PL165805B1

PL165805B1 - A method of producing lightweight construction aggregate

Info

Publication number: PL165805B1
Application number: PL91292928A
Authority: PL
Inventors: Jan Cebula; Edward Stos; Jerzy Wlodyka
Original assignee: Inst Metali Niezelaznych
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1995-02-28
Also published as: PL292928A1

Abstract

Sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego, obejmujący rozdrabnianie, homogenizację i grudkowanie materiału wsadowego, jego obróbkę termiczną w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzenie uzyskanego spieku i klasyfikację gotowego produktu, znamienny tym, że otrzymuje się go z odpadów popłuczkowych powstających w procesie wzbogacania węgla i skały płonnej, stanowiących materiały odpadowe górnictwa węgłowego, z tym że1 udział odpadów popłuczkowych w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi 50-80% wagowych, natomiastskały płonnej wynosi 20-50% wagowych, przy czym odpady popłuczkowe suszy się wstępnie do wilgotności około 10-15%, a skałę płonną rozdrabnia się najkorzystniej do ziarnistości poniżej 5mm, po czym całość ujednoradnia uzupełniając ewentualnie przy tym zawartość wody do około 12%o i tak przygotowaną mieszankę, po uformowaniu grudek żądanego kształtu, wprowadza się do pieca obrotowego i proces prażeniaprowadzi w znany sposób, a uzyskany spiek chłodzi, ewentualnie dodatkowo rozdrabnia i klasyfikuje na żądane klasy ziarnowe, natomiast gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem, po czym chłodzi się je, a następnie wytrąca z nich pyły w układzie odpylającym,-,przy czym wytrącone pyły najkorzystniej zawraca się do procesu jako składnik mieszanki wsadowej, a udział tych pyłów w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi nie PL więcej niż 10% wagowych.A method for producing lightweight construction aggregate, comprising crushing, homogenizing and pelletizing the input material, its thermal treatment in a counter-current rotary kiln, cooling the obtained sinter and classifying the finished product, characterized in that it is obtained from washing waste generated in the process of enriching coal and gangue, constituting waste materials of coal mining, wherein the share of washing waste in the charge mixture, in a dry state, is 50-80% by weight, while the share of gangue is 20-50% by weight, wherein the washing waste is initially dried to a moisture content of about 10-15%, and the gangue is preferably crushed to a grain size of less than 5 mm, after which the whole is homogenized, optionally supplementing the water content to about 12%, and the mixture prepared in this way, after forming lumps of the desired shape, is fed to the rotary kiln and the roasting process is carried out in a known manner, and the obtained sinter is cooled, optionally additionally crushed and classified into the required grain classes, while the gases generated during the roasting process are post-combusted in a post-combustion chamber installed behind the furnace, after which they are cooled and then dust is precipitated from them in a dust removal system, -,whereby the precipitated dust is preferably returned to the process as a component of the charge mixture, and the share of these dusts in the charge mixture, in a dry state, is not more than 10% by weight.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania lekkiego kruszywa budowlanego, zwanego karboporytem, w piecu obrotowym.The subject of the invention is a method of obtaining lightweight construction aggregate, called carbopore, in a rotary kiln.

Znane z literatury: S. P. Onackij - Proizwodstwo keramzita, Moskwa 1987, s. 186, W. Kowalenko, S. Mojsiejenko, W. Roszak: Sztuczne kruszywa lekkie, produkcja i zastosowanie, Warszawa 1972, s. 55, oraz Zdzisław Zuchowski: Keramzyt w budownictwie różnych krajów, Warszawa 1968, s. 38, sposoby otrzymywania kruszyw budowlanych polegają na tym, że specjalnie przygotowany wsad surowca, poddaje się obróbce termicznej.Known from literature: SP Onackij - Proizwodstwo keramzita, Moscow 1987, p. 186, W. Kowalenko, S. Mojsiejenko, W. Roszak: Artificial lightweight aggregates, production and application, Warsaw 1972, p. 55, and Zdzisław Zuchowski: Keramzyt in construction industry of various countries, Warsaw 1968, p. 38, methods of obtaining construction aggregates consist in the fact that a specially prepared raw material charge is subjected to thermal treatment.

Jako surowiec do produkcji kruszyw budowlanych stosuje się łupek przywęglowy, skały ilaste i gliny charakteryzujące się zdolnością do powiększania objętości pod wpływem wysokich temperatur, to jest zdolnością do termicznego pęcznienia. Pozyskanie tych surowców wymaga zorganizowania odrębnej eksploatacji górniczej.The raw materials used in the production of building aggregates are coal shale, clay rocks and clays characterized by the ability to expand under the influence of high temperatures, that is, the ability to swell thermally. To obtain these raw materials, separate mining operations must be organized.

Wydobyty surowiec rozdrabnia się w kruszarkach szczękowych lub walcowych, homogenizuje w kołogniocie, a następnie grudkuje w prasach ceglarskich lub perfowanych walcach.The extracted raw material is crushed in jaw or roller crushers, homogenized in a pulley and then pelleted in brick presses or perfected rollers.

Dla zapewnienia prawidłowego przebiegu pęcznienia materiału do wsadu wprowadza się dodatki zawierające składniki organiczne, na przykład: smołę z pirolizy ropy naftowej, mazut, ropę naftową.To ensure the proper swelling of the material, additives containing organic components are added to the charge, for example: tar from petroleum pyrolysis, mazout, crude oil.

Tak przygotowany wsad praży się w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, opalanym pyłem węglowym, gazem lub paliwem ciekłym. Paliwo do palnika i powietrze do spalania części organicznych wsadu doprowadza się do dolnej końcówki od strony wylotu wsadu z pieca.The charge prepared in this way is roasted in a rotary kiln operating in counter-current, fired with coal dust, gas or liquid fuel. Fuel for the burner and air for combustion of the organic portion of the charge are supplied to the lower terminal from the charge exit side of the furnace.

Aby zapobiec przypiekaniu i tworzeniu się narostów na ogniotrwałym wyłożeniu pieca, równocześnie z dozowaniem wsadu podaje się do pieca piasek kwarcowy o granulacji 0-5 mm. W wyniku ruchu obrotowego i nachylenia pieca następuje przysypywanie się i ruch materiału wzdłuż jego osi.In order to prevent baking and the formation of deposits on the refractory lining of the furnace, quartz sand with a grain size of 0-5 mm is fed into the furnace simultaneously with the dosing of the charge. As a result of the rotary motion and inclination of the furnace, the material overlays and moves along its axis.

Wypalanie mające na celu osiągnięcie optymalnego spęcznienia wsadu wymaga specjalnego postępowania, to znaczy stosowania określonych temperatur w odpowiednio dobranym czasie w kolejnych strefach pieca licząc od miejsca wsadowania. W zakresie 150-200°C następuje suszenie wsadu, w 950-1100°C nagrzewanie do początku pęcznienia, 1100-1250°C - to właściwy zakres temperatur pęcznienia, w zakresie 1250-900°C - następuje wstępne studzenie. Wypalony gorący wsad trafia do chłodnika, w którym chłodzi się go strumieniem powietrza. Z chłodnika wypalonyFiring in order to achieve optimal swelling of the charge requires a special procedure, i.e. the use of specific temperatures at an appropriately selected time in subsequent zones of the furnace starting from the place of loading. In the range of 150-200 ° C the charge is dried, at 950-1100 ° C it is heated until the swelling begins, 1100-1250 ° C - this is the proper range of the swelling temperature, in the range of 1250-900 ° C - initial cooling takes place. The fired hot charge goes to the cooler, where it is cooled with a stream of air. Burned out from the cooler

165 805 3 produkt o ziarnistości 0-16 mm kieruje się na sita, gdzie następuje jego klasyfikacja, a następnie podaje go do zasobników gotowego produktu.165 805 3 the product with a grain size of 0-16 mm is sent to the sieves, where it is classified, and then fed to the finished product hoppers.

Podstawową niedogodnością opisanego procesu technologicznego jest to, że jest on wysoce pracochłonny i energochłonny ze względu na konieczność zastosowania do pozyskiwania surowca kosztownego procesu wydobywczego i duże zużycie różnego rodzaju paliwa w czasie termicznej obróbki tego surowca.The main disadvantage of the described technological process is that it is highly labor-intensive and energy-consuming due to the necessity to use a costly mining process for obtaining the raw material and the high consumption of various types of fuel during thermal processing of this raw material.

Niedogodnością opisanego procesu jest również konieczność wprowadzania do wsadu różnych dodatków korygujących proces, jak piasku i dodatków zawierających składniki organiczne.Another disadvantage of the described process is the necessity to introduce into the charge various process-correcting additives, such as sand and additives containing organic components.

Sposób według wynalazku obejmujący rozdrabnianie, homogenizację i grudkowanie materiału wsadowego, jego obróbkę techniczną w piecu obrotowym pracującym w przeciwprądzie, chłodzenie uzyskanego spieku i klasyfikację gotowego produktu, charakteryzuje się tym, że lekkie kruszywo budowlane wytwarza się z odpadów popłuczkowych powstających w procesie wzbogacania węgla oraz skały płonnej, stanowiących materiały odpadowe górnictwa węglowego, przy czym udział odpadów popłuczkowych w mieszance wsadowej, w stanie suchym, wynosi 50-80% wagowych, natomiast skały płonnej wynosi 20-50% wagowych.The method according to the invention, including grinding, homogenization and pelletization of the batch material, its technical treatment in a rotary kiln operating in counter-current, cooling the obtained sinter and classification of the finished product, is characterized by the fact that lightweight construction aggregate is produced from washings waste generated in the coal enrichment process and rock waste material, which are waste materials from coal mining, the dry content of washings wastes in the charge mixture is 50-80% by weight, and the gangue is 20-50% by weight.

Mieszankę wsadową przygotowuje się w ten sposób, że odpady popłuczkowe z procesu wzbogacania węgla suszy się wstępnie do wilgotności około 10-15%, najlepiej przez leżakowanie na składowisku zadaszonym, natomiast skałę płonną rozdrabnia się do ziarnistości najkorzystniej poniżej 5 mm, po czym całość ujednoradnia się na przykład w gniotowniku planetarnym i mieszadle dwuwałowym uzupełniając ewentualnie przy tym zawartość wody do około 12%. Następnie mieszankę wsadową formuje się w grudki żądanego kształtu i wprowadza do pieca obrotowego pracującego w przeciwprądzie.The batch mixture is prepared in such a way that the washing waste from the coal enrichment process is pre-dried to a moisture content of about 10-15%, preferably by aging in a covered landfill, while the gangue is crushed to a granularity, preferably below 5 mm, after which the whole is homogenized for example in a planetary crusher and a twin-shaft agitator, possibly topping up the water content to approximately 12%. The batch mixture is then formed into lumps of the desired shape and introduced into the countercurrent rotary kiln.

W piecu obrotowym wsad trafia w strefę suszenia, gdzie następuje suszenie wsadu i ogrzewanie do temperatury około 200°C. W wyniku ruchu obrotowego i pochylenia pieca materiał przesuwa się w dół pieca w strefę temperatur 950-1100°C, gdzie zachodzi we wsadzie szereg istotnych dla technologii przemian fizykochemicznych takich jak odparowanie wody krystalizacyjnej, zgazowanie części organicznych, rozkład siarczków i częściowa dekarbonizacja węglanów. W dolnej strefie pieca w zakresie temperatur 1100-1250°C następuje spiekanie i pęcznienie wsadu. W ostatniej strefie pieca w jego dolnej części następuje chłodzenie wsadu do temperatury w przedziale 9001000°C. Produkt opuszczający piec chłodzi się na przykład w chłodniku bębnowym zakończonym w dolnej części sitem perforowanym, gdzie kruszywo zostaje przesiane na frakcje. W razie potrzeby grubsze frakcje kruszywa dodatkowo rozdrabnia się i klasyfikuje na żądane klasy ziarnowe.In the rotary kiln, the charge goes to the drying zone, where the charge is dried and heated to a temperature of about 200 ° C. As a result of the rotation and inclination of the furnace, the material moves down the furnace to the temperature zone of 950-1100 ° C, where a number of physicochemical changes important for the technology take place in the charge, such as evaporation of crystallization water, gasification of organic parts, decomposition of sulphides and partial decarbonation of carbonates. In the lower zone of the furnace, in the temperature range 1100-1250 ° C, sintering and swelling of the charge occurs. In the last zone of the furnace, in its lower part, the charge is cooled down to a temperature in the range of 900-1000 ° C. The product leaving the kiln is cooled, for example, in a drum cooler terminated at the bottom with a perforated screen, where the aggregate is screened into fractions. If necessary, coarser aggregate fractions are additionally crushed and classified into the required grain classes.

Gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem. Po dopaleniu gazy chłodzi się, a następnie wytrąca z nich pyły w układzie odpylającym, przy czym wytrącone pyły najkorzystniej zawraca się do procesu jako składnik mieszanki wsadowej, a udział tych pyłów w mieszance wsadowej wynosi nie więcej niż 10% wagowych.The gases generated during the roasting process are burnt in an afterburning chamber installed behind the furnace. After burning, the gases are cooled, and then dusts are precipitated from them in the dedusting system, the precipitated dusts are most preferably returned to the process as a component of the batch mixture, and the proportion of these dusts in the batch mixture is not more than 10% by weight.

Sposób według wynalazku pozwala na zagospodarowanie odpadów eksploatacyjnych górnictwa węglowego i wytworzenie z nich dobrych jakościowo lekkich kruszyw budowlanych. Nie wymaga odrębnego, kosztownego wydobycia surowców, nie wymaga również stosowania dodatków technologicznych przeciwdziałających powstawaniu narostów w piecu, gdyż mieszanka wsadowa sporządzona zgodnie z wynalazkiem nie ma tendencji do ich tworzenia. Pomimo, że część składników mieszanki wsadowej nie wykazuje zdolności do termicznego pęcznienia, w technologii według wynalazku nie stosuje się żadnych dodatków wpływających na poprawę tego procesu.The method according to the invention allows the management of operational waste from coal mining and the production of good-quality light construction aggregates. It does not require a separate, costly extraction of raw materials, nor does it require the use of technological additives preventing the formation of fouling in the furnace, as the batch mixture prepared in accordance with the invention does not tend to form them. Although some of the components of the batch mixture do not exhibit thermal swelling properties, the technology according to the invention does not use any additives improving this process.

Ponadto, w porównaniu do dotychczas stosowanej technologii, sposób według wynalazku całkowicie eliminuje bądź w bardzo wysokim stopniu ogranicza emisję dwutlenku siarki do atmosfery.In addition, compared to the technology used so far, the method according to the invention completely eliminates or to a very high degree reduces the emission of sulfur dioxide to the atmosphere.

Poniższe przykłady bliżej objaśniają sposób według wynalazku.The following examples illustrate the process according to the invention in more detail.

Przykładl . Odpady popłuczkowe powstające w procesie wzbogacania węgla o ziarnistości poniżej 1 mm, w ilości 60% w odniesieniu do suchej masy wsadu, po podsuszeniu na składowisku zadaszonym do wilgotności 15%, oraz skałę płonną w ilości 40% w odniesieniu do suchej masy wsadu, rozdrobnioną uprzednio do ziarnistości poniżej 5 mm, poddaje się ujednorodnieniu wExample Washings wastes generated in the process of coal enrichment with a grain size below 1 mm, in the amount of 60% in relation to the dry mass of the charge, after drying in a covered landfill to 15% humidity, and waste rock in the amount of 40% in relation to the dry mass of the charge, previously crushed to a grain size below 5 mm, homogenized in

165 805 gniotowniku planetarnym oraz w mieszadle dwuwałowym, gdzie w miarę potrzeby wsad nawilża się do wilgotności 12%.165 805 planetary crusher and in a two-shaft mixer, where, if necessary, the charge is moistened to a humidity of 12%.

Jednorodną mieszankę wsadową przepuszcza się przez walce perforowane i formuje grudki o średnicy do 15 mm, które następnie taśmociągiem kieruje się do rynny wsadowej pieca obrotowego opalanego palnikiem na pył węglowy. Piec ten ma następującą charakterystykę:The homogeneous batch mixture is passed through the perforated rollers and formed into lumps up to 15 mm in diameter, which are then conveyed via a conveyor belt to the charge chute of a rotary kiln fired with a pulverized coal burner. This furnace has the following characteristics:

- długość - 65 m,- length - 65 m,

- średnica zewnętrzna - 4,2 m,- outer diameter - 4.2 m,

- średnica po wymurowaniu - 3,7 m,- diameter after masonry - 3.7 m,

- objętość użyteczna - 697 m³,- useful volume - 697 m ³ ,

- pochylenie pieca - 3,6%,- furnace inclination - 3.6%,

- obroty pieca z regulacją w zakresie - 1,5-2 obr./min.- revolutions of the furnace with regulation in the range of - 1.5-2 rpm.

Do pieca obrotowego wprowadza się około 23 Mg/h wsadu mokrego o zawartości wody 12%, to jest około 20 Mg/h wsadu suchego.About 23 Mg / h of wet charge with a water content of 12%, i.e. about 20 Mg / h of dry charge, is introduced into the rotary kiln.

Wprowadzony wsad przechodzi przez wszystkie strefy pieca, gdzie następuje kolejno suszenie, nagrzewanie, a następnie spiekanie i pęcznienie materiału. Spiek opuszczający piec chłodzi się w temperaturze 1250-900°C, kruszy i rozdziela na dwie frakcje: 0-8 mm i 8-16 mm. Symetrycznie otrzymuje się około 23 m3/h kruszywa o gęstości nasypowej 650-700 kg/m3.The introduced charge passes through all zones of the furnace, where it is successively dried, heated, and then sintering and swelling of the material. The sinter leaving the furnace is cooled at 1250-900 ° C, crushed and divided into two fractions: 0-8 mm and 8-16 mm. Symmetrically, about 23 m3 / h of aggregate with a bulk density of 650-700 kg / m3 are obtained.

Gazy powstające w trakcie procesu prażenia dopala się w komorze dopalania zainstalowanej za piecem. Z komory dopalania gazy przechodzą kolejno przez wieżę chłodzenia wodnego, chłodnicę powietrzną, filtr workowy i przez wentylator podawane są do komina.The gases generated during the roasting process are burnt in an afterburning chamber installed behind the furnace. From the post-combustion chamber, gases pass successively through the water cooling tower, air cooler, bag filter and are fed to the chimney through the fan.

Pyły uzyskane w odpowiednich punktach układu odpylania w ilości 5% wsadu suchego kieruje się do przygotowania nowych partii wsadu.Dusts obtained in the appropriate points of the dedusting system in the amount of 5% of the dry charge are used to prepare new charge batches.

Przykład II. Mieszankę wsadową przygotowuje się z następujących składników, podanych w odniesieniu do suchej masy wsadu:Example II. A batch mixture is prepared from the following ingredients, based on the dry mass of the batch:

- odpady popłuczkowe o ziarnistości 0-1 mm - 46%,- washings waste with a grain size of 0-1 mm - 46%,

- skała płonna o ziarnistości 0-5 mm - 46%,- waste rock with a grain size of 0-5 mm - 46%,

- pyły zwrotne z procesu - 8%.- process return dust - 8%.

Powyższe składniki wsadu kieruje się do gniotownika planetarnego celem ujednorodnienia. Ujednorodnioną masę wsadu nawilża się do wilgotności 12% w mieszadle dwuwałowym. Kolejno ujednorodniona plastyczna masa wsadowa przechodzi przez walce perforowane, które formują grudki o średnicy około 20 mm. Są one następnie transportowane do rynny wsadowej pieca obrotowego.The above batch components are directed to the planetary crusher for homogenization. The homogeneous mass of the charge is moistened to a humidity of 12% in a two-shaft mixer. Successively homogenized plastic batch mass passes through perforated rolls which form lumps with a diameter of about 20 mm. They are then transported to the charge chute of the rotary kiln.

Do pieca obrotowego wprowadza się około 590 Mg wsadu mokrego o zawartości wody około 12%.About 590 Mg of wet charge with a water content of about 12% is introduced into the rotary kiln.

Spiek opuszczający piec chłodzi się w temperaturze od 1200 do 800°C i rozdziela na frakcje 0-10 mm i 10-16 mm. Sumarycznie otrzymuje się około 24m³/h kruszywa o gęstości nasypowej 670-750 kg/m³.The sinter exiting the furnace is cooled at a temperature of 1200 to 800 ° C and divided into 0-10 mm and 10-16 mm fractions. In total, there are obtained about 24m ³ / h aggregate having a bulk density 670-750 kg / m ^3.

Z gazami powstającymi w trakcie procesu prażenia postępuje się jak w przykładzie I.The gases generated during the roasting process are treated as in example I.

Pyły wytrącone w układzie odpylającym w ilości 8% kieruje się do przygotowania nowych partii wsadu.Dusts precipitated in the dedusting system in the amount of 8% are directed to the preparation of new batches of charge.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 1.00.

Claims

Patent claim

A method of producing lightweight construction aggregate, including grinding, homogenization and pelletization of the feed material, its thermal treatment in a rotary kiln operating in counter-current, cooling the obtained sinter and classification of the finished product, characterized by the fact that it is obtained from washing waste resulting from the coal and rock enrichment process waste material, which are waste materials from coal mining, but the dry content of the washing waste in the charge mixture is 50-80% by weight, while the gangue is 20-50% by weight, while the washing waste is pre-dried to a moisture content of about 10 -15%, and the gangue is crushed to a grain size of less than 5 mm, then the whole is homogenized, possibly supplementing the water content to about 12%, and the mixture prepared in this way, after shaping the desired shape lumps, is introduced into the rotary kiln and the roasting process is carried out in a known manner, and the resulting sinter cools, possibly ually, it is additionally crushed and classified into the required grain classes, while the gases generated during the roasting process are burned up in the afterburning chamber installed behind the furnace, and then cooled, and then the dust from them is precipitated in the dedusting system, while the precipitated dust is most preferably returned to process as a component of the batch mixture, and the proportion of these dusts in the batch mixture, in the dry state, is not more than by weight.