сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера по сухому способу производства

Формула изобретения

Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера по сухому способу производства, включающая карбонатный, железосодержащий и алюмосиликатный компоненты, причем последний в виде доменного шлака, отличающаяся тем, что алюмосиликатный компонент дополнительно содержит золошлаковые отходы, не претерпевшие фазовые превращения в диапазоне температур до 1200^oC, при следующем соотношении, мас.%:

Доменный шлак - 50 - 85

Золошлаковые отходы - 15 - 50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к технологии приготовления портландцементных сырьевых смесей по сухому способу.

Известна сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, включающая карбонатный, глинистый материалы и корректирующие добавки в соотношениях, обеспечивающих заданные модульные характеристики (Бутт Ю.М., Тимашев В.В. и др. Технология вяжущих веществ. -М.: Высшая школа, 1965, с.202-204).

Недостатком указанной смеси является традиционно высокая для технологии цементного производства температура появления жидкой фазы, через которую протекают все важнейшие процессы образования клинкерных минералов. Кроме того, особенности тепловой подготовки материала в системе запечных теплообменных устройств печного агрегата сухого способа производства обусловливают избирательную агрегацию малоактивных при обжиге клинкера фаз кремнезема, входящих в состав глинистого компонента сырьевой шихты, что вызывает дополнительный расход топлива и снижает активность портландцементного клинкера. Анализ показывает, что активность клинкера на печах сухого способа производства на 5,0-10,0 МПа ниже соответствующего показателя печей мокрого и полусухого способа.

Наиболее близкой к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, описанная в книге Бутта Ю.М. и Тимашева В.В. Портландцементный клинкер. М.: Высшая школа, 1970, с.20-43.

Смесь включает карбонатный, железосодержащий и алюмосиликатный компоненты. Причем алюмосиликатный компонент представлен в виде доменного шлака.

Присутствие в смеси значительного (до 40 мас.%) доменного шлака обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера. Ее обжиг осуществляется по сухому способу.

Недостатком известной сырьевой смеси является столь же высокая температура появления жидкой фазы - в пределах 1300^oC и ее высокая основность. Температура плавления самого доменного шлака находится в пределах 1340-1400^oC, а его контактное плавление с другими компонентами шихты и с промежуточными продуктами обжига клинкера характеризуется температурами не ниже 1290^oC.

В основу изобретения поставлена задача выбора такого состава сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера по сухому способу, который обеспечил бы раннее появление жидкой фазы низкой основности и на этой основе интенсифицировал процессы клинкерообразования.

Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь включает карбонатный, железосодержащий и алюмосиликатный компоненты, причем последний представлен в виде доменного шлака и золошлаковых отходов, не претерпевающих фазовые превращения в диапазоне температур до 1200^oC, при следующем соотношении, мас.%:

Доменный шлак - 50-85

Золошлаковые отходы - 15-50

Указанное соотношение техногенных материалов (доменный шлак и золошлаковые отходы) принимается в пределах, обеспечивающих наиболее низкий уровень температуры появления жидкой фазы, а общее количество техногенной части сырьевой смеси определяется условиями достижения ее заданных модульных характеристик: КН в пределах 0,85-0,93; n=2,0-3,2; p=1,0-2,0.

Для композиции доменный шлак - золошлаковые отходы ТЭС соотношение ингредиентов составляет от 50: 50 до 85:15. Ниже и выше этого соотношения эффект снижения температуры появления жидкой фазы становится незначительным - менее 5%.

В табл. 1 представлены результаты прямого определения температуры плавления различных составов композиций алюмосиликатного компонента.

Композиция техногенных материалов полностью заменяет в составе сырьевой смеси природный глинистый материал, применение природной глины не дает эффекта, т.к. к моменту начала возможного контактного плавления она разлагается на SiO₂ и муллит, не образующих со шлаком низкотемпературных эвтектик.

Пример осуществления заявляемого способа.

В лабораторных условиях приготовлены 2 сырьевые смеси - известная (по прототипу) и по предполагаемому изобретению. Сырьевые смеси готовились на базе одного карбонатного компонента (известняка Каракубского месторождения), шлака доменного Енакиевского металлургического завода и колошниковой пыли. Коэффициент насыщения обеих смесей составлял 0,9; силикатный модуль 2,6, глиноземный - 1,5. Для достижения заданных модульных характеристик в известную сырьевую смесь добавлялась глина (Велико-Анадольский каолин), а в заявляемую - золошлаковые отходы Углегорской ТЭС, не претерпевающие в отличие от каолина фазовых превращений до температуры 1200^oC. Содержание доменного шлака и золошлаковых отходов в заявляемой сырьевой смеси составляло 24 и 10% по массе, что обеспечивало соотношение 70:30, то есть находилось в заявляемых пределах. Сравнительный анализ расчетных данных и результатов обжигов смесей приведен в табл.2.

Как видно из данных таблицы реализация в составе сырьевой смеси легкоплавкой композиции техногенных материалов обеспечивает появление расплава при температуре, на 110^oC более низкой, чем у известной сырьевой смеси. При этом состав жидкой фазы становится менее основным, что обеспечивает ускоренное усвоение ею свободного CaO и завершении процессов клинкерообразования при более низких температурах. Последнее благоприятно сказывается на активности полученного клинкера и общем расходе тепла на его обжиг.