluorine content in the initial cement raw mix is kept within 0, 15 ÷ 0.4 wt.%, With 0.1 ÷ 0.2 wt.% Fluorine coming from the use of FUS-waste, and the rest of the fluorine comes from fluorite. Moreover, as fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum, it is also possible to use separately the dust of electrostatic precipitators, or gas treatment sludge, or coal foam flotation tailings.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.The technical essence of the invention is as follows.

1. Изучением вопросов, связанных с теоретическим обоснованием и практикой использования фторсодержащих минерализаторов, занимались многие исследователи как у нас в стране, так и за рубежом. В результате установлено, что за счет ввода в сырьевую смесь небольших добавок фтористых солей наблюдается повышение в разной степени реакционной способности сырьевых компонентов на всех стадиях обжига. Фтористые соли в процессе нагревания взаимодействуют с карбонатом кальция и дают промежуточные соединения типа двойных солей, имеющих сравнительно низкие температуры плавления. Следовательно, в процессе обжига уже в подготовительных зонах в присутствии фтористых соединений происходит взаимодействие материалов с участием жидкой фазы, что интенсифицирует взаимодействие извести, кремнезема, окислов алюминия и железа.1. The study of issues related to the theoretical justification and practice of using fluorine-containing mineralizers was carried out by many researchers both in our country and abroad. As a result, it was found that due to the introduction of small additives of fluoride salts into the raw material mixture, an increase in the reactivity of the raw materials components to different degrees at all stages of firing is observed. Fluoride salts during heating interact with calcium carbonate and give intermediate compounds such as double salts having relatively low melting points. Therefore, in the firing process, already in the preparation zones in the presence of fluoride compounds, materials interact with the liquid phase, which intensifies the interaction of lime, silica, aluminum oxides and iron.

Рядом исследователей показано, что присутствие фтористых соединений в обычных сырьевых смесях приводит к изменению минералогического состава клинкеров - появляются высокожелезистые алюмоферриты C8A2F и низкоосновные алюминаты C12A7 вместо C4AF и С3А. Образование данных соединений позволяет предположить, что освободившаяся при этом свободная окись кальция реагирует с двухкальциевым силикатом C2S с образованием дополнительного количества трехкальциевого силиката C3S. При этом содержание C3S увеличивается на 10-12%, улучшается спекаемость гранул и прочность цемента.A number of researchers have shown that the presence of fluoride compounds in conventional raw material mixtures leads to a change in the mineralogical composition of clinkers — high-iron aluminoferrites C 8 A 2 F and low-basic aluminates C 12 A 7 instead of C 4 AF and C 3 A appear. The formation of these compounds suggests that thus liberated free calcium oxide reacts with the dicalcium silicate c 2 S to form additional amounts of tricalcium silicate c 3 S. However c 3 S content increases to 10-12%, improves sinterability granules and cement strength.

В лабораторных и промышленных условиях в качестве минерализаторов при обжиге клинкера успешно были опробованы следующие фторсодержащие материалы:In laboratory and industrial conditions, the following fluorine-containing materials were successfully tested as mineralizers during clinker burning:

- технический криолит - на Пикалевском и Сухоложском цементных заводах;- technical cryolite - at Pikalevsky and Sukholozhsky cement plants;

- фосфор-фторсодержащий шлак - на ОАО «Жигулевские стройматериалы»;- phosphorus-fluorine-containing slag - at JSC "Zhigulevsky building materials";

- фтористый алюминий - на Новотроицком цементном заводе;- aluminum fluoride - at the Novotroitsk cement plant;

- плавиковый шпат природный (флюорит) - на Ангарском, Горнозаводском, Невьянском цементных заводах.- natural fluorspar (fluorite) - at the Angarsk, Gornozavodsky, Nevyansk cement plants.

За счет использования указанных фтористых солей было достигнуто снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера, повышение производительности вращающихся печей, улучшение состояния обмазки в зоне спекания, что позволило продлить межремонтный период работы печей.Through the use of these fluoride salts, a reduction in specific fuel consumption for clinker burning was achieved, increased productivity of rotary kilns, improvement of the coating condition in the sintering zone, which allowed to extend the overhaul period of the kilns.

Однако многие природные минерализаторы являются дефицитным материалом, применение их на заводах ограничено. Поэтому большим резервом фтористых минерализаторов являются дешевые техногенные продукты, например, фторуглеродсодержащие отходы (ФУС-отходы) электролитического производства алюминия. За десятилетия эксплуатации алюминиевых заводов на шламовых полях накоплены миллионы тонн тонкодисперсных ФУС-отходов. Данные отходы представляют механическую смесь пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пены.However, many natural mineralizers are scarce material, their use in factories is limited. Therefore, a large reserve of fluoride mineralizers is cheap technogenic products, for example, fluorocarbon-containing waste (FUS-waste) of aluminum electrolytic production. Over the decades of operation of aluminum plants, sludge fields have accumulated millions of tons of finely dispersed FUS-waste. These wastes represent a mechanical mixture of dust from electrostatic precipitators, gas cleaning sludge, and coal foam flotation tailings.

Как уже отмечалось, по результатам многочисленных научных исследований, подтвержденных промышленными испытаниями, установлено, что под воздействием фтора при обжиге снижается температура образования жидкой фазы и значительно ускоряется образование C3S. Так, исследования по использованию плавикового шпата в качестве фторсодержащего минерализатора показали, что как C3S, так и С3А существуют в присутствии CaF2, который может входить в состав C3S.As already noted, according to the results of numerous scientific studies confirmed by industrial tests, it was found that under the influence of fluorine during firing the temperature of the formation of the liquid phase decreases and the formation of C 3 S is significantly accelerated. Thus, studies on the use of fluorspar as a fluorine-containing mineralizer showed that both C 3 S and C 3 A exist in the presence of CaF 2 , which may be part of C 3 S.

В то же время установлен факт разложения С3А при вводе 5% CaF2 при высоких температурах. Также при данных концентрациях отмечено действие CaF2 на соединения ряда ферритных твердых растворов, сопровождающееся разложением на С12А7 и феррит состава, близкого к C6AF2 («Химия цементов». Издательство литературы по строительству, Москва, 1969 г., стр.53). В результате дальнейших исследований было установлено, что снижение добавки фтористого минерализатора до 1-3% плавикового шпата обеспечивает усвоение свободной извести при более низкой температуре без вредного воздействия CaF2 на минералогический состав клинкера, причем фтористые соединения остаются в клинкере.At the same time, the fact of decomposition of C 3 A was established when 5% CaF 2 was introduced at high temperatures. Also, at these concentrations, the effect of CaF 2 on the compounds of a number of ferritic solid solutions was noted, accompanied by decomposition into C 12 A 7 and ferrite of a composition close to C 6 AF 2 (“Chemistry of Cements.” Building Literature Publishing House, Moscow, 1969, pp. .53). As a result of further studies, it was found that reducing the addition of fluoride mineralizer to 1-3% fluorspar ensures the assimilation of free lime at a lower temperature without the harmful effects of CaF 2 on the mineralogical composition of clinker, and fluoride compounds remain in the clinker.

Таким образом, положительное влияние фтора на процесс обжига реализуется при условии оптимального содержания фторсодержащего минерализатора. При оптимальном дозировании в сырьевую цементную смесь тонкодисперсные ФУС-отходы алюминиевой отрасли можно считать полноценной альтернативой природных фторсодержащих минерализаторов. Лабораторные исследования, подтвержденные опытно-промышленными испытаниями, позволяют рекомендовать введение ФУС-отходов в исходную цементную сырьевую смесь в количестве 0,1-0,25 вес.% в пересчете на фтор при использовании в качестве фторсодержащего минерализатора только ФУС-отходов. При реализации способа в качестве фторсодержащего минерализатора использована смесь флюорита и ФУС-отходов в количестве 0,1-0,2 вес.% в пересчете на фтор, при поддержании суммарного содержания фтора в смеси 0,15-0,4 вес.%.Thus, the positive effect of fluorine on the firing process is realized under the condition of the optimal content of fluorine-containing mineralizer. With optimal dosing into the raw cement mixture, finely dispersed FUS wastes from the aluminum industry can be considered a full-fledged alternative to natural fluorine-containing mineralizers. Laboratory studies, confirmed by pilot tests, allow us to recommend the introduction of FUS-waste in the initial cement raw material mixture in an amount of 0.1-0.25 wt.% In terms of fluorine when using only FUS-waste as a fluorine-containing mineralizer. When implementing the method, a mixture of fluorite and FUS-waste in the amount of 0.1-0.2 wt.% In terms of fluorine was used as a fluorine-containing mineralizer, while maintaining the total fluorine content in the mixture of 0.15-0.4 wt.%.

Ниже приводится состав и характеристика предлагаемых отходов производства алюминия.Below is the composition and characteristics of the proposed aluminum waste.

Состав и характеристика пыли электрофильтровThe composition and characteristics of dust electrostatic precipitators

Пыль электрофильтров представлена тремя основными составляющими: оксидом алюминия, фтористыми солями и углеродом. На тех заводах, где электролиз алюминия ведется при пониженном криолитовом отношении, пыль электрофильтров наиболее богата фтором (F=18-23%). Наиболее бедная пыль электрофильтров содержит 13-15% фтора. Пределы содержания основных элементов в пыли электрофильтров представлены в табл.1.The dust of electrostatic precipitators is represented by three main components: aluminum oxide, fluoride salts and carbon. In those plants where aluminum electrolysis is carried out with a reduced cryolite ratio, the dust of electrostatic precipitators is richest in fluorine (F = 18-23%). The poorest dust of electrostatic precipitators contains 13-15% of fluorine. The limits of the content of the main elements in the dust of electrostatic precipitators are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 Химический состав пыли электрофильтров, вес.%The chemical composition of the dust of electrostatic precipitators, wt.% FF NaNa AlAl CaCa MgMg 4 SO 4 FeFe SiSi СFROM Смол.Resin КTO 13-2313-23 9-139-13 9-199-19 0,4-20.4-2 0,1-1,10.1-1.1 1,5-4,51,5-4,5 1,0-2,11.0-2.1 0,07-0,30.07-0.3 20-3420-34 3-83-8 0,5-1,50.5-1.5

Основу пыли электрофильтров составляют: оксид алюминия Al2O3, преимущественно α-модификации; фтористые соли, в основном криолит Na3AlF6 и хиолит Na5Al3F14; углерод С; смолистые вещества и сульфат натрия Na2SO4. Примерный фазовый состав пыли электрофильтров приведен в табл.2.The main dust of electrostatic precipitators is: aluminum oxide Al 2 O 3 , mainly α-modifications; fluoride salts, mainly cryolite Na 3 AlF 6 and chiolite Na 5 Al 3 F 14 ; carbon C; resinous substances and sodium sulfate Na 2 SO 4 . The approximate phase composition of the dust of electrostatic precipitators is given in table 2.

Таблица 2table 2 Примерное содержание основных соединений в пыли электрофильтровThe approximate content of basic compounds in the dust of electrostatic precipitators No. Наименование соединенийName of compounds Содержание соединений, вес.%The content of compounds, wt.% 1.one. Криолит Na3AlF6 Cryolite Na 3 AlF 6 12,1012.10 2.2. Хиолит Na5Al3F14 Chiolite Na 5 Al 3 F 14 11,0011.00 3.3. Фторид натрия NaFSodium Fluoride NaF 2,432.43 4.four. Фторид алюминия AlF3 Aluminum fluoride AlF 3 0,710.71 5.5. Эльпазолит K2NaAlF6 Elpazolite K 2 NaAlF 6 2,792.79 6.6. Флюорит CaF2 Fluorite CaF 2 1,481.48 7.7. Фторид магния MgF2 Magnesium Fluoride MgF 2 1,361.36 8.8. Оксид алюминия Al2O3 Alumina Al 2 O 3 30,9030.90 9.9. Оксид железа Fe2O3 Iron oxide Fe 2 O 3 2,002.00 10.10. Оксид кремния SiO2 Silica SiO 2 0,450.45 11.eleven. Сульфат натрия Na2SO4 Sodium Sulfate Na 2 SO 4 4,084.08 12.12. Углерод СCarbon C 26,7326.73 13.13. Смолистые веществаResinous substances 4,684.68

Пыль электрофильтров является тонкодисперсным отходом, средний диаметр частичек которого варьирует в пределах от 10 мкм до 25 мкм. Примерный гранулометрический состав пыли электрофильтров представлен в табл.3.Dust of electrostatic precipitators is a fine waste, the average particle diameter of which varies from 10 microns to 25 microns. The approximate particle size distribution of the dust of electrostatic precipitators is presented in table.3.

Таблица 3Table 3 Гранулометрический состав пыли электрофильтровGranulometric composition of dust of electrostatic precipitators Класс крупности, мкмFineness class, microns 0-10-1 1-21-2 2-32-3 3-43-4 4-64-6 6-86-8 8-128-12 12-1612-16 16-2416-24 24-3224-32 32-4832-48 48-6448-64 64-19264-192 dcp d cp 00 4,94.9 2,42,4 00 5,55.5 3,03.0 9,09.0 00 27,027.0 2,32,3 24,924.9 4,54,5 16,516.5 22,922.9 Содержание класса, вес.%Class content, wt.%

Состав и характеристика шлама газоочисткиThe composition and characteristics of the gas treatment sludge

В силу специфики образования шлам газоочистки, по сравнению с пылью электрофильтров, обогащен фтором, обеднен углеродом и оксидом алюминия. Пределы варьирования элементного состава шлама газоочистки и примерное содержание основных соединений в шламе представлены в табл.4, 5.Due to the specifics of the formation of gas purification sludge, in comparison with the dust of electrostatic precipitators, it is enriched in fluorine, depleted in carbon and aluminum oxide. The limits of variation in the elemental composition of the gas treatment slurry and the approximate content of the main compounds in the slurry are presented in Tables 4, 5.

Таблица 4Table 4 Химический состав шлама газоочистки, вес.%The chemical composition of the gas treatment sludge, wt.% FF NaNa AlAl CaCa MgMg SO4 SO 4 FeFe SiSi СFROM Смол.Resin КTO 17-2517-25 15-2315-23 12-2212-22 0,5-1,50.5-1.5 0,2-1,00.2-1.0 3-83-8 1,0-2,11.0-2.1 0,1-0,50.1-0.5 20-3020-30 3-83-8 0,5-1,50.5-1.5 Таблица 5Table 5 Примерное содержание основных соединений в шламе газоочистки, вес.%The approximate content of the main compounds in the sludge gas treatment, wt.% Na3AlF6 Na 3 AlF 6 K2NaAlF6 K 2 NaAlF 6 NaAlCO3 (OH)2 NaAlCO 3 (OH) 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaF2 CaF 2 MgF2 MgF 2 Fe2O3 Fe 2 O 3 SiO2 SiO 2 Na2SO4 Na 2 SO 4 СFROM Смол.Resin 34,9734.97 1,831.83 2,872.87 22,6722.67 1,071,07 1,051.05 1,641,64 0,350.35 6,566.56 21,4621.46 5,535.53

Основу шлама газоочистки составляют фтористые соли, оксид алюминия (преимущественно α-модификации), углерод, смолистые вещества и сульфат натрия. В отличие от пыли электрофильтров шлам газоочистки не содержит хиолита, при этом в шламе может присутствовать некоторое количество гидроалюмокарбоната натрия Na2O·Al2O3·2CO2·nH2O.The basis of gas treatment sludge is fluoride salts, alumina (mainly α-modifications), carbon, resinous substances and sodium sulfate. Unlike electrostatic dust, gas treatment sludge does not contain chiolite, and some soda hydroalumocarbonate Na 2 O · Al 2 O 3 · 2CO 2 · nH 2 O may be present in the sludge.

Как правило, средняя крупность частичек шлама газоочистки близка или чуть меньше размера частиц пыли электрофильтров и колеблется в пределах 7-20 мкм. Данные по гранулометрическому составу шлама газоочистки представлены в табл.6.As a rule, the average particle size of the gas treatment sludge particles is close to or slightly smaller than the dust particle size of the electrostatic precipitators and ranges from 7-20 microns. The data on the particle size distribution of the gas treatment sludge are presented in Table 6.

Таблица 6Table 6 Примерный гранулометрический состав шлама газоочисткиExemplary particle size distribution of gas treatment sludge Класс крупности, мкмFineness class, microns 0-10-1 1-21-2 2-32-3 3-43-4 4-64-6 6-86-8 8-128-12 12-1612-16 16-2416-24 24-3224-32 32-4832-48 48-6448-64 64-19264-192 dcp d cp 2,82,8 5,75.7 6,26.2 5,85.8 12,212,2 11,811.8 20,120.1 11,611.6 12,612.6 5,65,6 4,24.2 1,01,0 0,50.5 9,259.25 Содержание класса, вес.%Class content, wt.%

Состав и характеристика хвостов флотацииThe composition and characteristics of the flotation tailings

Сухие хвосты флотации угольной пены представляют собой мелкодисперсный порошок черного цвета. По своему составу хвосты флотации являются многокомпонентной смесью, основу которой составляют углерод, фтористые соли и оксид алюминия (табл.7).Dry tailings of coal foam flotation are finely divided black powder. In composition, the flotation tailings are a multicomponent mixture based on carbon, fluoride salts and alumina (Table 7).

Таблица 7Table 7 Химический состав хвостов флотации, вес.%The chemical composition of the flotation tailings, wt.% ЭлементыItems Пределы варьирования, вес.%The range of variation, wt.% Примерный состав, вес.%Approximate composition, wt.% NaNa 4,5-7,04,5-7,0 6,06.0 AlAl 2,5-5,52.5-5.5 4,24.2 FF 6,0-12,06.0-12.0 9,09.0 СFROM 65,0-85,065.0-85.0 80,580.5 KK 0,1-0,50.1-0.5 0,150.15 СаSa 0,4-0,70.4-0.7 0,60.6 MgMg 0,15-0,400.15-0.40 0,250.25 FeFe 0,60-1,00.60-1.0 0,750.75 SiSi 0,10-0,250.10-0.25 0,150.15 SS 0,15-0,600.15-0.60 0,450.45 СмолистыеResinous 0,7-1,50.7-1.5 1,01,0

Примечание: Смолистые вещества в хвостах флотации представлены, в основном, флотореагентами (керосин + сосновое масло), используемыми при флотационном обогащении угольной пены.Note: The resinous substances in the flotation tailings are mainly represented by flotation reagents (kerosene + pine oil) used in flotation enrichment of coal foam.

Рентгенофазовые исследования хвостов флотации показали, что они имеют весьма сложный состав. На основании комплекса проведенных анализов хвостов флотации угольной пены установлено, что главными составляющими являются: графит, криолит, хиолит, веберит, β-глинозем, флюеллит, виллиомит (табл.8); второстепенными: геарксутит, флюорит, майенит, сульфаголит, шайрерит, буркеит, селлаит (табл.8); и примесными: гидрогематит (Fe2O3·nH2O); рутил (TiO2); малладрит (Na2SiF6); кароббиит (KF); гиератит (K2SiF6); калиевый криолит (K3AlF6) и эльпазолит (K2NaAlF6).X-ray phase studies of flotation tails showed that they have a very complex composition. Based on the complex of analyzes of the flotation tailings of coal foam, it was found that the main components are: graphite, cryolite, chiolite, weberite, β-alumina, fluellite, williomyite (Table 8); minor ones: gearxsuitite, fluorite, mayenite, sulfagolite, schererite, burkeite, sellait (Table 8); and impurities: hydrohematite (Fe 2 O 3 · nH 2 O); rutile (TiO 2 ); malladrite (Na 2 SiF 6 ); carobbyite (KF); gieratite (K 2 SiF 6 ); potassium cryolite (K 3 AlF 6 ) and elpazolite (K 2 NaAlF 6 ).

Таблица 8Table 8 Примерное содержание основных и второстепенных соединений в хвостах флотации, %The approximate content of primary and secondary compounds in the flotation tailings,% СоставляющиеComponents Наименование соединенияConnection Name Химическая формулаChemical formula Содержание соединенияCompound Content ОсновныеThe main ГрафитGraphite СFROM 87,487.4 КриолитCryolite Na3AlF6 Na 3 AlF 6 5,625.62 ХиолитChiolite Na5Al3F14 Na 5 Al 3 F 14 1,181.18 ВеберитWeberit Na2MgAlF7 Na 2 MgAlF 7 1,241.24 β-глиноземβ-alumina Na2O·11Al2O3; K2O·11Al2O3 Na 2 O · 11Al 2 O 3 ; K 2 O 11Al 2 O 3 0,700.70 ФлюеллитFluellite Al2(PO4)F2(OH)·7H2OAl 2 (PO 4 ) F 2 (OH) 7H 2 O 0,590.59 ВиллиомитWilliomite NaFNaF 0,540.54 ВторостепенныеMinor ГеарксутитGearksuit CaAlF4(OH)·H2OCaAlF 4 (OH) H 2 O 0,340.34 ФлюоритFluorite CaF2 CaF 2 0,290.29 МайенитMayenite Ca12Al14O33 Ca 12 Al 14 O 33 0,150.15 СульфаголитSulfagolite Na6(SO4)2FClNa 6 (SO 4 ) 2 FCl 0,330.33 ШайреритShirerit Na21(SO4)7F6ClNa 21 (SO 4 ) 7 F 6 Cl 0,310.31 БуркеитBurkeite Na6(SO4)2CO3 Na 6 (SO 4 ) 2 CO 3 0,330.33 СеллаитSellait MgF2 MgF 2 0,390.39

Исследования дисперсного состава хвостов флотации показали, что средний диаметр частиц в пробах колеблется от 35 мкм до 75 мкм. Крупность хвостов флотации определяется, главным образом, условиями размола угольной пены. Типичный пример гранулометрического состава хвостов флотации приведен в табл.9.Studies of the dispersed composition of flotation tailings showed that the average particle diameter in the samples ranges from 35 microns to 75 microns. The size of the flotation tailings is determined mainly by the conditions of coal foam grinding. A typical example of the particle size distribution of flotation tailings is given in Table 9.

Таблица 9Table 9 Гранулометрический состав хвостов флотации угольной пеныGranulometric composition of the tailings of the flotation of coal foam Класс крупности, мкмFineness class, microns 0-10-1 1-21-2 2-32-3 3-43-4 4-64-6 6-86-8 8-128-12 12-1612-16 16-2416-24 24-3224-32 32-4832-48 48-6448-64 64-19264-192 dcp d cp 1,21,2 3,23.2 3.63.6 2,72.7 4,84.8 3,83.8 5,35.3 3,93.9 6,46.4 5,35.3 8,18.1 7,37.3 42,842.8 5353 Содержание класса, вес.%Class content, wt.%

Приведенные в табл.1÷9 данные показывают, что основу предлагаемых к использованию ФУС-отходов электролитического производства алюминия составляют, в основном, за исключением хвостов флотации угольной пены, фтористые соединения и окислы элементов, традиционно присутствующие в исходном сырье для производства цемента. Новыми компонентами ФУС-отходов, с точки зрения цементного производства, являются углерод и смолистые вещества, которые не являются вредными компонентами для цементной сырьевой смеси, так как в процессе обжига выгорают, интенсифицируя процесс спекания клинкера за счет прихода дополнительного тепла, образующегося при сгорании углерода и смолистых веществ.The data given in Tables 1–9 show that the basis for the use of FUS waste from the electrolytic production of aluminum is mainly with the exception of flotation tailings of coal foam, fluoride compounds and element oxides traditionally present in the feedstock for cement production. From the point of view of cement production, the new components of FUS-waste are carbon and resinous substances, which are not harmful components for the cement raw material mixture, as they burn out during the firing process, intensifying the clinker sintering process due to the addition of additional heat generated during the combustion of carbon and resinous substances.

Необходимо отметить, что в результате обжига сырьевой смеси, приготовленной как по первому, так и по второму варианту реализации предлагаемого способа, то есть когда весь флюорит или его часть заменена на ФУС-отходы, получается клинкер того же состава, что и при использовании природного фторсодержащего минерализатора - флюорита без введения ФУС-отходов. Химизм процесса взаимодействия фторсодержащих компонентов, вводимых с отходами алюминиевого производства, с оксидом кальция описывается следующими основными реакциями:It should be noted that as a result of firing the raw mix prepared both according to the first and second variants of the implementation of the proposed method, that is, when all fluorite or part of it is replaced with FUS-waste, a clinker of the same composition as when using natural fluorine-containing is obtained mineralizer - fluorite without the introduction of FUS-waste. The chemistry of the process of interaction of fluorine-containing components introduced with aluminum wastes and calcium oxide is described by the following main reactions:

- для криолитового компонента:- for cryolite component:

2Na3AlF6 = 6NaF + 2AlF3 2Na 3 AlF 6 = 6NaF + 2AlF 3

2AlF3 + 3СаО = 3CaF2 + Al2O3 2AlF 3 + 3CaO = 3CaF 2 + Al 2 O 3

6NaF + 3СаО = 3CaF6NaF + 3CaO = 3CaF 2 2 + 3Na+ 3Na 22 OO

2Na3AlF6 + 6СаО = 6CaF2 + 3Na2O + Al2O3 2Na 3 AlF 6 + 6СаО = 6CaF 2 + 3Na 2 O + Al 2 O 3

- для хиолитового компонента:- for chiolite component:

3Na5Al3F14 = 5Na3AlF6 + 4AlF3 3Na 5 Al 3 F 14 = 5Na 3 AlF 6 + 4AlF 3

5Na3AlF6 = 15NaF + 5AlF3 5Na 3 AlF 6 = 15NaF + 5AlF 3

9AlF3 + 13,5 СаО = 13,5 CaF2 + 4,5 Al2O3 9AlF 3 + 13.5 CaO = 13.5 CaF 2 + 4.5 Al 2 O 3

15NaF + 7,5 СаО = 7,5 CaF15NaF + 7.5 CaO = 7.5 CaF 22 + 7,5 Na + 7.5 Na 22 OO

3Na5Al3F14 + 21 СаО = 21 CaF2 + 4,5 Al2O3 + 7,5 Na2O3Na 5 Al 3 F 14 + 21 CaO = 21 CaF 2 + 4,5 Al 2 O 3 + 7,5 Na 2 O

Приведенные выше реакции реализуются в температурном интервале 650-1050°С, из чего следует вывод, что еще до начала процесса клинкерообразования значительная часть фтора переходит из натриевых фторалюминатов во флюорит. Следует отметить, что фтористый натрий, образующийся в результате термической диссоциации криолита, до начала взаимодействия с СаО выполняет функцию минерализатора, причем более эффективного, чем CaF2 (Б.В.Волоконский. Минерализаторы в цементной промышленности. М., 1964 г.). В целом, более высокая минерализующая способность ФУС-отходов обусловлена образованием менее вязкой жидкой фазы при более низких температурах (по сравнению с CaF2).The above reactions are implemented in the temperature range of 650-1050 ° C, from which it follows that even before the clinker formation process begins, a significant part of fluorine is transferred from sodium fluoroaluminates to fluorite. It should be noted that sodium fluoride formed as a result of thermal dissociation of cryolite, before starting interaction with CaO, performs the function of a mineralizer, more effective than CaF 2 (B.V. Volokonsky. Mineralizers in the cement industry. M., 1964). In general, the higher mineralizing ability of FUS wastes is due to the formation of a less viscous liquid phase at lower temperatures (compared with CaF 2 ).

Таким образом, обжиг цементной сырьевой смеси, содержащей ФУС-отходы производства алюминия, протекает более эффективно по сравнению с использованием флюорита, причем состав получаемого клинкера аналогичен составу клинкера, получаемого при применении в качестве фторсодержащего минерализатора флюорита.Thus, the firing of a cement raw material mixture containing FUS waste from aluminum production is more efficient than using fluorite, and the composition of the clinker obtained is similar to the composition of clinker obtained when fluorite is used as a fluorine-containing mineralizer.

2. При использовании в качестве фторсодержащего минерализатора ФУС-отходов электролитического производства алюминия необходимо учитывать факт введения с отходами дополнительного количества щелочных металлов, преимущественно Na в виде фтористых солей. Второстепенные составляющие портландцементных материалов влияют на свойства продукта, главным образом, в результате ионного замещения в основных фазах. Принимая во внимание тот факт, что фтористые соединения практически полностью переходят в клинкер и все щелочные фазы клинкера не являются полезными, авторы предлагают вводить в исходную цементную сырьевую смесь ФУС-отходы производства алюминия в определенных пределах, причем в зависимости от содержания щелочных металлов в исходном сырье выбирать первый или второй вариант реализации предлагаемого способа.2. When using FUS waste as an fluorine-containing mineralizer, the electrolytic production of aluminum, it is necessary to take into account the fact that an additional amount of alkali metals, mainly Na, in the form of fluoride salts is added to the waste. The minor constituents of Portland cement materials affect the properties of the product, mainly as a result of ionic substitution in the main phases. Taking into account the fact that fluoride compounds almost completely turn into clinker and all alkaline phases of clinker are not useful, the authors propose introducing FUS waste from aluminum production within certain limits into the initial cement raw material mixture, depending on the content of alkali metals in the feedstock choose the first or second embodiment of the proposed method.

За счет огромных объемов ФУС-отходов, накопленных на шламовых полях заводов по производству алюминия, в цементную промышленность, как правило, будут поступать на переработку ФУС-отходы со шламовых полей, представляющие собой смесь пыли электрофильтров, шлама газоочистки и хвостов флотации угольной пены. Но это не исключает возможность отдельной переработки каждого из указанных видов отходов. В этом случае в переработку будут вовлекаться вновь образующиеся отходы, которые будут выводиться из технологического потока в самостоятельный продукт.Due to the huge volumes of FUS waste accumulated in the slurry fields of aluminum production plants, the FUS waste from sludge fields, which are a mixture of dust from electrostatic precipitators, gas cleaning sludge and flotation tailings of coal foam, will usually go to the cement industry for processing. But this does not exclude the possibility of separate processing of each of these types of waste. In this case, the newly generated waste will be involved in the processing, which will be removed from the process stream to an independent product.

Количество вводимого минерализатора - того или иного вида ФУС-отходов или их композиции - определяется, исходя из качественных показателей основных компонентов исходной цементной сырьевой смеси. В случае легко спекаемых основных компонентов шихты (например, мел и глина) количество вводимого в шихту минерализатора соответствует области вблизи нижнего заявляемого предела (0,10-0,15 вес.% в пересчете на фтор). При получении клинкера из трудноспекаемого сырья (мрамор, топливная зола и т.п.) добавка минерализатора из ФУС-отходов будет варьироваться в области верхнего заявляемого предела (0,20-0,25 вес.% в пересчете на фтор). При этом также необходимо контролировать общее содержание щелочей в клинкерной шихте. В случае когда необходимо вводить повышенное количество минерализатора, а количество щелочей превышает допустимые пределы, предлагается использовать комбинированный минерализатор, включающий ФУС-отходы и флюорит.The amount of introduced mineralizer - one or another type of FUS-waste or its composition - is determined based on the quality indicators of the main components of the initial cement raw material mixture. In the case of easily sintering the basic components of the charge (for example, chalk and clay), the amount of mineralizer introduced into the charge corresponds to the region near the lower declared limit (0.10-0.15 wt.% In terms of fluorine). Upon receipt of clinker from hardly sintered raw materials (marble, fuel ash, etc.), the addition of a mineralizer from FUS-waste will vary in the region of the upper declared limit (0.20-0.25 wt.% In terms of fluorine). It is also necessary to control the total alkali content in the clinker charge. In the case when it is necessary to introduce an increased amount of mineralizer, and the amount of alkali exceeds the permissible limits, it is proposed to use a combined mineralizer, including FUS-waste and fluorite.

При высоком содержании щелочных металлов в исходном сырье рекомендуется снижать содержание ФУС-отходов, причем конкретное содержание ФУС-отходов из заявленных в формуле изобретения интервалов определяется индивидуально для каждого конкретного производства с учетом используемого сырья и технологии.With a high content of alkali metals in the feedstock, it is recommended to reduce the content of FUS waste, and the specific content of FUS waste from the intervals stated in the claims is determined individually for each specific production, taking into account the raw materials and technology used.

В первом варианте выполнения способа нижний предел содержания ФУС-отходов - 0,1 вес.% в пересчете на фтор - определен, во-первых, с точки зрения экономической целесообразности внедрения предлагаемого способа. Во-вторых, получено лабораторное подтверждение, что даже при использовании основного цементного сырья с высоким исходным содержанием щелочных и щелочноземельных элементов добавка шлама газоочистки, как наиболее насыщенного в части щелочных металлов отхода (15-23 вес.% Na, 0,5-1,5 вес.% К), в количестве 0,1 вес.% позволяет получить цемент потребительского качества. Верхний предел содержания ФУС-отходов (0,25 вес.%) также определен в процессе лабораторных испытаний для аналогичного, указанного выше сырья, но в качестве добавки использовалась пыль электрофильтров с содержанием Na 9-13 вес.% и К 0,5-1,5 вес.%.In the first embodiment of the method, the lower limit of the content of FUS waste - 0.1 wt.% In terms of fluorine - is determined, firstly, from the point of view of economic feasibility of implementing the proposed method. Secondly, laboratory confirmation has been obtained that even when using basic cement raw materials with a high initial content of alkaline and alkaline earth elements, the addition of gas purification sludge as the most saturated waste in the alkali metal part (15-23 wt.% Na, 0.5-1, 5 wt.% K), in an amount of 0.1 wt.% Allows you to get cement consumer quality. The upper limit of the content of FUS wastes (0.25 wt.%) Was also determined during laboratory tests for the similar raw materials mentioned above, but dust of electrostatic precipitators with a content of Na 9-13 wt.% And K 0.5-1 was used as an additive , 5 wt.%.

Превышение содержания ФУС-отходов выше 0,25 вес.% снижает потребительские свойства цемента за счет отрицательного воздействия щелочных металлов.Exceeding the content of FUS-waste above 0.25 wt.% Reduces the consumer properties of cement due to the negative effects of alkali metals.

При втором варианте реализации способа верхний предел содержания фтора увеличен до 0,4 вес.%, что обусловлено тем, что флюорит является менее активным, по сравнению с ФУС-отходами, минерализатором, а также тем, что в примесях природного флюорита содержание щелочных металлов незначительно.In the second embodiment of the method, the upper limit of the fluorine content is increased to 0.4 wt.%, Which is due to the fact that fluorite is less active compared to FUS-waste, a mineralizer, and also because alkali metal content is insignificant in natural fluorite impurities .

Практика показала, что с повышением содержания фтора в исходной сырьевой смеси выше 0,4% сроки схватывания цементов удлиняются, что является нежелательным, т.к. приводит к снижению ранней прочности и склонности цементов к высолообразованию.Practice has shown that with an increase in the fluorine content in the initial feed mixture above 0.4%, the setting time of cements is lengthened, which is undesirable, because leads to a decrease in early strength and tendency of cements to salt formation.

Композиционных вариантов химического состава ФУС-отходов при трех переменных видах отходов (шлам газоочистки, пыль электрофильтров, хвосты флотации угольной пены), а также комбинаций основных компонентов исходной цементной сырьевой смеси бесконечное множество. Поэтому для каждого конкретного цементного производства, каждого конкретного сырья, перерабатываемого на цементном заводе, необходимо квалифицировано подбирать не только наиболее оптимальный из двух предлагаемых вариантов реализации предлагаемого способа, но и, по возможности, оптимальный вид ФУС-отхода. Повторяем, что на практике вероятнее всего использование ФУС-отходов со шламового поля, которые представлены смесью трех перечисленных выше отходов.The compositional options for the chemical composition of FUS-waste with three variable types of waste (gas treatment sludge, electrostatic dust, coal foam flotation tailings), as well as combinations of the main components of the initial cement raw material mixture are endless. Therefore, for each specific cement production, each specific raw material processed at a cement plant, it is necessary to select not only the most optimal of the two proposed options for the implementation of the proposed method, but also, if possible, the optimal type of FUS waste. We repeat that in practice it is most likely to use FUS-waste from the sludge field, which is represented by a mixture of the three wastes listed above.

Ниже будут приведены конкретные примеры двух вариантов реализации предлагаемого способа с использованием всех возможных видов ФУС-отходов.Below are specific examples of two options for implementing the proposed method using all possible types of FUS-waste.

3. Как отмечается в патенте РФ №2060979, главной особенностью процессе обжига клинкера является высокий расход топлива: от 190 до 240 кг усл. топлива/т клинкера при мокром и от 130 до 150 кг усл. топлива/т клинкера при сухом способе производства, причем поглощение тепловой энергии обжигаемым материалом в подготовительных зонах печи значительно превышает поглощение тепла в зоне спекания. В отходах производства алюминия, особенно в хвостах флотации угольной пены, присутствует значительное количество углерода (до 85%), в результате чего в подготовительную зону поступает дополнительный источник энергии. Горение углерода начинается при температуре 450-500°С. Это, во-первых, сокращает энергоемкость процесса обжига в целом, во-вторых, повышает производительность печи за счет увеличения длины зоны спекания.3. As noted in RF patent No. 2060979, the main feature of the clinker firing process is its high fuel consumption: from 190 to 240 kg srvc. fuel / t clinker with wet and from 130 to 150 kg srvc. fuel / t clinker in the dry production method, and the absorption of thermal energy by the calcined material in the preparation zones of the furnace significantly exceeds the absorption of heat in the sintering zone. A significant amount of carbon (up to 85%) is present in aluminum production waste, especially in the tailings of coal foam flotation, as a result of which an additional energy source enters the preparation zone. Carbon combustion begins at a temperature of 450-500 ° C. This, firstly, reduces the energy intensity of the firing process as a whole, and secondly, increases the productivity of the furnace by increasing the length of the sintering zone.

Сравнение предлагаемых вариантов реализации заявляемого способа получения портландцемента с ближайшим аналогом (прототипом) выявило наличие ряда сходных признаков:A comparison of the proposed options for the implementation of the proposed method for producing Portland cement with the closest analogue (prototype) revealed the presence of a number of similar features:

- в обоих способах исходная цементная сырьевая смесь включает кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты;- in both methods, the initial cement raw material mixture includes calcium, aluminosilicate and glandular components;

- оба способа направлены на оптимизацию процесса клинкерообразования путем введения в исходную сырьевую цементную смесь фторсодержащего минерализатора;- both methods are aimed at optimizing the clinker formation process by introducing a fluorine-containing mineralizer into the initial raw cement mixture;

- в обоих способах целевыми компонентами клинкера, в основном, являются: трехкальциевый силикат, двухкальциевый силикат, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит;- in both methods, the target components of the clinker are mainly: tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate and tetracalcium aluminoferrite;

- в обоих способах полученный клинкер подвергается охлаждению с последующим помолом с гипсом;- in both methods, the resulting clinker is subjected to cooling, followed by grinding with gypsum;

- в обоих способах фторсодержащий минерализатор рекомендуется вводить в определенных пределах.- in both methods, a fluorine-containing mineralizer is recommended to be introduced within certain limits.

Вместе с тем предлагаемый способ отличается от прототипа прежде всего наличием вариантности его реализации.However, the proposed method differs from the prototype primarily by the presence of the variability of its implementation.

Первый вариант реализации способа характеризуется следующими отличительными от ближайшего аналога признаками:The first embodiment of the method is characterized by the following distinctive features from the closest analogue:

- в качестве фторсодержащего минерализатора используют фторуглеродсодержащие отходы (ФУС-отходы) электролитического производства алюминия;- as a fluorine-containing mineralizer use fluorocarbon-containing waste (FUS-waste) electrolytic production of aluminum;

- количественно ввод ФУС-отходов регламентируется интервалом 0,1÷0,25 вес.% в пересчете на фтор;- quantitative input of FUS-waste is regulated by the interval 0.1 ÷ 0.25 wt.% in terms of fluorine;

- в качестве ФУС-отходов используют пыль электрофильтров, и/или шлам газоочистки, и/или хвосты флотации угольной пены.- as FUS-waste use dust of electrostatic precipitators, and / or gas treatment slurry, and / or coal foam flotation tailings.

Второй вариант реализации способа, помимо указанных выше сходных с прототипом признаков, имеет следующий дополнительный сходный признак:The second embodiment of the method, in addition to the above features similar to the prototype, has the following additional similar feature:

- фторсодержащий минерализатор обеспечивает содержание фтора в исходной цементной сырьевой смеси 0,15÷0,4 вес.%.- fluorine-containing mineralizer provides a fluorine content in the initial cement raw material mixture of 0.15 ÷ 0.4 wt.%.

Второй вариант реализации способа характеризуется следующими отличительными от ближайшего аналога признаками:The second embodiment of the method is characterized by the following distinctive features from the closest analogue:

- в качестве фторсодержащего минерализатора используют смесь флюорита и фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия;- as a fluorine-containing mineralizer, a mixture of fluorite and fluorocarbon-containing waste from aluminum electrolytic production is used;

- количественно ввод ФУС-отходов в сырьевую смесь регламентируется интервалом 0,1÷0,2 вес.% в пересчете на фтор;- quantitatively, the introduction of FUS-waste into the raw material mixture is regulated by the interval 0.1 ÷ 0.2 wt.% in terms of fluorine;

- в качестве отходов используют пыль электрофильтров, и/или шлам газоочистки, и/или хвосты флотации угольной пены.- as waste use dust from electrostatic precipitators, and / or gas treatment sludge, and / or coal foam flotation tailings.

Предлагаемое техническое решение характеризуется признаками как сходными с признаками ближайшего аналога, так и отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».The proposed technical solution is characterized by features similar to those of the closest analogue, and distinctive features, which allows us to conclude that it meets the patentability condition of "novelty."

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с известными решениями в данной области техники в процессе поиска по патентной и научно-технической литературе выявил следующее:A comparative analysis of the proposed technical solutions with known solutions in this field of technology in the search process for patent and scientific literature revealed the following:

- в статье «Достижения и проблемы переработки промышленных отходов производства глинозема и алюминия», авторы: В.А.Утков, В.М.Сизяков, В.Г.Тесля (Сборник научных трудов ВАМИ «Современные тенденции в развитии металлургии легких металлов», Санкт-Петербург, 2001 г.) рассматривается проблема переработки отходов производства первичного алюминия. Но данные авторы акцентируют внимание на углеродсодержащих отходах электролиза алюминия - отработанной угольной футеровке электролизеров. Угольную футеровку вкупе с пылью, шламами газоочистки и хвостами флотации угольной пены рекомендуют использовать как шлакообразующий материал при выплавке стали в мартеновских печах и конвертерах, для экономии топлива и улучшения качества продукции при производстве керамических материалов (кирпича, плитки и др.), в производстве вторичного криолита с использованием углерода во вращающихся печах и для частичной замены кокса при производстве электродной продукции. Углеродсодержащим отходам электролиза алюминия в указанной статье присвоены товарные марки МИК-4М, МИК-СМ. Данный новый вид товарной продукции рекомендуется в качестве минерализатора для применения в металлургии и производстве строительных материалов. Данный вид товарной продукции, как указано выше, в основе своей состоит из боя угольной футеровки и оценивается в рекомендациях по применению как источник углерода. В заявляемом техническом решении предлагается использовать только тонкодисперсные отходы электролитического производства алюминия, сложный многокомпонентный состав которых позволяет существенно изменить физико-химические процессы клинкерообразования без ухудшения его качества;- in the article "Achievements and Problems of Processing Industrial Wastes of Alumina and Aluminum Production", authors: V.A. Utkov, V.M. St. Petersburg, 2001) considers the problem of processing waste from primary aluminum production. But these authors focus on carbon-containing aluminum electrolysis wastes - spent coal lining of electrolyzers. Coal lining, together with dust, gas treatment slurries and flotation tailings of coal foam, is recommended to be used as slag-forming material in steelmaking in open-hearth furnaces and converters, to save fuel and improve product quality in the production of ceramic materials (brick, tile, etc.), in the production of secondary cryolite using carbon in rotary kilns and for partial replacement of coke in the manufacture of electrode products. The carbon-containing aluminum electrolysis waste in this article assigned the trademarks MIK-4M, MIK-SM. This new type of marketable product is recommended as a mineralizer for use in metallurgy and the production of building materials. This type of marketable product, as indicated above, basically consists of a battle of coal lining and is evaluated in the recommendations for use as a carbon source. In the claimed technical solution, it is proposed to use only finely divided waste from the electrolytic production of aluminum, the complex multicomponent composition of which can significantly change the physicochemical processes of clinker formation without impairing its quality;

- в патенте РФ №2291208 «Способ получения окускованного материала» (С22В 1/245, 2005.02.22) заявлен способ подготовки руд и концентратов к дальнейшей переработке, конкретно процесс окускования промышленного сырья. В шихту, содержащую окусковываемый материал, углеродсодержащий компонент и флюс, добавляют в количестве 0,3-2,5% хвосты флотации угольной пены. Хвосты флотации угольной пены позволяют частично заменить топливо и флюс;- in the patent of the Russian Federation No. 2291208 "Method for producing granulated material" (СВВ 1/245, 2005.02.22), a method for preparing ores and concentrates for further processing, specifically the process of agglomeration of industrial raw materials, is stated. In the mixture containing the agglomerated material, the carbon-containing component and the flux, the flotation tailings of coal foam are added in an amount of 0.3-2.5%. Coal foam flotation tails allow partial replacement of fuel and flux;

- в авторском свидетельстве №979512 «Способ получения окатышей плавикового шпата» (С22В 1/243, 05.06.81) заявлен способ производства окатышей с использованием пыли алюминиевых заводов, состоящей из пыли электрофильтров и шламов газоочистки.- in the copyright certificate No. 979512 "Method for producing pellets of fluorspar" (С22В 1/243, 05.06.81) a method for producing pellets using dust from aluminum smelters, consisting of dust from electrostatic precipitators and gas treatment sludges, is stated.

Проведенный анализ показал, что на момент подачи заявки на изобретение не выявлены технические решения, характеризующиеся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью известных и неизвестных признаков, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».The analysis showed that at the time of filing the application for the invention, no technical solutions were identified that are characterized by a combination of known and unknown features similar to the proposed solution, which indicates the compliance of the proposed technical solution with the condition of patentability of the invention “inventive step”.

Соответствие условию патентоспособности «промышленная применимость» доказывается экспериментальными данными, полученными в ходе лабораторных исследований и промышленных испытаний.Compliance with the patentability condition “industrial applicability” is proved by experimental data obtained during laboratory studies and industrial tests.

Пример 1Example 1

Получение портландцементного клинкера при использовании ФУС-отходов со шламового поля в количестве 0,1-0,25 вес.% в пересчете на фтор.Obtaining Portland cement clinker when using FUS-waste from the sludge field in an amount of 0.1-0.25 wt.% In terms of fluorine.

Спекание исходной цементной сырьевой смеси проводили в лабораторной трубчатой печи сопротивления при скорости нагрева смеси 7 град/мин до температуры 1450°С и поддержании в печи слабоокислительной атмосферы (содержание кислорода 3-5%). При достижении заданной температуры смеси выдерживались в течение 15 мин, после чего охлаждались до комнатной температуры.The initial cement raw material mixture was sintered in a laboratory tube resistance furnace at a mixture heating rate of 7 deg / min to a temperature of 1450 ° C and maintaining a slightly oxidizing atmosphere in the furnace (oxygen content 3-5%). Upon reaching the set temperature, the mixtures were kept for 15 min, after which they were cooled to room temperature.

Состав сырьевой смеси: известняк 79,5%, глина 15,7%, огарки 3,5%, высокоалюминатная глина 1,3%, минерализатор ФУС-отходы со шламового поля в количестве от 0,05 вес.% до 0,30 вес.% (испытания проведены и в запредельном интервале для подтверждения оптимальности заявленного в формуле влага).The composition of the raw mix: limestone 79.5%, clay 15.7%, cinder 3.5%, high aluminate clay 1.3%, mineralizer FUS-waste from the sludge field in an amount of from 0.05 wt.% To 0.30 weight .% (tests were also carried out in a prohibitive interval to confirm the optimality of the moisture stated in the formula).

Figure 00000001
Figure 00000001

Полученные клинкеры размалывались совместно с гипсом в лабораторной мельнице при идентичной навеске клинкера=1500 г, продолжительности помола = 30 мин, одинаковой скорости вращения мельницы и шаровой нагрузке.The resulting clinkers were ground together with gypsum in a laboratory mill with an identical sample of clinker = 1500 g, grinding time = 30 min, the same mill rotation speed and ball load.

Результаты физико-механических испытаний цементов, полученных из клинкеров, приведены в табл.15.The results of physical and mechanical tests of cements obtained from clinkers are given in table 15.

Figure 00000002
Figure 00000002

Оптимальная добавка фторсодержащего минерализатора в виде ФУС-отходов составляет 0,1-0,25 вес.% в пересчете на фтор. При этом обеспечивается оптимальная плотность клинкера, хорошая размолоспособность, нормальные сроки схватывания цемента, его высокая активность на всех стадиях твердения и умеренная степень высолообразования.The optimal addition of fluorine-containing mineralizer in the form of FUS-waste is 0.1-0.25 wt.% In terms of fluorine. This ensures optimal clinker density, good grinding ability, normal setting time of cement, its high activity at all stages of hardening and a moderate degree of salt formation.

При снижении количества вводимых в сырьевую смесь ФУС-отходов менее 0,1 вес.% снижается плотность клинкера, что негативно отражается на его размолоспособности, сроках схватывания цемента и его активности.With a decrease in the amount of FUS wastes introduced into the raw material mixture less than 0.1 wt.%, The clinker density decreases, which negatively affects its grindability, cement setting time and its activity.

Увеличение количества вводимых в сырьевую смесь ФУС-отходов более 0,25 вес.% нецелесообразно, т.к. это приводит к пережогу клинкера за счет образования избыточного количества жидкой фазы в печи. В результате чего также ухудшается размолоспособность и, как следствие, удлиняются сроки схватывания цемента при снижении его активности. Кроме того, увеличивается степень высолообразования цемента, а также расход самого минерализатора.An increase in the amount of FUS wastes introduced into the raw material mixture over 0.25 wt.% Is impractical because this leads to clinker burning due to the formation of an excess amount of the liquid phase in the furnace. As a result, grindability also worsens and, as a result, the setting time of cement is lengthened with a decrease in its activity. In addition, the degree of salting out of cement increases, as well as the consumption of the mineralizer itself.

Пример 2Example 2

Получение портландцементного клинкера при использовании ФУС-отходов в виде пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пены.Obtaining Portland cement clinker when using FUS-waste in the form of electrostatic dust, gas cleaning sludge, coal foam flotation tailings.

Готовили 4 сырьевых смеси для производства портландцементного клинкера с использованием основных сырьевых материалов, количество и состав которых идентичен примеру 1 (табл.10-13).Prepared 4 raw mixes for the production of Portland cement clinker using basic raw materials, the amount and composition of which is identical to example 1 (table 10-13).

Сырьевая смесь 2.1: в качестве минерализатора использовалась флюоритовая руда с содержанием фтора 18,2 вес.%. Основными примесными компонентами руды являлись СаСО3 и SiO2.Raw mix 2.1: fluorite ore with a fluorine content of 18.2 wt.% Was used as a mineralizer. The main impurity components of the ore were CaCO 3 and SiO 2 .

Сырьевая смесь 2.2: в качестве минерализатора использовалась пыль электрофильтров электролитического производства алюминия (ПЭФ).Raw mix 2.2: dust of electrostatic precipitators of electrolytic aluminum production (PEF) was used as a mineralizer.

Сырьевая смесь 2.3: в качестве минерализатора использовался шлам газоочистки электролитического производства алюминия (ШГО).Raw mix 2.3: the slurry was used for gas purification of electrolytic aluminum production (SHGO) as a mineralizer.

Сырьевая смесь 2.4: в качестве минерализатора использовался хвосты флотации угольной пены электролитического производства алюминия (ХФУП).Raw mix 2.4: tailings of flotation of coal foam of electrolytic aluminum production (HFUP) were used as a mineralizer.

Состав пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пены представлен в табл.16.The dust composition of electrostatic precipitators, gas purification sludge, and carbon foam flotation tailings are presented in Table 16.

Figure 00000003
Figure 00000003

Количество вводимого в сырьевую смесь минерализатора во всех опытах было одинаково и составляло 0,15 вес.% в пересчете на фтор.The amount of mineralizer introduced into the raw material mixture in all experiments was the same and amounted to 0.15 wt.% In terms of fluorine.

Спекание сырьевых смесей №№2.1÷2.4 с различными минерализаторами проводили в промышленной трубчатой вращающейся печи диаметром 5,5 м, длиной 135 м, обогреваемой природным газом. Среднее содержание воды в сырьевой смеси составляло 39,1 вес.% При спекании сырьевой смеси, по оперативным технологическим показателям, производилась корректировка работы печи в части изменения производительности по сырьевой смеси и расхода природного газа на процесс спекания.Sintering of raw mixes No. 2.1-2.4 with various mineralizers was carried out in an industrial tubular rotary kiln with a diameter of 5.5 m, a length of 135 m, heated by natural gas. The average water content in the raw mix was 39.1 wt.%. When sintering the raw mix, according to operational technological indicators, the furnace was adjusted in terms of changing the productivity of the raw mix and the consumption of natural gas for the sintering process.

Некоторые технологические показатели работы печи приведены в табл.17. Химический и модульный состав полученных клинкеров представлен в табл.18, 19.Some technological indicators of the furnace are given in table 17. The chemical and modular composition of the resulting clinkers is presented in table 18, 19.

Таблица 17Table 17 Сравнительные показатели работы печи спекания при использовании различных минерализаторовComparative performance of the sintering furnace using various mineralizers Сырьевая смесьRaw mix Средняя производит. печи по клинкеру, т/часMedium produces. clinker furnaces, t / h Средний удельный расход газа, м3/т клинкераAverage specific gas consumption, m 3 / t clinker Средний вес 1 дм3 клинкера, гAverage weight 1 dm 3 clinker, g №2.1 (CaF2)No. 2.1 (CaF 2 ) 51,551.5 171,5171.5 14551455 №2.2 (ПЭФ)No. 2.2 (PEF) 52,352.3 170,0170.0 14901490 №2.3 (ШГО)No. 2.3 (ShGO) 53.153.1 169,0169.0 14951495 №2.4 (ХФУП)No. 2.4 (HFUP) 52,052.0 168,5168.5 15051505

Замена минерализатора, используемого по прототипу (сырьевая смесь №2.1, CaF2), на пыль электрофильтров (сырьевая смесь №2.2), шлам газоочистки (сырьевая смесь №2.3), хвосты флотации угольной пены (сырьевая смесь №2.4), обеспечивает получение портландцементных клинкеров практически равнозначного состава с близкими модульными характеристиками (табл.19). При одинаковом содержании фтора в сырьевой смеси (0,15 вес.%), замена флюорита на ФУС-отходы приводит к незначительному увеличению содержания Na2O в клинкере при одновременном снижении содержания свободной окиси кальция.Replacing the mineralizer used in the prototype (raw mix No. 2.1, CaF 2 ) with electrostatic dust (raw mix No. 2.2), gas cleaning sludge (raw mixture No. 2.3), coal foam flotation tailings (raw mixture No. 2.4), provides Portland cement clinkers almost identical composition with close modular characteristics (table 19). With the same fluorine content in the raw material mixture (0.15 wt.%), Replacing fluorite with FUS-waste leads to a slight increase in the content of Na 2 O in clinker while reducing the content of free calcium oxide.

Таблица 18Table 18 Химический состав клинкеров, полученных с использованием различных минерализаторовThe chemical composition of clinkers obtained using various mineralizers Сырьевая смесьRaw mix FF SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCao MgOMgO SO3 SO 3 K2OK 2 O Na2ONa 2 O №2.1 (CaF2)No. 2.1 (CaF 2 ) 0,090.09 21,4821.48 4,684.68 5,185.18 65,6365.63 1,151.15 0,420.42 0,510.51 0,270.27 №2.2 (ПЭФ)No. 2.2 (PEF) 0,080.08 21,4521.45 4,794.79 5,015.01 65,5665.56 1,151.15 0,420.42 0,520.52 0,300.30 №2.3 (ШГО)No. 2.3 (ShGO) 0,090.09 21,2021,20 5,005.00 5,355.35 65,4865.48 1,151.15 0,420.42 0,520.52 0,310.31 №2.4 (ХФУП)No. 2.4 (HFUP) 0,090.09 21,2021,20 5,005.00 5,355.35 65,4865.48 1,151.15 0,420.42 0,510.51 0,300.30 Таблица 19Table 19 Модульные характеристики клинкеров и содержание основных клинкерных минераловThe modular characteristics of clinkers and the content of the main clinker minerals Сырьевая смесьRaw mix КнKn nn pp C3SC 3 s C2SC 2 S С3АC 3 A C4AFC 4 AF CaO своб.CaO freedom №2.1 (CaF2)No. 2.1 (CaF 2 ) 0,940.94 2,172.17 0,900.90 6767 1010 3,63.6 1616 0,120.12 №2.2 (ПЭФ)No. 2.2 (PEF) 0,940.94 2,182.18 0,960.96 6666 11eleven 4,24.2 15fifteen 0,100.10 №2.3 (ШГО)No. 2.3 (ShGO) 0,940.94 2,052.05 0,930.93 6666 1010 4,24.2 1616 0,080.08 №2.4 (ХФУП)No. 2.4 (HFUP) 0,940.94 2,052.05 0,930.93 6666 1010 4,24.2 1616 0,070,07

Благодаря более сильным минерализующим свойствам ФУС-отходов, по сравнению с флюоритом, обжиг сырьевой смеси при прочих равных условиях обеспечивает в среднем (табл.17):Due to the stronger mineralizing properties of FUS wastes, in comparison with fluorite, roasting of the raw material mixture, ceteris paribus, provides on average (Table 17):

- повышение удельной производительности печи спекания на 1,9%;- increase the specific productivity of the sintering furnace by 1.9%;

- снижение удельного расхода природного газа на 1,4%;- decrease in specific consumption of natural gas by 1.4%;

- увеличение веса литра клинкера на 2,9%.- an increase in the weight of a liter of clinker by 2.9%.

Пример 3Example 3

Получение портландцементного клинкера при использовании смеси флюорита и ФУС-отходовObtaining Portland cement clinker using a mixture of fluorite and FUS-waste

Комбинированный фторсодержащий минерализатор, состоящий из смеси флюорита и ФУС-отходов, может быть использован в случае, когда исходная сырьевая смесь для производства портландцементного клинкера содержит повышенное количество щелочей, и добавка фторсодержащего минерализатора с высоким содержанием натрия не позволяет получить клинкер регламентируемого состава.A combined fluorine-containing mineralizer, consisting of a mixture of fluorite and FUS-waste, can be used when the initial raw material mixture for the production of Portland cement clinker contains an increased amount of alkali, and the addition of a fluorine-containing mineralizer with a high sodium content does not allow to obtain a controlled clinker.

Для подтверждения вышесказанного приводим следующий пример. В табл.20 приведен расчет состава сырьевой смеси и получаемого клинкера при использовании в качестве минерализатора ФУС-отходов со шламового поля алюминиевого завода, состав которых приведен в табл.14, вводимых в количестве 0,25 вес.% в пересчете на фтор от веса сухих компонентов сырьевой смеси.To confirm the above, we give the following example. Table 20 shows the calculation of the composition of the raw material mixture and the resulting clinker when using FUS-waste from the sludge field of an aluminum plant as a mineralizer, the composition of which is given in Table 14, introduced in an amount of 0.25 wt.% In terms of fluorine based on dry weight components of the raw mix.

Таблица 20Table 20 Компонентный состав исходных материалов, сырьевой смеси и клинкера, вес.%The composition of the starting materials, the raw material mixture and clinker, wt.% КомпонентыComponents п.п.п.p.p.p. SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCao MgOMgO FF RR 22 OO ОхраOcher 0,170.17 1,121.12 0,490.49 0,220.22 0,070,07 0,060.06 -- 0,070,07 ИзвестнякLimestone 32,2132.21 1,641,64 0,590.59 0,360.36 41,7241.72 0,560.56 -- 0,090.09 ГлинаClay 1,451.45 10,7110.71 2,372,37 1,171.17 1,111,11 0,500.50 -- 0,520.52 Fe сод. добавкаFe sod. additive 0,060.06 0,460.46 0,110.11 0,760.76 0,070,07 0,010.01 -- 0,020.02 ФУС-отходыFUS-waste 0,580.58 -*- * 0,280.28 -*- * 0,020.02 -*- * 0,250.25 0,180.18 Сырьевая смесьRaw mix 34,4734.47 13,9313.93 3,843.84 2,512,51 42,9942,99 1,131.13 0,250.25 0,880.88 КлинкерClinker 21,2621.26 5,865.86 3,833.83 65,6365.63 1,731.73 0,380.38 1,341.34 Примечание: * - содержание соединения менее 0,01%;Note: * - the content of the compound is less than 0.01%; R2O - содержание щелочных оксидов в клинкере.R 2 O is the content of alkaline oxides in clinker.

В связи с тем, что исходная сырьевая смесь (особенно глина) содержит повышенное количество щелочей, введение в шихту ФУС-отходов с высоким содержанием щелочей приводит к тому, что получаемая сырьевая шихта и портландцементный клинкер по содержанию щелочных оксидов не соответствуют установленным нормам (не более 1,20 вес.% R2O в клинкере).Due to the fact that the initial raw material mixture (especially clay) contains an increased amount of alkali, the introduction of FUS-waste with a high alkali content into the mixture leads to the fact that the resulting raw material mixture and Portland cement clinker do not meet established standards for alkali oxide content (no more 1.20 wt.% R 2 O in clinker).

В данной ситуации, когда для сырьевой смеси требуется повышенное количество минерализатора при ограничении содержания щелочей, предусматривается использование комбинированного минерализатора из ФУС-отходов и флюорита.In this situation, when the raw mixture requires an increased amount of mineralizer while limiting the alkali content, it is envisaged to use a combined mineralizer of FUS waste and fluorite.

В табл.21 приведен расчет состава сырьевой смеси и получаемого клинкера при использовании комбинированного минерализатора из ФУС-отходов с содержанием фтора 19,5 вес.% в количестве 0,10% и флюоритового концентрата CaF2 в количестве 0,17% с содержанием основного вещества 92 вес.%.Table 21 shows the calculation of the composition of the raw mix and the resulting clinker when using a combined mineralizer from FUS waste with a fluorine content of 19.5 wt.% In an amount of 0.10% and a fluorite concentrate CaF 2 in an amount of 0.17% with a content of the main substance 92 wt.%.

Таблица 21Table 21 Компонентный состав исходных материалов, сырьевой смеси и клинкера, вес.%The composition of the starting materials, the raw material mixture and clinker, wt.% КомпонентыComponents п.п.п.p.p.p. SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCao MgOMgO FF RR 22 OO ОхраOcher 0,170.17 1,121.12 0,490.49 0,220.22 0,070,07 0,060.06 -- 0,070,07 ИзвестнякLimestone 32,2132.21 1,641,64 0,590.59 0,360.36 41,7241.72 0,560.56 -- 0,090.09 ГлинаClay 1,451.45 10,7110.71 2,372,37 1,171.17 1,111,11 0,500.50 -- 0,520.52 Fe сод. добавкаFe sod. additive 0,060.06 0,460.46 0,110.11 0,760.76 0,070,07 0,010.01 -- 0,020.02 ФУС-отходыFUS-waste 0,230.23 -*- * 0,110.11 -*- * -*- * -*- * 0,100.10 0,070,07 Концентрат CaF2 CaF 2 Concentrate -*- * -*- * -*- * -*- * 0,210.21 -*- * 0,170.17 -- Сырьевая шихтаRaw material charge 34,1234.12 13,9313.93 3,673.67 2,512,51 43,1843.18 1,131.13 0,270.27 0,770.77 КлинкерClinker 21,1421.14 5,575.57 3,813.81 65,5465.54 1,721.72 0,410.41 1,171.17 Примечание: * - содержание соединения менее 0,01%.Note: * - the content of the compound is less than 0.01%. R2O - содержание щелочных оксидов в клинкере.R 2 O is the content of alkaline oxides in clinker.

Исходная сырьевая смесь, приготовленная в соответствии с расчетом по табл.21, соответствуют установленным нормам (не более 1,20% R2O в клинкере) и имеет следующие модульные характеристики: КН=0,930; n=2,25; р=1,46. При спекании смеси получен следующий минералогический состав клинкера: C3S=65,1%; C2S=12,1%; С3А - 7,9%; C4AF=11,6%.The initial raw material mixture prepared in accordance with the calculation according to table.21, meet the established standards (not more than 1.20% R 2 O in clinker) and has the following modular characteristics: KN = 0.930; n = 2.25; p = 1.46. When sintering the mixture, the following mineralogical composition of clinker was obtained: C 3 S = 65.1%; C 2 S = 12.1%; C 3 A - 7.9%; C 4 AF = 11.6%.

Пример 4Example 4

Получение портландцементного клинкера при использовании смеси флюорита и ФУС-отходов в виде пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пеныObtaining Portland cement clinker using a mixture of fluorite and FUS-waste in the form of dust from electrostatic precipitators, gas purification sludge, coal foam flotation tailings

Готовили сырьевые смеси для производства портландцементного клинкера одинакового состава с использованием следующих сырьевых материалов: мрамор и топливная зола ТЭЦ + фторсодержащий минерализатор. Мрамор относится к трудноспекаемым материалам, кроме того, содержит значительное количество нежелательных примесей - оксиды магия, калия и натрия и включения малореакционно-способного кремнезема. Топливная зола, в отличие от применяемой на большинстве заводов глины, препятствует нормальному формированию гранул во вращающихся печах, что приводит к повышенному пылевыносу из печей, а нерегулируемый пылевозврат создает нестабильность режима обжига клинкера. Кроме того, значительные колебания химического состава золы и наличие неактивных форм кремнезема в ней также являются препятствием для получения качественного клинкера.Raw mixes were prepared for the production of Portland cement clinker of the same composition using the following raw materials: marble and fuel ash of a thermal power plant + fluorine-containing mineralizer. Marble belongs to difficult to sinter materials, in addition, it contains a significant amount of undesirable impurities - oxides of magic, potassium and sodium and the inclusion of low reactivity silica. Fuel ash, unlike clay used in most plants, prevents the normal formation of granules in rotary kilns, which leads to increased dust removal from the furnaces, and unregulated dust return creates an instability of the clinker firing mode. In addition, significant fluctuations in the chemical composition of ash and the presence of inactive forms of silica in it are also an obstacle to obtaining high-quality clinker.

Для такой сырьевой смеси предусматривается ведение повышенного количества фторсодержащего минерализатора для того, чтобы обеспечить лучшие условия взаимодействия реагирующих фаз. Учитывая значительное содержание щелочей в компонентах сырьевой смеси, в качестве минерализатора возможно использование только комбинированной фторсодержащей добавки, состоящей из ФУС-отходов и флюорита.For such a raw material mixture, an increased amount of a fluorine-containing mineralizer is provided in order to provide better conditions for the interaction of the reacting phases. Given the significant content of alkalis in the components of the raw material mixture, it is possible to use only a combined fluorine-containing additive consisting of FUS-waste and fluorite as a mineralizer.

В качестве ФУС-отходов в сырьевую смесь добавляли пыль электрофильтров, шлам газоочистки, хвосты флотации угольной пены, состав которых приведен в табл.16. Флюорит представлен флотационным концентратом с содержанием CaF2=92% Суммарное количество минерализатора выбиралось с учетом того, что применяемое сырье является трудно спекаемым и составляло в пересчете на фтор 0,30 вес.%. Различные варианты составов комбинированного минерализатора приведены в табл.22.As FUS-waste, dust from electrostatic precipitators, gas purification sludge, coal foam flotation tailings, the composition of which are given in Table 16, were added to the raw material mixture. Fluorite is represented by a flotation concentrate with CaF 2 content = 92%. The total amount of mineralizer was chosen taking into account that the raw materials used were difficult to sinter and amounted to 0.30 wt.% In terms of fluorine. Various compositional combinations of the combined mineralizer are given in table.22.

Figure 00000004
Figure 00000004

Использование комбинированного минерализатора из ФУС-отходов и флюорита обеспечивает необходимые условия для образования клинкерных минералов в процесс обжига сырьевой смеси. Однако при содержании в минерализаторе ФУС-отходов менее 0,10 вес.% (смеси №№1, 2. Табл.22) в пересчете на фтор, снижается общий минерализующий эффект, который выражается в увеличении удельного расхода газа и снижении производительности печи спекания.The use of a combined mineralizer from FUS-waste and fluorite provides the necessary conditions for the formation of clinker minerals in the process of firing the raw mix. However, when the content of FUS-waste in the mineralizer is less than 0.10 wt.% (Mixtures No. 1, 2. Table 22) in terms of fluorine, the overall mineralizing effect is reduced, which is expressed in an increase in the specific gas flow rate and a decrease in the sintering furnace productivity.

При содержании ФУС-отходов более 0,20 вес.%, в сырьевой смеси и клинкере увеличивается содержание щелочей, а за счет образования избыточного количества жидкой фазы (вследствие низкой температуры плавления ФУС-отходов) возникают риски получения пережженного клинкера, а также образования диафрагм (колец) на внутренней футеровке печи, которые могут привести к аварийной остановке печи.When the content of FUS-waste is more than 0.20 wt.%, The alkali content in the raw mix and clinker increases, and due to the formation of an excess amount of the liquid phase (due to the low melting point of the FUS-waste), there are risks of obtaining a burnt clinker, as well as the formation of diaphragms ( rings) on the inner lining of the furnace, which can lead to an emergency stop of the furnace.

Пример 5Example 5

Результаты промышленных испытанийIndustrial Test Results

Также для подтверждения соответствия условию патентоспособности «промышленная применимость» приводим результаты промышленных испытаний, проведенных на одном из цементных заводов с использованием фторуглеродсодержащих отходов Братского алюминиевого завода (ОАО «БрАЗ»).Also, to confirm compliance with the patentability condition “industrial applicability”, we present the results of industrial tests conducted at one of the cement plants using fluorocarbon-containing waste from the Bratsk aluminum plant (BrAZ OJSC).

В январе 2004 г. выпущена опытно-промышленная партия клинкера с использованием в качестве минерализатора фторуглеродсодержащих отходов со шламового поля ОАО «БрАЗ».In January 2004, a pilot batch of clinker was released using fluorocarbon-containing waste from the slurry field of BrAZ OJSC as a mineralizer.

Фторуглеродсодержащие отходы вводили в сырьевую шихту взамен природного флюорита. Состав приготовленной сырьевой смеси с ФУС-отходом ОАО «БрАЗ», приведенный в табл.23, практически ничем не отличается от состава сырьевой смеси с добавкой флюорита и по основным нормируемым показателям удовлетворяет требованиям Технологического регламента, действующего на цементном заводе.Fluorocarbon-containing waste was introduced into the raw material charge instead of natural fluorite. The composition of the prepared raw material mixture with FUS waste of BrAZ OJSC, given in Table 23, is practically no different from the composition of the raw material mixture with the addition of fluorite and, in terms of basic standardized indicators, meets the requirements of the Technological Regulations in force at a cement plant.

Обжиг сырьевой смеси проводили во вращающихся печах диаметром 3,6 м и длиной 150 м. В период проведения испытаний были отобраны представительные пробы клинкеров с различным исходным содержанием CaF2. В дальнейшем проведено исследование химического состава и строительно-технических свойств полученных клинкеров.The raw material mixture was fired in rotary kilns with a diameter of 3.6 m and a length of 150 m. Representative clinker samples with different initial CaF 2 contents were selected during the testing period. Subsequently, a study was conducted of the chemical composition and construction-technical properties of the resulting clinkers.

Figure 00000005
Figure 00000005

Для сравнения в табл.24 приведены результаты химического анализа клинкеров с введением различного количества (оценка по содержанию F) фторуглеродсодержащих отходов ОАО «БрАЗ», полученных на двух промышленных обжиговых печах №1 и №3, и результаты химического анализа контрольной пробы клинкера с использованием флюорита. Из приведенных в таблице данных видно, что по химическому составу клинкеры с ФУС-отходами довольно близки и характеризуются следующими значениями модульных характеристик:For comparison, Table 24 shows the results of a chemical analysis of clinkers with the introduction of a different amount (grade F) of fluorocarbon-containing wastes of BrAZ OJSC obtained at two industrial kilns No. 1 and No. 3, and the results of a chemical analysis of a clinker control sample using fluorite . From the data given in the table, it can be seen that clinkers with FUS wastes are quite close in chemical composition and are characterized by the following values of modular characteristics:

КН=0,92-0,94 n=2,07-2,13 р=1,29-1,33KN = 0.92-0.94 n = 2.07-2.13 p = 1.29-1.33

где КН -коэффициент насыщения;where KN is the saturation coefficient;

n - силикатный модуль;n is a silicate module;

р - глиноземный модуль.p - alumina module.

Расчетное содержание основных клинкерных минералов было обычным для портландцемента общестроительного назначения и варьировало в следующих пределах:The estimated content of the main clinker minerals was common for Portland cement for general construction purposes and varied within the following limits:

C3S=59-63%; C2S=10-14%; С3А=6,9-7,6%; C4AF=13%.C 3 S = 59-63%; C 2 S = 10-14%; C 3 A = 6.9-7.6%; C 4 AF = 13%.

Содержание свободного оксида кальция и закиси железа незначительно, что указывает на удовлетворительный обжиг клинкеров. Пределы колебаний по содержанию указанных оксидов составили:The content of free calcium oxide and iron oxide is negligible, which indicates a satisfactory burning of clinkers. The range of fluctuations in the content of these oxides amounted to:

CaO=0,09-0,31%; FeO=0,07 -0,28%.CaO cb = 0.09-0.31%; FeO = 0.07-0.28%.

Следует отметить, что клинкеры со шламом ОАО «БрАЗ» имели более высокий объемный вес: 1630-1770 г/дм3, против 1470 г/дм3 у контрольного клинкера, что указывает на более плотную структуру гранул за счет повышенного содержания жидкой фазы в процессе спекания.It should be noted that clinkers with sludge from BrAZ OJSC had a higher bulk weight: 1630-1770 g / dm 3 , versus 1470 g / dm 3 for the control clinker, which indicates a denser granule structure due to the increased content of the liquid phase in the process sintering.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Изучение строительно-технических свойств цементов, полученных на основе клинкеров со шламом ОАО «БрАЗ», проводили на цементах лабораторного помола с добавкой гипса в количестве 2,5% в пересчете на SO3. Тонкость помола цементов оценивалась по остатку на сите №008 и удельной поверхности. Получены следующие результаты:The study of the construction and technical properties of cements obtained on the basis of clinkers with sludge from BrAZ OJSC was carried out on laboratory grinding cements with the addition of gypsum in an amount of 2.5% in terms of SO 3 . The fineness of cement grinding was evaluated by the residue on sieve No. 008 and the specific surface. The following results were obtained:

R008=7±0,2%; Sуд=3000-3130 см2R 008 = 7 ± 0.2%; S beats = 3000-3130 cm 2 / g

Физико-механические испытания полученных цементов проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 310.1-76-310.3-76 и ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы испытаний». Результаты испытаний приведены в табл.25.Physico-mechanical tests of the obtained cements were carried out in accordance with the requirements of GOST 310.1-76-310.3-76 and GOST 310.4-81 “Cements. Test Methods. " The test results are given in table.25.

Анализ полученных результатов показывает, что наиболее высокие прочностные показатели имеют цементы со шламом ОАО «БрАЗ» в количестве 0,1-0,17% по F (пробы №2, 3, 5 и 6). При этом прочностные показатели данных цементов довольно близки к показателям контрольного цемента (табл.25).An analysis of the results shows that the highest strength indicators have cements with sludge from BrAZ OJSC in the amount of 0.1-0.17% F (samples No. 2, 3, 5 and 6). At the same time, the strength indicators of these cements are quite close to those of the control cement (Table 25).

Испытания показали, что увеличение содержания ФУС-отходов в исходной цементной смеси выше 0,25%, в пересчете на F, приводит к резкому снижению как марочной прочности цемента, так и прочности после пропаривания (ТВО). Сроки схватывания цементов как с ФУС-отходом БрАЗа, так и с применением флюорита довольно значительные (табл.26).Tests have shown that an increase in the content of FUS-waste in the initial cement mixture above 0.25%, in terms of F, leads to a sharp decrease in both brand strength of cement and strength after steaming (TBO). The setting time of cements with both FUS-waste BrAZ and fluorite is quite significant (Table 26).

Таблица 26Table 26 Результаты механических испытаний цементовResults of mechanical testing of cements ПараметрыOptions Прочностные характеристики цементов, МПаStrength characteristics of cements, MPa Цементы из исходной сырьевой смеси, содержащей ФУС-отходы в количестве, 0,10-0,17% по фторуCements from the initial raw mix containing FUS-waste in an amount of 0.10-0.17% fluorine Контрольный цемент с флюоритом в количестве, 0,17% по фторуControl cement with fluorite in an amount of 0.17% by fluorine после ТВОafter TVO 25,5-30,125.5-30.1 27,727.7 через 3 суток норм. тверд.after 3 days of normal. hard. 30,9-3530.9-35 33,633.6 через 28 суток норм. тверд.after 28 days of normal. hard. 47,8-50,947.8-50.9 50,050,0 начало схватывания, час-минstart of setting, hour-min 4,3-5,454.3-5.45 4,44.4 конец схватывания, час-минsetting time, hour-min 7,1-8,17.1-8.1 7,27.2

Сроки схватывания цементов с использованием в качестве минерализатора ФУС-отходов производства алюминия сопоставимы с аналогичными показателями контрольной пробы (см. табл.26). Повышенные сроки схватывания характерны в целом для завода, на котором были проведены испытания. Объясняется это особенностями основного сырья, перерабатываемого на данном предприятии. Для сравнения, сроки схватывания цементов большинства цементных заводов находятся в пределах: начало - 2-3 часа; конец - 3-4 часа. Практика показала, что с повышением содержания фтора в исходной сырьевой смеси выше 0,4% сроки схватывания удлиняются, что является нежелательным и оказывает замедляющее действие на процессы твердения, особенно в первые часы. Это приводит к снижению ранней прочности и склонности цементов к высолообразованию.The setting time of cements using FUS wastes from aluminum production as a mineralizer is comparable with the same indices of the control sample (see Table 26). Longer setting times are typical for the plant where the tests were conducted. This is explained by the features of the main raw materials processed at this enterprise. For comparison, the setting time for cements of most cement plants is within: start - 2-3 hours; the end is 3-4 hours. Practice has shown that with an increase in the fluorine content in the initial feed mixture above 0.4%, the setting time lengthens, which is undesirable and has a retarding effect on hardening processes, especially in the first hours. This leads to a decrease in the early strength and tendency of cements to salt formation.

Степень высолообразования (Кв/о) цементов определяли по известной методике Гипроцемента. Согласно данной методике величина Кв/о представляет собой суммарное содержание оксидов кальция, натрия и калия (мг/дм3) в водных вытяжках из твердеющих образцов цементного раствора, отбираемых в течение 4 суток. За окончательный результат, определяющий склонность цементов к высолообразованию, принимается среднее значение из 3-х величин Кв/о. Анализ полученных результатов показал, что степень высолообразования у цементов с добавкой отходов ОАО «БрАЗ» превышает данный показатель контрольной пробы на 10÷16% (табл.27), но при этом остается в допустимых пределах. Причиной этого, как отмечалось выше, явилось замедленное твердение в первые 12 часов после затворения цемента водой и, соответственно, более низкие прочностные показатели цемента в ранние сроки твердения и его повышенная пористость. Это способствовало миграции водорастворимых щелочных солей и Са(ОН)2 к поверхности затвердевшего цементного камня и увеличению Кв/о.The degree of salt formation (K v / v ) of cements was determined by the known Hyprocement technique. According to this technique, the K / V value is the total content of calcium, sodium, and potassium oxides (mg / dm 3 ) in aqueous extracts from hardening cement slurry samples taken over 4 days. For the final result, which determines the tendency of cements to salt formation, the average value of the 3 values of K in / about is taken. An analysis of the results showed that the degree of salt formation in cements with the addition of waste from BrAZ OJSC exceeds this indicator of the control sample by 10–16% (Table 27), but remains within acceptable limits. The reason for this, as noted above, was the slow hardening in the first 12 hours after the cement was mixed with water and, accordingly, the lower strength characteristics of cement in the early stages of hardening and its increased porosity. This facilitated the migration of water-soluble alkaline salts and Ca (OH) 2 to the surface of the hardened cement stone and an increase in K / V.

Таблица 27Table 27 Зависимость высолообразования от добавки минерализатораDependence of salt formation on the addition of a mineralizer Наименование пробыSample Name Кв/о, мг/дм3 To / about , mg / dm 3 С введением ФУС-отходов в количестве 0,17% по FWith the introduction of FUS-waste in the amount of 0.17% by F 825-867825-867 Контрольная проба с введением флюорита в количестве 0,17% по FA control sample with the introduction of fluorite in an amount of 0.17% F 746746

На цементном заводе, где были проведены опытно-промышленные испытания предлагаемого способа по первому варианту его реализации, осуществлен выпуск 600 тыс.тонн портландцементного клинкера с использованием в качестве минерализатора ФУС-отходов электролитического производства алюминия. Было переработано более 4 тыс.тонн отходов. Содержание фтора в отходах находилось в пределах 15-18 вес.%At a cement plant, where pilot tests of the proposed method according to the first embodiment were carried out, 600 thousand tons of Portland cement clinker were produced using FUS waste from electrolytic aluminum production as a mineralizer. Over 4 thousand tons of waste was recycled. The fluorine content in the waste was in the range of 15-18 wt.%

Согласно текущему контролю производства цемента, введение добавки отходов в сырьевую смесь варьировалось от 0,10% до 0,25% в пересчете на F. При этом в составе клинкера наблюдалось незначительное увеличение содержания щелочных оксидов - на 0,06-0,15% в сравнении с клинкером, полученным с использованием флюорита.According to the current control of cement production, the introduction of waste additives in the raw mix varied from 0.10% to 0.25% in terms of F. Moreover, a slight increase in the content of alkaline oxides was observed in the composition of clinker - by 0.06-0.15% in comparison with clinker obtained using fluorite.

По результатам использования ФУС-отходов ОАО «БрАЗ» в производстве цемента была выполнена технико-экономическая оценка внедрения мероприятия, показавшая эффективность и целесообразность использования отходов производства алюминия в качестве минерализатора.Based on the results of using FUS-waste from BrAZ OJSC in cement production, a feasibility study was carried out for the implementation of the measure, which showed the efficiency and feasibility of using aluminum production waste as a mineralizer.

Таким образом, за счет замены флюорита на ФУС-отходы электролитического производства алюминия в сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера обеспечиваются:Thus, by replacing fluorite with FUS-waste from the electrolytic production of aluminum in the raw material mixture for the production of Portland cement clinker, the following are ensured:

- эффективная утилизация ФУС-отходов электролитического производства алюминия;- effective disposal of FUS-waste from the electrolytic production of aluminum;

- снижение техногенной нагрузки на окружающую среду вблизи алюминиевых заводов;- reduction of anthropogenic pressure on the environment near aluminum smelters;

- расширение сырьевой базы фторсодержащих минерализаторов для получения портландцементного клинкера с заменой дефицитных, традиционно используемых флюоритовых минерализаторов;- expansion of the raw material base of fluorine-containing mineralizers to obtain Portland cement clinker with the replacement of scarce, traditionally used fluorite mineralizers;

- снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера;- reduction of specific fuel consumption for clinker firing;

- повышение производительности печи обжига;- increasing the productivity of the kiln;

- увеличение межремонтного периода печи обжига;- increase in the overhaul period of the kiln;

- умеренная степень высолообразования получаемого цемента;- a moderate degree of salification of the resulting cement;

- нормируемые прочностные показатели цемента в течение всего срока твердения;- standardized strength indicators of cement throughout the curing period;

- снижение себестоимости цемента.- reduction in the cost of cement.

Claims (8)

1. Способ получения портландцемента, включающий получение портландцементного клинкера, содержащего, в основном, трехкальциевый силикат, двухкальциевый силикат, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, спеканием исходной цементной сырьевой смеси, включающей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера с гипсом, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего минерализатора используют фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия в количестве 0,1-0,25 вес.% в пересчете на фтор от исходной цементной сырьевой смеси.1. A method of producing Portland cement, including the preparation of Portland cement clinker, which contains mainly tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate and tetracalcium aluminoferrite, by sintering an initial cement raw material mixture comprising calcium, aluminosilicate, glandular, and fluoride-containing mineral compound and fluoride-containing cement clinker with gypsum, characterized in that fluorocarbon-containing waste elec is used as a fluorine-containing mineralizer the trolytic production of aluminum in an amount of 0.1-0.25 wt.% in terms of fluorine from the initial cement raw mix. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют пыль электрофильтров.2. The method according to claim 1, characterized in that the dust of electrostatic precipitators is used as fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют шлам газоочистки.3. The method according to claim 1, characterized in that as a fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum, gas treatment slurry is used. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют хвосты флотации угольной пены.4. The method according to claim 1, characterized in that the flotation tailings of coal foam are used as fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum. 5. Способ получения портландцемента, включающий получение портландцементного клинкера, содержащего, в основном, трехкальциевый силикат, двухкальциевый силикат, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, спеканием исходной цементной сырьевой смеси, включающей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор при содержании фтора в исходной цементной сырьевой смеси 0,15-0,4 вес.%, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера с гипсом, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего минерализатора используют смесь флюорита и фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия при следующем содержании их в исходной цементной сырьевой смеси, вес.% в пересчете на фтор:
фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия 0,1-0,2, флюорит остальное до указанного содержания фтора
5. A method of producing Portland cement, including the preparation of Portland cement clinker, which contains mainly tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate and tetracalcium aluminoferrite, by sintering an initial cement raw material mixture comprising calcium, aluminosilicate, glandular and fluoride-containing cementitious fluoride materials raw mix 0.15-0.4 wt.%, subsequent cooling and grinding of Portland cement clinker with gypsum, characterized in that as a fluorine-containing mineralizer present a mixture and fluorite ftoruglerodsoderzhaschih waste electrolytic production of aluminum at the following content of them in the original cement raw meal, the weight% based on fluorine.:
fluorocarbon-containing waste from aluminum electrolytic production 0.1-0.2 fluorite the rest is up to the indicated fluorine content
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют пыль электрофильтров.6. The method according to claim 5, characterized in that the dust of electrostatic precipitators is used as fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют шлам газоочистки.7. The method according to claim 5, characterized in that as a fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum, gas treatment slurry is used. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют хвосты флотации угольной пены. 8. The method according to claim 5, characterized in that the flotation tailings of coal foam are used as fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum.
RU2008139089/03A 2008-09-30 2008-09-30 Method for production of portland cement (versions) RU2383506C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139089/03A RU2383506C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for production of portland cement (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139089/03A RU2383506C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for production of portland cement (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2383506C1 true RU2383506C1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139089/03A RU2383506C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for production of portland cement (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2383506C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509063C1 (en) * 2012-07-20 2014-03-10 Василий Агафонович Лотов Method of producing portland cement
RU2577871C1 (en) * 2015-03-30 2016-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") Method for producing portland cement
RU2633620C1 (en) * 2016-07-05 2017-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method for intensification of burning process of portland cement clinker by mineralizers (versions)
CN108558245A (en) * 2018-05-30 2018-09-21 盐城市诚信水泥机械制造有限公司 A kind of sludge base cement mixture and preparation method thereof
EA033588B1 (en) * 2017-12-04 2019-11-07 Republican State Enterprise On The Right Of Economic Management M Auezov South Kazakhstan State Univ Raw material mixture for producing portland cement clinker
RU2814678C1 (en) * 2023-09-21 2024-03-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет Method of producing complex additive for sintering portland cement clinker

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛОЩИНСКАЯ А.В. и др. Интенсификация процессов обжига цементного клинкера. - М.: Стройиздат, 1966, с.23-30. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509063C1 (en) * 2012-07-20 2014-03-10 Василий Агафонович Лотов Method of producing portland cement
RU2577871C1 (en) * 2015-03-30 2016-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") Method for producing portland cement
RU2633620C1 (en) * 2016-07-05 2017-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method for intensification of burning process of portland cement clinker by mineralizers (versions)
EA033588B1 (en) * 2017-12-04 2019-11-07 Republican State Enterprise On The Right Of Economic Management M Auezov South Kazakhstan State Univ Raw material mixture for producing portland cement clinker
CN108558245A (en) * 2018-05-30 2018-09-21 盐城市诚信水泥机械制造有限公司 A kind of sludge base cement mixture and preparation method thereof
RU2814678C1 (en) * 2023-09-21 2024-03-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет Method of producing complex additive for sintering portland cement clinker

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2640673B1 (en) High performance sulfo-aluminous clinker
EP2443073B1 (en) Industrial method for producing a clinker having a high belite content
CA2990086A1 (en) Mineralizer for calcium sulfoaluminate ternesite cements
RU2383506C1 (en) Method for production of portland cement (versions)
WO2012144497A1 (en) Cement clinker, method for manufacturing same and cement composition
RU2393241C1 (en) Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium
JP6021753B2 (en) Mixed cement
JP6311485B2 (en) Method for producing fine blast furnace slag powder and method for producing blast furnace cement
JP5624722B2 (en) Cement clinker and cement
MX2012014995A (en) Method for producing a clinker for hydraulic cement with low co2 emission and high resistance.
WO2012120747A1 (en) Cement compositions and process for producing same
JP5627840B2 (en) Cement composition
CN103373826A (en) Method for preparing low-carbon cement clinker by utilizing iron tailings
JP2010222171A (en) Cement clinker, method for producing the same and hydraulic cement
RU2402621C1 (en) Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium
JP5307337B2 (en) Cement composition for high strength concrete and high strength concrete composition
WO2015037594A1 (en) Method for producing portland cement clinker
CN109206028B (en) Efficient sulfur fixing agent for cement rotary kiln and use method thereof
JP2023131119A (en) cement composition
AU2014258396A1 (en) Fluidity improvement type cement clinker
CN101638300A (en) Method for preparing cement clinker by taking lead-zinc tailing and electrolytic manganese pressing filter residue as raw materials
JP3493227B2 (en) Method for producing cement composition
RU2577871C1 (en) Method for producing portland cement
RU2167210C2 (en) Technology of processing of carbonic slime removed from system of electrolytic winning of aluminum
WO2024219334A1 (en) Manufacturing method of portland cement clinker

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131001

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150327

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20200122