Патент на изобретение №2270812

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА МАРОК ПЦ500Д0 И ПЦ400Д20

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения портландцемента марок ПЦ500Д0 и ПЦ400Д20 и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат – интенсификация процесса клинкерообразования, повышение качества портландцементного клинкера и, соответственно, портландцемента, снижение энергозатрат и материалоемкости производства. В способе получения портландцемента, включающем сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения К_Н – 0,85-0,95, глиноземным модулем р – 1,24-1,28, силикатным модулем n – 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м, с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO₃ используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008. При совместном помоле дополнительно могут быть введены активные минеральные добавки в количестве 20 мас. %. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Предлагаемое изобретение относится к получению портландцементного клинкера.

Известен способ получения портландцементного клинкера во вращающейся печи путем подачи цементного сырьевого шлама с ее холодного конца против и по направлению движения отходящих газов /Авторское свидетельство SU № 1193140 А, С 04 В 7/44; 23.11.85 г. Бюл. №43; заявка от 27.07.84 г. /Авторы Вин.В.Монтвила и Вит.В.Монтвила/.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ получения портландцемента, включающий сушку и грануляцию сырьевого шлама с влажностью 34-36%, коэффициентом насыщения К_н – 0,85-0,95, глиноземным модулем р – 1,24-1,28, n – 1,89-1,92 в концентраторе с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1500°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м, диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO₃ (см., например, Бутт Ю.М. Технология вяжущих веществ, Москва, 1965, с.174, 230, 331-332).

Целью предлагаемого изобретения является интенсификация процесса клинкерообразования, повышение качества портландцементного клинкера и портландцемента на его основе, снижение энергозатрат и материалоемкости производства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения портландцемента, включающем сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения К_H – 0,85-0,95, глиноземным модулем р – 1,24-1,28, силикатным модулем n – 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO₃, используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008.

При совместном помоле дополнительно могут быть введены активные минеральные добавки в количестве 20 мас. %.

Для приготовления сырьевого шлама используются следующие исходные материалы:

– Известняк Рязанского месторождения; Пятовского каръероуправления и/или Тульского месторождения;

– Зола-унос Люберецкой ТЭЦ;

– Отсев щебня железистого кварцита – ОАО “Михайловский ГОК” – Курского месторождения.

Химический состав исходных материалов для производства портландцемента марок ПЦ400Д20 и ПЦ500Д0 приведен в таблице 1.

Исходные материалы подбирают таким образом, чтобы сырьевой шлам при влажности 31,0-35,0% имел растекаемость 50-70 мм.

В таблице 2 приведен вещественный и дисперсный состав компонентов сырьевого шлама для получения портландцементного клинкера для портландцемента марок ПЦ400Д20 и ПЦ500Д0.

Таблица 2

Сырьевой шлам с влажностью 31-35% и растекаемостью 50-70 мм предварительно обрабатывают в запечном теплообменном устройстве-концентраторе шлама длиной 6 м и диаметром 4,5 м. В указанном концентраторе сырьевой шлам высушивается до влажности 5-6%, гранулируется до размера гранул 10-20 мм. Затем производят обжиг сырьевой смеси во вращающейся печи в течение 2-х часов, максимальная температура – 1450°С.

Далее производят помол полученного портландцементного клинкера в соотношении 75 мас. % клинкера и 5 мас. % природного гипса (3,5% в пересчете на SO₃). В этом случае получают портландцемент марки ПЦ500Д0. В том случае, если при помоле дополнительно вводят активные минеральные добавки в количестве 20%, получают портландцемент марки ПЦ400Д20. Полученный портландцемент без минеральной добавки марки ПЦ500Д0 удовлетворяет требованиям ГОСТа 10178-85. Портландцемент с минеральными добавками марки ПЦ400Д20 удовлетворяет требованиям ГОСТа 10178-85.

Способ осуществляют следующим образом.

В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

– известняк Рязанского месторождения – ЗАО “Горенка Неруд” ТУ-400-1-196-80 и ОАО “Пятовское к/у” и/или известняк из карьеров Тульского месторождения;

– зола-унос – ОАО “Люберецкая ТЭЦ-22” ТУ-34-70-10347-92;

– отсев щебня железистого кварцита – ОАО “Михайловский ГОК” ТУ-14-401209-97 – Курского месторождения;

В КАЧЕСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК:

– гипсовый камень Тульского месторождения – ООО “Гипс-Кнауф-Маркетинг” г. Новомосковск ГОСТ 4444013-32;

– активная минеральная добавка – доменный граншлак – ОАО “Северсталь” ГОСТ 3476-74;

– технологическое топливо – природный газ – Магистральный газопровод – Московское кольцо с калорийностью 7950 ккал/м³;

– используется артезианская вода и/или собственный водозабор на реке Пахре;

– Для футеровки вращающейся печи используют огнеупоры:

– периклазошпинельные – ПШГТ 28,29 – НПО “Уралбетон” ГОСТ 21436-75;

– алюмосиликатные ИЩУ 3, 4 – ОАО “Подольскогнеупор” ГОСТ 21436-75;

В качестве мелющих тел в шаровой мельнице используют:

– шары – ОАО ПСП “Катавмаш” ГОСТ 7524-83;

– цильпебсы – ЗАО “Пашийский металлургическо-цементный завод” ТУ 21-32-317-92.

Топливо при получении портландцементного клинкера – природный газ – Газопровод-Московское.

– электроэнергия – Мосэнерго.

Приготовленный в трубной двухкамерной сырьевой мельнице 2,6×13 сырьевой шлам из известняка, золы-уноса с тонкостью помола (остаток на сите 02) 3% откорректирован железосодержащей добавкой – отсев щебня железистого кварцита в вертикальных шламовых бассейнах. Сырьевой шлам с коэффициентом насыщения 0,95, глиноземным модулем 1,28 и силикатным модулем 1,89, имеющий влажность 35,0% и растекаемость 70 мм, насосами подают во вращающуюся печь через концентратор шлама, где шлам подвергается резкому удару о цепную завесу при температуре 900°C, при этом материал обезвоживается и комкуется до размеров частиц 10-20 мм, и в зону обжига вращающейся печи подают указанные гранулы с влажностью 5%. Обжигу при температуре 1400°С подвергают гранулы – во вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, производительностью 14,5 т/час, число оборотов печи на полном ходу 1,11 об/мин, число скоростей – 3, угол наклона печи – 5%.

Режимы обжига клинкеров для ПЦ400Д20, ПЦ500Д0 представлены в таблице 3.

Общее время пребывания обрабатываемого материала в печи – 2 часа максимум. В связи с вышеуказанными реологическими свойствами сырьевого шлама процессы клинкерообразования ускоряются, т.к. подготовка идет еще в концентраторе. Низкий силикатный модуль – 1,89 способствует понижению температуры обжига.

Полученный портландцементный клинкер характеризуется полным завершением процессов минералообразования, имеет отчетливую крупнозернистую кристаллизацию минералов алита и белита, фазовый состав которых приведен в таблице 4.

Таблица 4

Обожженный клинкер имеет плотность 1650-1700 г/л. Клинкер охлаждают до температуры 150-200°C в непрерывном барабанном холодильнике открытого типа:

завод-изготовитель фирмы “Полизиус” – производство ГДР;

диаметр – 2,268 м;

длина – 24,65 м;

угол наклона – 5%;

число оборотов – 2,56 об/мин, подавался по транспортеру на склад для “магазинирования”.

За вращающейся печью установлены два пылеулавливающих аппарата – электрофильтр типа ДГПН-42-2.

Производство по газу – 46000 м³/час;

площадь активного аппарата – 84 м²;

количество секций в электрофильтре – 2 шт.;

количество полей в каждой секции – 2;

степень очистки – 98-99%;

завод-изготовитель – г. Семибратово: п/я 6735. Температура на входе – 135°С, на выходе – 120°С;

разрежение перед фильтрами – 150 мм водного столба, разрежение после фильтра – 170 мм водного столба.

перерабатываемый материал – пылегазовая смесь;

производительность по газу – 150-200 т.м³/час;

температура газов на входе в электрофильтр – не более 330°С;

концентрация пыли в очищаемом газе, г/м, не более 60%;

допустимое разрежение – 50-65 мм водного столба;

степень очистки газа – 99,5;

сопротивление электрофильтра – 15.

Отходящие газы от охлаждения портландцементного клинкера в холодильном барабане используют одновременно для сушки активной минеральной техногенной добавки (доменный гранулированный шлак) или трепела. Минеральные добавки подают по транспортерной ленте на совместный помол с портландцементным клинкером в трубную 2-камерную цементную мельницу размером 3×2×15 м.

Помол ведут до тонкости помола, характеризуемой остатком на сите № 008 8,0-13,0% (удельной поверхностью в пределах 280-400 м²/кг)

Завод-изготовитель трубной мельницы – “Волгоцеммаш”.

Характеристики мельницы:

число оборотов – 18,08 об/мин;

производительность – 50 т/час;

электродвигатель СДЖС – 2-22-41-60 УХЛ-4;

мощность – 2000 кВт;

напряжение – 10000 В.

Размер камер:

I камера – 6,9 м, коэффициент заполнения – 0,25;

II камера – 7,65 м, коэффициент заполнения – 0,31.

Ассортимент загрузки:

I камера – диаметр 100-4,5 т – 450;

диаметр 90-6,0 т – 540;

диаметр 80-8,0 т – 640;

диаметр 70-13,0 т – 910;

диаметр 60-15,0 т – 900;

диаметр 50-10,0 т – 500;

II камера – цильпебс – 80 т.

Тип бронефутеровки:

I камера – конусно-волнистые;

II камера – гребенчатые.

За цементной мельницей №6 с размерами 3,2×15 м установлен

пылеулавливающий аппарат – рукавный фильтр ФРКИ-360:

3 циклона – диаметр 8,0 м;

площадь фильтрующей поверхности – 360 м³;

дымосос типа ДН-17;

производительность – 40000 м³/час;

напор – 400 мм водного столба;

перерабатываемый материал – пылевоздушная смесь;

температура на входе – 70°С, на выходе – 55°С;

разрежение на входе – 320 мм водного столба;

разрежение на выходе – 586 мм водного столба.

Приготовленные портландцементы испытывали по ГОСТ 310.1-310.4-85. Прочностные показатели цементов М400Д20, М500Д0 представлены в таблице 6.

Готовые портландцементы (цементы) упаковывают на упаковочной машине ПРМ-8-3 (Производство Чехия):

число наполняющих вентилей – 8 шт.;

число наполненных мешков – 2200-2400 шт.;

масса мешка – 50 кг;

скорость транспортера мешков – 0,8-1 м/с;

средняя наполняющего вентиля – 50 мм;

общая масса наполнителя – 11500 кг;

минимальная температура рабочей среды – +2°С;

максимальная температура рабочей среды – +40°С;

регулируемые обороты – 2,3-5,625 мин.

Таким образом, предлагаемый способ получения портландцемента марок ПЦ500Д0 и ПЦ400Д20 позволяет значительно интенсифицировать процесс клинкерообразования за счет особого состава и способа приготовления сырьевого шлама, обеспечивает получение портландцементного клинкера и портландцемента на его основе высокого качества, снижает энергозатраты, ускоряет процесс получения клинкера за счет использования концентратора сырьевого шлама, ускоряющего подготовку и усреднение сырья, и исключения зоны сушки во вращающейся печи.

Формула изобретения

1. Способ получения портландцемента, включающий сушку и грануляцию сырьевого шлама с коэффициентом насыщения К_Н – 0,85-0,95, глиноземным модулем р – 1,24-1,28, силикатным модулем n – 1,89-1,92 в концентраторе диаметром 4,5 м, с гирляндной цепной завесой с последующим обжигом полученных гранул при температуре 1400-1450°С в короткой вращающейся печи длиной 70 м и диаметром 3,0×3,6 м, охлаждением полученного клинкера и совместным помолом его и гипса в количестве 2,5-3,5 мас. % в пересчете на SO₃, отличающийся тем, что используют указанный сырьевой шлам с влажностью 31,0-35,0% и растекаемостью 50-70 мм, концентратор длиной 6 м, осуществляют сушку при температуре 700-900°С до влажности 5-6%, полученные гранулы имеют размер 10-20 мм, совместный помол ведут до тонкости помола 8,0-13,0% на сите 008.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при совместном помоле дополнительно вводят активные минеральные добавки в количестве 20 мас.%.

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Бурлов Юрий Александрович

НИЛ

Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество “Подольск-Цемент”

Договор № РД0011419 зарегистрирован 21.08.2006

Извещение опубликовано: 10.10.2006 БИ: 28/2006

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия