способ производства одновременно ангидритового цемента и гипсового вяжущего

Формула изобретения

Способ производства одновременно ангидритового цемента и гипсового вяжущего, включающий получение ангидритового цемента путем обжига сырья в противоточной вращающейся печи и гипсового вяжущего путем выделения твердых частиц из пылевоздушной смеси в пылеосадительном агрегате, отличающийся тем, что режим обжига устанавливают так, что температура ангидритового цемента на выходе из вращающейся печи составляет 600-1000°С, а температура гипсового вяжущего в пылеосадительном агрегате 160-190°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве ангидритового цемента и гипсового вяжущего из сырья, в том числе промышленных отходов, состоящих преимущественно из гипса, фосфогипса, энергогипса, борогипса и других.

Вяжущие вещества, состоящие из сульфатов кальция, по составу и свойствам разделяют на две разновидности.

1. Гипсовые вяжущие, состоящие преимущественно из полуводного сульфата кальция (CaSO₄·0,5H ₂O), получают обжигом гипса (CaSO₄ ·2H₂O) при температуре не выше 190°С.

2. Ангидритовые вяжущие, состоящие преимущественно из нерастворимого ангидрита ( CaSO₄), получают обжигом гипса при температуре 400-900°С.

Известен способ производства гипсовых вяжущих из природного сырья или фосфогипса в сушильном барабане или шаровой мельнице. Сырье подается в шаровую мельницу, где осуществляется его сушка, измельчение и обжиг. Далее пылевоздушная смесь разделяется в циклоне, батарейном циклоне и электрофильтре. В этом случае сырье в виде пылевоздушной смеси находится в зоне обжига в течение 1-3 секунд и образуется неоднородный по составу продукт, содержащий различные модификации сульфата кальция (полугидрат, и ангидрит, гипс). Короткие сроки обжига не позволяют получить гомогенный ангидритовый цемент, состоящий преимущественно из ангидрита, стабильный по составу и техническим свойствам (1).

Известно, что ангидритовый цемент получают обжигом окускованного сырья (щебня различных фракций) во вращающихся печах (2).

Использование при обжиге во вращающихся печах мелких фракций, а также дисперсных промышленных отходов (например, фосфогипса) приводит к уносу из рабочего пространства печи значительного количества пылевидных частиц, которые необходимо отделить от отходящих газов в пылеосадительных агрегатах - циклонах, батарейных циклонах и электрофильтрах. Эти фракции возвращаются в печь, а их выход может достигать 40% массы сухого сырья, что существенно повышает себестоимость ангидритового цемента.

Наиболее близким способом относительно заявленного является способ производства одновременно ангидритового цемента и гипсового вяжущего, включающий получение ангидритового цемента путем обжига сырья в противоточной вращающейся печи и гипсового вяжущего путем выделения твердых частиц из пылевоздушной смеси в пылеосадительном агрегате (3).

Задачей изобретения является способ производства во вращающейся печи стабильных по составу и свойствам одновременно двух промышленных продуктов - ангидритового цемента и гипсового вяжущего, что приводит к повышению производительности печи, снижению приведенных затрат топлива и энергии и себестоимости.

Это достигается тем, что предложен способ производства одновременно ангидритового цемента и гипсового вяжущего, включающий получение ангидритового цемента путем обжига сырья в противоточной вращающейся печи и гипсового вяжущего путем выделения твердых частиц из пылевоздушной смеси в пылеосадительном агрегате, характеризующийся тем, что режим обжига устанавливают так, что температура ангидритового цемента на выходе из вращающейся печи составляет 600-1000°С, а температура гипсового вяжущего в пылеосадительном агрегате 160-190°С.

В зависимости от типа выбранного теплового агрегата, скорости подачи сырья, его влажности режим обжига устанавливается так, что температура пыли, отделяемой в пылеосадительном устройстве, изменяется в пределах от 160 до 190°С, а температура продукта на выходе из вращающейся печи - в пределах от 600 до 1000°С.

Примеры конкретного применения предлагаемого способа приведены ниже.

Пример 1. Все экспериментальные исследования проведены в производственных условиях в противоточной вращающейся печи 60×3 метра.

Использованное сырье - отвальный фосфогипс, влажностью - 38,0%, содержание двуводного сульфата кальция - 95,2% от массы сухого отхода.

Режим обжига устанавливался и контролировался по двум параметрам:

а) температуре продукта обжига на выходе из вращающейся печи;

б) температуре продукта, получаемого при разделении пылевоздушной смеси в электрофильтре, т.к. в нем отделяется до 99% твердых частиц по массе.

Путем увеличения расхода топлива в печи температура продукта в электрофильтре последовательно повышалась до 190°С с одновременным отбором проб для испытания по методике ГОСТ 125-79. Одновременно контролировалась температура и отбирались пробы продукта на выходе из вращающейся печи для последующих испытаний по методике СНиП 1-В.2-69.

Результаты испытаний проб вяжущих из электрофильтра приведены в табл.1.

Таблица 1
Температура гипсового вяж. продукта, °С	Водопотребность вяжущего, %	Сроки схватывания, мин		Предел прочности при сжатии в возрасте 2 часа, МПа
		Начало	Конец
160	91	1,5	12,0	1,6
170	86	2,0	11,5	2,2
180	81	-2,5	10,5	2,7
190	72	3,5	9,0	3,2

Пробы, отобранные при температурах ниже 150°С и выше 190°С, обладают высокой водопотребностью, быстро схватываются, не могут быть испытаны по методике ГОСТ 125-79 и не соответствуют требованиям этого ГОСТа.

Из таблицы 1 следует, что при производстве гипсового вяжущего из фосфогипса температура продукта в электрофильтре должна быть не ниже 160°С, при этом получено вяжущее марок Г-2, Г-3.

Результаты испытаний ангидритового цемента по методике СНиП 1-В.2-69 приведены в таблице 2. В качестве катализатора использовался сульфат натрия, введенный в количестве 0,8% от массы вяжущего. Образцы размером 7,07×7,07×7,07 мм приготовлены из растворной смеси состава 1:3 по массе. В качестве заполнителя использовался стандартный кварцевый песок для испытания цемента.

Образцы хранились на воздухе при температуре 18-20°С.

Таблица 2
Температура продукта обжига на выходе из печи, °C	Водопотребность, %	Сроки схватывания, час		Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, МПа
		Начало	Конец
500	48	1	3	5,2
600	32	3	9	17,0
700	30	3	8	18,0
800	32	4	8	21,0
900	32	3	9	23,0
1000	31	4	9	24,0

Из таблицы 2 следует, что ангидритовый цемент, соответствующий СНиП, можно получать обжигом фосфогипса в температурном интервале от 600 до 1000°С. В этих условиях определяющим параметром является температура продукта, получаемого в электрофильтре гипсового вяжущего, т.к. гипсовое вяжущее, соответствующее требованиям ГОСТа, можно получить в существенно более узком температурном интервале (таблица 1).

Соотношение выходов вяжущих определяется конструкцией вращающейся печи, в частности цепной зоны.

Пример 2. В качестве сырья использовался новомосковский гипсовый камень. Влажность камня - 6 %, содержание гипса - 85,2%. Гипсовый камень предварительно измельчен в промышленной молотковой дробилке, удельная поверхность - 2600 м²/г. Обжиг измельченного камня проведен во вращающейся печи. Методики отбора проб испытания вяжущих приведены в примере 1.

Результаты испытаний гипсовых вяжущих приведены в таблице 3.

Таблица 3
Температура продукта гипсового вяжущего, °С	Водопотребность, %	Сроки схватывания, мин		Предел прочности при сжатии, возраст 2 часа, МПа
		Начало	Конец
150	92	1,5	12,0	0,2
160	52	4,5	9,0	5,1
170	61	3,5	10,0	3,2
180	72	2,0	11,0	1,5

Из таблицы 3 следует, что при обжиге измельченного природного сырья температура продукта в электрофильтре должна быть близкой к 160°С.

Результаты испытаний ангидритового цемента приведены в таблице 4.

Таблица 4
Температура продукта на выходе из печи, °С	Водопотребность, %	Сроки схватывания, час		Предел прочности при сжатии в возрасте 28 часа, МПа
		Начало	Конец
500	46	1,5	4,0	5,6
600	35	2,5	6	15,1
700	33	3	8	16,2
800	35	3,5	8	20,3
900	31	3	9	21,2
1000	37	4	9	21,0

Из таблицы 4 следует, что обжигом природного гипса при температурах 600-1000°С также можно получать ангидритовый цемент, соответствующий требованиям СНиПа.

Изобретение может быть использовано для производства гипсового вяжущего и ангидритового цемента из природного сырья и промышленных отходов, что приведет к сокращению затрат топлива и энергии, повышению производительности и снижению себестоимости.

Источники информации

1. Патент РФ N1794925, 1993 г.

2. А.В.Волженский, "Минеральные вяжущие вещества", 1979 г., с.63.

3. RU 2003137096, опубл. 25.12.2003.