RU2543833C2 - Method of producing ash cement - Google Patents

Method of producing ash cement Download PDF

Info

Publication number
RU2543833C2
RU2543833C2 RU2014119288/03A RU2014119288A RU2543833C2 RU 2543833 C2 RU2543833 C2 RU 2543833C2 RU 2014119288/03 A RU2014119288/03 A RU 2014119288/03A RU 2014119288 A RU2014119288 A RU 2014119288A RU 2543833 C2 RU2543833 C2 RU 2543833C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
product
ash
brown coal
grinding
Prior art date
Application number
RU2014119288/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014119288A (en
Inventor
Владимир Иванович Лунев
Александр Иванович Усенко
Original Assignee
Владимир Иванович Лунев
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 Владимир Иванович Лунев filed Critical Владимир Иванович Лунев
Priority to RU2014119288/03A priority Critical patent/RU2543833C2/en
Publication of RU2014119288A publication Critical patent/RU2014119288A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2543833C2 publication Critical patent/RU2543833C2/en

Links

Classifications

    • 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

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: method of producing ash cement, which includes grinding brown coal to dust consistency - more than 95% of a fraction smaller than 0.09 mm while adding a correction additive, burning in a thermal power plant furnace to achieve combustion ratio of coal substances in the burners of up to 95-98% and removing flue ash - said end product - from electrofilters of exhaust flue gases; the brown coal is initially ground in an alkaline aqueous medium in the extraction chamber of a deposit during hydraulic borehole mining thereof to solid consistency in a pulp of up to 80% of a fraction smaller than 25 mm; grinding the brown coal for the second time in an alkaline aqueous medium in solid state in the pulp through hydraulic grinding to consistency of the coarsely dispersed phase of up to 75% of a fraction smaller than 0.145 mm; then separating a first intermediate coal product from a first useful by-product - humates, obtained by extracting humic acids with the alkaline medium during hydraulic grinding of the brown coal; subjecting the first intermediate coal product to hydraulic grinding for the third time in an acidic medium to particle size of 0.075 mm; feeding the obtained water-coal suspension into a bubbling tank, where warm filtered flue gases from the thermal power plant furnace are bubbled to increase concentration of acids in the dispersed phase of the suspension and extracting heavy rare metals into the solution; separating a second intermediate coal product from a second useful by-product - bulk concentrate of heavy rare metals and jointly homogenising the coal product with the correcting additive to obtain liquid coal fuel, which is fed for burning. The invention is developed in subclaims.EFFECT: improved properties, obtaining valuable by-products.3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к областям получения строительных материалов и к теплоэнергетике, где может быть использовано в производстве вяжущего и цементов из топочного отходов.The invention relates to the field of production of building materials and to the power system, where it can be used in the production of binders and cements from furnace waste.

Интерес к использованию топочных отходов ТЭС/ТЭЦ в цементном производстве возник у специалистов достаточно давно и профильным учреждением Минстройматериалов СССР - НИИцемент в 1977 году, исходя из накопленного опыта, был структурирован по трем направлениям:The interest in the use of fuel wastes from TPPs / CHPPs in cement production arose among specialists for a long time and the specialized institution of the USSR Ministry of Construction Materials - NIIcement in 1977, based on the experience gained, was structured in three areas:

- применение золы в качестве сырьевого компонента;- the use of ash as a raw material component;

- использование золы в качестве гидравлической добавки;- the use of ash as a hydraulic additive;

- применение золы для производства специальных цементов, признанных наиболее эффективными (Кишко Б.С., Кравченко И.В. Шире использовать золы тепловых электростанций в цементном производстве. - Цемент, 1977. - №6. - с.1-2).- the use of ash for the production of special cements, recognized as the most effective (Kishko BS, Kravchenko IV. The wider use of ashes of thermal power plants in cement production. - Cement, 1977. - No. 6. - p.1-2).

В этот же период времени (1976-1980 гг.) Минэнерго СССР осуществило строительство 23 установок по отбору 6,1 тыс.т сухой золы с вводом мощностей в объеме 370 тыс.т на Омской ТЭЦ-4, 250 тыс.т на Красноярской ТЭЦ-1, 204 тыс.т на Ливийской ГРЭС и т.д.In the same period of time (1976-1980), the USSR Ministry of Energy carried out the construction of 23 plants for the selection of 6.1 thousand tons of dry ash with the commissioning of capacities in the amount of 370 thousand tons at Omsk TPP-4, 250 thousand tons at Krasnoyarsk TPP -1, 204 thousand tons at the Libyan state district power station, etc.

Существовавшие гидрозолошлакоудаления на ТЭС/ТЭЦ и отсутствие электрофильтров, улавливающих сухую золу-унос в дымовых газах, не способствовали практическому использованию золы в различных вариантах производства вяжущего и спеццементов.The existing ash and ash removal at TPPs / TPPs and the absence of electrostatic precipitators that capture dry fly ash in flue gases did not contribute to the practical use of ash in various types of binder and special cement production.

Появление возможности использования качественного сырья - сухой золы ТЭС/ТЭЦ - стимулировало появление значительного числа технических решений по его применению в составе сырьевой смеси и вяжущего.The emergence of the possibility of using high-quality raw materials - dry ash of TPPs / TPPs - has stimulated the emergence of a significant number of technical solutions for its use in the composition of the raw mix and binder.

Например, известно предложение по получению сырьевой смеси из техногенных отходов, включающих золу ТЭЦ, портландцемент, алюминиевую пудру и другие компоненты (А.с. СССР №1377269).For example, a proposal is known for obtaining a raw material mixture from industrial wastes, including cogeneration plant ash, Portland cement, aluminum powder and other components (AS USSR No. 1377269).

Известно техническое решение по производству вяжущего, содержащего, мас.%: портландцемент 8,5-18,5; бокситовый шлам 57,0-60,5; зола-унос 6,5-9,0; вода - остальное (SU 1766866).Known technical solution for the production of binder containing, wt.%: Portland cement 8.5-18.5; bauxite sludge 57.0-60.5; fly ash 6.5-9.0; water - the rest (SU 1766866).

Известно применение сухой золы Омской ТЭЦ-4 для получения вяжущего. Золоцементное вяжущее (зольцит) получают посредствам совместного размола до удельной поверхности 4500-5500 см2/г смеси ингредиентов, мас.%: кислая зола-унос 30-40; бокситовый или нефелиновый шлам 20-30; комплексная добавка 3-5, портландцемент - остальное (RU 2452703).It is known to use dry ash from Omsk TPP-4 to obtain a binder. A cement-cement binder (zolzit) is obtained by co-grinding to a specific surface of 4500-5500 cm 2 / g of a mixture of ingredients, wt.%: Acid fly ash 30-40; bauxite or nepheline sludge 20-30; complex additive 3-5, Portland cement - the rest (RU 2452703).

Общими недостатками упомянутых аналогов являются применение в процессе получения целевого продукта компонентов, не связанных с деятельностью ТЭС/ТЭЦ, достаточная сложность получения целевого продукта и его относительная дороговизна.Common disadvantages of the mentioned analogues are the use in the process of obtaining the target product of components that are not related to the activities of TPPs / TPPs, the sufficient complexity of obtaining the target product and its relative high cost.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению аналогом (прототипом) является способ, предложенный проф., д.т.н. МГГУ Петросовым А.А. (Производство цемента из золы тепловых электростанций. - Горный журнал, 2007, - №11. - с.50-51).The closest in technical essence to the proposed invention analogue (prototype) is the method proposed by prof., Doctor of Technical Sciences Moscow State University for Petrosov A.A. (Production of cement from the ash of thermal power plants. - Mining Journal, 2007, - No. 11. - p. 50-51).

Согласно способу-прототипу следует изменить технологию сжигания угля в топках ТЭС/ТЭЦ и наряду с тепло- и электроэнергией получать вместо золошлаковых отвальных отходов золоцемент. Для этого уголь измельчается до консистенции пыли (до ≥95% фракции - 0,09 мм); сжигается в топках ТЭС/ТЭЦ с доведением степени сжигания в форсунах углистых веществ, особенно бурого угля, до 95-98%; съем золы-уноса с электрофильтров; загрузка золоцемента в цементные силосы; расфасовка золоцемента и доставка его потребителям.According to the prototype method, the technology for burning coal in the furnaces of thermal power plants / thermal power plants should be changed and, along with heat and electricity, instead of ash and slag waste, ash cement should be obtained. For this, the coal is crushed to a dust consistency (up to ≥95% of the fraction - 0.09 mm); burned in the furnaces of TPPs / CHPPs, bringing the degree of burning in the nozzles of carbonaceous substances, especially brown coal, to 95-98%; removal of fly ash from electrostatic precipitators; loading of cement in cement silos; packaging of ash cement and its delivery to consumers.

В качестве недостатков способа-прототипа можно отметить ограничение по недожогу в составе целевого продукта - содержание 3 As the disadvantages of the prototype method, there can be noted the restriction on underburning in the composition of the target product - content 3

ограниченных остатков в золоцементе не должно превышать 7% из-за действия гумусовых кислот, которые ухудшают вяжущие свойства цемента; ограничение по наличию вредных элементов в составе золоцемента, препятствующих их использованию в жилищном строительстве; трудности по организации эффективного сжигания на факеле угольной пыли, подшихтованной некоторым количеством тонкоизмельченной доломитовой (известняковой) пыли и мелкодисперсной глины.limited residues in ash cement should not exceed 7% due to the action of humic acids, which impair the cementitious properties of cement; restriction on the presence of harmful elements in the composition of ash cement, preventing their use in housing construction; difficulties in organizing efficient flaring of coal dust lined with a certain amount of finely divided dolomite (limestone) dust and fine clay.

Поставлена задача - предложить способ получения из бурых углей золоцемента, не содержащего гуминовых кислот, вредных элементов, с регулируемыми вяжущими свойствами.The task is to propose a method for producing from brown coals an ash cement that does not contain humic acids, harmful elements, with adjustable astringent properties.

Поставленная задача решена посредством сжигания жидкого угольного топлива с выведенными из его состава гуминовыми кислотами и тяжелыми редкими металлами и с введенными в его состав, при необходимости, добавками, корректирующими вяжущие свойства золоцемента. При этом бурый уголь подвергают троекратному измельчению, каждый раз с увеличением его дисперсности - в процессе гидродобычи, в процессе экстракции гуминовых кислот, в процессе извлечения тяжелых редких металлов с последующей совместной гомогенизацией с корректирующими добавками в процессе приготовления однородного по составу и свойствам жидкого угольного топлива. Вывод из состава исходного сырья - бурого угля - вредных для золоцемента ингредиентов в виде гуминовых кислот и тяжелых редких металлов осуществляют путем придания жидкой дисперсной среде водоугольной суспензии, поочередно, свойств щелочи и свойств кислоты, используя реагентный ресурс топочного процесса. Ввод в состав золоцемента, при необходимости, усилителей вяжущих свойств производят в процессе приготовления жидкого угольного топлива путем добавок известняковой/доломитовой пыли в твердую дисперсную фазу или путем приготовления жидкой дисперсной среды суспензии в виде известнякового молока. Однако часто встречаются бурые угли, зола которых удовлетворяет требованиям по вяжущим свойствам золоцементов.The problem is solved by burning liquid coal fuel with humic acids and heavy rare metals removed from its composition and with additives introduced into its composition, if necessary, correcting the astringent properties of ash cement. In this case, brown coal is subjected to three times grinding, each time with an increase in its dispersion - in the process of hydraulic mining, in the process of extraction of humic acids, in the process of extraction of heavy rare metals with subsequent joint homogenization with corrective additives in the process of preparing liquid coal fuel that is homogeneous in composition and properties. The withdrawal from the composition of the feedstock - brown coal - of ingredients harmful to ash cement in the form of humic acids and heavy rare metals is carried out by imparting a water-dispersed suspension to the liquid dispersed medium, alternately, alkali properties and acid properties using the reagent resource of the furnace process. Entering into the composition of ash cement, if necessary, binders enhancers are carried out during the preparation of liquid coal fuel by adding limestone / dolomite dust to the solid dispersed phase or by preparing a liquid dispersed medium of a suspension in the form of limestone milk. However, brown coals are often found, the ash of which meets the requirements for the astringent properties of ash cements.

Более подробно способ получения золоцемента может быть раскрыт на конкретном примере его возможного использования в энергохимическом пределе бурых углей Таловского месторождения Томской области РФ.A method for producing ash cement can be described in more detail using a specific example of its possible use in the energy-chemical limit of brown coal from the Talovskoye deposit in the Tomsk Region of the Russian Federation.

Таловское буроугольное месторождение содержит несколько пачек пластов, залегающих близко от дневной поверхности на глубинах до 90 м и глубоко на глубинах 120-180 м, что существенно удорожает добычу угля открытым способом.Talovskoye brown coal deposit contains several packs of seams lying close to the day surface at depths of up to 90 m and deep at depths of 120-180 m, which significantly increases the cost of open-pit coal mining.

Поэтому специалистами Томской горнодобывающей компании предлагалось глубокозалегающие пласты таловских углей разрабатывать способом скважинной гидродобычи с последующим комплексным использованием добытого сырья путем энергохимического передела с целью сокращения издержек освоения месторождения (Технологическое решение Томской горнодобывающей компании по разработке и комплексному использованию бурых углей Таловского месторождения / Отв. исп.: В.И. Лунев. - Томск: ТомГДК, 2001 - 146 с.).Therefore, the Tomsk mining company experts proposed to develop deep-seated Talov coal seams by the method of borehole hydraulic production with subsequent integrated use of the extracted raw materials by means of energy-chemical redistribution in order to reduce the development costs of the deposit (Technological solution of the Tomsk mining company for the development and integrated use of brown coal from the Talovskoye field / Otv. V.I. Lunev. - Tomsk: TomGDK, 2001 - 146 p.).

Согласно современным данным (по сост. на 2013 г.), при химической переработке 1 т обезвоженных таловских бурых углей из органической их части могут быть извлечены растворимые в водных растворах гуминовые кислоты в количестве до 300 кг, а из минеральной части - до 1 кг коллективного концентрата редких металлов, включая до 4 г урана и тория.According to modern data (as of 2013), in the chemical processing of 1 ton of dehydrated Talovskiy brown coal, up to 300 kg of humic acids soluble in aqueous solutions can be extracted from their organic part, and up to 1 kg of collective from the mineral part rare metal concentrate, including up to 4 g of uranium and thorium.

Исходя из приобретенного положительного опыта скважинной гидродобычи крупнообъемной (1700 т) технологической пробы бакчарской железной руды на территории Томской области с глубин залеганием железорудного пласта 167-214 м можно экстраполировать полученные технологические параметры гидродобычи на похожий геологический объект - глубокозалегающий пласт таловских бурых углей, а именно: угольный пласт кусковской свиты центрального участка средней мощностью 5,2 м, залегающий на глубинах 120-180 м от дневной поверхности.Based on the acquired positive experience of borehole hydraulic mining of large-volume (1700 t) technological samples of Bakchar iron ore in the Tomsk region from the depths of the iron ore layer of 167-214 m, it is possible to extrapolate the obtained technological parameters of hydraulic production to a similar geological object - a deep-lying layer of Talov brown coal, namely: a coal seam of the Kuskovo Formation of the central section with an average thickness of 5.2 m, occurring at depths of 120-180 m from the day surface.

Согласно «Отчета о проведении опытно-методических работ по теме «Оценка Бакчарского железорудного проявления для отработки методом СГД» - Госконтракт от 04.04.2006 г. №ТВ-04-04-2006. / Отв. исп.: В.И. Лунев. - Томск: ТомГДКруда, 2008» таловские бурые угли могут добываться из выемочной камеры объемом от 750 до 1500 м3 в составе пульпы при соотношении твердого к жидкому Т:Ж=1:10 и производительностью по твердому »20 т/ч (500 т/сут; 15 тыс. т/мес) с содержанием до 80% фракции - 25 мм (экстраполяционные данные).According to the "Report on the experimental work on the topic" Evaluation of the Bakcharsky iron ore manifestation for development by the SRS method "- State contract dated 04.04.2006 No. TV-04-04-2006. / Ans. Spanish: V.I. Lunev. - Tomsk: TomGDKruda, 2008 "Talov lignite can be mined from a mining chamber with a volume of 750 to 1,500 m 3 in the pulp composition with a solid to liquid ratio T: L = 1: 10 and a solid capacity of" 20 t / h (500 t / day; 15 thousand tons / month) with a content of up to 80% of the fraction - 25 mm (extrapolation data).

Рабочее тело процесса гидродобычи - вода - может находиться в контакте с углем в течение времени 30-120 мин, в зависимости от того куда направляется пульпа, поднятая из выемочной камеры на дневную поверхность: на карту намыва или сразу на технологический передел, но в любом варианте большая часть воды возвращается в оборотную схему водоснабжения гидродобычи.The working fluid of the hydraulic production process - water - can be in contact with coal for a period of 30-120 minutes, depending on where the pulp is taken from the extraction chamber to the surface: to the alluvium map or immediately to the technological conversion, but in any case most of the water is returned to the circulating water supply scheme of hydraulic production.

Подщелачивая оборотную воду каким-либо дешевым щелочным агентом, выбранным например, из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, аммиачной воды, можно в течение времени отработки выемочной камеры (несколько суток) получить до 2 тыс. м3 жидких гуматов.By alkalizing the circulating water with some cheap alkaline agent, selected, for example, from hydrates of oxides, sodium and potassium carbonates and bicarbonates, and ammonia water, it is possible to obtain up to 2 thousand m 3 of liquid humates during the working time of the extraction chamber (several days).

При направлении бурого угля в состав сгущенной пульпы (при Т:Ж от 1:5 до 1:1) подщелоченная вода успеет только «размягчить» гумусовые вещества ввиду малого времени контакта, что, однако, повысит эффективность и производительность экстрагирования гумусовых кислот в гуматы натрия/калия при гидропомоле бурого угля, например, в струйной мельнице в 1%-ном растворе щелочи NaOH/KOH с получением грубодисперсной угольной фазы с содержанием до 75% фракции - 0,145 мм при выходе гуматов до 300 кг/т с последующим их разделением, путем, например, центрифугирования в центрифугах осадительного типа.When brown coal is sent to the thickened pulp (at T: G from 1: 5 to 1: 1), the alkalized water will only have time to “soften” humic substances due to the short contact time, which, however, will increase the efficiency and productivity of extraction of humic acids into sodium humates / potassium when lignite is milled, for example, in a jet mill in a 1% NaOH / KOH alkali solution to obtain a coarse coal phase with a content of up to 75% fraction - 0.145 mm with the release of humates up to 300 kg / t, followed by their separation, by for example centrifugation in entrifugah precipitation type.

Таким образом, целевой продукт - золоцемент - освобождается от гуминовых кислот, ухудшающих вяжущие свойства цемента.Thus, the target product - ash cement - is freed from humic acids that impair the cementitious properties.

Для использования золоцемента в жилищном строительстве он должен быть свободен от тяжелых редких металлов, включая U, Th, РЗЭ, которые в составе минерала монацита находятся в таловских бурых углях, и откуда могут быть извлечены путем щелочного или кислотного выщелачивания в процессе третьего гидропомола угля до тонины 0,075 мм, например, в гидроударной/кавитационной мельнице. В случае применения кислотного выщелачивания может быть использован химический потенциал дымовых газов ТЭС/ТЭЦ, содержащих оксиды углерода, азота, серы, которые при взаимодействии с водой могут продуцировать соответствующие кислоты, например Н2СО3, HNO3, H2SO4 и др. Для этого водоугольную суспензию после третьего гидропомола в подкисленной воде заливают в барботажную емкость, в которой осуществляют барботирование теплых отфильтрованных дымовых газов с получением более концентрированной суммой кислот дисперсной среды, выщелачивающей тяжелые редкие металлы в виде коллективного концентрата с выходом до 1 кг/т, в том числе выходом урана и тория до 1-4 г/т.To use ash cement in housing, it must be free from heavy rare metals, including U, Th, REE, which are contained in Talov brown coals as a part of the monazite mineral, and from which they can be extracted by alkaline or acid leaching during the third coal grinding to fineness 0.075 mm, for example, in a hydraulic / cavitation mill. In the case of acid leaching, the chemical potential of the flue gases of TPPs / TPPs containing carbon, nitrogen, sulfur oxides can be used, which, when reacted with water, can produce the corresponding acids, for example, Н 2 СО 3 , HNO 3 , H 2 SO 4 , etc. To do this, the water-coal suspension after the third hydraulic grinding in acidified water is poured into a bubbler tank, in which bubbled warm filtered flue gases are bubbled to obtain a more concentrated amount of acid dispersed leaching medium yazhelye rare metals in the form of bulk concentrate with a yield of up to 1 kg / ton, including the release of uranium and thorium to 4.1 g / t.

Полученный таким образом коллективный концентрат тяжелых редких элементов может быть посредством гидрометаллургии разделен на фракции, в которых преобладает тот или иной элемент, а технологии переработки отдельных фракций с целью получения индивидуальных металлов высокой степени чистоты известны и хорошо отработаны. После извлечения гуминовых кислот и тяжелых редких металлов буроугольный продукт направляют на гомогенизацию с жидкой дисперсной средой и добавками, если их присутствие желательно, с получением жидкого угольного топлива, однородного по составу и свойствам с параметрами, близкими к параметрам типового водоугольного топлива (ВУТ): содержание угля 60-65%; вязкость менее 1200 мПа/с; теплота сгорания низшая 4000-4700 ккал/кг; зольность 6-10%; содержание серы 0,25-0,80%; содержание частиц фракции менее 0,075 мм более 75%; степень сжигания углистых веществ до 98%. Сжигание жидкого топлива, приготовленного из переработанного продукта таловских бурых углей, может быть осуществлено на факелах форсунок топок Томской ТЭЦ-3, расположенной на борту Таловского буроугольного месторождения, спроектированной на сжигание углей КаТЕКа (разрез «Березовский»), а в настоящее время сжигающей томский природный газ.Thus obtained collective concentrate of heavy rare elements can be divided into fractions by hydrometallurgy in which this or that element predominates, and the technologies for processing individual fractions in order to obtain individual metals of high purity are known and well developed. After the extraction of humic acids and heavy rare metals, the brown coal product is sent for homogenization with a liquid dispersed medium and additives, if their presence is desired, to obtain liquid coal fuel, homogeneous in composition and properties with parameters close to the parameters of a typical water-coal fuel (VUT): content coal 60-65%; viscosity less than 1200 MPa / s; calorific value lower 4000-4700 kcal / kg; ash content of 6-10%; sulfur content 0.25-0.80%; the content of particles of a fraction of less than 0.075 mm more than 75%; degree of burning of carbonaceous substances up to 98%. The burning of liquid fuel prepared from the processed product of Talovsk brown coal can be carried out on the flames of the nozzles of the furnaces of Tomsk TPP-3, located on board the Talovsk brown coal deposit, designed to burn coal from KATEC (Berezovsky open pit), and currently burning Tomsk natural gas.

Химический состав таловского золоцемента и основные характеристики вяжущего в сравнении с золами углей-аналогов и цементами приведены в Таблице 1. В состав углей-аналогов входят угли разрезов: «Тунгуйский» ОАО «Востсибуголь»; «Бородинский» ОАО «Красноярскуголь»; «Березовский» ОАО «Красноярскуголь»; «Назаровский» ОАО «Красноярскуголь»; «Переяславский» ОАО «Красноярскуголь»; «Ирбейский» ОАО «Красноярскуголь» и зола с электрофильтров ТЭС «Эспенхайм» (бывш. ГДР); в состав цементов входят: сульфатированный цемент 225; шлакопортландцемент 225; портландцемент 225 и портландцемент 350 (по А.А. Петросову, 2007).The chemical composition of Talovsky ash cement and the main characteristics of the binder in comparison with analogue coal ashes and cements are shown in Table 1. The coal composition of the analogs includes section coal: Tunguisky OJSC Vostsibugol; Borodinsky OJSC Krasnoyarskugol; Berezovsky, OJSC Krasnoyarskugol; "Nazarovsky" OJSC "Krasnoyarskugol"; Pereyaslavsky OJSC of Krasnoyarskugol; Irbeyskiy OJSC Krasnoyarskugol and ash from electrostatic precipitators of Espenheim TPP (formerly GDR); the composition of cements includes: sulfated cement 225; slag Portland cement 225; Portland cement 225 and Portland cement 350 (according to A.A. Petrosov, 2007).

Здесь основные характеристики вяжущего рассчитаны по формуле:Here the main characteristics of the binder are calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где β - содержание компонента в %.where β is the content of the component in%.

Из приведенных сравнительных данных вяжущих материалов видно, что показатель активности таловского золоцемента имеет наивысшее значение П а т = 0 , 50

Figure 00000002
, что в 1,5 раза больше среднего значения для цементов и в 2 раза больше среднего значения для зол углей-аналогов. Модуль щелочности таловского золоцемента равен M 0 т = 0 , 16
Figure 00000003
, что в 1,5 раза меньше нижнего значения для цементов, но находится в вилке значений для зол углей-аналогов 0,07-2,04. Известковый стандарт таловского золоцемента равен K c т т = 5,49
Figure 00000004
, что в 6,6 раза меньше нижнего значения для цементов, но находится в вилке значений для зол углей-аналогов 2,03-81,4.From the above comparative data of binders, it can be seen that the activity indicator of Talovsky ash cement is of the highest value P but t = 0 , fifty
Figure 00000002
that is 1.5 times more than the average value for cements and 2 times more than the average value for ashes of analog coal. The alkalinity modulus of Talovo ash cement is M 0 t = 0 , 16
Figure 00000003
, which is 1.5 times less than the lower value for cements, but is in the plug values for the ashes of analog coal 0.07-2.04. The lime standard of Talovsky ash cement is K c t t = 5.49
Figure 00000004
, which is 6.6 times less than the lower value for cements, but it is in the plug of values for analogue coal ashes 2.03-81.4.

Таблица 1Table 1 Сравнение данных вяжущих материаловComparison of data of binders Показатели вяжущего материалаBinder Performance Химический состав материаловChemical composition of materials Характеристики вяжущегоBinder Characteristics Тип вяжущего материалаType of binder SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCao MgOMgO SO3 SO 3 Показатель активности, ПаActivity indicator, Pa Модуль щелочности, МоAlkalinity Module, Mo Известковый стандарт, КстLime standard, Kst ЦементыCement 20,7-28,320.7-28.3 6,6-10,56.6-10.5 1,5-2,91.5-2.9 38,7-62,738.7-62.7 2,0-9,22.0-9.2 2,3-7,72,3-7,7 0,28-0,370.28-0.37 0,24-1,80.24-1.8 36,1-93,536.1-93.5 Зола углей-аналоговCoal ash 15,0-66,515.0-66.5 5,3-22,85.3-22.8 6,0-14,16.0-14.1 3,9-49,03.9-49.0 1,4-6,01.4-6.0 1,4-10,01.4-10.0 0,08-0,440.08-0.44 0,07-2,040.07-2.04 2.03-81,42.03-81.4 Таловский золоцементTalovsky ash cement 49,549.5 25,225,2 8,88.8 10,110.1 1,61,6 0,320.32 0,500.50 0,160.16 5,495.49

Таким образом, полученный без корректирующих добавок таловский золоцемент будет обладать следующими характерными свойствами золоцемента как вяжущего:Thus, Talov ash cement obtained without corrective additives will have the following characteristic properties of ash cement as a binder:

- при высоком содержании Al2O3 и низком СаО смеси на золоцементе при добавлении воды склонны к быстрому схватыванию в начале процесса, сопровождающегося интенсивным нагреванием смеси;- with a high content of Al 2 O 3 and low CaO, the mixtures on ash cement with the addition of water are prone to rapid setting at the beginning of the process, accompanied by intensive heating of the mixture;

- повышенное содержание SiO2 обеспечивает высокую конечную прочность твердеющей смеси;- the high content of SiO 2 provides a high final strength of the hardening mixture;

- «зольный камень» - основная составляющая золоцемента - обладает хорошим сопротивлением действию агрессивных вод.- "fly ash" - the main component of the ash cement - has good resistance to aggressive water.

В целях приближения показателей М 0 т

Figure 00000005
и К с т т
Figure 00000006
к значениям, свойственным портландцементам, для целевой коррекции вяжущих свойств угольную пыль перед сжиганием можно шихтовать с некоторым количеством тонкоизмельченной доломитовой (известняковой) пыли и мелкодисперсной глины. В случае если требуемый объем корректирующих добавок будет негативно влиять на процесс сжигания угольной пыли (в случае ВУТ, например, минеральная часть не должна превышать 10% мас. в составе топлива), золоцемент можно получить путем смещения золы-уноса с порошком обожженного доломитового/известнякового продукта без участия потерь после прокаливания (ППП). При этом соотношение между корректирующей добавкой и золой-уносом в весовых частях «X» в шихте может быть рассчитано по известной формуле:In order to approximate indicators M 0 t
Figure 00000005
and TO from t t
Figure 00000006
to the values inherent in Portland cement, for targeted correction of astringent properties, coal dust can be burnt before burning with a certain amount of finely ground dolomite (limestone) dust and fine clay. If the required amount of corrective additives will adversely affect the process of burning coal dust (in the case of HLF, for example, the mineral part should not exceed 10% by weight in the fuel composition), ash cement can be obtained by displacing fly ash with calcined dolomite / limestone powder product without loss after calcination (RFP). Moreover, the ratio between the corrective additive and fly ash in the weight parts “X” in the charge can be calculated by the well-known formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где КН=0,9 - коэффициент насыщения; S1, A1, F1, C1 - содержание в % мас. соответственно SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO в известняке и S2, A2, F2, C2 - содержание тех же окислов в золе-уносе.where KN = 0.9 - saturation coefficient; S 1 , A 1 , F 1 , C 1 - content in% wt. respectively, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO in limestone and S 2 , A 2 , F 2 , C 2 - the content of the same oxides in fly ash.

В случае нашего примера в качестве корректирующей добавки к таловскому золоцементу могут быть использованы мергелистые известняки участка Комлев Камень-Каменского месторождения, находящегося недалеко In the case of our example, marl limestones of the Komlev site of the Kamen-Kamenskoye deposit, located nearby, can be used as a corrective additive to the Talovsk cement;

от Таловского буроугольного месторождения, имеющие следующий химический состав, % мас: ППП - 42,88; SiO2-3,70; Al2O3-0,89; Fe2O3-0,21; CaO-51,88; MgO-1,02; SO3 - нет.from Talovskoye brown coal deposits having the following chemical composition,% wt: PPP - 42.88; SiO 2 -3.70; Al 2 O 3 -0.89; Fe 2 O 3 -0.21; CaO-51.88; MgO-1.02; SO 3 - no.

Тогда, проведя расчеты, получим, что таловский золоцемент с корректирующей добавкой из высокодисперсного обожженного каменского мергелистого известняка будет состоять на 78% мас. из золы-уноса и на 22% мас. из материала корректирующей добавки при значениях основных характеристик вяжущего, равных Патд=0,48; М0тд=1,30; Ксттд=14,44.Then, after calculating, we get that Talovsky ash cement with a corrective additive of finely divided calcined Kamensk marl limestone will consist of 78% wt. from fly ash and 22% wt. from the material of the corrective additive with the values of the main characteristics of the binder equal to P and td = 0.48; M 0 td = 1.30; K st td = 14.44.

Кроме того, необходимо заметить, что в качестве корректирующей добавки может быть использована другая зола-унос, например зола углей разреза «Березовский», имеющая высший показатель известкового стандарта, равный 81,4.In addition, it should be noted that another fly ash can be used as a corrective additive, for example, ash from coals of the Berezovsky open pit mine, which has the highest calcareous standard of 81.4.

Таким образом, модуль щелочности увеличен почти на порядок величины и приблизился к максимальному значению для цементов, равному 1,8, а известковый стандарт поднялся более чем в 2,5 раза. Такие свойства золоцемента близки к свойствам шлакопортландцемента - 225 и сульфатированному цементу - 225, превосходя последние в быстром схватывании и в более высокой конечной прочности твердеющей смеси.Thus, the alkalinity modulus was increased by almost an order of magnitude and approached the maximum value for cements, equal to 1.8, and the lime standard rose by more than 2.5 times. Such properties of ash cement are close to the properties of slag Portland cement - 225 and sulfated cement - 225, surpassing the latter in quick setting and in higher final strength of the hardening mixture.

Технический результат от применения изобретения состоит в получении целевого продукта - золоцемента и двух попутных ценных продуктов - гуматов и коллективного концентрата тяжелых редких металлов при одновременном производстве тепла и электроэнергии в условиях снижения экологической нагрузки на окружающую среду. Достижимость технического результата подтверждается опытными работами Томской горнодобывающей компании - владельца лицензий на недропользование участков Таловского буроугольного месторождения и лабораторными исследованиями минерального сырья Томского политехнического университета в период 1999-2014 гг.The technical result from the application of the invention consists in obtaining the target product - ash cement and two associated valuable products - humates and collective concentrate of heavy rare metals while producing heat and electricity under conditions of reducing environmental load on the environment. The attainability of the technical result is confirmed by the experimental work of the Tomsk mining company - the owner of licenses for the subsoil use of the Talovskoye brown coal deposits and laboratory studies of mineral raw materials of the Tomsk Polytechnic University in the period 1999-2014.

Claims (3)

1. Способ получения золоцемента, включающий измельчение бурого угля до консистенции пыли - более 95% фракции менее 0,09 мм с введением корректирующей добавки, сжигание его в топке теплоэлектростанции с доведением степени сжигания в форсунках углистых веществ до 95-98% и съем золы-уноса - указанного целевого продукта с электрофильтров отходящих дымовых газов, отличающийся тем, что первый раз измельчение бурого угля производят в щелочной водной среде в выемочной камере залежи в процессе его скважинной гидродобычи до консистенции твердого в пульпе, составляющей до 80% фракции менее 25 мм, производят второй раз измельчение бурого угля в щелочной водной среде в составе твердого в пульпе путем гидропомола до консистенции грубодисперсной фазы, составляющей до 75% фракции менее 0,145 мм, затем отделяют первый промежуточный угольный продукт от первого попутного полезного продукта - гуматов, получаемых экстракцией гуминовых кислот щелочной средой при гидропомоле бурого угля, после этого первый промежуточный угольный продукт в третий раз подвергают гидропомолу в кислой водной среде до тонины 0,075 мм, после чего полученную водоугольную суспензию направляют в барботажную емкость, где осуществляют барботирование теплых отфильтрованных отходящих из топки теплоэлектростанции дымовых газов с повышением концентрации суммы кислот дисперсной среды суспензии и извлечения в раствор тяжелых редких металлов, затем отделяют второй промежуточный угольный продукт от второго попутного полезного продукта - коллективного концентрата тяжелых редких металлов и совместно гомогенизируют этот угольный продукт с корректирующей добавкой с получением жидкого угольного топлива, подаваемого на указанное сжигание.1. A method of producing ash cement, including grinding brown coal to a dust consistency - more than 95% of the fraction less than 0.09 mm with the introduction of a corrective additive, burning it in the furnace of a thermal power plant to bring the degree of combustion in the nozzles of carbonaceous substances to 95-98% and removing ash - entrainment - the specified target product from the exhaust gas electrostatic precipitators, characterized in that the first time the brown coal is milled in an alkaline aqueous medium in the extraction chamber of the reservoir during its downhole hydraulic production to the consistency of solid in bullets f, comprising up to 80% of the fraction less than 25 mm, the second time grinding of brown coal in an alkaline aqueous medium is carried out as a solid in the pulp by means of a hydraulic mill to the consistency of a coarsely dispersed phase, comprising up to 75% of the fraction of less than 0.145 mm, then the first intermediate carbon product is separated from the first associated beneficial product - humates obtained by extraction of humic acids with an alkaline medium during brown coal hydrofishing, after which the first intermediate carbon product is subjected for the third time to hydraulic grinding in an acidic aqueous medium to tonin s 0.075 mm, after which the resulting water-carbon suspension is sent to a bubbler tank, where they carry out bubbling of warm filtered flue gases leaving the furnace of the power plant with an increase in the concentration of the sum of acids of the dispersed medium of the suspension and extraction of heavy rare metals into the solution, then the second intermediate carbon product is separated from the second associated useful product - collective concentrate of heavy rare metals and jointly homogenize this coal product with a corrective additive with radiation of liquid coal fuel supplied to the specified combustion. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве корректирующей добавки используют тонкоизмельченную доломитовую или известняковую пыль.2. The method according to p. 1, characterized in that finely ground dolomite or limestone dust is used as a corrective additive. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве корректирующей добавки используют тонкоизмельченный бурый уголь, обеспечивающий более высокий коэффициент известкового стандарта золы-уноса. 3. The method according to p. 1, characterized in that as a corrective additive use finely ground brown coal, providing a higher coefficient of lime standard fly ash.
RU2014119288/03A 2014-05-13 2014-05-13 Method of producing ash cement RU2543833C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119288/03A RU2543833C2 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Method of producing ash cement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119288/03A RU2543833C2 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Method of producing ash cement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014119288A RU2014119288A (en) 2014-08-10
RU2543833C2 true RU2543833C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=51355061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119288/03A RU2543833C2 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Method of producing ash cement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2543833C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306912A (en) * 1979-05-31 1981-12-22 Flowcon Oy Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete
SU1377269A1 (en) * 1985-11-26 1988-02-28 Фрунзенский политехнический институт Raw mixture for producing cellular concrete
US4997484A (en) * 1987-12-11 1991-03-05 Lone Star Industries, Inc. Hydraulic cement and composition employing the same
SU1766866A1 (en) * 1990-05-29 1992-10-07 Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт Raw mixture for light-weight concrete production
RU2101244C1 (en) * 1994-05-11 1998-01-10 Гальперина Тамара Яковлевна Binding agent
RU2161168C2 (en) * 1995-06-07 2000-12-27 Энертек Энвайронментал, Инк. Effective utilization of fuels and waste containing chlorine and moisture
RU2427756C1 (en) * 2010-03-04 2011-08-27 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Procedure for activation of detonation in pipe with combustible mixture and device for its implementation
RU2452703C2 (en) * 2010-09-15 2012-06-10 Валерий Сергеевич Прокопец Ash-cement binder (zolcit) based on acid ashes of thermal power plants

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306912A (en) * 1979-05-31 1981-12-22 Flowcon Oy Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete
SU1377269A1 (en) * 1985-11-26 1988-02-28 Фрунзенский политехнический институт Raw mixture for producing cellular concrete
US4997484A (en) * 1987-12-11 1991-03-05 Lone Star Industries, Inc. Hydraulic cement and composition employing the same
SU1766866A1 (en) * 1990-05-29 1992-10-07 Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт Raw mixture for light-weight concrete production
RU2101244C1 (en) * 1994-05-11 1998-01-10 Гальперина Тамара Яковлевна Binding agent
RU2161168C2 (en) * 1995-06-07 2000-12-27 Энертек Энвайронментал, Инк. Effective utilization of fuels and waste containing chlorine and moisture
RU2427756C1 (en) * 2010-03-04 2011-08-27 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Procedure for activation of detonation in pipe with combustible mixture and device for its implementation
RU2452703C2 (en) * 2010-09-15 2012-06-10 Валерий Сергеевич Прокопец Ash-cement binder (zolcit) based on acid ashes of thermal power plants

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИШКО Б.С. и др. Шире использовать золы тепловых. электростанций в цементном производстве, Цемент, 1977, N 6, с.1,2 *
ПЕТРОСОВ А.А. Производство цемента из золы тепловых. электростанций, Горный журнал, 2007, N 11, с. 50, 51. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014119288A (en) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102311809B (en) Greasy filth is the method for raw material production synthetic gas
Trushko et al. Topicality and possibilities for complete processing of red mud of aluminous production
CN103143448B (en) Method for extracting float coal, ferrous sulfide and kaoline from gangue through flotation
CN101935768B (en) Method for comprehensively recovering carbon from extraction of vanadium from stone coal
CN104446328B (en) A kind of many solid wastes are worked in coordination with and are utilized the method producing premixed and pumped high performance concrete
CN102603241A (en) Coal mine goaf filling material made of gangue
CN102167532A (en) concrete admixture and a method for preparing the concrete admixture by calcining coal gangue
EP2836315A1 (en) Stabilized red mud and methods of making the same
Fuller et al. Results of fly ash quality for disposal options from high thermal shares up to pure biomass combustion in a pilot-scale and large scale pulverized fuel power plants
CN104891855A (en) A method of extracting rare earth sulfate from coal gangue and applying the rare earth sulfate as a concrete additive
RU2543833C2 (en) Method of producing ash cement
CN113087480A (en) Application type cemented filling material containing superfine tail mud and preparation method and application thereof
CN106029849A (en) Method of enhancing the dry grinding efficiency of petcoke
Domanskaya et al. ICSC Problems and Perspectives of high-calcium fly ash from heat power plants in the composition of “green” building materials
CN111333352A (en) Novel tailing cementing material for metal mine full tailing filling
CN110240427A (en) A kind of cement slurry additive and its application and cement production process
WO2016057998A1 (en) Additions of clay and slag materials to coal combustion boilers
JP2016047519A (en) Method for insolubilization of heavy metal in coal ash, and method for manufacturing construction material in which heavy metal is insolubilized
CN201779968U (en) Roasting system of moving bed
CN108609878A (en) A kind of production line and its technique preparing aluminophosphates cementitious material using white clay
CN108191280A (en) A kind of method and concrete admixture of the dechlorination decarburization of chlorination tailings
CN102517102A (en) Sulfur-fixing agent
CN104107832B (en) A kind of processing method of pulp mill white clay industrial residue
CN104138806B (en) A kind of method extracting vanadic anhydride and carbon from low-carbon (LC) stone coal mine
DE938067C (en) Process for the production of ore sinter intended for subsequent refining in the blast furnace