Alsatelecom.ru

Стройматериалы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автореферат диссертации по химической технологии,, диссертация на тему: Жидкофазное спекание и образование обмазки во вращающихся печах

автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему: Жидкофазное спекание и образование обмазки во вращающихся печах

Автореферат диссертации по теме «Жидкофазное спекание и образование обмазки во вращающихся печах»

На ярав&х рукописи

ЖИДКОФАЗНОЕ СПЕКАНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ ОБМАЗКИ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ

Специальность 05.17. 11 — Технология керамичесих, силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена ва кафедре химической технологии вяжущих веществ Белгородской государственной технологической академии строительных материалов

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Классеи Виктор Кориеевич

Официальные оппоненты — доктор технических паук Альбац Борис Самуилович

— кандидат технических наук Соболев Николай Евгеньевич

Ведущая организация — АО «Уралцемент»

Защита состоится «19 » ноября 1899 г. в 14 часов .на заседании диссертационного Совета К 004.98.01 в Белгородской государственной технологической академии строительных материалов (БелГТАСМ) по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БелГТАСМ.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью, просим направлять но адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БелГТАСМ, отдел аспирантуры.

Автореферат разослан » 18 » октября 1900 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Цементная промышленность является одной из отраслей строительной индустрии, потребляющей большое количество материальных и энергетических ресурсов. Важнейшими показателями, характеризующими эффективность работы цементных вращающихся печей, являются удельный расход топлива и огнеупоров, стойкость футеровки и качество клинкера. Все эти параметры в значительной степени определяются высокотемпературными процессами, протекающими при спекании клинкера с участием расплава. Количество и свойства жидкой фазы оказывают решающее влияние на формирование обмазки и клинкерных гранул в зоне спекания вращающихся печей. Оптимальные условия жидкофазного спекания обеспечивают рациональную гранулометрию клинкера, высокое качество цемента, устойчивую обмазку в печи и экономию топлива.Защитиая обмазка предохраняет огнеупорную футеровку от быстрого износа и воздействия высоких температур и вследствие дополнительной теплоизоляции в несколько раз сокращает потери тепла через корпус. Это приводит к многократному увеличению срока службы и снижению расхода огнеупоров и совместно с оптимальной 13>анулометрисй клинкера к экономии топлива. Следовательно, целесообразны исследования, направленные на решение вышеуказанных задач. ■ ■

Работа выполнялась в соответствии о комплексной программой МПСМ по совершенствованию мокрого способа производства иа1985 г. (проблема 02. 04. 03), программой «Топливо » на 1986-1900 г. (проблема 04. 03), перечнем важнейших работ АО «Концерн Цемент» на 1990-1896 г. (шифр-15н), тематическим планам НИР ВелГТАСМ, финансируемых из средств республиканского бюджета.

Цель настоящей работы заключается в разработке технологических научно обоснованных принципов оптимизации . процессов образования обмазки и агрегирования клинкера во вращающейся печи, направленных на .экономию топлива и огнеупоров.

В соответствии с поставленной целью определены следующие направления работы:

— исследование процессов образования обмазки и грянул , анализ состава и причин возникновения наростов в промышленных ппчах;

— изучение нысокотемпсратурных процессов взаимодействия контактирующих тел путем определения сп.’.ы сцеплрння о енетомях клиикер-огнеупор, клинкер-обмазка;

— выявление условий нагреве огнеупоров на распределение нагрузки и разработка мероприятий, позволяющих снианть термические напряжения в отдельном кирпиче и в футеровке в целом;

-выяснение особенностей сушки шлама различной природы, с изучением влияния комплекса теплообменных устройств на стабильность режима работы печи и процессы формирования обмазки и гранул а зоне спекания;

— изучение влияния условий сжигания топлива во вращающейся печи на процесс образования и службы обмазки.

ИяХЗМая^овидна- Развиты представления о взаимозависимых физико-химических и тепломассообменньге процессах, протекающих во вращающихся печах, и уточнены механизмы образования и разрушения обмазки, кольцеобразовашш при неравновесных условиях протекания реакций, гранулирования материала в зависимости от количества жидкой фазы и дисперсности твердой составляющей.

С использованием раора бота иных экспериментальных методов осуществлено физическое моделирование процессов формирования и разрушения гранул и обмазки во вращающихся огрегитах, терма на пряжений в огнеупоре, а также тепломассообмена в цепных завесах.

• Установлена взаимозависимость процессов образования обмазки и формирования клинкерных гранул — размер гранул является критерием состояния обмазки в печи.

Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден преимущественный процесс разрушения футеровки в высокотемпературных зонах, вызнанный термическими напряжениями при тепловом ударе и механическими нагрузками при недостаточной толщине термокомпенсатора. Предложен новый состав термокомпенсатора на основе изучения системы СаС03 — СаО — Сг2Оя .

Читайте так же:
Как залить цементным раствором двор

Предложен механизм образования колец в начале зоны спекания, обусловленный возникновением избыточного количества иизкоосновно-го силикатного расплава при температуре ниже 1200°С вследствие неравновесности системы из-за волнообразного движения материала и последующей кристаллизации жидкой фалы при со насыщении оксидом кальция.

тан комплекс технологических и конструкторских решений, направленных на оигимиздлию обжига цементного клинкера но нрашиющихсл ипчнх, который пключаот модернизацию холодилмшкоп, горе.чочных и ТРИ.чооСмеинмх устройств и метпды рсгулнр’ • rw « Р.,с. 1. J13M. .U1..K. eil.im cui’iuit;- силои- >>го обусловлено составом сырья, а

шш кл>1нко|>;п с по.ч.кглшл’! и за- именно, различным содержанием MgO, TÄT« ихц- S°3 » шолочой и обжигаемом материале 3 -IIUW -ПХЦ; ■ Нс

Таким образом, размер им клинкерных гранул является показателем состояния обмазки в печи. При размере гранул менее Змм обрааова-1% ние обмазки затруднено’из-аа недостатка жидкой фазы, и увеличение размера гранул более 20мм сопровождается ее разрушением. Устойчивому формированию гранул соот-38 з| 4а 42Уяф,% ветствует оптимальный роя-Рис. 3. Взаимосвязь между размерами |ранул мер образующихся гранул II-(1,2) и способностью материала к образованию 20мм обмазки-См (3,4) от содержания жилкой фазы: !

1,3-для смеси с вуд-ЗОО м2/кг; 2,4-для смеси с Зуд.’»400 м»/кг ■

Температурные условия службы огнеупорной футеровки

Хорошо сформированная обмазка обеспечивает сохранность огнеупорной футеровки в процессе работы печи. Но в первые часы после розжига, когда обмазка отсутствует или при срыве обмазки с поверхности огнеупора, в нем могут возникать термические напряжения.

Для определения распределения температуры по толщине футербв-ки был изготовлен образец из огнеупора марки 11ХЦ с заранее припеченной обмазкой. Производился постепенный нагрев до 1360’С, затем моделировались условия обрушения обмазки. Установлено, что о первую минуту после обрыва обмазки скорость изменения температуры в огнеупоре на расстоянии Б мм от горячего обреза максимальна и достигает ЮО’С/мин. Обрушение обмазки приводит к резкому тепловому воздействию на огнеупор, возникновению термических напряжений, вызывающих образование трещии И сколов. Поэтому необходимо стремиться к созданию на футеровке устойчивого слоя защитной обмазки и к стабилизации режима обжига, предотвращающего ее обрушение.

Футеровка вращающейся печи заключена в металлический корпус, и, если не обеспечивается компенсация возникающего при нагреве расширения, начинается ре разрушение, С целью разработки компенсатора термического расширения исследовано взаимодействия п системе Са0-Сг«03с низкотемпературной айтектикоА.

Ora система представляет интерес также потому, что избыточный оксид кальция, содержащийся в обжигаемой смеси, может взаимодействовать с хромовой составляющей огнеупора, и оказывать влияние на обмазку. На рис.4 предетавлеьа дериватограмма эвтектической смеси СаС03 и СггРз- Эцдоэффекты при 805 и 1050’С соответствуют диссоциации СаСОз и плавлению эвтектики. Изменение массы в исследуемой системе происходит не только в процессе диссоциации карбоната кальция, a также в результате изменения валентности хрома. В процессе

плавления идет окисление Сг3*» до С г61″ с образованием СаСг04, при дадьпешем нагреве происходит частичное восстановление с образованием СаСг204. Высокотемпературный РФА показал что даже при температуре , выше эвтектики содержится твердая фаги. Эти данные не совпадают с диаграммами состояния Форда В. и Фиту-ша В.

С учетом указанных особенностей взаимодействия в системе СаО — Сгг03 разработан и защищен (a.c.N 1645249) тер-иокомпенсатор, состоящий из 64 -67% СаСОз и 33-36% Сг203, позволяющий компенсировать термическое расширение огнеупорного кирпича по высоте первоначально Рис. 4 ДТА эя-тестмчеасо* смеси за счет разрыхления структуры при де-СаСО»+ CrJ®» карбонизации СаСОз, а в последующем

благодаря позонному плавлению и впитыванию эвтектического расплава в стенки огиеупюра с возникновением зазора между кирпичами по глубине кладки и сохранением слоя термокомпенсатора в нижней (холодной) части футеровки.

Иссяедоааме режима работы теилообмеиных устройств и их ютае та процесс образовании обмазки Одним из основных условий обеспечения высокой стойкости футеровки, создания и сохранения защитной обма.чки яш;яется равномерная подготовка материала по всей’длине печи. До 50% тепла на обжиг клинкера расходуется в зоне цепных теплообменников, поэтому необходимо в первую очередь обеспечить стабильную работу и подготовку материя-лп в ЭТОЙ зоне.’.

С этой целью на специально изготовленной модели холодного конца

печи исследовались условия и интенсивность теплообмена с гирляндно-винтовой и свободно висящей навесками цепей. Интенсивность теплообмена определялась по изменению температуры воздуха на входе и выходе из барабана при постоянном расходе теплоносителя. На рис.5 показано изменение удельной массы шлама на цепях о г влажности. Зависимость имеет экстремальный характер. Критическая влажность, после достижения которой начинается сбрасывание материала с цепей, составляет 33% для шлама СОЦЗ и 27% для шлама ВИД Наблюдаются также большие отличия п процессах налипании и сбрасывания шлама с цепей. Так, при рабочей начальной влажности шлама ВЦЗ 43 .:

Читайте так же:
Как сделать стяжку цементного пола

зоны спекания _

таносить причины нрогревои п i.»^ у

тения обмазки при выну/кденкой быстрой смене вида топлива. Aiiu.m .

температурных кривых корпуса печи и ясно еп’чеяння н сгктикнис ■■ io достигается перераспределением иоздуха и слоя клинкера

11 .Результаты работы »недрены на .45 почах Старооскольского, Щу-ровского, Кентского, Чечено-Ингушскою, Коркинекого, Семипалатинского, Черкесского, Стерлитамакского цементных заводов и Тацинекого СДСК. Увеличена производительность печей на 10-15%, снижен удельный расход топлива на тонну клинкера на 5-21) кг, увеличена стойкость огнеупорной футеровки на 60-200 с/гок. Общий экономический эффект от внедрения результатов работы в ценах Ш)6 годи составляет более «S0 миллиардов рублей в год.

Основное содержание диссертации изложено в работах:*

1. Классен В.К., Матвеев А.Ф., Беляева В.А., Борисов И.Н., Брыжик A.B. Совершенствование методов испытаний и оптимизации режима работы вращающихся печей// Труды НИИ цемента.-! 985.-С.9 7-118.

2. Борисов И.Н., Стрельцов П.В., Классе« В.К. Особенности образования обмааки во вращающихся печах при изменениии технологических параметров режима обжига клинкера// Сб.науч.труд.МИСИ и БТИСМ.-1986.-С.87-93.

3. Борисов И.Н., Погребной И.А.,Текучева Е.В. Исследования процессов теплообмена в цепных теплообменниках вращающихся печей// Тез. док. конф. молодых ученых, Харьков,-1086.-С.21-22.

4. Классен В.К, Борисов ¡H.H., Брыжик A.B. Совершенствование комплекса теплообменных устройств для печей мокрого способа производства// Тез. докл. Всес. конф., Бел город.-198 7.-С..’15-37.

Б. Борисов И.Н., Классен В.К., Никифоров Ю.В. Комплекс теплообменных устройств для шлама с повышенной влажностью // Тез. докл. УП Всес. совещ. по химии цемента, Черкеск. — 1008. — С.243-245.

0. Борисов И.Н., Классен АЛ., Ьондаревская Ю.Г. Методика определения сил сцепления клинкер-огнеупор// Сб.науч. труд. УШ Всес. совещ. по химии и технологии цемента, раздел III, Москва .-1991.-С.50-С2.

7. Борисов И.Н., Классен В.К., Ткачева H.H. Неметаллический термокомпенсатор для футеровки вращающейся печи// Труды Всес. конф., Белгород,-1991 .-Ч.2.-С. 30-3J.

В. А.с.1132109 (СССР) 23Д 17/00. Газомизугная горелка/Классен В.К., Матвеев А.Ф., Борисов И.Н., Хрущев В.Ф. и др.// Опубл. 30. 12.84, Б юл. N 40.

9. Ас. 1195137 (СССР) 23 Д 17/00. 1’ааомазутнан горелка/Борисов ll.ll.i Классен В.К., Матвеев А.Ф., Хрущев В.Ф. и др.//0нубл.30.11.85, Бюл.Ы 44.

10. A.c. 14047(30 (СССР) С04 37/32. Пересыпающий теплоибмев-ник/Классен В.К., Классен А.Н:, Борисов H.H., Тскучева Е.В. и др.// 0публ.23.06.88, Bioji.N 23.

11. A.c. 1645249 (СССР). С04 37/36. Способ упрочнения футеровки в зоне спекания вращающейся печи/ Борисов И.Н., Классен В.К., Панчен-ко A.n., Богомолова E.H.// Опубл.30 04.91, Бюл-N 16.

12. Л.с. 1742720 (СССР) 01 33/38. Способ моделирования процесса агломерации цементного клинкера/Борисов И.Н., Классен В.К., Гуртовой Ю. А., Егоров Г.Б.// 0публ.23.06.92. Бюл. N 23.

13. Борисов И.Н., Классен В.К., Гуртовой Ю.А., Мануйлов В.Е., Егоров Г.Б. Изучение процесса образования обмазки и агломерации материала по вращающейся печи// Цемент,-1993.^ 27-С.18-20.

14. Борисов И.Н. Процессы агломерации и спекания при клинкерном пылении//Межд.конф. «Ресурсо- и энергосбер. техн. строит, матер.», Белгород.- 1995.-Ч.1.-С.13-14.

16. Борисов И.Н., Классен В.К., Мурашко ВЛ. Влияние условий нагрева нп взаимодействие я смеси эвтектического состава СаО- СгзОд// Тамисе, С.15-17.

16. Борисов И.Н., Классен В.К., Мурашко В.Н. Уточнение дпухкомпо-нентной системы Сао-Сг2Оз в окислительной среде// I Международное совещание по химии и технологии цементов, Москва. — 19Я6. — С. 18 — 10.

17. Классен В.К.,Беляева В.И., Борисов И.Н., Перескок С.Л. Энерго- и ресурсосбережение в производстве цемента.//Изв. Вузов, серия Строительство. — 1996. — №10.

18. Борисов И.Н.’, Перескок С.А. Пути повышения стойкости огнеупорной футеровки на Щуровском цементном заводе. // Теа док. конф. молодых ученых, Харьков,- 1986.-С.56-57.

19. Борисов Ji.II., Якубоа В.С. Определение силы сцепления огнеупор-клинкер. // Труды Всес. конф., Белгород.-1 А89.-Ч.5.-С. 25.

20. Борисов И.Н., Текучева Е.В., Классен В.К. Способ формирования обмазки в печи путем регулирования сжигания топлива. // Тез. док. конф. молодых ученых, Харькоп.-1986.-С.66-68.

Читайте так же:
Как можно украсить цементные дорожки

21. Борисов И.Н, Перескок С.А., Никифоров И.В. Причины низкой стойкости огнеупорной футеровки на Щуровском цементном заводе и пути ее повышения. // Груды Всес. конф., Белгород.-1987.-С. 37 — 39.

22. Борисов ИЛ., Гимборг Э.М., Перминопа Ю.Н., Ермолаев А.В. Стабилизация защитной обмазки по вращающихся печах. //Межд.конф. «Ресурсо- и энергосбер. техн. строит, матер.»,Болгорпд.-1993.-Ч.1.-С.27-

» но теме диссертации опубликоиаио 31 работа.

Процессы, происходящие в печи обжига портландцементного клинкера

Основы производства портландцемента.

Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы в виде побочных продуктов промышленности (шлаков, зол, шламов) и распространенных карбонатных и глинистых горных пород. Производство портландцемента — сложный технологический и
энергоемкий процесс, включающий: добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов известняка и глины; приготовление сырьевой смеси; обжиг сырьевой смеси до спекания — получение клинкера; помол клинкера с добавкой гипса — получение портландцемента.
Приготов. сырьевой смеси заключается в получении однородной тонкоизмел. смеси известняка и глины. Эту операцию осуществляют сухим или мокрым способом. При сух спос измельчают сухие мат-лы, из кот удаляют свобод влагу до остаточной вл-ти не более 1-2 %. Сухой способ выгоден, если влажность сырья небольшая.
Мокрый способ применяют при значит вл-сти мат-лов. Мягкие мат-лы — мел, глину измельчают и перемеш в воде, образуется текуч масса — сырьевой шлам(35-45%воды). Недостаток способа — воду, содержащуюся в шламе, затем приходится удалять испарением (в цементной печи), излишние затраты топлива и энергии — в 1.5-2 раза больше, чем при сух сп. Комбинированный способ шлам перед поступл в печь обезвоживается на спец установках, на 20-30% меньше расход топлива
Обжиг сырьевой смеси — наиболее энергоемкая операция, в результате кот образ клинкер. Проводят во вращающихся печах (огромные цилиндрич барабаны d 5-7 м и длиной 95-230 м, угол наклона к гориз 3-4°). Благодаря этому углу сырьевая смесь, загруж в верх часть печи(холодную), при медл вращ барабана постепенно перемещ к нижнему(горячему, с этой стороны вдувается топливо: природ газ, мазут и тп)концу. Проходит зоны испарения, подогрева, кальцинирования, экзотермич реакций, спекания, охлаждения.
Потом клинкер, состоящ из прочных камневид окат гранул («горошка»), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100-200°С в холодильниках. После этого его выдерживают на складе 1-2 недели.
Помол клинкера с добавкой гипса — заключительная технологическая операция. В результате получают тонкозернистый порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета, который и называют портландцементом.
Полученный в результате помола портландцемент хранят в больших железобетонных банках — силосах, вмещающих до 10 тыс. т цемента. Здесь он постеп охлажд. Это знач улучшает технологич св-ва цемента.

Клинкер – искусств зернистый материал(«горошек»), полученный обжигом до спекания(при 1450) сырьевой смеси, состоящей из угликисл кальция(известняки) и алюмосиликатов(глины, мергля, доменного шлака) Обжиг сырьевой смеси — наиболее энергоемкая операция, в результате кот образ клинкер. Проводят во вращающихся печах (огромные цилиндрич барабаны d 5-7 м и длиной 95-230 м, угол наклона к гориз 3-4°). Благодаря этому углу сырьевая смесь, загруж в верх часть печи(холодную), при медл вращ барабана постепенно перемещ к нижнему(горячему, с этой стороны вдувается топливо: природ газ, мазут и тп)концу. В зоне испарениявысуш-ие сырья при постеп повыш t с 70 до 80гр.В зоне подогрева при постеп повыш t с 200 до 700гр сгорают органич примеси, удал кристаллохимическая вода(при 450-500), образуется каолинитовый ангидрид и подобн соедин. В зоне кальцинирования t с 700 до 1100гр появл значит кол-во оксида кальция, распад глин минер на оксиды, следов-но, образуются минералы 3CaO*Al2O3 (трёхкальцевый алюминат) и частично 2CaO*SiO2 — белит (двухкальцевый силикат) В зоне экзотермических реакций t с 1100 до 1250гр твердофазовые реакции образов 3CaO*Al2O3, 2CaO*SiO2, 4СaO·Al2O3·Fe2O3 четырёхкальцевый алюмоферрит (целит, браунмиллерит) В зоне спекания (1300-1450) 3CaO·SiO2(C3S) — трёхкальцевый силикат (алит) В зоне охл (1300-1000) полностью формируется его структура и состав
Потом клинкер, состоящ из прочных камневид окат гранул («горошка»), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100. 200°С в холодильниках. После этого его выдерживают на складе 1. 2 недели.

Пылеобразование и пылеудаление в производстве цемента.

Все технологические процессы производства цемента сопровождаются образованием пыли. Основные источники пылеобразования — печи для обжига клинкера как при мокром, так и при сухом способе производства, а также цементные и сырьевые мельницы, дробильно-сушильные установки и складские операции.

Читайте так же:
Как разбить цементный блок

Технология производства цемента предусматривает, что все исходные сырьевые материалы после добычи в карьерах и доставки на завод повергаются сушке, дроблению и измельчению до пылевидного состояния.

Другие технологические особенности процесса производства цемента – обжиг полученной сырьевой шихты при высокой температуре в шахтных печах, охлаждение в специальных холодильниках, отправка на хранение и собственно хранение на промежуточных складах с последующей отправкой потребителям.

Таким образом все технологические процессы производства цемента сопровождаются образованием пыли.

При этом основными источниками образования пыли на цементных заводах являются печи для обжига клинкера как при мокром, так и при сухом способе производства. На их совести более 80% пыли, попадающей в атмосферу. Остальное – это работа цементных и сырьевых мельниц, дробильно-сушильных установок и складов хранения сырья и готовой продукции.

Можно выделить следующие основные источники пылеобразования и соответствующие им виды пылей цементного производства:

  1. Грубодисперсные пыли образующиеся при дроблении и транспортировке сырья. Их особенность – температура, соответствующая температуре окружающей среды.
  2. Пыли образующиеся при работе сушильных барабанов. Характеризуются повышенным влагосодержанием и широким диапазоном колебаний концентрации.
  3. Пыли сырьевых мельниц. Их характеристики — высокая концентрация и значительное содержанием мелкодисперсных частиц.
  4. Пыли вращающихся печей при мокром способе производства. Имеют высокое содержание влаги и высокую температуру.
  5. Пыли вращающихся печей при сухом способе производства. Характеризуются тонким дисперсным составом, низким влагосодержанием и высоким удельным электрическим сопротивлением (УЭС).
  6. Пыли вращающихся печей с конвейерными кальцинаторами. Имеют низкое влагосодержание и содержат грубодисперсные частицы.
  7. Пыли клинкерных холодильников. Характеризуются низким содержанием влаги, широким диапазоном колебания температур и содержанием грубодисперсных частиц.
  8. Пыли цементных мельниц. Имеют высокую входную концентрацию и широкий предел колебания содержания влаги.

Обеспыливание газов печей цементного производства

Для обеспыливания газов печей мокрого способа производства применяют главным образом электрофильтры. Электрофильтры размещаются снаружи здания под шатром между пылеосадительной камерой печи и дымовой трубой.

Пыль, уловленная электрофильтром, системой шнеков, насосов и трубопроводов обратно в печь. Система может быть дополнена устройством охлаждения газов, если их температура превышает допустимую для работы электрофильтра.

Эффективность такой схемы при запыленности газов на входе в электрофильтр 10-20 г/куб.м составляет 98-99%, а значит концентрация пыли на выходе может составить 0,1-0,5 г/куб.м. Для повышения эффективности рекомендуется применение двухступенчатой системы очистки с циклонами на первой ступени.

Обеспыливание газов печей сухого способа производства. Для сухого способа производства применяются короткие или длинные полые вращающиеся печи без теплообменников и короткие полые вращающиеся печи с циклонами или теплообменниками.

Отходящие газы печей обеспыливают в двухступенчатых пылеулавливающих установках, где первая ступень – циклон, а вторая либо электрофильтры, либо рукавные фильтры из стеклоткани.

Удельное электрическое сопротивление тонкодисперсной пыли, содержащейся в газах печей сухого способа производства, как правило превышает предельные для электрофильтра значения, что снижает эффективность очистки до 75-80%.

Решение – увлажнение газов между циклонами и электрофильтрами. Для увлажнения и охлаждения газов применяют специальные устройства – полые скрубберы стабилизаторы, в которых производится распыление влаги через форсунки. Настройка распыла должна исключать попадание капель жидкости на стенки скруббера. Т.е. вся влага должна полностью поглощаться проходящим газом.

Допустима и другая компоновка оборудования, когда увлажнение и охлаждение газов, отходящих от печей сухого способа производства, производится непосредственно в сушильно-дробильных или сушильно-помольных установках. Дополнительно, перед сырьевыми мельницами возможна установка кондиционеров для увеличения влагосодержания и охлаждения.

Обеспыливание воздуха колосниковых холодильников клинкера. Для этих целей также применяются электрофильтры и рукавные фильтры. Применение только электрофильтров дает эффективность не более 70-75% из-за повышенного удельного сопротивления пыли.

Для его снижения также необходимо увлажнение газов перед прохождением электрофильтра. Это делают, например, в полом скруббере с распыливающими форсунками, либо направляя избыточный воздух колосникового холодильника в сушильно-дробильную или сушильно-помольную установку, либо распыляя воду под давлением непосредственно в колосниковом холодильнике.

Обеспыливание других источников пылеобразования цементного производства

Обеспыливание газов цементных мельниц. Высокая концентрация пыли, повышенное значение УЭС и относительно низкое влагосодержание пылегазового потока создают трудности для использования электрофильтров. Поэтому применяют высокопроизводительные рукавные фильтры с рукавами из гидрофибизированного и графитизированного фильтровального материала.

Читайте так же:
Порошковый краситель для цемента

Обеспыливание газов сушильных барабанов. При работе барабанов создаётся непосредственный контакт высушиваемого материала с горячими газами твердого топлива, сжигаемого в виде угольной пыли, либо мазута и природного газа, сжигаемого в выносных топках или непосредственно в барабане.

Газы удаляются из сушильного барабана со стороны разгрузочной части. Аспирационно-обеспыливающая система сушильного барабана делается двухступенчатой и состоит из циклона (эффективность порядка 65%) и электрофильтра, а при низкой температуре газов и высокой точке росы используется ротоклон. При скорости газов в активной зоне электрофильтра 0,8 м/с общая эффективность составляет 95-98%.

Что такое цементный клинкер? Состав и использование

Цементный клинкер — производится на стадии обжига при производстве цемента и используется в качестве связующего во многих цементных изделиях.

При нагревании смеси, полученной из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера .

Кусочки клинкера обычно имеют диаметр 3-25 мм и темно-серого цвета.

Состав клинкера

Состав клинкера рассматривается двумя отдельными подходами:

  • минералогический анализ с использованием петрографической микроскопии или рентгеноструктурного анализа;
  • химический анализ, наиболее точно методом рентгеновской флуоресцентной спектрометрии.

Четыре главные фазы клинкера

Алит. Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров. Его содержание составляет 50—70 %.

Белит. Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %.

Алюминатная фаза. Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров.

Алюмоферритная фаза. Ферритная фаза (CaAlFe) составляет 5—15 % обычного цементного клинкера.

Термохимия клинкера

Сырье забирается в печь при комнатной температуре. Внутри печи температура продолжает повышаться, и когда она достигает своего пика, при быстром охлаждении образуется клинкер. Хотя стадии реакции часто пересекаются, они могут быть выражены в четко определенной последовательности следующим образом:

  1. 65-125 ° C : испаряется свободная вода. Чистая подводимая теплота: 2145 кДж/кг клинкера.
  2. 400-650 ° C : глина разлагается эндотермически, и щелочи вступают в реакцию с атмосферой печи с образованием жидких сульфатов. Чистая тепловая мощность: 42,2 кДж/кг клинкера.
  3. 500-650 ° C : доломит разлагается эндотермически. Чистая потребляемая энергия: 19,7 кДж.
  4. 650-900 ° C : карбонат кальция эндотермически реагирует с диоксидом кремния с образованием «зарождающегося белита». Чистая тепловая мощность: 722,5 кДж
  5. 700-900 ° C : карбонат кальция эндотермически реагирует с оксидом алюминия и оксидом железа с образованием зарождающегося алюмината и феррита. Чистая тепловая мощность: 207,2 кДж.
  6. 900-1050 ° C : когда весь имеющийся оксид кремния, оксид алюминия и оксид железа прореагировали, оставшийся карбонат кальция эндотермически разлагается до оксида кальция. Потребность в тепле: 601,9 кДж / кг клинкера.
  7. 1300-1425 ° C : алюминат, феррит и часть белита эндотермически плавятся, а белит реагирует с оксидом кальция с образованием алита.
  8. 1425-1300 ° C : пройдя пиковую температуру, расплав экзотермически замерзает, превращаясь в алюминат, феррит и белит.

Использование клинкера: преобразование в цемент

Клинкер, в сочетании с добавками и измельченный в мелкий порошок, используется в качестве связующего в цементных изделиях. Различные вещества добавляются для достижения определенных свойств в производимом цементе. Гипс, добавляемый и измельчаемый клинкером, регулирует время схватывания и дает наиболее важное свойство цемента — прочность на сжатие. Это также предотвращает агломерацию и покрытие порошка на поверхности шариков и стенок мельницы. Некоторые органические вещества, такие как триэтаноламин (используется в количестве 0,1 мас.%), добавляется в качестве измельчающих добавок, чтобы избежать агломерации порошка. Другими добавками, которые иногда используют, являются этиленгликоль, олеиновая кислота и додецилбензолсульфонат. Наиболее заметным типом производимого цемента является портландцемент, но некоторые активные ингредиенты химических добавок могут добавляться в клинкер для производства других типов цемента, таких как:

  • молотый гранулированный доменный шлак цемент
  • пуццолана цемент
  • кремнеземистый цемент

Клинкер в основном используется для производства цемента. Поскольку он может храниться в сухом состоянии в течение нескольких месяцев без заметного ухудшения, он продается в больших количествах на международном рынке. Производители цемента покупают клинкер для своих цементных заводов в тех местах, где сырья для цемента мало или нет в наличии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector