СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА КЕРАМИЧЕСКИХ И ЦЕМЕНТНЫХ КЛИНКЕРОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PERFORMING HIGH-TEMPERATURE SYNTHESIS OF CERAMIC AND CEMENT CLINKERS, AND DEVICE FOR METHOD'S REALISATION

Изобретение относится к производству материалов керамического назначения, в том числе керамических и цементных клинкеров, и может использоваться при производстве строительных материалов.
Известен способ производства цементного клинкера, заключающийся в сушке сырьевых материалов, приготовлении и формировании сырьевой массы, обжиге на зеркале расплавленного чугуна и охлаждении клинкера [Авт. св. СССР № 1084257].
Известна также установка для реализации данного способа, содержащая системы приготовления, формирования сырьевой массы, предварительной сушки сырьевого материала, индукционную печь для обжига с жидкометаллическим теплоносителем и послеобжиговую шахту, соединенную с холодильником [Авт. св. СССР № 1084257].
Недостатками известных технических решений является значительные топливно-энергетические затраты на производство и предварительную термообработку сырьевой массы, довольно высокую себестоимость продукции и низкие экологические показатели.
Указанные недостатки частично устранены в способе производства цементного клинкера, выбранном в качестве прототипа заявляемого способа, включающем приготовление смеси путем смешения сырьевых компонентов, формирование смеси в непрерывную ленту, сушку, обжиг на поверхности расплава чугуна, выдерживание обожженной смеси в шахте стабилизации структуры клинкерных минералов, где устанавливают давление, равное атмосферному, и последующее охлаждение, при этом сушку сырьевых материалов при пуске установки осуществляют воздухом, который просасывают через печь над слоем расплавленного чугуна. [Патент RU 2010780].
Установка для производства цементного клинкера по данному способу, выбранная в качестве прототипа устройства, включает последовательно расположенные пост приготовления сырьевой смеси с сушильным барабаном, пост формирования бесконечной ленты с сушильным устройством, индукционную печь с жидкометаллическим теплоносителем и клинкерный холодильник, а также установленную после печи шахту для стабилизации структуры клинкерных минералов, при этом шахта соединена воздуховодами с холодильником и сушильным барабаном, а на воздуховоде между холодильником и шахтой и на выходе холодильника установлены шиберы для регулирования давления в шахте [Патент RU 2010780].
Технической задачей данного изобретения является обеспечение экологической чистоты процессов, снижение топливно-энергетических затрат и себестоимости продукта изобретения и улучшение экологических показателей.
Поставленная задача достигается тем, что в способе проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров, заключающемся в том, что приготавливают смесь путем смешения сырьевых компонентов, формируют смесь в непрерывную ленту, сушат, обжигают на поверхности расплава чугуна, выдерживают обожженную смесь перед охлаждением, согласно изобретению, обожженную смесь томят при температуре обжига в камере томления для завершения процессов клинкерообразования со сбросом клинкера по мере его накопления в шахту стабилизации, отделенную от камеры томления дозирующей решеткой, смесь, сформированную в непрерывную ленту, перед сушкой предварительно прогревают газом, полученным в процессе высокотемпературного синтеза в камере томления при завершении физико-химических процессов минералообразования, а сушку осуществляют газом, полученным в результате физико-химических процессов обжига в канальной индукционной печи.
Поставленная задача достигается также тем, что установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров, содержащая последовательно размещенные пост приготовления сырьевой смеси с сушильным барабаном, пост формирования сырьевой смеси в непрерывную ленту с сушильной камерой, индукционную печь с жидкометаллическим теплоносителем и шахту стабилизации, согласно изобретению, дополнительно содержит камеру томления, размещенную после индукционной печи и отделенную от шахты стабилизации дозирующей решеткой, сушильная камера разделена перегородкой на отсек предварительного прогрева и отсек сушки сформированной в непрерывную ленту сырьевой смеси, а камера томления и индукционная печь соединены газоходами, оснащенными газовыми насосами, соответственно с отсеком предварительного прогрева и отсеком сушки.
На чертеже приведена конструкция установки для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров.
Установка для проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров содержит последовательно размещенные пост приготовления сырьевой смеси 1 с сушильным барабаном 2, пост формирования сырьевой смеси в непрерывную ленту 3 с сушильной камерой 4, индукционную печь 5 с жидкометаллическим теплоносителем, камеру томления 6, дозирующую решетку 7, шахту стабилизации 8, а также газоходы 9 и 10, соединяющие соответственно камеру томления 6 и индукционную печь 5 с сушильной камерой 4, разделенной перегородкой 11 на два отсека: отсек 12 предварительного прогрева и отсек 13 сушки, при этом газоходы 9, 10 оснащены газовыми насосами 14, 15, соответственно.
Способ проведения высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров осуществляется следующим образом.
2
Лента сырьевого материала, сформированная на посту формирования сырьевой смеси в непрерывную ленту 3, предварительно прогретая в отсеке 12 и затем подсушенная в отсеке 13 сушильной камеры 4, обожженная в индукционной печи 5 на поверхности расплавленного чугуна в качестве жидкометаллического теплоносителя и превращенная в клинкер, поступает в камеру томления 6. В процессе томления завершаются процессы клинкерообразования с выделением CO. По мере накопления клинкера в камере томления 6 дозирующая решетка 7, отрегулированная на определенное время томления за счет накопленной массы клинкера, сбрасывает клинкер в шахту стабилизации 8 для стабилизации параметров клинкера перед охлаждением. При этом камера томления 6 и индукционная печь 5, например, через крышки, соединены соответственно газоходами 9 и 10, оснащенными газовыми насосами 14 и 15, с отсеками 12, 13 сушильной камеры 4. Таким образом, газ, полученный в процессе высокотемпературного синтеза в канальной индукционной печи 5 и в камере томления 6 при завершении физико-химических процессов обжига, поступает по газоходам 9, 10 в сушильную камеру 4. При этом газ из камеры томления 6 поступает в первый отсек 12 сушильной камеры 4, а газ, образованный в индукционной печи 5, поступает во второй отсек 13 сушильной камеры 4. Поскольку газ, полученный в камере томления 6, имеет более низкую температуру, чем газ, полученный в индукционной печи 5, в отсеке 12 происходит предварительный прогрев поступающей сырьевой смеси, сформированной в непрерывную ленту 3, а в отсеке 13 осуществляется ее сушка. Разделение операции сушки на два этапа - предварительный прогрев и окончательная сушка позволяет осуществлять процесс сушки более плавно и равномерно, что не приведет к растрескиванию ленты 3 и приданию ей соответствующих прочностных характеристик. Кроме того, разделение тепловых потоков влияет на снижение энергетических затрат и себестоимости при утилизации отходящих газов.
Использование дозирующей решетки 7 обеспечивает нормализацию процессов синтеза клинкера благодаря накоплению массы, необходимой для сохранения и поддержания температуры образования клинкера в камере томления 6.
Таким образом, разделение газовых потоков и установка между камерой томления и шахтой стабилизации дозирующей решетки обеспечивают экологическую чистоту процессов, снижение топливно-энергетических затрат и себестоимости продукта. Разделение процесса формирования клинкера на этапы, каждый из которых более управляем в части отбора и сбора отходящих газов, позволяет их максимально утилизировать, что обеспечивает экологическую чистоту при осуществлении процесса высокотемпературного синтеза керамических и цементных клинкеров.