способ получения цемента из металлургических шлаков
Классы МПК: | C04B5/06 ингредиенты, кроме воды, добавляемые в расплавленный шлак; обработка газами или газообразующим материалом, например для получения пористого шлака |
Автор(ы): | Рей Тео[CH], Эдлингер Альфред[AT] |
Патентообладатель(и): | Хольдербанк Финансьер Гларус АГ (CH) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-09-23 публикация патента:
20.05.1998 |
В способе получения цемента из металлургических шлаков, при котором жидкие шлаки из восстановительных и сталеплавильных процессов, как, например, доменные и конверторные шлаки, перемешиваются друг с другом и смешиваются с известью, поступают таким образом, что на первой стадии охлаждения при температурах свыше 1000oC, предпочтительно свыше 1200oC, охлаждение осуществляется медленнее, чем на второй последующей стадии охлаждения, и что полученный застывший продукт гранулируется и/или перемалывается, чтобы непосредственно получить цемент с улучшенными гидравлическими свойствами, в частности с повышенной окончательной прочностью. 12 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ получения цемента из металлургических шлаков, включающий смешение жидких шлаков восстановительных процессов и сталеплавильных процессов, например доменного и конверторного шлаков, охлаждение, гранулирование, измельчение, отличающийся тем, что охлаждение на первой стадии при температуре свыше 1000oС осуществляют медленнее, чем на второй последующей стадии, а полученный застывший продукт - литейный клинкер гранулируют и/или перемалывают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкие шлаки дополнительно смешивают с известью. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение на первой стадии при температуре свыше 1200oС осуществляют медленнее, чем на второй последующей стадии. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительно вводят хлориды и/или хлорсодержащие отходы. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что расплав путем проведения экзотермической реакции с СаО доводят до температуры свыше 1700oС. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что вязкость расплава понижают путем добавления CaF2. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что смешение жидких шлаков осуществляют при следующем соотношении, мас.%: расплав доменного шлака 30 - 80, расплав конверторного шлака 20 - 70. 8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что охлаждение на первой стадии осуществляют на воздухе с использованием рабочего колеса центробежного вентилятора. 9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что охлаждение на второй последующей стадии осуществляют с помощью водяного пара и/или воды. 10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что литейный клинкер подают в вихревой слой или в каскад вихревого слоя с помощью охлаждающего воздуха с его расходом 1,5 - 3,5 нм3 на 1 кг клинкера в течение 15 - 40 мин и охлаждают при застывании в виде гранул с диаметром менее 4 мм. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что литейный клинкер подают в течение 25 - 30 мин. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что литейный клинкер охлаждают при застывании в виде гранул диаметром около 2,5 мм. 13. Способ по п.10, отличающийся тем, что охлаждающий воздух, отводимый при температуре 900oС - 1100oС, используют в качестве предварительно нагретого дутьевого воздуха.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу получения цемента из металлургических шлаков, в частности получения цементного клинкера и специальных связующих изделий с высоким содержанием - -белита и высокой окончательной прочностью из металлургических шлаков. Из заявки [1] известен способ получения цемента из металлургических шлаков, включающий смешение жидких шлаков восстановительных процессов и сталеплавильных процессов, например доменного и конверторного шлаков, охлаждение, гранулирование, измельчение. Согласно этому известному техническому решению, гранулят можно размалывать с добавлением гипса и получать цемент. В частности, этот известный способ, из которого исходит настоящее изобретение, использует при этом скрытую теплоту расплава, так как отходы металлургического производства могут использоваться в надлежащей смеси в расплавленной форме, например в виде доменного шлака и шлака сталеплавильных заводов совместно с доменным сыпучим шламом и другими добавками. Целью изобретения является создание способа упомянутого вначале типа, при котором при термическом использовании скрытой теплоты обычно протекающих на металлургическом заводе процессов можно получать цемент или специальное связующее вещество с улучшенными гидравлическими свойствами. Указанная задача решается тем, что при способе получения цемента из металлургических шлаков, включающий смешение жидких шлаков восстановительных процессов и сталеплавильных процессов, например доменного и конверторного шлаков, охлаждение, гранулирование, измельчение, согласно изобретению, охлаждение на первой стадии при температуре свыше 1000oC осуществляют медленнее, чем на второй последующей стадии, а полученный застывший продукт - литейный клинкер гранулируют и/или перемалывают. Желательно жидкие шлаки дополнительно смешивать с известью. Охлаждение на первой стадии при температуре свыше 1200oC предпочтительно осуществлять медленнее, чем на второй последующей стадии. Целесообразно дополнительно вводить хлориды и/или хлорсодержащие отходы. Расплав путем проведения экзотермической реакции с CaO доводят до температуры свыше 1700oC. Предпочтительно вязкость расплава понижать путем добавления CaF2. Смешение жидких шлаков осуществляют при следующем соотношении (вес.%): расплав доменного шлака - 30-80, расплав конверторного шлака - 20-70. Охлаждение на первой стадии осуществляют на воздухе с использованием рабочего колеса центробежного вентилятора. Охлаждение на второй последующей стадии осуществляют с помощью водяного пара и/или воды. Целесообразно также литейный клинкер подавать в вихревой слой или в каскад вихревого слоя с помощью охлаждающего воздуха с его расходом 1,5-3,5 нм3 на 1 кг клинкера в течение 15-40 мин и охлаждать при застывании в виде гранул с диаметром менее 4 мм. Кроме того, литейный клинкер подают в течение 25-30 мин. Литейный клинкер охлаждают при застывании в виде гранул диаметром около 2,5 мм. Охлаждающий воздух, отводимый при температуре от 900 до 1100oC, используют в качестве предварительно нагретого дутьевого воздуха. Ниже способ в соответствии с изобретением более подробно поясняется с помощью примера выполнения. 30 т доменного шлака в расплавленном жидком состоянии смешивали с 20 т шлака из Линц-Донавиц-процесса, причем путем добавления CaO/CaCO3 была достигнута температура около 1800oC. После интенсивного перемешивания расплав направляется с помощью рабочего колеса центробежного вентилятора и охлаждаются на воздухе в течение 30 мин, вследствие чего это привело к образованию желаемых кристаллических структур. После этого первого охлаждения охлаждение было продолжено с помощью водяного пара. Результаты анализа цемента были следующими, мас.%:Al2O3 - 5,51
MgO - 1,15
SiO2 - 21,9
CaO - 65,7
Fe2O3 - 3,0
Mn2O3 - 0,12
SO3 - 0,14
P2O5 - 0,49
K2O - 0,60
Na2O - 0,72
Для другого примера выполнения (получение бредигитового клинкера) смешивали 15 т нагретого до температуры 1600oC шлака из Линц-Донавиц-процесса с 8 т нагретого до температуры 1500oC доменного шлака, чтобы без добавления извести получить специальное связующее вещество. При этом температура смеси повышалась примерно до 1900oC. Актуальный химический анализ дал следующие результаты (мас.%);
SiO2 - 22,1
Al2O3 - 5,5
Fe2O3 - 15,2
CaO - 43,7
MgO - 5,8
SO3 - 1,1
K2O - 0,17
Na2O - 0,05
TiO2 - 0,38
Mn2O3 - 4,5
P2O5 - 0,59. Полуколичественный минералогический анализ дал следующие фазы:
примерно 10% вюстит (FeO),
примерно 50% бредигит ( - -белит)
остаток аморфный (стекло). Оказалось, что для получения бредигитного клинкера оптимальными являются приведенные выше соотношения компонентов смеси. В любом случае содержание Fe2O3 должно было составлять свыше 10 мас.%, так как это стабилизирует метастабильный - -белит (бредигит). Именно бредигит является той формой белита, которая в чистой форме стабильна только до 1450oC, однако ниже этой температуры является нестабильной и легко разлагается. Удалось обнаружить, что относительно высокое содержание Fe2O3 стабилизирует бредигитовую фазу. Аналогично действует также P2O5. Бредигит с точки зрения технологии получения цемента представляет собой наиболее ценную белитовую форму.
Класс C04B5/06 ингредиенты, кроме воды, добавляемые в расплавленный шлак; обработка газами или газообразующим материалом, например для получения пористого шлака