RU2555980C2 - Способ производства цементного клинкера - Google Patents
Способ производства цементного клинкера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555980C2 RU2555980C2 RU2012134286/03A RU2012134286A RU2555980C2 RU 2555980 C2 RU2555980 C2 RU 2555980C2 RU 2012134286/03 A RU2012134286/03 A RU 2012134286/03A RU 2012134286 A RU2012134286 A RU 2012134286A RU 2555980 C2 RU2555980 C2 RU 2555980C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- limestone
- production
- ash
- cement clinker
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 14
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 12
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 22
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 abstract description 20
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 5
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 3
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PGZIKUPSQINGKT-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O PGZIKUPSQINGKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области промышленного производства цемента, более конкретно к способу производства цементного клинкера из высокоглиноземистых золошлаковых отходов угольных электростанций, и может найти применение, в том числе при переработке золоотвалов Экибастузской ГРЭС. Технический результат заключается в создании экологически чистой технологии производства клинкера и расширении масштабов его производства из золошлаковых отходов угольных электростанций без использования глины и глинистых пород. Способ производства цементного клинкера, включающий классификацию и магнитную сепарацию сырьевой смеси, содержащей золошлаковые отходы угольных электростанций, получение глиноземного концентрата, смешивание его с известняком и обжиг, отличающийся тем, что на первой стадии, после извлечения магнитной фракции из сырьевой смеси, остаток обрабатывают щелочью до полного выщелачивания кремнезема, образовавшийся глиноземный концентрат спекают с известняком при температуре 1150-1200°С с получением спека, из которого содовым раствором выщелачивают алюминат натрия, полученный раствор силиката натрия обрабатывают углекислым газом с получением аморфного кремнезема и образовавшийся раствор углекислого натрия обрабатывают известью; на второй стадии полученную твердую фазу спекают с известняком при температуре 1400-1450°С до образования цементного клинкера, причем корректировку химического состава цементного клинкера производят при смешении и спекании белитового шлама с известняком, а раствор алюмината натрия, образующегося при выщелачивании спека глиноземного концентрата с известняком, используют для производства глинозема.
Description
Изобретение относится к области промышленного производства цемента, более конкретно, к способу производства цементного клинкера из высокоглиноземистых золошлаковых отходов угольных электростанций, и может найти применение, в том числе, при переработке золоотвалов Экибастузской ГРЭС.
Известен способ производства цемента, включающий классификацию сырьевых глинистых и известняковых материалов, их смешивание и подачу во вращающуюся обжиговую печь (см. Алексеев Б.В., Барбашев Г.К. Производство цемента, 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985, с. 31).
Известный способ производства цемента по сухому способу включает, в том числе, сушку, усреднение и корректировку состава шихты, охлаждение клинкера, введение добавок и измельчение клинкера. В качестве исходных сырьевых материалов на некоторых цементных заводах используют отходы различных отраслей промышленности, в том числе доменные шлаки и нефелиновый (белитовый) шлам, который полностью заменяет глинистый компонент и на 50% известняковый.
Недостатками известного способа являются необходимость функционирования вблизи месторождений сырьевых материалов для уменьшения транспортных расходов, а также требование иметь неприкосновенный запас сырьевых материалов на случай прекращения добычи сырья и поставок других материалов на сроки от 5 до 45 суток и более.
Известен способ производства цемента, состоящий в совместном помоле портландцементного клинкера с различного рода добавками, придающими цементу нужные качества. При этом для производства 1 т клинкера используются 1,2-1,3 т известняка (основного источника СаО) и 0,28-0,3 т глины или глинистых пород, являющихся основным источником SiO2, Al2O3, Fe2O3 (см. Строительные материалы: Справочник / Под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. - М.: Стройиздат, 1989. Стр. 59-74).
Известная технология производства портландцемента сводится к следующим операциям: изготовлению сырьевой смеси надлежащего состава, ее обжига до спекания и помола получающегося клинкера. Большая часть клинкера производится так называемым «мокрым способом», при котором легче достигнуть тонкого измельчения исходных материалов и получить их гомогенную смесь. Получаемая при этом суспензия сырьевых материалов (шлам) обычно содержит 32-45% воды. Сырьевой шлам поступает во вращающуюся печь для обжига, где движется навстречу горячему теплоносителю (продуктам сгорания топлива). В начале печи шлам подсушивается и, передвигаясь дальше, попадает в зону с температурой 550-800°С, где происходит дегидратация водных алюмосиликатов глины. Далее материал попадает в зону с температурой 900-1000°С, где карбонат кальция (известняк) диссоциирует с образованием оксида кальция, который, в свою очередь, вступает в твердофазные реакции с продуктами дегидратации глины, состоящими преимущественно из оксидов алюминия и кремния.
В результате протекания этих реакций образуются двухкальциевый силикат 2CaOSiO2 (белит) и однокальциевый алюминат (CaOAl2O3). При дальнейшем повышении температуры до 1200-1250°С скорость протекания твердофазных реакций увеличивается: весь оксид кремния переходит в двухкальциевый силикат (белит), однокальциевый алюминат насыщается оксидом кальция и образует различные алюминаты кальция. Часть оксида кальция при этом остается в свободном состоянии. При повышении температуры материала до температур 1400-1450°С в материале появляется жидкая фаза и происходит образование основных клинкерных минералов - трехкальциевого силиката (алита), двухкальциевого силиката (белита), алюминатов кальция и др., в результате чего материал вновь твердеет (так как образуются более тугоплавкие минералы) и образуется клинкер.
В известной технологии производства клинкера приготовление сырьевой смеси производится в одну стадию, при которой все компоненты шихты смешиваются сразу без учета последовательности вступления их в химические реакции. При нагревании материала до 1200-1250°С в материале проходят только твердофазные реакции и заканчивается образование двухкальциевого силиката и алюминатов кальция. В образовавшемся материале остается значительное количество свободного оксида кальция, а образование основных клинкерных минералов происходит при температуре 1400-1450°С.
Таким образом существенным недостатком известного способа производства цементного клинкера является невозможность замены глины или глинистых пород другими материалами, в частности золой от сжигания углей. Кроме того, в данном одностадийном процессе производства клинкера тепловая обработка материала от сушки до спекания происходит непрерывно и корректировка химического состава материала по ходу процесса невозможна.
Известен способ производства цементного клинкера, включающий подготовку и обжиг исходного сырья с добавлением золошлаковых отходов угольных электростанций (см. Борисенко Л.Ф. и др. Перспективы использования золы угольных тепловых электростанций. - М., 2001, с. 52). Особенностью такого способа является возможность использования аппаратов для щелочной обработки золошлаковых отходов, уже освоенных глиноземной промышленностью, в том числе при переработке нефелинового сырья и высококремнистых бокситов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ производства цементного клинкера, включающий классификацию и магнитную сепарацию сырьевой смеси, содержащей золошлаковые отходы угольных электростанций, получение глиноземного концентрата, смешивание его с известняком и обжиг (см. патент RU 79284 U1, 27.12.2008 - прототип).
Однако реализация указанных технологий связана с трудностями получения необходимых количеств белитового шлама на линиях комплексного производства цемента и глинозема. Для преодоления указанных недостатков необходимо обеспечить использование средств для снижения потерь реагентов на выщелачивание и карбонизацию, а также дополнительных вращающихся печей для обжига промежуточных и конечных продуктов переработки.
Решаемой задачей изобретения является создание экологически чистой технологии производства целевых продуктов для их использования в металлургии и промышленности строительных материалов.
Технический результат заключается в устранении недостатков известных технических решений, упрощении технологии и расширении масштабов производства портлендцементного клинкера и глинозема из золошлаковых отходов угольных электростанций без использования глины и глинистых пород.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства цементного клинкера, включающем классификацию и магнитную сепарацию сырьевой смеси, содержащей золошлаковые отходы угольных электростанций, получение глиноземного концентрата, смешивание его с известняком и обжиг, согласно изобретению на первой стадии, после извлечения магнитной фракции из сырьевой смеси, остаток обрабатывают щелочью до полного выщелачивания кремнезема, образовавшийся глиноземный концентрат спекают с известняком при температуре 1150-1200°С с получением спека, из которого содовым раствором выщелачивают алюминат натрия, полученный раствор силиката натрия обрабатывают углекислым газом с получением аморфного кремнезема и образовавшийся раствор углекислого натрия обрабатывают известью; на второй стадии полученную твердую фазу спекают с известняком при температуре 1400-1450°С до образования цементного клинкера, причем корректировку химического состава цементного клинкера производят при смешении и спекании белитового шлама с известняком, а раствор алюмината натрия, образующегося при выщелачивании спека глиноземного концентрата с известняком, используют для производства глинозема.
На первой стадии производства цементного клинкера из золошлаковых отходов получают продукт, пригодный для получения клинкера по химическому составу. Для этого вначале из золошлаковых отходов методом магнитной сепарации извлекают магнитную фракцию, имеющую высокое содержание Fe2O3, которая может оказывать негативное влияние на ход последующих технологических операций. Современные магнитные аппараты могут выдавать магнитный концентрат с содержанием Fe2O3 до 55-60%, что позволяет использовать его в металлургии. В случае необходимости из золы методом флотации может быть извлечена большая часть углерода (недожога). Затем золу обрабатывают раствором щелочи (NaOH), что позволяет перевести в раствор значительную часть кремнезема (SiO2), который в виде раствора силиката натрия направляется на регенерацию щелочи, а твердый остаток (глиноземный концентрат) направляется на дальнейшую переработку. Раствор силиката натрия, образующийся при выщелачивании кремнезема и направляемый на регенерацию щелочи, обрабатывается известью (СаО), в результате чего образуется белитовый шлам, содержащий практически только один чистый белит (так называемый «белый» шлам).
Глиноземный концентрат существенно отличается от исходной золы: в процессе растворения в щелочном растворе кремнезема и взаимного истирания частицы теряют первоначальную форму шариков, контактные границы срастания шариков и их сростки вскрываются и шарики превращаются в комочки и агрегаты тонких частичек, сферическую форму сохраняют только шарики диаметром меньше 20 мкм, однако их поверхность вся покрыта ямками растворения. Поэтому химическая активность глиноземного концентрата значительно выше, чем исходной золы. Химический состав глиноземного концентрата также отличается от химического состава исходной золы повышенным содержанием оксида алюминия (в процентном отношении). Глиноземный концентрат спекают с известняком (СаСО3) при известной оптимальной температуре 1200-1250°С. При этом расход известняка рассчитывается таким образом, чтобы извести хватало только на образование двухкальциевого силиката (белита) алюминатов кальция, так как в спеке недолжно быть свободной извести, которая при этих температурах еще не образует клинкерных минералов, но будет вредной примесью в последующем процессе выщелачивания глинозема.
Образовавшийся спек охлаждают, размалывают и выщелачивают из него раствором соды алюминат кальция (CaOAl2O3). Образующийся в этом процессе алюминат натрия направляют на производство глинозема, а оставшийся твердый остаток, так называемый «серый» шлам, направляют на производство цементного клинкера. На этом этапе из спека извлекается 65-70% Al2O3 и его отношение к SiO2 становится равным примерно 0, 25, как это необходимо для производства цементного клинкера. «Серый» шлам состоит преимущественно из белита, но содержит также и другие соединения из золы и часть соединений железа, оставшихся в золе после магнитной сепарации. На этом заканчивается первая стадия процесса производства цементного клинкера - получение из золы продукта, пригодного для получения клинкера нужного химического состава.
На второй стадии к образовавшемуся на первой стадии белитовому шламу добавляют дополнительное количество известняка, необходимое для превращения белита (2CaO-SiO2) в основной клинкерный минерал - алит, а также насыщения известью различных алюминатов кальция и превращения их в трехкальциевый алюминат (3СаО-Al2O3). На этом этапе вводятся и корректирующие добавки. Полученную шихту спекают при известной температуре образования основных клинкерных минералов 1400-1450°С и получают цементный клинкер нужного химического и минералогического состава.
Такая двухстадийная технология схемы производства цементного клинкера из золы позволяет не использовать глинистые ископаемые и соответственно не строить карьеры для их добычи, что улучшает экологическую обстановку. При этом можно получать значительное количество глинозема - ценного и дефицитного в нашей стране сырья для алюминиевой промышленности, а также чистый белит для производства строительных материалов. Экологический эффект заключается в прекращении роста золоотвалов на угольных тепловых электростанциях.
Пример конкретного выполнения способа
Зола экибастузского угля после обработки физическими методами (магнитной сепарации и флотации) содержит (% вес.): SiO2 - 61,2; Al2O3 - 28,1; Fe2O3 - 4,2; Собщ.(п.п.п.) - 2,3; проч. - 4,2. При обработке 1 т этой золы растворомщелочи (NaOH) растворяется 27% массы золы, расходуется 360 кг щелочи, образуется 549 кг силиката натрия (Na2SiO3) и 730 кг глиноземного концентрата.
В процессе регенерации щелочи из раствора силиката натрия расходуется 504 кг извести (СаО), для получения которой необходимо обжечь 900 кг известняка (СаСО3), образуется вновь 279 кг щелочи, которая направляется в начало процесса обработки золы, и 936 кг гидросиликата кальция (2CaOSiO2·2H2O), который представляет собой гидратированный минерал белит (2CaOSiO2) - белитовый шлам. Как отмечалось ранее, белитовый шлам, получаемый в этом процессе, отличается высокой чистотой и может использоваться не только для производства обычного портландцементного клинкера, но и иметь более квалифицированные применения: использоваться для получения белых и цветных цементов, производства фарфоровых изделий и силикатного кирпича.
Для получения алюминатно-силикатного спека, имеющего необходимый минералогический состав для извлечения нужного количества Al2O3, образовавшиеся 730 кг глиноземного концентрата необходимо спечь с 1468 кг известняка при температуре 1200-1250°С. В результате этого процесса получится 1529,1 кг спека следующего состава (% вес.): CaOAl2O3 - 28,5; 2CaOSiO2 - 64,1; 2CaOFe2O3 - 4,7; проч. - 2,7.
Из полученного спека раствором соды (Na2CO3) выщелачивают CaOSiO2, на что расходуется 219,5 кг соды. В результате в раствор переходит 339,6 кг алюмината натрия (Na2OSiO2) и образуется 1614,2 кг твердого осадка (белитового шлама), содержащего (% вес.): 2CaOSiO2-2H2O - 73,5; СаОAl2O3 - 6,7; 2CaOFe2O3 - 4,4; CaCO3 - 12,8; проч. - 2,6. Химический состав этого шлама (% вес.):СаО - 51; SiO2 - 21,2; Al2O3 - 4,3; Fe2O3 - 2,6; CO2 - 5,6; H2O - 5,6; проч. - 2,6. Раствор алюмината натрия направляется на производство глинозема (Al2O3). Из 339,6 кг алюмината натрия может быть получено 211 кг глинозема..
На этом заканчивается первая стадия производства цементного клинкера из золы углей - получение из золы продукта (белитового шлама), пригодного для получения цементного клинкера.
Вторая стадия производства цементного клинкера из золы состоит из совместного помола полученного белитового шлама с известняком и спекания этой смеси при температуре 1400-1450°С до образования клинкера нужного состава. К 1614,2 кг белитового шлама необходимо добавить 173,3 кг известняка и после обжига получится ~ 1527 кг цементного клинкера.
Таким образом из 1 т золы, обогащенной физическими методами, и указанного количества известняка получаются 1527 кг цементного клинкера и ценные побочные продукты: 936 кг «белого белитового шлама» и 211 кг глинозема. Или наоборот, для производства 1 т цементного клинкера необходимо 0,65 т золы и 0,7 т известняка. При этом образуются побочные продукты: 0,61 т белитового шлама и 0,14 т глинозема.
В предложенном способе производства портландцементного клинкера и глинозема из отходов электростанций используется комбинированная технология переработки золошлаковых отходов, включающая химическое обогащение сырья и обжиг продукта во вращающихся высокотемпературных печах. Суть технологии химического обогащения заключается в их обработке едкой щелочью с получением раствора силикатов натрия и обогащенного глиноземом алюминиевого сырья (Al2O3 до 50% и SiO2 до 40%). Затем силикаты натрия обрабатываются гидроокисью кальция, в результате чего образуются едкая щелочь и белитовый шлам. Едкая щелочь направляется в голову процесса (рециркуляция щелочи), а алюминиевое сырье и белитовый шлам используются обычным образом. Для повышения качества глиноземного сырья вначале проводится химическое обогащение ЗШО, а затем обогащенный продукт обрабатывается по технологии обжига.
Зола экибастузских углей по содержанию глинозема (25-28% Al2O3) практически сопоставима с нефелиновым концентратом, который производит ОАО "Апатит" для Пикалевского завода. В то же время она характеризуется более высоким содержанием кремнезема и отсутствием щелочей. По сравнению с бокситами в золе содержится меньше железа и титана. При комплексном ее использовании возможно дополнительное извлечение галлия. Низкое содержание в золе железа, в отличие от бокситов, является благоприятным фактором для производства цемента в предложенной системе производства.
Для указанных конструктивных характеристик предложенной системы и физико-химических условий производства цемента и глинозема из сырья ЗШО электростанций в ОИВТ РАН были проведены необходимые экспериментальные исследования и расчеты определяющих параметров процесса получения указанных целевых продуктов.
Приведем характерные оценки существующей ситуации в данной области. В настоящее время в России существует дефицит производства глинозема и цемента. Объемы производства этой продукции не покрывают потребности алюминиевой промышленности в глиноземе и строительной индустрии в цементе. При этом цены на глинозем и цемент постоянно увеличиваются. Существующая отечественная сырьевая база алюминиевого производства, основанная на эксплуатации бокситовых месторождений Урала и Архангельской обл. не может обеспечить запросы в данном сырье. По этой причине бокситовое сырье ввозится из-за границы.
Сложившийся дефицит цемента и цены на него также сдерживают темпы и стоимость строительства зданий и сооружений. В этой связи становятся очевидными перспективы использования высокоглиноземистой золы ГРЭС Свердловской обл. для промышленного производства глинозема, цемента и некоторой сопутствующей продукции. На сегодняшний день в золоотвалах Рефтинской ГРЭС находится 116 млн тонн золы, а Верхнетагильской - 38 млн тонн, что суммарно составляет 154 млн тонн. По химическому составу указанная зола может служить источником сырья для переработки на глинозем и цемент, ее количество будет непрерывно увеличиваться, т.к. на ближайшие 20 лет энергетическим топливом на ГРЭС будет оставаться уголь Экибастузского бассейна. При таких значительных запасах глиноземного и кремнеземного сырья возможно создание предложенной системы по производству цемента до 6 млн тонн в год и глинозема до 1 млн тонн в год со сроком эксплуатации не менее 50 лет.
Claims (1)
-
Способ производства цементного клинкера, включающий классификацию и магнитную сепарацию сырьевой смеси, содержащей золошлаковые отходы угольных электростанций, получение глиноземного концентрата, смешивание его с известняком и обжиг, отличающийся тем, что на первой стадии, после извлечения магнитной фракции из сырьевой смеси, остаток обрабатывают щелочью до полного выщелачивания кремнезема, образовавшийся глиноземный концентрат спекают с известняком при температуре 1150-1200°С с получением спека, из которого содовым раствором выщелачивают алюминат натрия, полученный раствор силиката натрия обрабатывают углекислым газом с получением аморфного кремнезема и образовавшийся раствор углекислого натрия обрабатывают известью; на второй стадии полученную твердую фазу спекают с известняком при температуре 1400-1450°С до образования цементного клинкера, причем корректировку химического состава цементного клинкера производят при смешении и спекании белитового шлама с известняком, а раствор алюмината натрия, образующегося при выщелачивании спека глиноземного концентрата с известняком, используют для производства глинозема.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012134286/03A RU2555980C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ производства цементного клинкера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012134286/03A RU2555980C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ производства цементного клинкера |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012134286A RU2012134286A (ru) | 2014-02-20 |
| RU2555980C2 true RU2555980C2 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=50113843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012134286/03A RU2555980C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Способ производства цементного клинкера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2555980C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2667940C1 (ru) * | 2017-04-15 | 2018-09-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Модификация цементных систем" | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
| RU2700609C1 (ru) * | 2018-09-09 | 2019-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Модификация цементных систем" (ООО "МИП "МЦС") | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2035425C1 (ru) * | 1992-10-13 | 1995-05-20 | Акционерное общество "Жигулевские стройматериалы" | Способ обжига цементного клинкера |
| RU2138457C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-09-27 | Козлов Борис Владимирович | Способ производства цемента и сырьевая смесь для изготовления цементного клинкера (варианты) |
| RU79284U1 (ru) * | 2008-07-17 | 2008-12-27 | Анатолий Сергеевич Власов | Система производства цемента и глинозема из золошлаковых отходов электростанций |
| RU2388710C1 (ru) * | 2008-10-16 | 2010-05-10 | Закрытое акционерное общество "Евразийский Цемент Инжиниринг" (ЗАО "ЕЦИ") | Способ получения цемента |
| US8187374B2 (en) * | 2006-11-09 | 2012-05-29 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for manufacturing clinker with controlled CO2 emission |
-
2012
- 2012-08-10 RU RU2012134286/03A patent/RU2555980C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2035425C1 (ru) * | 1992-10-13 | 1995-05-20 | Акционерное общество "Жигулевские стройматериалы" | Способ обжига цементного клинкера |
| RU2138457C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-09-27 | Козлов Борис Владимирович | Способ производства цемента и сырьевая смесь для изготовления цементного клинкера (варианты) |
| US8187374B2 (en) * | 2006-11-09 | 2012-05-29 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for manufacturing clinker with controlled CO2 emission |
| RU79284U1 (ru) * | 2008-07-17 | 2008-12-27 | Анатолий Сергеевич Власов | Система производства цемента и глинозема из золошлаковых отходов электростанций |
| RU2388710C1 (ru) * | 2008-10-16 | 2010-05-10 | Закрытое акционерное общество "Евразийский Цемент Инжиниринг" (ЗАО "ЕЦИ") | Способ получения цемента |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2667940C1 (ru) * | 2017-04-15 | 2018-09-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Модификация цементных систем" | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
| RU2700609C1 (ru) * | 2018-09-09 | 2019-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Модификация цементных систем" (ООО "МИП "МЦС") | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012134286A (ru) | 2014-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105060744B (zh) | 一种贝利特硫铝酸盐水泥的制备方法 | |
| CN101811838B (zh) | 水泥的生产方法 | |
| CN103304170B (zh) | 一种生产硫铝酸盐水泥的方法 | |
| CN102351226B (zh) | 一种粉煤灰生产氧化铝的方法 | |
| CN107056102B (zh) | 一种利用脱硫石膏与铝灰生产硫铝酸盐水泥联产硫磺的系统和方法 | |
| CN101003422B (zh) | 一种用磷石膏生产硫酸和水泥的新方法 | |
| CN101306826B (zh) | 一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法 | |
| CN101028935B (zh) | 煤矸石中提取氧化铝及其废渣生产水泥的方法 | |
| CN104071997A (zh) | 综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法 | |
| CN106904849A (zh) | 一种利用工业固废生产硫铝酸盐水泥联产硫酸的系统和方法 | |
| CN105060745A (zh) | 贝利特-硫铝酸盐-铁铝酸盐水泥及其制备方法 | |
| CA2922533A1 (en) | Fluxes/mineralizers for calcium sulfoaluminate cements | |
| CA2990086A1 (en) | Mineralizer for calcium sulfoaluminate ternesite cements | |
| CN101456704A (zh) | 利用钼尾矿水热法制造硅酸盐制品的方法 | |
| CN104477926B (zh) | 一种粉煤灰碱浸烧结水热法生产硬硅钙石及氧化铝的方法 | |
| CN101591197A (zh) | 一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法 | |
| US20240375998A1 (en) | Method for manufacturing supplementary cementitious material | |
| CN106966617B (zh) | 一次低温烧成贝利特-硫铝酸盐-硫铁铝酸盐-硫硅酸钙水泥熟料的方法 | |
| CN106904848A (zh) | 一次低温烧成贝利特‑硫铝酸钙‑硫硅酸钙水泥的方法及其制品 | |
| CN104129933B (zh) | 一种利用废铜矿渣制得的核电水泥及其制备方法 | |
| CN107555818A (zh) | 一种少熟料水泥及制备方法 | |
| CN104761160B (zh) | 一种改性矿渣粉的制备方法 | |
| CN104310817A (zh) | 一种利用工业污泥作反应活化剂干法制备水泥熟料的方法 | |
| RU2555980C2 (ru) | Способ производства цементного клинкера | |
| CA1188713A (en) | Process for producing hydraulic cement from dicalcium silicate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20140625 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20150302 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160811 |