способ получения гранулированного обожженного оксида кальция

Формула изобретения

Способ получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи, включающий измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг, охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода воздуха, при подаче остальной части воздуха снизу печи, отличающийся тем, что карбонатную породу измельчают до фракции 10-12 мм, обжиг осуществляют при температуре 1200-1250°С в течение 5-6 ч до плотности 2,7-3,1 г/см³, воздух на два уровня топливосжигающих горелок подают в количестве 80-85% от общего расхода, а остальной 15-20% - снизу печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи как основного продукта невзрывчатых разрушающих составов и может быть использовано в горнорудной и строительной отраслях промышленности для отбойки полезных ископаемых, разрушений твердых объектов и проходке выработок.

Известен способ получения невзрывчатого разрушающего средства, предусматривающий перемешивание измельченного известняка с твердым топливом (грануляцию) с последующим слоевым обжигом по методу просачивания при температуре не ниже 1500°С (см. патент RU №2251619, Е21C 37/00, опубл. 10.05. 2005 г.).

Недостатками указанного способа являются: сложность технологического процесса и управления режимного обжига; использование твердого топлива из коксовой мелочи влечет к засорению золой готового продукта и не позволяет получать стабильный продукт заданного качества, что приводит к удорожанию производства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения обжига кускового известняка в шахтной печи, включающий измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг и охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода при подаче остальной части воздуха снизу печи (см. RU №2213918, F27В 1/00, опубл. 10.10. 2003 г.).

Недостатком известного способа является значительная высота и объем шахты, в которой весь воздух подают в топливосжигающие устройства, что приводит к локальному перегреву в местах ввода факела и приводит к неравномерному температурному полю по толщине обжига сырьевого материала и снижению качества готовой продукции.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества гранул обожженного оксида кальция, сокращение длительности технологического процесса и снижение удельного расхода топлива.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи, включающем измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг и охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода при подаче остальной части воздуха снизу печи согласно изобретению карбонатную породу измельчают до фракции 10-12 мм, загружают в шахтную печь, обжигают при температуре 1200-1250°С в течение 5-6 часов до плотности 2,7-3,1 г/см³, а воздух на два уровня топливосжигающих горелок подают с недостатком - 80-85% от общего расхода, а остальной - 15-20% снизу печи.

Данный способ позволит повысить качество гранул обожженного оксида кальция, сократить длительность технологического процесса и удельный расход топлива.

Сущность способа поясняется таблицей, в которой отражен температурный режим в различных зонах шахтной печи и распределение тепла в процессе обжига.

Измельчение карбонатных пород позволяет ускорить процесс образования оксида кальция и повысить его качество.

При температуре ниже 1200°С не происходит полного разложения углекислого кальция и соответственно снижается качество гранул обожженного оксида кальция, а при более 1250°С происходит перерасход топлива.

При длительности обжига меньше или больше 5-6 часов происходит недожог или пережог оксида кальция.

Оптимальная плотность 2,7-3,1 г/см ³ позволяет повысить скорость реакции гидратации, что приведет к повышению качества гранул обожженного оксида кальция.

Подача воздуха к топливосжигающим горелкам в количестве 80-85% обеспечивает заданный режим обжига, а подача недостающего воздуха в зону охлаждения позволяет повысить качество обожженных гранул и снизить расход газа. При подачи воздуха к топливосжигающим горелкам менее 80% происходит недожог гранул оксида кальция, а при более 85% происходит пережог гранул оксида кальция, соответственно при увеличении выше 20% и снижении ниже 15% подачи недостающего воздуха снизу печи ухудшается качество обожженных гранул.

Пример конкретного осуществления способа получения граулированного обожженного оксида кальция.

Предварительно производили измельчение отбитого известняка (доломита) до фракции 10-12 мм, который затем загружали периодически в шахтную печь производительностью 200 кг/ч. В зоне обжига устанавливали горелки в два уровня - нижнего и верхнего.

Температуру обжига поддерживали в течение 5-6 часов в пределах 1200-1250°С. Топливосжигающие горелки верхнего уровня располагали на расстоянии 1,1 м от горелок нижнего уровня. В качестве топлива использовали природный газ под давлением до 0,4 ати с теплопроводностью 35380 кДж/нм³ .

Воздух для горения подавали непосредственно в горелки с недостатком 80-85% от общего расхода воздуха для поддержания заданного режима обжига. А в зоне охлаждения температуру гранул снижали подающимся снизу вверх оставшимся 15-20% холодным воздухом до 80°С. Печной газ удаляли дымососом.

На основании полученных данных статей баланса приведены действительные температуры в различных зонах шахтной печи и распределения тепла в процессе обжига (см. табл.)

На основании расчетов и практических замеров получены основные теплотехнические характеристики для получения гранул обожженного оксида кальция из местного сырья для производства невзрывчатых разрушающих составов:

- удельный расход условного топлива - 17,6% или 5170 кДж/кг СаО;

- расход воздуха - 1,1 м³/кг;

- расход топлива печи - 0,007 м³/кг;

- скорость воздуха - 0,15-0,20 м/с;

- коэффициент расхода воздуха - 1,2;

- коэффициент использования топлива - 0,72-0,75%;

- тепловой коэффициент КПД печи - 52%;

- количество пережога в готовом СаО - 3-5%.

Экспериментальную проверку способа производили с использованием известняка местного месторождения, состоящего на 95-97% из карбоната кальция. Полученный основной состав для производства невзрывчатых разрушающих составов содержит массовую долю суммы активных оксидов кальция и магния в расчете на оксид кальция не менее 95-98% с содержанием фракции 0,074 мм - 44,8%, а плотность его 2,7 - 3,1 г/см³ с размерами кристаллов после прокаливания в течение 5-6 часов до 4 мкм и более.

По отношению к наиболее близкому аналогу степень обжига повысилась на 12-14%, а длительность процесса сократилась до 30%.

Использование предлагаемого способа получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи по сравнению с прототипом позволит повысить качество гранул обожженного оксида кальция, сократить сроки проведения технологического процесса и снизить удельный расход топлива.

Температурный режим шахтной печи и расход тепла в процессе обжига
Таблица
п/п	Наименование зон	Температура, °С	Количество тепла
			кДж/кг	%
1	2	3	4	5
1	Подогрев	800-850	1943,9	37,6
2	Граница зон подогрева и обжига	900
3	Диссоциация	900-940
4	Декарбонизация	950
5	Спекание гранул	1200-1250	2404,1	46,5
6	Граница зон обжига и охлаждения	до 1000
7	Охлаждения	800-80	822,0	25,9