способ концентрации щелочей в цементной пыли при обжиге клинкера

Формула изобретения

Способ концентрации щелочей в цементной пыли при обжиге клинкера, включающий ее охлаждение, улавливание и возвращение в обжиговую печь, отличающийся тем, что осаждение и улавливание цементной пыли ведут в последовательно размещенных осадительной камере при температуре 380 - 400^oC и в электрофильтре при температуре 180 - 220^oC, причем цементную пыль из осадительной камеры возвращают в обжиговую печь, а обогащенную щелочами цементную пыль из электрофильтра используют в качестве щелочесодержащего продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии цементного производства и может быть использовано в производстве строительных материалов, калийных удобрений и других отраслях промышленности.

Известен способ выделения щелочей при обжиге щелочесодержащих компонентов, при котором щелочи возгоняются и удаляются с отходящими газами в очистные устройства (Позин М.Е. Технология минеральный солей. -Химия, 1970, с. 182). При охлаждении отходящих газов продукты возгонки выделяются совместно с пылевидными частицами. Данный способ по технико-экономическим соображениям признан неэффективным и не получил практического применения.

Известен способ утилизации пыли при обжиге клинкера, в котором уловленные частицы пыли гранулируются или распульповываются и возвращаются в обжиговую печь (а. с. N 1537658 кл. C 04 B 7/44 от 30.03.88). Этот способ является наиболее близким по технологической сущности аналогом и может служить прототипом изобретения. Недостатком известного способа является накопление щелочей в материале, поступающем в обжиговую печь, образование легкоплавких эвтектик и как следствие настылеобразование в печи, а также снижение сыпучести клинцера и в конечном счете качества цемента как строительного материала. В результате появляется необходимость периодического вывода щелочей из процесса, что приводит к нарушениям технологии обжига, дополнительным трудностям в утилизации этих отходов и потерям ценных веществ.

При создании изобретения ставилась задача концентрации щелочей в цементной пыли, повышения эффективности обжига клинкера и улучшения его качества за счет того, что осаждение и улавливание цементной пыли ведут в последовательно осадительной камере при температуре 380 - 400^oC и электрофильтре при температуре 180 - 220^oC, причем цементную пыль из осадительной камеры возвращают в обжиговую печь, а обогащенную щелочами цементную пыль из электрофильтра используют в качестве щелочесодержащего продукта.

Такой технический результат достигается при использовании совокупности существенных признаков, характеризующих предлагаемый способ концентрации щелочей в цементной пыли при обжиге клинкера.

Сущность предлагаемого способа заключается в поддержании температуры отходящей пылегазовой смеси в осадительных камерах перед электрофильтром на уровне 380 - 400^oC, т.е. выше точки конденсации щелочей из расплава, при одновременном сохранении температуры в электрофильтрах на прежнем уровне 180 - 220^oC. За счет резкого понижения температуры в электрофильтре по сравнению с осадительными камерами ниже точки плавления щелочей происходит их интенсивная кристаллизация в электрофильтрах на частицах цементной пыли и обогащение последней щелочами. Снижение температуры может происходить либо естественным путем, либо за счет установки охладителя.

Бедная по щелочам пыль, уловленная в осадительных камерах, возвращается в процесс производства клинкера, а обогащенная щелочами пыль, уловленная в электрофильтре, подвергается дальнейшей переработке для получения щелочных солей, удобрений и др. Поскольку в составе исходной цементной шихты щелочи представлены преимущественно калием, то выделенная в электрофильтрах пыль резко обогащается прежде всего по калию, который, как известно, является ценным минеральным удобрением, в котором сельское хозяйство испытывает большой дефицит.

В результате реализации предлагаемого способа цементная промышленность становится значительным резервом производства дешевого обогащенного калийного сырья, полученного путем попутно без каких-либо существенных затрат. Особенностью получаемого калийного сырья является легкая растворимость калия в воде, что расширяет области его применения и переработки.

Примеры осуществления предлагаемого способа.

Цементная пыль обжиговой печи N 5 Белгородского цементного завода крупностью 96 - 98% класса - 0,04 мм имеет следующий химический состав основных компонентов, мас. %: K₂O - 34,6, Na₂O - 0,60, SiO₂ - 6,56, Al₂O₃ - 1,09, Fe₂O₃ - 0,55, MgO - 0,34, CaO - 54,30, SO₃ - 17,66.

Основные полезные компоненты, позволяющие использовать эту пыль в качестве удобрения, - щелочные окислы калия и натрия. Для определения влияния температуры в осадительной камере на концентрацию щелочей в цементной пыли был проведен эксперимент на промышленной установке в фирме "ТОРЕКС". Установка состояла из трубчатой печи с теплогенератором, системы трубопроводов, пневмовинтового насоса и электрофильтра с установленной перед ним осадительной камерой. Указанная выше цементная пыль Белгородского цементного завода нагревалась в трубчатой печи до температуры 400 - 420^oC, что соответствует промышленным условиям, затем пневмовинтовым насосом подавалась в осадительную камеру и электрофильтр. Температура пылегазовой смеси в электрофильтре регулировалась подсосом атмосферного воздуха. Из осадительной камеры бедную по щелочам цементную пыль возвращали в трубчатую печь, а обогащенную щелочами цементную пыль подвергали дальнейшей переработке в качестве щелочесодержащего продукта-гранулировали как калийное удобрение и выщелачивали для получения сульфата и карбоната калия.

Вначале температура в осадительной камере и в электрофильтре была обычная 210^oC. Пробы цементной пыли отбирали из-под осадительной камеры и из всех 4-х пылевых мешках под электрофильтром и анализировали на содержание в них щелочей. Полученные данные представлены в табл. 1.

Затем температура пылегазовой смеси в осадительной камере до 380^oC, т.е. выше точки конденсации щелочей, а в электрофильтре за счет подсоса холодного воздуха сохранялась на прежнем уровне 210^oC. Распределение, содержание щелочей в осадительной камере и электрофильтре представлено в табл. 2.

Затем температура пылегазовой смеси в осадительной камере увеличилась до 400^oC, при этом в электрофильтре она хотя и увеличилась до 220^oC, но осталась в пределах нормальных его рабочих температур. Полученные данные по распределению щелочей приведены в табл 3.

Дальнейшее повышение температуры в осадительной камере выше 400^oC нецелесообразно, т. к. при этом повышается температура в электрофильтре и нарушается его нормальный режим работы, а эффективность обогащения щелочами цементной пыли после электрофильтра практически не повышается.

Как видно из табл. 1 - 3, при обычном температурном режиме осаждения и улавливания не происходит заметного перераспределения и обогащения цементной пыли щелочами. Увеличение же температуры в осадительной камере до 380 - 400^oC позволяет существенно обогатить щелочами цементную пыль, улавливаемую в электрофильтре, и использовать ее в качестве щелочесодержащего сырья и других пределах, например, при производстве удобрений, щелочных солей, моющих и чистящих веществ и т.д. Повышение температуры пылегазовой смеси в осадительной камере выше 400^oC нецелесообразно, т.к. при этом повышается температура в электрофильтре, нарушается стабильность его работы и непроизводительно затрачивается тепло - энергия. Исходя из изложенного, оптимальным является осаждение и улавливание цементной пыли в последовательно размещенных осадительной камере при температуре 380 - 400^oC и в электрофильтре при температуре 180 - 220^oC, причем цементную пыль из осадительной камеры возвращают в обжиговую печь, а обогащенную щелочами цементную пыль используют в качестве щелочесодержащего продукта.