Способ получения портландцементного клинкера

Номер патента: 14136

Опубликовано: 29.10.2010

Авторы: Рамирез Тобиас Хомеро, Кастилло Линтон Карлос Энрике

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения портландцементного клинкера, включающий стадии:

a) приготовления сырьевой смеси с обеспечением коэффициента насыщения известью (LSF) менее 1, силикатного модуля (SM) в пределах от 2 до 3 и глиноземного модуля (AM) от 0 до 3 и корректировку тонкости размола сырьевой смеси таким образом, чтобы тонкость помола составляла приблизительно 80% от тонкости размола в сите с размером ячейки 200 меш;

b) загрузки сырьевой смеси;

c) предварительного нагрева сырьевой смеси;

d) кальцинирования предварительно нагретой сырьевой смеси;

e) спекания кальцинированной сырьевой смеси с целью получения портландцементного клинкера и

f) охлаждения цементного клинкера;

при этом значения регулирующих модулей LSF, SM и AM на стадии а) приготовления сырьевой смеси оптимизированы на основе количества содержащейся в твердом топливе серы, которая будет сожжена и связана в кальцинированной сырьевой смеси;

сырьевая смесь содержит вещество, стимулирующее образование клинкерных фаз в сырьевой смеси до стадии b) загрузки; и

проводится регулирование следующих рабочих параметров печи:

i) продолжительности обработки сырьевой смеси в печи;

ii) содержания SO3 и О2 у загрузочного отверстия печи, обеспечивающее окисление соединений серы, образующихся при сгорании топлива с содержанием серы, составляющим по меньшей мере 6,5%;

iii) содержания СО у загрузочного отверстия печи, составляющее менее или равное 500 млн-1; и

iv) температуры печи в диапазоне 1250-1300°С;

с целью обеспечения связывания серы, образующейся при сгорании твердого топлива, в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4, для формирования новых дополнительных фаз.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что твердое топливо, используемое для предварительного нагрева, декарбонизации и спекания сырьевой смеси, является нефтяным коксом с содержанием серы, составляющим более 6,5% от ее общего веса.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вещество, используемое для стимулирования формирования клинкерных фаз, выбирают из группы, состоящей из остаточного шлака сталелитейного, меднолитейного и аналогичного производства; фторосиликата кальция, солей тяжелых металлов, таких как цинк, медь, молибден; щелочных солей натрия, калия или лития, флюорита и шлака при производстве драгоценных металлов, таких как золото, серебро и платина.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что он включает стадию добавления корректора полученной клинкерной композиции с целью корректировки содержания вещества и стимулирования формирования фаз.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что указанный корректор полученной клинкерной композиции выбирают из группы, включающей ангидрат, бастнезит, пирит, лангбейнит, барий, любые промышленные серосодержащие отходы, газы, полученные при обессеривании газообразных продуктов горения, цементную пыль и/или их смеси.

Текст

Смотреть все

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СЕМЕКС РИСЕРЧ ГРУП АГ (CH) Амирез Тобиас Хомеро, Кастилло Линтон Карлос Энрике (MX) Представитель: В изобретении представлен способ получения портландцементного клинкера при низких температурах, связывающих серу, полученную при сгорании коксового топлива с высоким содержанием серы. В изобретении также описывается портландцементный клинкер, который включает новые дополнительные фазы. 014136 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу получения цементного клинкера и, в частности, оно относится к способу получения низкотемпературного портландцементного клинкера, обеспечивающего связывание SO3 нефтяного кокса, полученного путем сжигания нефтяного кокса с высоким серосодержанием. Предпосылки создания изобретения Хорошо известны способы и устройства, используемые для производства портландцементного клинкера. В целом, производственный процесс включает приготовление сырьевой смеси, содержащей смесь таких материалов, как известняк (СаСО 3), глину (глинистые материалы) (например, SiO2, Al2O3) и железосодержащие минералы (например, Fe2O3). С целью получения сырьевой смеси, обладающей требуемым конечным качеством, обычно приготовление смеси включает технологические стадии сушки,тонкого измельчения и загрузку указанных материалов в соответствующих отношениях для производства клинкера требуемого состава. После завершения приготовления сырьевой смеси, ее измельчения и гомогенизации при требуемом составе следующие стадии процесса производства портландцементного клинкера включают i) загрузку указанной приготовленной сырьевой смеси в обжиговую печь через подогреватель; ii) кальцинирование указанной предварительно подогретой сырьевой смеси для преобразования СаСО 3 в СаО и СО 2; iii) загрузку кальцинированной смеси в агломерационную печь и iv) спекание(процесс также известный как образование клинкера) кальцинированной смеси с целью образования клинкерных фаз, таких как трехкальциевый силикат (алит - C3S), двухкальциевый силикат (белит - C2S),трехкальциевый алюминат (С 3 А) и четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF) и иные мелкие фазы. Для проведения указанного технологического процесса требуется исключительно большое количество энергии на стадиях сушки, кальцинирования и спекания (образования клинкера) для поддержания высоких температур процесса, составляющих около 1450 С, в результате чего возникает необходимость в потреблении большого количества топлива. В настоящее время доступность топлива с высоким содержанием серы (S) и его низкая стоимость создают возможности для цементной промышленности, тем не менее для использования такого вида топлива требуются специальные процессы и технология обработки на основе новых способов, позволяющих упростить их использование без ущерба для непрерывной работы обжиговой печи. Одним из доступных дешевых видов топлива является нефтяной кокс, характеризующийся высоким серосодержанием. Ввиду своей природы это топливо обычно имеет высокое содержание элементарной серы (S) в пределах от 4,5 до более 7%. Содержащаяся в топливе сера при сгорании оказывает существенное влияние на процесс производства цементного клинкера. С одной стороны, указанный тип топлива позволяет генерировать тепло, необходимое для поддержания высокой температуры технологического процесса. С другой стороны, при сгорании топлива образуется диоксид серы SO2, количество которого при смешении с SO2, выделяющимся из серы, содержащейся в сырье, обычно используемом для приготовления сырьевой смеси, может достигать больших значений. В том случае, если не будут приняты специальные меры или не будут использованы соответствующие компенсационные методы для обработки,такое высокое содержание серы может привести к засорению подогревателя при осаждении серы в более холодных зонах подогревателя или обжиговой печи (800-900 С). Как известно, SO2, содержащийся как в газообразных продуктах сгорания, так и в сырьевой смеси,вступает в непосредственно в реакцию с СаО (известь) и другими соединениями, образуя при этом соединения сульфатированного кальция (сульфиты и сульфаты кальция - CaSO3 и CaSO4). В процессе высокотемпературного нагрева для формирования клинкерных фаз, уровень которого выше температуры разложения, снова происходит разложение сульфатированных соединений на SO2 и СаО. Последний компонент вступает в реакцию с образованием новых клинкерных соединений, а уносимый в газообразных продуктах сгорания SO2 возвращают к загрузочному отверстию смеси обжиговой печи для повторной реакции с подаваемой новой партией СаО. Таким образом, создается непрерывный цикл при постоянно возрастающих концентрациях серы. При достижении достаточно высоких концентраций SO2 и при отсутствии выпускных отверстий для снижения концентрации соединения серы оседают на наиболее холодных участках подогревателя, образуя скопления серы и создавая засорение, например, в подогревателе, дымовой камере, непосредственно в обжиговой печи и т.д. Это ведет к прерыванию технологического процесса, в результате чего снижается производительность, и в более серьезных случаях возникает необходимость в полной остановке производства, например, при образовании колец в клинкерной печи. В данной области техники предпринимались попытки сконструировать установки, оборудование и/или разработать способы, позволяющие использовать твердые виды топлива с высоким содержанием серы на основе решения проблем, относящихся к образованию SO2 и чрезмерному накоплению его отложений. Тем не менее, большинство технологических процессов и/или установок для производства портландцементного клинкера с использованием твердых видов топлива с высоким содержанием серы имеют определенные недостатки, заключающиеся в сложности технологических процессов и оборудования, а также высокой стоимости производства. В патенте США 6599123 от 29 июля 2003 г. "Способ получения цементного клинкера с использованием кокса с высоким содержанием серы" приведено более детальное рассмотрение мер, предпринятых в отношении разработки указанной технологии. Предлагае-1 014136 мое решение проблем, связанных с использованием твердых видов топлива с высоким содержанием серы, описано в патенте США 6383283, выданном 7 мая 2002 г. Джозефу Е. Доументу и озаглавленном"Контроль за производственным процессом цементного клинкера путем анализа серы в конечном продукте". К сожалению, технологические процессы и/или установки, использующие топливо с высоким содержанием серы для производства портландцементного клинкера, на которые дается ссылка в указанном документе, не являются приемлемыми для производства клинкера при низких температурах в том случае, когда сырьевая смесь не включает сульфурированные компоненты и вещества, которые будут стимулировать формирование новых клинкерных фаз. Технологические процессы для производства цементного клинкера при низких температурах или при низком потреблении энергии, обеспечивающие снижение расхода топлива, осуществляются путем введения минерализирующих веществ в подаваемую сырьевую смесь. Обычно такие минерализурующие вещества, как флюорит (CaF2) и сульфат кальция (CaSO4), используются в качестве компонентов сырьевой смеси. Известно, что добавление минерализирующих веществ может изменить скорость протекания клинкерообразующей реакции, тем самым ускоряя реакцию и снижая потребление энергии, требующейся для протекания клинкерообразующей реакции. Например, в патенте США 5698027 описывается способ и устройство для производства минерализированного портландцементного клинкера, в котором предпочтительным минерализирующим источником является побочный продукт десульфуризации газообразных продуктов сгорания. Для описанных способа и устройства требуется оборудование и дополнительные стадии обработки или подачи побочного продукта десульфуризации газообразных продуктов сгорания для технологического процесса получения клинкера. Кроме того, во избежание возникновения проблем засорения или образования отложений в результате разложения сульфата кальция загрузку минерализирующего вещества производят в i) зоне кальцинирования, ii) трубопроводе третичного воздуха или iii) зоне предварительного обжига. В патенте 5698027 содержится ошибочное утверждение о том, что минерализирующую добавку необходимо подавать непосредственно в сырьевую смесь, загружаемую в клинкерную печь. Аналогичным образом, в патенте не проиллюстрированы и не приведены примеры относительно того, каким образом твердое топливо с высоким содержанием серы (например, нефтяной кокс) может быть использовано в качестве минерализирующего источника на всех стадиях технологического процесса. В патенте Испании 8605210, выданном Верховному Совету по научным исследованиям и озаглавленному "Способ получения клинкера при низком уровне потребления энергии с использованием флюорита и сульфатов в качестве сырьевых компонентов", предусматривается создание способа, в соответствии с которым сырьевую смесь смешивают с флюоритом и сульфатом (CaF2 + CaSO4). В указанном патенте Испании не содержится упоминание о конкретном применении коксового топлива с высоким серосодержанием и конкретный технологический процесс, в котором сера, образующаяся в процессе сгорания топлива, связывается в кальцинированной смеси внутри клинкерной печи с целью формирования сульфатного компонента, не приводящего к образованию отложений и засорению оборудования, что имеет место при использовании такого вида топлива. Таким образом, в описанном способе используется корректор полученной композиции клинкера с целью корректировки содержания вещества фазообразования. В международной публикацииWO 93/21122 от 28 октября 1992 г., опубликованной от имениAalborg Portland A/S и озаглавленной "Композиция цемента", описывается комбинация минерализованного цемента, иными словами цемента, полученного с использованием минерализирующей добавки с"экспандером" для достижения значительного снижения потребления энергии и выбросов СО 2 и NOx. Известно, что добавление минерализирующего вещества к клинкеру повышает его реакционную способность с целью снижения потребления энергии при изготовлении цемента. В данном документе дается ссылка на тот факт, что сульфатный компонент может быть введен в обжиговую печь в качестве части топлива, иными словами предусматривается использование серосодержащего топлива. Тем не менее, в нем не описывается конкретное применение ни серосодержащего топлива, ни твердого коксового топлива с высоким содержанием серы, ни конкретный технологический процесс, в котором сера, образующаяся при сжигании топлива, связывалась в кальцинированной смеси внутри клинкерной печи с целью формирования сульфатного компонента, тем самым исключая решение проблем, с которыми сталкивались при использовании указанных видов топлива. В соответствии с вышеизложенным отсутствуют материалы в данной области, в которых описывается или предлагается способ для производства портландцементного клинкера при низких температурах,обеспечивающий связывание серы, образующейся при сгорании коксового топлива с большим содержанием серы, превышающим 6,5%, в котором не используются сульфатированные соединения в сырьевой смеси. Кроме того, ни один из вышеупомянутых патентов не содержит описания фаз клинкера, получаемого с помощью указанного способа. Таким образом, возникает необходимость в способе, который обеспечил бы более экономичное и более производительное получение клинкера при низких температурах с применением таких видов топлива с высоким серосодержанием, как нефтяной кокс. Это позволит избежать проблемы разложения CaSO4, а также проблемы, связанные с засорением и появлением плотных отложений ввиду высоких концентраций SO2 и (или) SO3 в системе.-2 014136 В результате этого одной из целей настоящего изобретения является создание экономичного по энергопотреблению способа для получения цементного клинкера, в котором повышенный процент серы,образующийся в процессе горения твердого топлива с высоким серосодержанием, связывается в клинкере без применения сульфатированного компонента в сырьевой смеси и с добавлением вещества, стимулирующего формирование фаз. Другой целью настоящего изобретения является получение клинкера с новыми фазами, но с характеристиками, аналогичными характеристикам портландцементного клинкера. Дополнительной целью настоящего изобретения является создание цементного клинкера, для которого, в конечном счете, требуется добавление корректора полученной композиции клинкера в зависимости от качества и серосодержания твердого топлива. Краткое изложение сущности изобретения Изобретение предусматривает способ для получения портландцементного клинкера при низких температурах, включающий следующие стадии: приготовление сырьевой смеси на основе коэффициента насыщения известью (LSF), силикатного модуля (SM) и глиноземного модуля (AM) и корректировку тонкости размола сырьевой смеси, при этом LSF составляет менее 1, SM находится в пределах от 2 до 3 иAM - от 0 до 3, и корректировка тонкости размола должна составлять приблизительно 80% от тонкости размола в сите с размером ячейки 200 меш (приблизительно 75 мкм); загрузку сырьевой смеси; предварительный нагрев сырьевой смеси; кальцинирование предварительно нагретой сырьевой смеси; спекание кальцинированной сырьевой смеси с целью получения портландцементного клинкера и охлаждение цементного клинкера, в котором регулирующие модули на стадии а) для приготовления сырьевой смеси основаны на содержании серы твердого топлива, которая будет сожжена и связана в кальцинированной сырьевой смеси и в котором сырьевая смесь не включает сульфатированные соединения, а вместо этого добавляют вещество с целью стимулирования образования клинкерных фаз в сырьевой смеси до стадииb) загрузка, и рабочие параметры обжиговой печи регулируются с целью обеспечения повышенного или полного связывания серы, образующейся в процессе сгорания твердого топлива в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4, для формирования новых дополнительных фаз. Изобретение также включает получение цементного клинкера типа портланд, получаемого при низких температурах путем сгорания нефтяного кокса с содержанием серы, составляющим по меньшей мере 6,5%, при котором клинкер включает новые дополнительные фазы. Подробное описание иллюстративных предпочтительных примеров осуществления изобретения Известный способ производства портландцементного клинкера включает стадии i) загрузки сырьевой смеси; ii) предварительного подогрева сырьевой смеси с помощью системы предварительного подогрева; iii) предварительного кальцинирования предварительно подогретой сырьевой смеси с помощью установки для предварительного кальцинирования; iv) спекания кальцинированной сырьевой смеси предпочтительно во вращающейся печи для получения цементного клинкера и v) охлаждения полученного цементного клинкера. Сырьевая смесь, подаваемая во вращающуюся печь, предварительно подогревается и частично декарбонизируется в системе предварительного нагрева и в установке для предварительного кальцинирования с использованием тепла газообразных продуктов сгорания, отбираемых из вращающейся печи и из установки для предварительного кальцинирования. В процессе смешивания газообразных продуктов сгорания и сырьевой смеси известь (СаО) в сырьевой смеси и двуокись серы (SO2) в газообразных продуктах сгорания вступают в реакцию и образуют соединения сульфатированного кальция, такие как сульфит кальция (CaSO3). Сульфит кальция образуется в подогревателе и в загрузочном отверстии печи. Сульфит кальция реагирует с кислородом внутри системы предварительного нагрева, в результате чего образуется сульфат кальция (CaSO4) при наличии достаточного количества кислорода. Если содержание кислорода является недостаточным в атмосфере отверстия печи для загрузки твердых веществ с целью формирования активной окислительной газовой среды, может произойти разложение сульфата кальция на известь (СаО) и двуокись серы (SO2), в результате чего в загрузочном отверстии печи образуются отложения. При недостаточном содержании кислорода внутри вращающейся печи образуется окись углерода (СО), являющаяся супервосстановителем и способствующая разложению сульфата кальция при температурах ниже 1500 С. Такое разложение также ведет к увеличению концентрации двуокиси серы в газовой атмосфере внутри печи, в результате чего происходит отложение соединений серы на стенках системы предварительного нагрева или в отверстии печи для загрузки твердых веществ. При сгорании твердого топлива с высоким содержанием серы (например, выше 6,5%), такого как нефтяной кокс, происходит увеличении отложений соединений серы ввиду повышенной концентрации двуокиси серы в газовой атмосфере печи. Повышенная циркуляция серы в газах приводит к увеличению количества сульфатированных соединений. Этот процесс может привести к увеличению отложений до такой степени,при которой происходит засорение загрузочного отверстия печи и подогревателя (включая циклоны подогревателя и соединительные трубопроводы циклонов), и, в конечном счете, к остановке производства. С целью обеспечения эффективного использования нефтяного кокса с высоким содержанием серы(более 6,5 вес.%) сырьевую смесь необходимо предварительно обработать с целью повышения ее физи-3 014136 ко-химических характеристик. Таким образом, приготовление компонентов сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера при низких температурах в соответствии с настоящим изобретением осуществляется в соответствии с идеями патента США 6599123, который включен в настоящий документ в виде ссылки. При обработке сырьевой смеси, также называемой заданным повышением характеристик, учитывается оценка и повышение обжигаемости сырьевой смеси путем корректировки регулирующих модулей и корректировки тонкости размола сырьевой смеси, измеряемой в мешах 200 (75 мкм) и 50 (300 мкм). Сырьевая смесь обычно состоит из известняка (СаСО 3), глин (SiO2, Al2O3) и железосодержащего минерала (Fe2O3) в соответствующих отношениях с целью достижения требуемого качества цементного клинкера, т.е. соответствующее количество соединений, в основном требующихся для формирования клинкера, например трехкальциевого силиката. Отношение сырьевых материалов регулируется с помощью соотношения соединений (SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3), называемого регулирующими модулями. В целом указанные регулирующие модули включают коэффициент насыщения известью (LSF), силикатный модуль (SM) и глиноземный модуль (AM). Расчет регулирующих модулей производится в соответствии со следующими уравнениями: а) коэффициент насыщения известьюSM = SiO2/(Al2O3 + Fe2O3); с) глиноземный модуль АМ = Al2O3/Fe2O3. Как известно, большие значения регулирующих модулей, например, в коэффициенте насыщения известью (LSF), силикатном модуле (SM) и глиноземном модуле (AM) приводят к усложнению процесса преобразования сырьевой смеси в клинкер (низкая обжигаемость) (см. табл. 1). В таблице приведены значения обжигаемости сырьевой смеси в зависимости от LSF. Кроме того, известно, что тонкость размола сырьевой смеси (размер частиц) также влияет на ее обжигаемость, при этом обжигаемость сырьевой смеси, содержащей более мелкие частицы, улучшается (см. табл. 2). Таблица 1 Процесс обработки или оптимизации физико-химических характеристик и тонкость размола сырьевой смеси позволяют эффективно использовать твердое топливо с высоким содержанием серы, в результате чего исключаются проблемы, связанные с горением указанного топлива, в частности засорение подогревателя, засорение дымовой камеры и образование колец в агломерационной печи ввиду высоких-4 014136 концентраций серы в газообразных продуктах сгорания. При использовании настоящего изобретения значения регулирующих модулей для составления сырьевой смеси могут быть изменены или оптимизированы в результате сжигаемого твердого топлива с высоким содержанием серы. Значения регулирующих модулей для составления сырьевой смеси в основном предпочтительно основаны на количестве серы, содержащейся в сжигаемом твердом топливе, например в нефтяном коксе, которая будет вязана при более высоком процентном отношении в полученном клинкере, таком как сульфат кальция. Кроме обычных компонентов (известняк [СаСО 3], глины [SiO2, Al2O3] и железосодержащий минерал [Fe2O3]), сырьевая смесь в соответствии с настоящим изобретением включает вещество, стимулирующее формирование фаз смеси, отличающейся от сульфатного соединения. Один предпочтительный способ настоящего изобретения не предусматривает использование сульфатированных компонентов в сырьевой смеси. Вещество, используемое для стимулирования формирования фаз в соответствии с настоящим изобретением, выбирают из группы, состоящей из остаточного шлака сталелитейного, меднолитейного и аналогичного производства; фторосиликата кальция, солей тяжелых металлов, таких как цинк, медь, молибден; щелочных солей натрия, калия или лития, флюорита и шлака при производстве драгоценных металлов, таких как золото, серебро и платина. Вещество, используемое для стимулирования формирования фаз, добавляют к сырьевой смеси в количестве, изменяющемся в диапазоне от приблизительно 0,1 до 1,0% от веса сырьевой смеси. Добавление вещества, стимулирующего формирование фаз в соответствии с настоящим изобретением, или смеси веществ, являющихся несульфатированными соединениями, и которые обычно не используются в сырьевой смеси, позволяет изменить скорость протекания клинкерообразующей реакции и снизить потребление энергии, требуемой для протекания указанной клинкерообразующей реакции, с целью получения клинкера при температуре приблизительно 1300 С. После проведения обработки сырьевой смеси с целью оптимизации ее физико-химических характеристик, как указывалось выше, и после добавления вещества, стимулирующего формирование фаз, в пропорции приблизительно 0,1-1% от общего веса указанной сырьевой смеси ее подают в подогреватель и далее в установку для предварительного кальцинирования с целью подогрева, сушки и декарбонизации оптимизированной сырьевой смеси. Указанные технологические процессы проводят в атмосфере газообразных продуктов сгорания топлива, подаваемого в горелку установки для предварительного кальцинирования и/или в главную горелку вращающейся клинкерной печи, в которой S, образующаяся в виде SO2,в основном за счет газообразных продуктов сгорания нефтяного кокса с высоким содержанием серы (более 6,5%) вступает в реакцию с сырьевой смесью, связываясь в указанной сырьевой смеси, и в сочетании с СаО образует сульфатированные соединения, такие как CaSO3 и CaSO4, получаемые в результате реакции между известью (СаО) сырьевой смеси и двуокисью серы (SO2), содержащейся в газообразных продуктах сгорания. Заявители настоящего изобретения обнаружили, что использование оптимизированной сырьевой смеси, не включающей добавку сульфатированных компонентов, но включающей по меньшей мере одно вещество для стимулирования формирования клинкерных фаз в сочетании с регулированием определенных параметров процесса, таких как i) продолжительность обработки оптимизированной сырьевой смеси, ii) регулирование SO3 и О 2 в загрузочном отверстии печи, обеспечивающее окисление соединений серы, содержащихся в топливе (например, кокс с содержанием серы по меньшей мере 6,5%), iii) регулирование СО в загрузочном отверстии печи в количестве, менее или равном 500 млн-1 (промилле), и iv) регулирование температуры (в диапазоне от 1250 до 1300 С) внутри печи обеспечивает повышенное,если даже практически полное, связывание серы, образующейся в результате горения твердого топлива,в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4, с целью создания новых дополнительных требуемых фаз, таких как C4A3S и (или) CS. Далее используют корректор полученной клинкерной композиции с целью корректировки содержания вещества для стимулирования формирования фаз. Указанный корректор композиции выбирают из группы, включающей ангидрат, бастнезит, пирит, лангбейнит, барий, любые промышленные серосодержащие отходы, газы, полученные при обессеривании газообразных продуктов горения, цементную пыль и т.д. Иными словами и в соответствии с утверждением в патенте США 6599123 снижение температуры на клинкерообразующей стадии является основополагающим в качестве эксплуатационной меры, позволяющей использовать кокс с высоким содержанием серы (например, по меньшей мере 6,5%), в результате чего практически полностью исключаются проблемы, связанные с указанным коксом. В соответствии с настоящим изобретением эксплуатационный режим печи для производства клинкера необходимо подбирать таким образом, чтобы сера нефтяного кокса с высоким серосодержанием,т.е. более 6,5% от веса серы, в сочетании с оптимизированной сырьевой смесью веществом, стимулирующим формирование клинкерных фаз, и вышеупомянутыми регулирующими факторами могла быть эффективно связана в клинкере. Важным фактором, обеспечивающим снижение клинкерообразующей температуры и практическое устранение проблем, относящихся к сульфатированным соединениям, образованным в результате реак-5 014136 ции СаО и газообразных продуктов сгорания топлива с высоким содержанием серы для получения клинкера с требуемыми свойствами, является проведение измерений содержании серы, связанной в клинкере и являющейся частью клинкерной композиции, измеряемой в виде показателя SO3. Регулирующий параметр для SO3 в клинкере установлен в зависимости от серы, образующейся в процессе сгорания твердого топлива. В качестве дополнительного важного фактора способ получения цементного клинкера в соответствии с настоящим изобретением также предусматривает регулирование процесса проведения измерений содержания SO3 в кальцинированном материале, подаваемом из предшествующего циклона в загрузочное отверстие печи, при этом увеличение содержания SO3 в указанном кальцинированном материале указывает на то, что происходит усиление цикла серы (внутри системы). Таким образом, клинкер, полученный во вращающейся клинкерной печи с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением, в котором применяется кокс с высоким содержанием серы, позволяет сократить и даже исключить необходимость добавления корректора полученной композиции клинкера (например, гипс(CaSO4. 2H2O в цементе в качестве регулятора времени схватывания. Ниже представлены примеры исключительно в иллюстративных целях, которые ни в коей мере не ограничивают объем настоящего изобретения. Примеры Пример 1. Сырьевую смесь приготавливают на основе твердого топлива с высоким содержанием серы, такого как нефтяной кокс, составляющим более 8,5%. Материалы, из которых состоит сырьевая смесь, включающая известняк и глины, подвергают обработке с целью приготовления оптимизированной сырьевой смеси, в которой известняк составляет 65,3% от ее веса и глины - 29,3% от ее веса, исходя из общего веса сырьевой смеси, характеризующейся следующими регулирующими модулями. Перед загрузкой оптимизированной сырьевой смеси добавляют флюорит в количестве 0,25% исходя из общего веса оптимизированной сырьевой смеси с целью стимулирования формирования фаз. Оптимизированную сырьевую смесь загружают в клинкерную печь, подавая ее через подогреватель и установку для предварительного кальцинирования, при этом содержание SO3 и О 2 регулируют у загрузочного отверстия печи с целью обеспечения окисления соединений серы, и проводят контроль того,чтобы содержание СО на входе в печь составляло менее или равнялось 500 млн-1. Клинкерообразующая реакция в печи протекает при температуре 1300 С, и соответствующая продолжительность обработки требуется для обеспечения повышенного связывания вплоть до 100% серы, образующейся при сгорании твердого топлива, в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4 и иные сульфатированные соединения. В результате этого получают клинкер со следующими дополнительными минералогическими фазами:-6 014136 После завершения клинкерообразующей реакции и формирования новых дополнительных фаз клинкер подают в холодильник с пластинчатым оребрением, в котором полученный клинкер имеет следующую композицию: Пример 2. Сырьевую смесь приготавливают на основе твердого топлива с высоким содержанием серы, такого как нефтяной кокс, составляющим более 8,5%. Материалы, из которых состоит сырьевая смесь, включающая известняк, глины, железосодержащий минерал и Т золу, подвергают обработке с целью приготовления оптимизированной сырьевой смеси, в которой известняк составляет 66,4% от ее веса, глины 29,1%, железосодержащий материал 1,5% и Т зола - от 3,0 до 5,0% исходя из общего веса сырьевой смеси, характеризующейся следующими регулирующими модулями: Перед загрузкой оптимизированной сырьевой смеси добавляют флюорит в количестве 0,30% исходя из общего веса оптимизированной сырьевой смеси с целью стимулирования формирования фаз. Оптимизированную сырьевую смесь загружают в клинкерную печь, подавая ее через подогрева-7 014136 тель, при этом содержание SO3 и О 2 регулируют в загрузочном отверстии печи с целью обеспечения окисления соединений серы и проводят контроль того, чтобы содержание СО на входе в печь составляло менее или равнялось 500 млн-1. Клинкерообразующая реакция в печи протекает при температуре 1300 С,и соответствующая продолжительность обработки требуется для обеспечения повышенного связывания вплоть до 100% серы, образующейся при сгорании твердого топлива, в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4 и иные сульфатированные соединения. В результате этого получают клинкер со следующими дополнительными минералогическими фазами: После завершения клинкерообразующей реакции и формирования новых дополнительных фаз клинкер подают во вспомогательный холодильник, в котором полученный клинкер имеет следующую композицию: Даже несмотря на то что настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано в определенной степени, необходимо подчеркнуть тот факт, что в него могут быть внесены различные изменения. Таким образом, изобретение не следует рассматривать никоим образом как ограниченное, за исключением ограничений, определяемых вышеуказанным способом и существом прилагаемой формулы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения портландцементного клинкера, включающий стадии:a) приготовления сырьевой смеси с обеспечением коэффициента насыщения известью (LSF) менее 1, силикатного модуля (SM) в пределах от 2 до 3 и глиноземного модуля (AM) от 0 до 3 и корректировку тонкости размола сырьевой смеси таким образом, чтобы тонкость помола составляла приблизительно 80% от тонкости размола в сите с размером ячейки 200 меш;c) предварительного нагрева сырьевой смеси;d) кальцинирования предварительно нагретой сырьевой смеси;e) спекания кальцинированной сырьевой смеси с целью получения портландцементного клинкера иf) охлаждения цементного клинкера; при этом значения регулирующих модулей LSF, SM и AM на стадии а) приготовления сырьевой смеси оптимизированы на основе количества содержащейся в твердом топливе серы, которая будет сожжена и связана в кальцинированной сырьевой смеси; сырьевая смесь содержит вещество, стимулирующее образование клинкерных фаз в сырьевой смеси до стадии b) загрузки; и проводится регулирование следующих рабочих параметров печи:i) продолжительности обработки сырьевой смеси в печи;ii) содержания SO3 и О 2 у загрузочного отверстия печи, обеспечивающее окисление соединений серы, образующихся при сгорании топлива с содержанием серы, составляющим по меньшей мере 6,5%;iii) содержания СО у загрузочного отверстия печи, составляющее менее или равное 500 млн-1; иiv) температуры печи в диапазоне 1250-1300 С; с целью обеспечения связывания серы, образующейся при сгорании твердого топлива, в кальцинированной сырьевой смеси, такой как CaSO4, для формирования новых дополнительных фаз. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что твердое топливо, используемое для предварительного нагрева, декарбонизации и спекания сырьевой смеси, является нефтяным коксом с содержанием серы,составляющим более 6,5% от ее общего веса. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вещество, используемое для стимулирования формирования клинкерных фаз, выбирают из группы, состоящей из остаточного шлака сталелитейного, меднолитейного и аналогичного производства; фторосиликата кальция, солей тяжелых металлов, таких как цинк, медь, молибден; щелочных солей натрия, калия или лития, флюорита и шлака при производстве драгоценных металлов, таких как золото, серебро и платина. 4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что он включает стадию добавления корректора полученной клинкерной композиции с целью корректировки содержания вещества и стимулирования формирования фаз. 5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что указанный корректор полученной клинкерной композиции выбирают из группы, включающей ангидрат, бастнезит, пирит, лангбейнит, барий, любые промышленные серосодержащие отходы, газы, полученные при обессеривании газообразных продуктов горения, цементную пыль и/или их смеси.

МПК / Метки

МПК: C04B 28/16, C04B 28/02, C04B 7/345, C04B 7/44

Метки: получения, клинкера, способ, портландцементного

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-14136-sposob-polucheniya-portlandcementnogo-klinkera.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения портландцементного клинкера</a>

Похожие патенты