RU2285676C1 - Power-saving method of production of the portland-cement clinker - Google Patents
Power-saving method of production of the portland-cement clinker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2285676C1 RU2285676C1 RU2005110352/03A RU2005110352A RU2285676C1 RU 2285676 C1 RU2285676 C1 RU 2285676C1 RU 2005110352/03 A RU2005110352/03 A RU 2005110352/03A RU 2005110352 A RU2005110352 A RU 2005110352A RU 2285676 C1 RU2285676 C1 RU 2285676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- production
- cement
- limestone
- clinker
- saving
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 28
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 4
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 23
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 9
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- -1 pozzolan Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Description
Изобретение, заявленное в качестве патента, относится к области промышленного производства портландцементного клинкера сухим, полусухим, мокрым и комбинированным способами при утилизации промышленных отходов-осадков очистных сооружений (1-11).The invention claimed as a patent relates to the field of industrial production of Portland cement clinker using dry, semi-dry, wet and combined methods for the disposal of industrial waste-sediment from treatment plants (1-11).
Известные способы производства портландцементного клинкера осуществляют спеканием смеси известняка и глин в примерном соотношении 3:1 соответственно во вращающихся печах при температуре 1380-1450°С. Образующийся после спекания клинкер измельчают, а затем смешивают в разных пропорциях с измельченными шлаками, золой, пуццоланами, гипсом и рядом других добавок. Производство цементного клинкера в Европе в некоторых случаях осуществляют спеканием известняка с предварительно высушенными при температуре 85°С осадками очистных сооружений.Known methods for the production of Portland cement clinker are carried out by sintering a mixture of limestone and clay in an approximate ratio of 3: 1, respectively, in rotary kilns at a temperature of 1380-1450 ° C. The clinker formed after sintering is crushed, and then mixed in different proportions with crushed slag, ash, pozzolan, gypsum and a number of other additives. In some cases, the production of cement clinker in Europe is carried out by sintering limestone with sludge from sewage treatment plants previously dried at a temperature of 85 ° C.
Перечисленные выше способы производства цементного клинкера обладают существенными недостатками, связанными, прежде всего, с высоким расходом теплоносителей. Самым экономичным из них является сухой способ производства цементного клинкера. На производство одного килограмма клинкера сухим способом, по данным (5), расходуют 3218 кДж тепла.The above methods for the production of cement clinker have significant drawbacks, associated primarily with a high consumption of coolants. The most economical of them is the dry method of production of cement clinker. According to (5), 3218 kJ of heat are consumed for the production of one kilogram of clinker in a dry method.
Используемый ЗАО "Дакт-Инжиниринг" способ производства цементного клинкера с применением известняка и высушенного осадка очистных сооружений, который обладает теплотворной способностью в 11 тысяч кДж на килограмм осадка, в связи с этим кажется безальтернативным, поскольку позволяет существенно снизить расход топлива на его производство. Однако применение высушенного осадка и является существенным недостатком этого способа, поскольку для его осуществления необходимо удалить воду из влажных осадков. Для удаления воды из осадка влажностью в 71,0%, из которого можно произвести одну тонну цементного клинкера, необходимо затратить 4826157 кДж тепла, что существенно выше расхода тепла (3762000 кДж), необходимого для получения одной тонны клинкера классическим способом. Таким образом, вместе с затратами на сооружение и эксплуатацию завода по сушке осадка резко снижается экономическая эффективность способа производства портландцемента с применением высушенного осадка.The method of production of cement clinker used by ZAO Dakt-Engineering using limestone and dried sludge from sewage treatment plants, which has a calorific value of 11 thousand kJ per kilogram of sludge, therefore seems to be uncontested, since it allows to significantly reduce fuel consumption for its production. However, the use of dried sludge is a significant drawback of this method, since for its implementation it is necessary to remove water from wet sediments. To remove water from the sludge with a humidity of 71.0%, from which one ton of cement clinker can be produced, it is necessary to spend 4826157 kJ of heat, which is significantly higher than the heat consumption (3762000 kJ) required to produce one ton of clinker in the classical way. Thus, together with the costs of the construction and operation of the sludge drying plant, the economic efficiency of the method of producing Portland cement using dried sludge is sharply reduced.
Предлагаемое изобретение устраняет отмеченные выше недостатки способов производства портландцемента и по экономической эффективности уравнивает между собой все принятые в мировой практике способы производства портландцементного клинкера.The present invention eliminates the above-mentioned disadvantages of methods for the production of Portland cement and, in terms of economic efficiency, equalizes all methods of production of Portland cement clinker accepted in world practice.
Технический результат изобретения достигается тем, что энергосберегающий способ производства портландцементного клинкера, включающий спекание во вращающейся печи при температуре 1380-1450°С технологической смеси известняка и глинистого материала - осадка очистных сооружений - полей орошения станций аэрации влажностью от 8,0 до 90% (влажного осадка) при весовом соотношении известняка к указанному осадку от 1:0,4 до 1:1,3.The technical result of the invention is achieved in that an energy-saving method for the production of Portland cement clinker, including sintering in a rotary kiln at a temperature of 1380-1450 ° C of a technological mixture of limestone and clay material - sludge from sewage treatment plants - irrigation fields of aeration stations with humidity from 8.0 to 90% (wet sediment) with a weight ratio of limestone to the specified sediment from 1: 0.4 to 1: 1.3.
Парадоксальность предлагаемого способа состоит в том, что все энергетические затраты на производство портландцемента компенсируются энергетическими возможностями органических веществ, входящих в состав осадка.The paradox of the proposed method is that all the energy costs of producing Portland cement are compensated by the energy capabilities of the organic substances that make up the sediment.
Энергетическая способность органических веществ, входящих с состав осадка очистных сооружений, составляющих около 50.0% массы сухого вещества, достигает 11-19 тыс. кДж на килограмм осадка. Это обстоятельство позволяет без затрат на сушку осадка снизить расход топлива на производство портландцементного клинкера и сделать альтернативными все принятые в мировой практике способы его производства.The energy capacity of organic substances included in the sludge composition of sewage treatment plants, comprising about 50.0% of the mass of dry matter, reaches 11-19 thousand kJ per kilogram of sludge. This circumstance allows reducing the fuel consumption for the production of Portland cement clinker without the cost of drying the sludge and making alternative all the methods of its production accepted in world practice.
Осадки станций аэрации представляют собой мелкодисперсный (около 200 мкм) глинообразный продукт темного цвета общей влажностью до 90.0%. Осадки с полей орошения различных регионов обладают влажностью, которая изменяется в пределах от 8.0 до 97.0%.Precipitation of aeration stations is a fine (about 200 microns) clay product of a dark color with a total humidity of up to 90.0%. Precipitation from irrigation fields of different regions have humidity, which varies from 8.0 to 97.0%.
Влага осадка представлена водой, связанной с белком микроорганизмов осадка (около 50.0%) и не связанной водой (около 20.0%), распределенной в свободном от сухого остатка осадка объеме.Sludge moisture is represented by water bound to the protein of sludge microorganisms (about 50.0%) and unbound water (about 20.0%), distributed in a volume free from the dry residue of the sludge.
Типичный химический состав компонентов сырьевой смеси, который может быть использован для производства цементного клинкера с применением осадка станций аэрации, приведен в Таблице 1.A typical chemical composition of the components of the raw mix, which can be used for the production of cement clinker using sludge from aeration stations, is shown in Table 1.
В Таблице 1 приведены и расчетные величины, необходимые для определения состава технологической смеси. В Таблице 2 приведены расчетные нормы сырьевых компонентов технологической сырьевой смеси, необходимых для производства одной тонны цементного клинкера из известняка и суглинка, известняка и осадка станций аэрации.Table 1 shows the calculated values needed to determine the composition of the process mixture. Table 2 shows the estimated norms of the raw components of the technological raw mix necessary for the production of one ton of cement clinker from limestone and loam, limestone and sludge from aeration stations.
Из данных таблиц видно, что на производство одной тонны цементного клинкера с применением осадка станций аэрации известняка требуется на 179 кг меньше, чем при производстве одной тонны клинкера из известняка и суглинка классическим сухим способом. Из данных Таблицы 2 видно также, что для производства одной тонны цементного клинкера из технологической смеси необходимо удалить 1976 кг воды. Предложенным способом воду из технологической смеси удаляют ее нагреванием теплом, которое выделяется при сгорании органических веществ осадка, теплотворную способность которых оценивают в 11000-18750 кДж/кг. Как видно из Таблицы 3, этого количества тепла достаточно для удаления воды из технологической смеси и сокращения расхода теплоносителя, необходимого для спекания смеси в клинкер. Сопоставление результатов, приведенных в Таблице 3, с известными литературными данными (5) дано в Таблице 4. Анализ данных Таблицы 4 показывает, что производство портландцементного клинкера с применением осадка станций аэрации снижает расход энергии, необходимой для спекания технологической смеси, за счет выделения в систему тепла осадка от сгорания органических веществ. Несмотря на высокую влажность технологической массы, превышающую влажность технологической смеси, используемой при мокром способе производства портландцементного клинкера (30.0-40.0%), потребление энергии на производство клинкера ниже, чем в производстве его сухим способом.From these tables it can be seen that the production of one ton of cement clinker using sludge from limestone aeration stations requires 179 kg less than the production of one ton of clinker from limestone and loam by the classical dry method. From the data of Table 2 it is also seen that for the production of one ton of cement clinker, 1976 kg of water must be removed from the technological mixture. The proposed method removes water from the technological mixture by heating it with heat, which is released during the combustion of organic sediment substances, the calorific value of which is estimated at 11000-18750 kJ / kg. As can be seen from Table 3, this amount of heat is sufficient to remove water from the process mixture and reduce the flow of heat necessary for sintering the mixture into clinker. A comparison of the results shown in Table 3 with the known literature data (5) is given in Table 4. Analysis of the data in Table 4 shows that the production of Portland cement clinker using sludge from aeration stations reduces the energy consumption necessary for sintering the process mixture by releasing it into the system heat sludge from the combustion of organic substances. Despite the high humidity of the technological mass, exceeding the humidity of the technological mixture used in the wet method of production of Portland cement clinker (30.0-40.0%), the energy consumption for the production of clinker is lower than in the production of its dry method.
Экспертная оценка физико-технических и механических свойств портландцементного клинкера, получаемого из технологической смеси известняка и влажного осадка станций аэрации, приведена в Таблице 5.An expert assessment of the physicotechnical and mechanical properties of Portland cement clinker obtained from a technological mixture of limestone and wet sludge from aeration stations is given in Table 5.
Результаты экспертной оценки наглядно показывают возможность получения высококачественного цементного клинкера предложенным способом. Внедрение процесса в промышленное производство портландцементного клинкера позволит решить экологические проблемы регионов и получить строительный материал, отвечающий ГОСТ 23464-79.The results of the expert assessment clearly show the possibility of obtaining high-quality cement clinker by the proposed method. The introduction of the process into the industrial production of Portland cement clinker will solve the environmental problems of the regions and obtain building material that meets GOST 23464-79.
Реальная экономия тепла на предприятии мощностью 730000 тонн портландцементного клинкера может составить за счет экономии топлива до 730 тыс. Гкал в год.Real heat savings at an enterprise with a capacity of 730000 tons of Portland cement clinker can be up to 730 thousand Gcal per year due to fuel savings.
Приведенные в заявке расчеты и результаты испытаний образцов цементного клинкера, полученного прокаливанием технологической смеси известняка и влажного осадка станций аэрации, позволяют четко сформулировать формулу изобретения.The calculations and test results given in the application of samples of cement clinker obtained by calcining a technological mixture of limestone and wet sludge from aeration stations make it possible to clearly formulate the claims.
Химический состав сырья и клинкераTable number 1
The chemical composition of raw materials and clinker
Расходные нормы сырьевых материалов на производство 1000 кг портландцементного клинкера в зависимости от способа его производстваTable number 2
Consumption rates of raw materials for the production of 1000 kg of Portland cement clinker, depending on the method of its production
** - Влажность осадка станций аэрации 71.00%* - Humidity of the technological mixture 50.90%
** - Humidity of sludge from aeration stations 71.00%
Основные физико-химические данные и нормативные расходные значения величин, необходимые для производства 1000 кг портландцементного клинкера по способу с применением осадка станций аэрацииTable number 3
Basic physico-chemical data and standard consumption values for the quantities required for the production of 1000 kg of Portland cement clinker using the method using sludge from aeration stations
Экспертная оценка физико-технических и механических параметров качества портландцементного клинкера, производимого с применением осадков станций аэрации при температуре 1380°С-1450°С*Table number 5
Expert assessment of the physical, technical and mechanical quality parameters of Portland cement clinker produced using precipitation of aeration stations at a temperature of 1380 ° С-1450 ° С *
см2/гSpecific surface area,
cm 2 / g
** Образцы 1-3 приготовлены из сырьевой смеси при соотношении известняк: осадок очистных сооружений 1:0,374, образцы 4-6 - при соотношении 1:1, образцы 7-10 - при соотношении 1:1,3.* The physical density of the samples, g / cm 3 varies in the range 3.0-3.2; bulk density in loose and compacted state averages 1.15 g / cm 3 and 1.5 g / cm 3, respectively
** Samples 1-3 are prepared from a raw mix with a ratio of limestone: sediment of treatment plants 1: 0.374, samples 4-6 - with a ratio of 1: 1, samples 7-10 - with a ratio of 1: 1.3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110352/03A RU2285676C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Power-saving method of production of the portland-cement clinker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110352/03A RU2285676C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Power-saving method of production of the portland-cement clinker |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2285676C1 true RU2285676C1 (en) | 2006-10-20 |
Family
ID=37437848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005110352/03A RU2285676C1 (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Power-saving method of production of the portland-cement clinker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2285676C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1521723A1 (en) * | 1987-12-02 | 1989-11-15 | Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева | Method of activating cement |
| SU1698209A1 (en) * | 1989-11-28 | 1991-12-15 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Mixture for producing alumina cement |
| RU2065845C1 (en) * | 1995-12-19 | 1996-08-27 | Андрей Михайлович Шевцов | Raw mix for preparing portland cement clinker |
| RU96106737A (en) * | 1996-04-03 | 1998-07-27 | Н.Н. Дыханов | METHOD FOR DISPOSAL OF WASTEWATER SEDIMENTS CONTAINING A MIXTURE OF HYDROXIDES AND / OR HYDROXYCARBONATES OF HEAVY METALS |
| DE19815205A1 (en) * | 1997-04-05 | 1998-10-15 | Rgg Rohstoff Gewinnungs Ges Mb | Processing of mineral wastes for use in cement clinker manufacture |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125542C1 (en) * | 1996-04-03 | 1999-01-27 | Николай Никифорович Дыханов | Method of reusing waste water sludges containing mixtures of heavy metal hydroxides and/or hydroxocarbonates |
-
2005
- 2005-04-11 RU RU2005110352/03A patent/RU2285676C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1521723A1 (en) * | 1987-12-02 | 1989-11-15 | Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева | Method of activating cement |
| SU1698209A1 (en) * | 1989-11-28 | 1991-12-15 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Mixture for producing alumina cement |
| RU2065845C1 (en) * | 1995-12-19 | 1996-08-27 | Андрей Михайлович Шевцов | Raw mix for preparing portland cement clinker |
| RU96106737A (en) * | 1996-04-03 | 1998-07-27 | Н.Н. Дыханов | METHOD FOR DISPOSAL OF WASTEWATER SEDIMENTS CONTAINING A MIXTURE OF HYDROXIDES AND / OR HYDROXYCARBONATES OF HEAVY METALS |
| DE19815205A1 (en) * | 1997-04-05 | 1998-10-15 | Rgg Rohstoff Gewinnungs Ges Mb | Processing of mineral wastes for use in cement clinker manufacture |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОЛОКОЛЬНИКОВ B.C. Производство цемента. - М.: Высшая школа, 1967,с.45, 47, 223-227. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| La Rubia-García et al. | Assessment of olive mill solid residue (pomace) as an additive in lightweight brick production | |
| CN109574610B (en) | A method for efficiently preparing low-cost carbonized bricks by utilizing steel slag | |
| Do et al. | Engineering properties of controlled low strength material (CLSM) incorporating red mud | |
| Cheah et al. | The hybridizations of coal fly ash and wood ash for the fabrication of low alkalinity geopolymer load bearing block cured at ambient temperature | |
| Telschow et al. | Cement Formation A Success Story in a Black Box: High Temperature Phase Formation of Portland Cement Clinker | |
| Gharieb et al. | An initial study of using sugar-beet waste as a cementitious material | |
| CN105130394B (en) | Glazed ceramic tile and its preparation method | |
| CN102826818B (en) | Preparation method for bottom mud brick | |
| Ouedraogo et al. | Characterization of sugar cane bagasse ash from Burkina Faso for cleaner cement production: Influence of calcination temperature and duration | |
| CN109608150A (en) | A method for preparing light carbonized building materials by utilizing steel slag | |
| Jia et al. | Effects of different gypsum varieties on the hydration and mechanical properties of red mud-based ferrite-rich sulfoaluminate cement | |
| KR101176184B1 (en) | Hydraulic composition | |
| CN106746802B (en) | The system and method for sulphate aluminium cement is prepared using municipal waste and Industrial Solid Waste | |
| Darweesh | Influence of sun flower stalk ash (SFSA) on the behavior of Portland cement pastes | |
| Mandal et al. | Efficacy of pond ash (PA) combined with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) in producing cement-less mortar | |
| Luo et al. | Performance of hydraulic lime by using carbide slag | |
| Song et al. | Self-cementing mechanism of CFBC coal ashes at early ages | |
| Sakr et al. | Mechanical properties, resistance to fire and durability for sulfate ions of alkali activated cement made from blast furnace slag-fine metakaolin | |
| Li et al. | Comparative study on the effect of agricultural waste biochar on the properties of cement mortar | |
| Zhang et al. | Preparation and performance improvement of municipal solid waste incineration bottom ash based geopolymer modified by self-extracted CaO | |
| Yang et al. | Effect of Cr2O3 on the clinkerization and carbonation properties of γ-C2S | |
| CN109665788A (en) | A method of carbonization building materials are prepared using steel slag tailing slurry | |
| RU2285676C1 (en) | Power-saving method of production of the portland-cement clinker | |
| Liu et al. | Effects of sewage sludge ash produced at different calcining temperatures on pore structure and durability of cement mortars | |
| Wang et al. | Hydration and rheological properties of municipal sludge co-processing cement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070412 |