RU2577871C1 - Method for producing portland cement - Google Patents
Method for producing portland cement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577871C1 RU2577871C1 RU2015111603/03A RU2015111603A RU2577871C1 RU 2577871 C1 RU2577871 C1 RU 2577871C1 RU 2015111603/03 A RU2015111603/03 A RU 2015111603/03A RU 2015111603 A RU2015111603 A RU 2015111603A RU 2577871 C1 RU2577871 C1 RU 2577871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- fluorine
- clinker
- portland cement
- aluminum
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 59
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 50
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 25
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 claims abstract description 22
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 18
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 18
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 abstract 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- PPPLOTGLKDTASM-UHFFFAOYSA-A pentasodium;pentafluoroaluminum(2-);tetrafluoroalumanuide Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Al+3] PPPLOTGLKDTASM-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 15
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 13
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 7
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UAVMTGUTXWILAA-UHFFFAOYSA-N [C].[F].[Na] Chemical compound [C].[F].[Na] UAVMTGUTXWILAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- -1 α-modifications) Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000711969 Chandipura virus Species 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGWMJKGGLUJAPB-UHFFFAOYSA-N aluminum;dicalcium;iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Ca+2].[Ca+2].[Fe+3] AGWMJKGGLUJAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 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
- 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
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно к технологии приготовления исходной цементной сырьевой смеси, ее спеканию с последующим помолом клинкера и получением портландцемента.The present invention relates to the production of building materials, specifically to a technology for preparing the initial cement raw material mixture, its sintering, followed by grinding of clinker and obtaining Portland cement.
Основным переделом производства портландцемента является обжиг до спекания компонентов исходной цементной сырьевой смеси, содержащей, в основном, кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты. В зависимости от требований, предъявляемых к портландцементу, и состава основного исходного сырья в смесь вводят различные корректирующие активные добавки, в том числе минерализаторы. Минерализаторы - вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. В качестве минерализаторов в цементной промышленности наибольшее промышленное применение нашел флюорит CaF2 (плавиковый шпат).The main redistribution of Portland cement production is firing before sintering of the components of the initial cement raw mix, containing mainly calcium, aluminosilicate and ferrous components. Depending on the requirements for Portland cement, and the composition of the main feedstock, various corrective active additives, including mineralizers, are introduced into the mixture. Mineralizers are substances that are actively involved in the formation of clinker minerals during firing and are partly part of them themselves. Fluorite CaF 2 (fluorspar) has found the greatest industrial application as mineralizers in the cement industry.
Наряду с плавиковым шпатом на некоторых цементных заводах, в частности на ОАО «Ангарскцемент», в качестве фторсодержащего минерализатора стали использовать фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия.Along with fluorspar in some cement plants, in particular, Angarskcement OJSC, fluorocarbon-containing wastes of aluminum electrolytic production were used as fluorine-containing mineralizer.
Из уровня техники по патенту РФ №2393241 известен «Способ переработки мелкодисперсных натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия» (С22В 7/00, С04В 7/42, приоритет от 24.02.2009 г.) [1], в котором в качестве минерализатора используют мелкодисперсные натрий-фтор-углеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия при подаче указанных отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,10-0,25% вес. в пересчете на фтор и при весовом соотношении натрия к фтору не более 0,8. К недостаткам известного способа относится повышенный расход фторсодержащего минерализатора, а также увеличение содержания щелочей в портландцементом клинкере.The prior art patent of the Russian Federation No. 2393241 known "Method of processing finely dispersed sodium-fluorine-carbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum" (C22B 7/00, C04B 7/42, priority from 02.24.2009) [1], in which as The mineralizer uses finely dispersed sodium-fluorine-carbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum when these wastes are fed into the mixture to obtain Portland cement clinker in an amount of 0.10-0.25% by weight. in terms of fluorine and with a weight ratio of sodium to fluorine of not more than 0.8. The disadvantages of this method include the increased consumption of fluorine-containing mineralizer, as well as an increase in the content of alkalis in Portland cement clinker.
Известен «Способ переработки фторсодержащих материалов, используемых в электролитическом производстве алюминия» (Патент РФ 2402621, С22В 7/00, С04В 7/02, приоритет 03.09.2009 г. [2]), включающий подачу, смешение фторсодержащих материалов с компонентами шихты и термообработку шихты, отличающийся тем, что перерабатывают вторичные фторсодержащие материалы с содержанием фтора не менее 26% вес., которые подают в качестве фторсодержащего минерализатора в количестве, обеспечивающем содержание фтора в исходной шихте для получения портландцементного клинкера 0,07÷0,25% вес.The well-known "Method of processing fluorine-containing materials used in the electrolytic production of aluminum" (RF Patent 2402621, C22B 7/00, C04B 7/02, priority 03.09.2009, [2]), including the supply, mixing of fluorine-containing materials with charge components and heat treatment charge, characterized in that they process secondary fluorine-containing materials with a fluorine content of at least 26% by weight, which are fed as a fluorine-containing mineralizer in an amount that provides the fluorine content in the initial charge to obtain Portland cement clinker 0 , 07 ÷ 0.25% weight.
Причем в качестве вторичного фторсодержащего материала может быть использована электролитная угольная пена, оборотный электролит, флотационный и/или регенерационный криолит, смешанный криолит.Moreover, as a secondary fluorine-containing material, electrolyte carbon foam, reverse electrolyte, flotation and / or regenerative cryolite, mixed cryolite can be used.
Кроме того, в состав фторсодержащего минерализатора дополнительно может быть введен фторид кальция при следующем соотношении компонентов, вес. %:In addition, calcium fluoride can be added to the composition of the fluorine-containing mineralizer in the following ratio of components, weight. %:
- вторичный фторсодержащий материал, используемый в электролитическом производстве алюминия - 30÷90;- secondary fluorine-containing material used in the electrolytic production of aluminum - 30 ÷ 90;
- фторид кальция - остальное.- calcium fluoride - the rest.
В известном способе нижний предел по количеству вводимого в сырьевую смесь фторсодержащего минерализатора составляет 0,07% вес. в пересчете на фтор. Но известный способ распространяется на переработку вторичных фторсодержащих материалов, используемых в электролитическом производстве алюминия, с содержанием фтора не менее 26% вес. В предлагаемом техническом решении утилизируются только фторуглеродсодержащие отходы производства алюминия, которые не используются в электролитическом производстве алюминия и содержание фтора в которых значительно ниже 26% вес.In the known method, the lower limit on the amount of fluorine-containing mineralizer introduced into the raw material mixture is 0.07% by weight. in terms of fluorine. But the known method extends to the processing of secondary fluorine-containing materials used in the electrolytic production of aluminum, with a fluorine content of at least 26% by weight. In the proposed technical solution, only fluorocarbon-containing wastes of aluminum production are utilized, which are not used in the electrolytic production of aluminum and whose fluorine content is significantly lower than 26% by weight.
По технической сущности, наличию сходных признаков наиболее близким к заявляемому является «Способ получения портландцемента», включающий получение портландцементного клинкера, содержащего, в основном, трехкальциевый силикат, двухкальциевый силикат, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, спеканием исходной цементной сырьевой смеси, включающей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера с гипсом, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего минерализатора используют фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия в количестве 0,1÷0,25% вес. в пересчете на фтор от исходной цементной сырьевой смеси (Патент РФ 2383506, С04В 7/42, приоритет 30.09.2008 г. [3]).In technical essence, the presence of similar features closest to the claimed one is the "Method for producing Portland cement", which includes obtaining Portland cement clinker, which contains mainly tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate and tetracalcium aluminoferrite, sintering the initial cement raw material mixture, including calcium , glandular components and fluorine-containing mineralizer, subsequent cooling and grinding of Portland cement clinker with gypsum, characterized in then as the fluorine-containing mineralizer used ftoruglerodsoderzhaschie waste electrolytic production of aluminum in an amount of 0.25 ÷ 0.1% by weight. in terms of fluorine from the initial cement raw mix (RF Patent 2383506, С04В 7/42, priority September 30, 2008 [3]).
При этом качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют пыль электрофильтров, шлам газоочистки, хвосты флотации угольной пены.At the same time, the quality of fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum uses dust of electrostatic precipitators, sludge from gas purification, tailings of flotation of coal foam.
Также известный способ предусматривает использование смеси флюорита и фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия при следующем содержании их в исходной цементной сырьевой смеси:Also, the known method involves the use of a mixture of fluorite and fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum with the following content in the initial cement raw material mixture:
- фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия - 0,05÷0,20 вес. % в пересчете на фтор;- fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum - 0.05 ÷ 0.20 weight. % in terms of fluorine;
- флюорит - остальное;- fluorite - the rest;
при этом суммарное содержание фтора в исходной цементной сырьевой смеси составляет 0,15÷0,40% вес.while the total fluorine content in the initial cement raw material mixture is 0.15 ÷ 0.40% weight.
Данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.This solution is selected as the closest analogue.
С позиции предлагаемого способа, в способе по ближайшему аналогу можно отметить ряд недостатков. К ним относится повышенный расход фторсодержащего минерализатора, что приводит к увеличению содержания щелочей в портландцементом клинкере и ограниченному применению его на ряде цементных заводов ввиду повышенного содержания щелочей в основном сырье для производства клинкера.From the position of the proposed method, in the method according to the closest analogue, a number of disadvantages can be noted. These include an increased consumption of fluorine-containing mineralizer, which leads to an increase in alkali content in Portland cement clinker and its limited use in a number of cement plants due to the increased alkali content in the main raw materials for clinker production.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей производства портландцементного клинкера за счет снижения удельного расхода фторсодержащего минерализатора, расширение масштабов использования фторсодержащего минерализатора в результате снижения количества щелочей, вводимых в сырьевую смесь с минерализатором.The objective of the invention is to increase the technical and economic indicators of production of Portland cement clinker by reducing the specific consumption of fluorine-containing mineralizer, expanding the use of fluorine-containing mineralizer as a result of reducing the amount of alkali introduced into the raw material mixture with the mineralizer.
Технический результат при внедрении изобретения:The technical result when implementing the invention:
- снижение удельного расхода фторсодержащего минерализатора на обжиг клинкера;- reduction in the specific consumption of fluorine-containing mineralizer for clinker burning;
- снижение себестоимости портландцемента;- cost reduction of Portland cement;
- возможность использования фторсодержащего минерализатора на цементных заводах с повышенным содержанием щелочей в основном сырье;- the possibility of using a fluorine-containing mineralizer in cement plants with a high alkali content in the main raw materials;
- повышение производительности печей обжига клинкера.- improving the performance of clinker kilns.
Технический результат достигается тем, что в способе получения портландцемента, включающем получение портландцементного клинкера смешиванием и спеканием исходной цементной сырьевой смеси, содержащей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор в виде фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера, отличающийся тем, что смешивание проводят при подаче мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,05÷0,095% вес. в пересчете на фтор, при этом в отходах поддерживают мольное отношение фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7, а помол клинкера проводят с гипсом или с активной минеральной добавкой и гипсом. В качестве мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют:The technical result is achieved by the fact that in the method for producing Portland cement, including obtaining Portland cement clinker by mixing and sintering an initial cement raw material mixture containing calcium, aluminosilicate, ferrous components and a fluorine-containing mineralizer in the form of fluorocarbon-containing waste from electrolytic aluminum production, subsequent cooling and grinding of portland cement that the mixing is carried out by feeding finely dispersed fluorocarbon-containing waste into the mixture for obtaining Portland cement clinker in an amount of 0.05 ÷ 0.095% weight. in terms of fluorine, while the waste maintains a molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride of 2.2 ÷ 2.7, and the clinker is milled with gypsum or with an active mineral additive and gypsum. The following are used as finely dispersed fluorocarbon-containing wastes of aluminum electrolytic production:
- пыль электрофильтров;- dust of electrostatic precipitators;
- хвосты флотации угольной пены;- tailings of flotation of coal foam;
- смесь пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены;- a mixture of dust electrostatic precipitators and tailings flotation of coal foam;
- смесь шлама газоочистки и пыли электрофильтров;- a mixture of gas cleaning sludge and dust from electrostatic precipitators;
- смесь шлама газоочистки и хвостов флотации угольной пены;- a mixture of gas cleaning sludge and flotation tailings of coal foam;
- смесь шлама газоочистки, пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены.- a mixture of gas purification sludge, electrostatic dust and flotation tailings of coal foam.
При смешивании и спекании исходной цементной сырьевой смеси с подачей в нее смеси мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов использование шлама газоочистки (который не содержит хиолита) возможно только в смеси с пылью электрофильтров и/или хвостами флотации угольной пены при условии, что мольное отношение фторида натрия к фториду алюминия в смеси составит 2,2÷2,7.When mixing and sintering the initial cement raw material mixture with a mixture of finely dispersed fluorocarbon-containing wastes, the use of gas cleaning sludge (which does not contain chiolite) is possible only in a mixture with electrostatic dust and / or carbon foam flotation tailings, provided that the molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride in the mixture will be 2.2 ÷ 2.7.
Техническая сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. В заявляемых материалах в качестве фторсодержащего минерализатора предлагается использовать мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы алюминиевого производства, к которым относятся: пыль электрофильтров, шлам газоочистки, хвосты флотации угольной пены. При этом отходы могут подавать в сырьевую смесь для получения портландцементного клинкера индивидуально или в смеси друг с другом при поддержании мольного отношения фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7.The technical essence of the proposed technical solution is as follows. In the claimed materials, it is proposed to use finely dispersed fluorocarbon-containing wastes of aluminum production as fluorine-containing mineralizer, which include: dust from electrostatic precipitators, gas treatment sludge, coal foam flotation tailings. In this case, the waste can be fed into the raw material mixture to obtain Portland cement clinker individually or in a mixture with each other while maintaining a molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride 2.2 ÷ 2.7.
Предлагаемое изобретение не рассматривает использование кусковых фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, например, отработанной угольной футеровки по причине того, что в отработанной футеровке мольное отношение NaF:AlF3 значительно выше 3,0, т.е. в футеровке наряду с криолитом присутствует значительное количество NaF.The present invention does not consider the use of lumpy fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum, for example, spent coal lining because the molar ratio of NaF: AlF 3 in the spent lining is significantly higher than 3.0, i.e. along with cryolite, a significant amount of NaF is present in the lining.
В таблицах 1, 2, 3 приведен химический состав пыли электрофильтров, шлама газоочистки и хвостов флотации электролитной угольной пены (Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск. 2004. 480 с. [4]).Tables 1, 2, 3 show the chemical composition of the dust of electrostatic precipitators, gas treatment sludge, and flotation tailings of electrolyte coal foam (Kulikov BP, Istomin SP, Recycling of aluminum production waste. Krasnoyarsk. 2004. 480 p. [4]).
Основу пыли электрофильтров составляют: оксид алюминия Al2O3, преимущественно α-модификации; фтористые соли, в основном криолит Na3AlF6 и хиолит Na5Al3F14; углерод С; смолистые вещества и сульфат натрия Na2SO4.The main dust of electrostatic precipitators is: aluminum oxide Al 2 O 3 , mainly α-modifications; fluoride salts, mainly cryolite Na 3 AlF 6 and chiolite Na 5 Al 3 F 14 ; carbon C; resinous substances and sodium sulfate Na 2 SO 4 .
Основу шлама газоочистки составляют криолит, оксид алюминия (преимущественно α-модификации), углерод, смолистые вещества и сульфат натрия. В отличие от пыли электрофильтров шлам газоочистки не содержит хиолита, при этом в шламе может присутствовать некоторое количество гидроалюмокарбоната натрия Na2O×Al2O3×2CO2×nH2O.
Основу хвостов флотации составляют: графит, криолит, хиолит, веберит, β-глинозем, флюеллит, виллиомит.The flotation tailings are based on: graphite, cryolite, chiolite, weberite, β-alumina, fluellite, and williomite.
Из приведенных в таблицах 1, 2, 3 данных следует, что содержание углерода во фторуглеродсодержащих отходах закономерно убывает от хвостов флотации (80,5%) к пыли электрофильтров (20÷34%) и далее к шламу газоочистки (20÷30%).From the data given in tables 1, 2, 3 it follows that the carbon content in fluorocarbon-containing wastes naturally decreases from flotation tailings (80.5%) to dust of electrostatic precipitators (20 ÷ 34%) and further to the gas treatment sludge (20 ÷ 30%).
Максимальная концентрация фтора отмечена в шламе газоочистки (17÷25%) и в пыли электрофильтров (13÷23%). Минимальное содержание фтора в хвостах флотации угольной пены (6÷12%).The maximum fluorine concentration was noted in the gas treatment sludge (17–25%) and in the dust of electrostatic precipitators (13–23%). The minimum fluorine content in the tailings of the flotation of coal foam (6 ÷ 12%).
Экспериментально установлено, что поддерживание во фторуглеродсодержащих отходах мольного отношения фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7 позволяет уменьшить концентрацию фтора в смеси для производства клинкера до 0,05÷0,095% от веса сухой цементной сырьевой смеси. При этом сохраняются высокие технико-экономические показатели обжига, структурные и качественные характеристики клинкера, включая его размолоспособность, активность и содержание основных клинкерных фаз.It was experimentally established that maintaining a molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride of 2.2 ÷ 2.7 in fluorocarbon-containing wastes makes it possible to reduce the fluorine concentration in the mixture for clinker production to 0.05 ÷ 0.095% by weight of the dry cement raw material mixture. At the same time, high technical and economic indicators of firing, structural and qualitative characteristics of the clinker, including its grinding ability, activity and content of the main clinker phases, are preserved.
Мольное отношение фторида натрия и фторида алюминия в отходах зависит от содержания в них криолита (Na3AlF6) и хиолита (Na5Al3F14). Мольное отношение NaF:AlF3 в криолите равно 3,0, в хиолите 1,667. В зависимости от количества криолита и хиолита в пыли электрофильтров и хвостах флотации меняется мольное отношение NaF:AlF3 в этих отходах. В шламе газоочистки из фторалюминатов натрия присутствует только криолит. Мольное отношение NaF:AlF3 в шламе газоочистки равно 3,0. Поэтому использование индивидуального шлама газоочистки по предлагаемому способу невозможно, т.к. не выполняется условие предлагаемого изобретения по поддержанию мольного отношения в отходах фторида натрия к фториду алюминия, равного 2,2÷2,7.The molar ratio of sodium fluoride and aluminum fluoride in the waste depends on the content of cryolite (Na 3 AlF 6 ) and chiolite (Na 5 Al 3 F 14 ) in them. The molar ratio of NaF: AlF 3 in cryolite is 3.0, in chiolite 1.667. Depending on the amount of cryolite and chiolite in the dust of electrostatic precipitators and flotation tails, the molar ratio of NaF: AlF 3 in these wastes varies. Only cryolite is present in the sludge from the gas purification of sodium fluoroaluminates. The molar ratio of NaF: AlF 3 in the gas treatment slurry is 3.0. Therefore, the use of individual sludge gas purification by the proposed method is impossible, because the condition of the present invention for maintaining the molar ratio in the waste of sodium fluoride to aluminum fluoride equal to 2.2 ÷ 2.7 is not fulfilled.
Криолит и хиолит различаются по физико-химическим свойствам. В частности, хиолит при 725°С инконгруэнтно плавится с образованием криолита и расплава, содержащего криолит и фторид алюминия [5].Cryolite and chiolite differ in physicochemical properties. In particular, chiolite at 725 ° С melts incongruently with the formation of cryolite and a melt containing cryolite and aluminum fluoride [5].
Криолит термически более стоек по сравнению с хиолитом и имеет температуру плавления 1008°С [6].Cryolite is thermally more stable than chiolite and has a melting point of 1008 ° C [6].
Именно наличие определенного количества легкоплавкого хиолита в смеси для получения портландцементного клинкера позволяет снизить количество фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства, подаваемых на смешивание, до 0,05÷0,095% вес. в пересчете на фтор. Образование жидкой фазы в смеси для получения портландцементного клинкера при температурах выше 750°С интенсифицирует процессы декарбонизации известняка и последующего синтеза основных клинкерных соединений.It is the presence of a certain amount of low-melting chiolite in the mixture for the production of Portland cement clinker that allows reducing the amount of fluorocarbon-containing waste from aluminum production supplied for mixing to 0.05 ÷ 0.095% weight. in terms of fluorine. The formation of the liquid phase in the mixture to obtain Portland cement clinker at temperatures above 750 ° C intensifies the processes of decarbonization of limestone and the subsequent synthesis of the main clinker compounds.
Подача фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве более 0,095% вес. в пересчете на фтор, при поддержании мольного отношения в отходах фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7, практически не повышает технико-экономические показатели обжига клинкера, не улучшает его качественные характеристики и поэтому нецелесообразна.The flow of fluorocarbon-containing waste into the mixture to obtain Portland cement clinker in an amount of more than 0.095% weight. in terms of fluorine, while maintaining a molar ratio in the waste of sodium fluoride to aluminum fluoride of 2.2 ÷ 2.7, it practically does not increase the technical and economic indicators of clinker burning, does not improve its quality characteristics and therefore is not practical.
Подача фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве менее 0,05% вес. в пересчете на фтор, при поддержании мольного отношения в отходах фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7, не обеспечивает достаточного минерализующего эффекта ввиду низкого содержания фтористых соединений в смеси для получения клинкера.The flow of fluorocarbon-containing waste into the mixture to obtain Portland cement clinker in an amount of less than 0.05% weight. in terms of fluorine, while maintaining the molar ratio in the waste of sodium fluoride to aluminum fluoride 2.2 ÷ 2.7, does not provide a sufficient mineralizing effect due to the low content of fluoride compounds in the mixture to obtain clinker.
При мольном отношении фторида натрия к фториду алюминия более 2,7 в отходах снижается содержание хиолита, а вместе с ним и количество жидкой фазы при температурах выше 750°С во время обжига смеси для получения портландцементного клинкера. В этом случае, даже при подаче фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,095% вес. в пересчете на фтор, снижаются технико-экономические показатели обжига клинкера, ухудшаются его качественные характеристики.When the molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride is more than 2.7, the content of chiolite decreases in the waste, and with it the amount of the liquid phase at temperatures above 750 ° C during firing of the mixture to obtain Portland cement clinker. In this case, even when the fluorocarbon-containing waste is fed into the mixture to obtain Portland cement clinker in an amount of 0.095% by weight. in terms of fluorine, the technical and economic indicators of clinker burning are reduced, its quality characteristics are deteriorating.
При мольном отношении фторида натрия к фториду алюминия менее 2,2 в отходах повышается содержание хиолита, а вместе с ним и количество расплава, содержащего криолит и фторид алюминия. Но одновременно возрастают потери фтора в газовую фазу за счет испарения фторида алюминия и его пирогидролиза (высокотемпературного взаимодействия с парами воды) по реакции:When the molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride is less than 2.2, the content of chiolite in the waste increases, and with it the amount of melt containing cryolite and aluminum fluoride. But at the same time, fluorine losses in the gas phase increase due to the evaporation of aluminum fluoride and its pyrohydrolysis (high-temperature interaction with water vapor) by the reaction:
В результате в смеси для получения портландцементного клинкера снижается концентрация фторсодержащего минерализатора, что приводит к снижению технико-экономических показателей обжига и качества клинкера, увеличению выбросов фторсодержащих газов.As a result, the concentration of fluorine-containing mineralizer in the mixture for obtaining Portland cement clinker decreases, which leads to a decrease in the technical and economic indicators of firing and clinker quality, and an increase in emissions of fluorine-containing gases.
Углерод, входящий в состав фторуглеродсодержащего минерализатора на основе отходов электролитического производства алюминия, выполняет функцию выгорающей добавки, привнося в процесс обжига клинкера дополнительное тепло.Carbon, which is part of a fluorocarbon-containing mineralizer based on waste from the electrolytic production of aluminum, performs the function of a burnable additive, adding additional heat to the clinker firing process.
В составе фторуглеродсодержащих отходов содержится значительное количество натрия (см. таблицы 1, 2, 3). Натрий в сырьевом шламе цементного производства является нежелательной примесью, поскольку негативно влияет на строительно-технические свойства получаемого цемента, в частности, на высолообразование и прочность цемента. При среднем содержании фтора во фторуглеродсодержащих отходах 15,0% вес. концентрация натрия в отходах изменяется от 8,0% до 12,0%. Повышенное содержание щелочей в отходах, в случае их использования при производстве цемента по технологии ближайшего аналога, приводит к увеличению содержания натрия в клинкере в среднем на 0,10-0,15%, что в некоторых случаях недопустимо по причине высокого содержания щелочей в основном цементном сырье. Например: Ачинский (г. Ачинск, Красноярский край) и Топкинский (г. Топки, Кемеровская область) цементные заводы применяют в качестве минерализатора флюоритовую руду и флюоритовый концентрат, но не могут использовать щелочные отходы алюминиевого производства, т.к. сами работают на пределе по содержанию щелочей из-за их высокой концентрации в основном сырье.Fluorocarbon-containing waste contains a significant amount of sodium (see tables 1, 2, 3). Sodium in the raw sludge of cement production is an undesirable impurity, since it negatively affects the construction and technical properties of the resulting cement, in particular, the salt formation and strength of cement. With an average fluorine content of fluorocarbon-containing waste, 15.0% by weight. the concentration of sodium in the waste varies from 8.0% to 12.0%. The increased alkali content in the waste, if used in cement production using the technology of the closest analogue, leads to an increase in the sodium content in clinker by an average of 0.10-0.15%, which in some cases is unacceptable due to the high alkali content in the main cement raw materials. For example: Achinsky (Achinsk, Krasnoyarsk Territory) and Topkinsky (Topki, Kemerovo Region) cement plants use fluorite ore and fluorite concentrate as a mineralizer, but cannot use alkaline aluminum waste, as themselves work at the limit of alkali content due to their high concentration in the main raw materials.
Уменьшение концентрации фтора в сырьевом шламе до 0,05÷0,095% по предлагаемому способу снижает содержание натрия в портландцементе, что позволяет расширить количество цементных заводов, на которых становится возможным применять в качестве минерализатора фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия.A decrease in the concentration of fluorine in raw sludge to 0.05 ÷ 0.095% by the proposed method reduces the sodium content in Portland cement, which allows to expand the number of cement plants where it becomes possible to use fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum as a mineralizer.
Сравнение предлагаемого решения с ближайшим аналогом показывает следующее. Предлагаемое решение и ближайший аналог характеризуются сходными признаками:Comparison of the proposed solution with the closest analogue shows the following. The proposed solution and the closest analogue are characterized by similar features:
- исходная цементная сырьевая смесь включает кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты;- the initial cement raw material mixture includes calcium, aluminosilicate and glandular components;
- оба способа направлены на оптимизацию процесса клинкерообразования путем введения в исходную сырьевую цементную смесь фторсодержащего минерализатора из фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия;- both methods are aimed at optimizing the clinker formation process by introducing a fluorine-containing mineralizer from fluorocarbon-containing waste from the electrolytic production of aluminum into the initial raw cement mixture;
- полученный клинкер подвергается охлаждению с последующим помолом с гипсом;- the resulting clinker is subjected to cooling, followed by grinding with gypsum;
- в обоих способах фторсодержащий минерализатор рекомендуется вводить в определенных пределах.- in both methods, a fluorine-containing mineralizer is recommended to be introduced within certain limits.
Предлагаемое решение отличается от ближайшего аналога следующими признаками:The proposed solution differs from the closest analogue in the following features:
- в качестве фторсодержащего минерализатора используются только мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы алюминиевого производства;- only finely dispersed fluorocarbon-containing waste from aluminum production is used as a fluorine-containing mineralizer;
- мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы подают в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,05÷0,095% вес. в пересчете на фтор;- finely dispersed fluorocarbon-containing waste is fed into the mixture to obtain Portland cement clinker in an amount of 0.05 ÷ 0.095% by weight. in terms of fluorine;
- мольное отношение фторида натрия к фториду алюминия в отходах поддерживают в пределах 2,2÷2,7;- the molar ratio of sodium fluoride to aluminum fluoride in the waste is maintained within 2.2 ÷ 2.7;
- помол портландцементного клинкера проводят с активной минеральной добавкой и гипсом.- grinding Portland cement clinker is carried out with an active mineral additive and gypsum.
Предлагаемое техническое решение характеризуется признаками, как сходными с признаками ближайшего аналога, так и отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».The proposed technical solution is characterized by features that are similar to those of the closest analogue, and distinctive features, which allows us to conclude that it meets the patentability condition of "novelty."
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с известными решениями в данной области техники в процессе поиска по патентной и научно-технической литературе выявил следующее:A comparative analysis of the proposed technical solutions with known solutions in this field of technology in the search process for patent and scientific literature revealed the following:
В патенте РФ №2291208 «Способ получения окускованного материала» (С22В 1/245, 2005.02.22) [7] заявлен способ подготовки руд и концентратов к дальнейшей переработке, конкретно процесс окускования промышленного сырья. В шихту, содержащую окусковываемый материал, углеродсодержащий компонент и флюс, добавляют хвосты флотации угольной пены в количестве 0,3÷2,5%. Хвосты флотации угольной пены позволяют частично заменить топливо и флюс.In the patent of the Russian Federation No. 2291208 “Method for producing agglomerated material” (С22В 1/245, 2005.02.22) [7] a method for preparing ores and concentrates for further processing, specifically the process of agglomeration of industrial raw materials, is stated. 0.3–2.5% of coal foam flotation tails are added to a mixture containing a material to be agglomerated, a carbon-containing component and a flux. Coal foam flotation tails allow partial replacement of fuel and flux.
Известен «Способ переработки алюминийсодержащего сырья» (Патент РФ 2312815, C01F 7/38, С22В 7/00) [8], включающий приготовление шихты из алюминийсодержащего сырья и известняка, ее спекание и выщелачивание спека, отличающийся тем, что в качестве сырья используют алюминийфторуглеродсодержащие отходы алюминиевого производства, шихту готовят с молярными отношениями Са:F=0,8÷1,2., Са:S=1,0 и спекают при температуре 550÷800°С.The well-known "Method of processing aluminum-containing raw materials" (RF Patent 2312815, C01F 7/38, C22B 7/00) [8], including the preparation of a mixture of aluminum-containing raw materials and limestone, its sintering and leaching of cake, characterized in that aluminum fluorocarbon-containing materials are used aluminum production waste, the mixture is prepared with molar ratios of Ca: F = 0.8 ÷ 1.2., Ca: S = 1.0 and sintered at a temperature of 550 ÷ 800 ° C.
В а.с. 1451117 A1 (С04В 7/42) заявлена «Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера», содержащая, % вес.: алюмосиликатный компонент 15÷25; железосодержащий компонент 2÷5; криолит 0,1÷0,2; хиолит 0,2÷0,3; инвестняковый компонент - остальное. Температура обжига сырьевой смеси 1300°C. При заявленной дозировке криолита и хиолита минимальное содержание фтора в сырьевой смеси составит 0,169%), максимальное - 0,28%.In A.S. 1451117 A1 (С04В 7/42) declared "Raw mix for obtaining Portland cement clinker", containing,% by weight: aluminosilicate component 15 ÷ 25; iron-containing component 2 ÷ 5; cryolite 0.1 ÷ 0.2; chiolite 0.2 ÷ 0.3; investnyak component - the rest. The firing temperature of the raw mix is 1300 ° C. At the declared dosage of cryolite and chiolite, the minimum fluorine content in the raw material mixture will be 0.169%), the maximum - 0.28%.
Проведенный анализ показал, что на момент подачи заявки на изобретение не выявлены технические решения, характеризующиеся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью известных и неизвестных признаков, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».The analysis showed that at the time of filing the application for the invention, no technical solutions were identified that are characterized by a combination of known and unknown features similar to the proposed solution, which indicates the compliance of the proposed technical solution with the condition of patentability of the invention “inventive step”.
Соответствие условию патентоспособности «промышленная применимость» доказывается экспериментальными данными, полученными в ходе лабораторных исследований и испытаний.Compliance with the patentability condition “industrial applicability” is proved by experimental data obtained during laboratory research and testing.
Пример 1Example 1
Обоснование пределов по добавке фторуглеродсодержащих отходов в сырьевую смесь для получения портландцементного клинкера (0,05÷0,095% в пересчете на фтор)Justification of the limits on the addition of fluorocarbon-containing wastes to the raw material mixture for obtaining Portland cement clinker (0.05 ÷ 0.095% in terms of fluorine)
Приготовили 10 образцов из сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера. В качестве основного сырья использовали: известняк - 79,5%, глину - 15,7%), огарки - 3,5%, высокоалюминатную глину - 1,3%. Вес одного образца составил в среднем 3,5±0,2 кг. Химический состав компонентов сырьевой смеси приведен в таблицах 4-7.Prepared 10 samples from a raw mix to obtain Portland cement clinker. The main raw materials used were: limestone - 79.5%, clay - 15.7%), cinder - 3.5%, high aluminate clay - 1.3%. The weight of one sample averaged 3.5 ± 0.2 kg. The chemical composition of the components of the raw mix are given in tables 4-7.
В качестве минерализатора использовали мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы Братского алюминиевого завода: для первых 5-ти образцов - пыль электрофильтров с мольным отношением NaF:AlF3=2,4, для второй партии из 5-ти образцов - смесь пыли электрофильтров, шлама газоочистки и хвостов флотации угольной пены с мольным отношением NaF:AlF3=2,6. Количество минерализатора в составе сырьевой смеси изменяли от 0,03% вес. до 0,12% вес. в пересчете на элементный фтор.Fine mineralized fluorocarbon-containing wastes from the Bratsk aluminum plant were used as a mineralizer: for the first 5 samples, dust from electrostatic precipitators with a molar ratio of NaF: AlF 3 = 2.4, for the second batch of 5 samples, a mixture of dust from electrostatic precipitators, gas treatment sludge and flotation tailings coal foam with a molar ratio of NaF: AlF 3 = 2.6. The amount of mineralizer in the composition of the raw material mixture was changed from 0.03% weight. up to 0.12% weight. in terms of elemental fluorine.
Спекание исходной цементной сырьевой смеси проводили в лабораторной печи сопротивления при скорости нагрева смеси 10 град/мин до температуры 1450±20°С и поддержании в печи слабоокислительной атмосферы (содержание кислорода ~3%). При достижении заданной температуры смеси выдерживали в течение 15 мин, после чего охлаждали до комнатной температуры.The initial cement raw material mixture was sintered in a laboratory resistance furnace at a heating rate of 10 deg / min to a temperature of 1450 ± 20 ° С and a weakly oxidizing atmosphere was maintained in the furnace (oxygen content ~ 3%). When the set temperature was reached, the mixture was kept for 15 min, after which it was cooled to room temperature.
Полученные образцы портландцементного клинкеры размалывали совместно с гипсом, а также с гипсом и активной минеральной добавкой (золой уноса ТЭЦ) в лабораторной мельнице при идентичной навеске клинкера = 1000 г, продолжительности помола = 30 мин, одинаковой скорости вращения мельницы и шаровой нагрузке. Количество гипса составляло 2,5% в пересчете на SO3, добавка золы уноса ТЭЦ - 18% от веса клинкера. Активность лабораторных образцов после затворения водой и нормального твердения оценивали на 28 сутки.The obtained samples of Portland cement clinkers were grinded together with gypsum, as well as with gypsum and an active mineral additive (fly ash of thermal power plants) in a laboratory mill with an identical sample of clinker = 1000 g, grinding time = 30 min, the same mill rotation speed and ball load. The amount of gypsum was 2.5% in terms of SO 3 , the addition of fly ash from the CHP plant was 18% of the weight of clinker. The activity of laboratory samples after mixing with water and normal hardening was evaluated on 28 days.
Дополнительные данные по лабораторным опытам и результаты испытаний полученных цементов приведены в таблице 8.Additional data on laboratory experiments and test results of the obtained cements are shown in table 8.
Из анализа таблицы 8 следует, что использование предлагаемого способа по сравнению с ближайшим аналогом обеспечивает:From the analysis of table 8 it follows that the use of the proposed method in comparison with the closest analogue provides:
- снижение удельного расхода фторсодержащего минерализатора на обжиг клинкера и как следствие - снижение себестоимости цемента;- reduction of the specific consumption of fluorine-containing mineralizer for clinker burning and, as a result, reduction in the cost of cement;
- возможность использования фторсодержащего минерализатора на цементных заводах с повышенным содержанием щелочей в основном сырье за счет снижения содержания щелочей в клинкере;- the possibility of using a fluorine-containing mineralizer in cement plants with a high alkali content in the main raw materials by reducing the alkali content in the clinker;
- повышение производительности печей обжига клинкера за счет увеличения выхода клинкера.- improving the performance of clinker kilns by increasing the output of clinker.
Пример 2Example 2
Обоснование пределов по мольному отношению фторида натрия и фторида алюминия 2,2÷2,7.The rationale for the limits on the molar ratio of sodium fluoride and aluminum fluoride is 2.2 ÷ 2.7.
Приготовили 10 образцов из сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера. В качестве основного сырья использовали: известняк - 79,5%, глину - 15,7%, огарки - 3,5%, высокоалюминатную глину - 1,3%. Вес одного образца составил в среднем 3,5±0,2 кг. Химический состав компонентов сырьевой смеси приведен в таблицах 4-7.Prepared 10 samples from a raw mix to obtain Portland cement clinker. The main raw materials used were: limestone - 79.5%, clay - 15.7%, cinder - 3.5%, high aluminate clay - 1.3%. The weight of one sample averaged 3.5 ± 0.2 kg. The chemical composition of the components of the raw mix are given in tables 4-7.
В качестве минерализатора использовали мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы Иркутского алюминиевого завода: для первых 5-ти образцов - хвосты флотации угольной пены в количестве 0,07% вес. в пересчете на фтор с мольным отношением NaF:AlF3 от 2,0 до 2,8; для второй партии из 5-ти образцов - смесь пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены в количестве 0,08% вес. в пересчете на фтор с мольным отношением NaF:AlF3 от 2,0 до 2,8.Fine mineralized fluorocarbon-containing wastes of the Irkutsk aluminum plant were used as a mineralizer: for the first 5 samples, tailings of coal foam flotation in the amount of 0.07% weight. in terms of fluorine with a molar ratio of NaF: AlF 3 from 2.0 to 2.8; for the second batch of 5 samples, a mixture of dust from electrostatic precipitators and flotation tailings of coal foam in the amount of 0.08% weight. in terms of fluorine with a molar ratio of NaF: AlF 3 from 2.0 to 2.8.
Параметры обжига сырьевых смесей, размола клинкера с гипсом и активной минеральной добавкой, приготовления образцов для механических испытаний аналогичны условиям, описанным в опыте 1. Активность лабораторных образцов после затворения водой и нормального твердения оценивали на 3, 7 и 28 сутки.The parameters of firing raw mixes, grinding clinker with gypsum and an active mineral additive, and preparing samples for mechanical tests are similar to the conditions described in experiment 1. The activity of laboratory samples after mixing with water and normal hardening was evaluated on days 3, 7, and 28.
Результаты испытаний полученных цементов приведены в таблице 9.The test results of the obtained cements are shown in table 9.
Из таблицы 9 видно, что с увеличением мольного отношения NaF:AlF3 от 2,0 до 2,8 активность лабораторных портландцементов сначала возрастает, а затем снижается. Оптимальные мольные отношения NaF:AlF3, при которых обеспечивается высокая активность портландцемента с расходом фторсодержащего минерализатора 0,05-0,095% вес., находятся в области 2,2÷2,7.From table 9 it is seen that with an increase in the molar ratio of NaF: AlF 3 from 2.0 to 2.8, the activity of laboratory Portland cements first increases and then decreases. The optimal molar ratios of NaF: AlF 3 , which provide high activity of Portland cement with a flow rate of fluorine-containing mineralizer of 0.05-0.095% by weight, are in the range of 2.2 ÷ 2.7.
ИнформацияInformation
1. Патент РФ №2393241, С22В 7/00, С04В 7/42, 2009 г.1. RF patent No. 2393241, C22B 7/00, C04B 7/42, 2009
2. Патент РФ 2402621, С22В 7/00, С04В 7/02, 2009 г.2. RF patent 2402621, C22B 7/00, C04B 7/02, 2009
3. Патент РФ 2383506, С04В 7/42, 2008 г.3. RF patent 2383506, С04В 7/42, 2008.
4. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск. - 2004. - 480 с.4. Kulikov B.P., Istomin S.P. Recycling of aluminum production waste. Krasnoyarsk. - 2004 .-- 480 s.
5. Троицкий И.А., Железнов В.А. Металлургия алюминия. Справочник. Глава XIV. // М.: Металлургия. - 1977. - 392 с.5. Troitsky I.A., Zheleznov V.A. Metallurgy of aluminum. Directory. Chapter XIV. // M .: Metallurgy. - 1977. - 392 p.
6. Костюков А.А., Киль И.Г., Никифоров В.П. и др. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. // М.: Металлургия. - 1971. - 560 с.6. Kostyukov A.A., Kil I.G., Nikiforov V.P. and others. Metallurgist Handbook of non-ferrous metals. Aluminum production. // M .: Metallurgy. - 1971. - 560 s.
7. Патент РФ №2291208, С22В 1/245, 2005 г.7. RF patent No. 2291208, C22B 1/245, 2005
8. Патент РФ 2312815, C01F 7/38, С22В 7/00, 2006 г.8. RF patent 2312815, C01F 7/38, C22B 7/00, 2006
9. А.с. 1451117 A1, С04В 7/42, 1986 г.9. A.S. 1451117 A1, C04B 7/42, 1986
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111603/03A RU2577871C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method for producing portland cement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111603/03A RU2577871C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method for producing portland cement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577871C1 true RU2577871C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55648046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111603/03A RU2577871C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Method for producing portland cement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577871C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116903276A (en) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 安徽海鑫矿化材料科技有限公司 | A powdery raw meal melting accelerator and its preparation method |
| CN117510105A (en) * | 2023-12-05 | 2024-02-06 | 西藏昌都高争建材股份有限公司 | A kind of low heat Portland cement and its preparation method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2008553A (en) * | 1977-11-28 | 1979-06-06 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Utolization of waste materials from electrolytic aluminium reduction systems |
| JP2006282455A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Cement and method for manufacturing the same |
| RU2383506C1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Method for production of portland cement (versions) |
| RU2393241C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium |
| RU2402621C1 (en) * | 2009-09-03 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium |
-
2015
- 2015-03-30 RU RU2015111603/03A patent/RU2577871C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2008553A (en) * | 1977-11-28 | 1979-06-06 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Utolization of waste materials from electrolytic aluminium reduction systems |
| JP2006282455A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Cement and method for manufacturing the same |
| RU2383506C1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Method for production of portland cement (versions) |
| RU2393241C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium |
| RU2402621C1 (en) * | 2009-09-03 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116903276A (en) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 安徽海鑫矿化材料科技有限公司 | A powdery raw meal melting accelerator and its preparation method |
| CN117510105A (en) * | 2023-12-05 | 2024-02-06 | 西藏昌都高争建材股份有限公司 | A kind of low heat Portland cement and its preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buruberri et al. | Preparation of clinker from paper pulp industry wastes | |
| EP2640673B1 (en) | High performance sulfo-aluminous clinker | |
| US20120085265A1 (en) | Industrial process for the production of a clinker with a high content of belite | |
| CA2990086A1 (en) | Mineralizer for calcium sulfoaluminate ternesite cements | |
| ES2617705T3 (en) | Process to produce Portland cement clinker | |
| MX2012014995A (en) | Method for producing a clinker for hydraulic cement with low co2 emission and high resistance. | |
| EP0331704A1 (en) | Calcination of calcium carbonate and blends thereof | |
| RU2393241C1 (en) | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium | |
| Khudyakova et al. | Low-basicity cement, problems and advantages of its utilization | |
| Endzhievskaya et al. | Synthesis of a mineralizing agent for Portland cement from aluminum production waste | |
| JP5307337B2 (en) | Cement composition for high strength concrete and high strength concrete composition | |
| CN104310817B (en) | A kind of method utilizing industrial sludge to make reacting movable agent dry process clinker | |
| RU2577871C1 (en) | Method for producing portland cement | |
| RU2383506C1 (en) | Method for production of portland cement (versions) | |
| RU2402621C1 (en) | Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium | |
| RU2693284C1 (en) | Method of producing iron-rich dolomite for steel making | |
| Gadayev et al. | By-product materials in cement clinker manufacturing | |
| Мирюк | Phase composition of belite cements of increased hydraulic activity | |
| AU2014258396A1 (en) | Fluidity improvement type cement clinker | |
| RU2834608C1 (en) | Method of intensifying process of burning portland cement clinker with fluorine-containing wastes in furnaces of wet production method | |
| RU2814124C1 (en) | Method for processing sodium-fluorine-carbon-containing waste from electrolytic aluminium production | |
| Novosyolov et al. | Efficiency of Using a Technogenic Product of Electrolytic Aluminum Production as a Mineralizer in the Burning of Cement Clinker | |
| Miryuk | Environmental Aspects of Resource-Saving Cement Technology | |
| RU2832453C1 (en) | Method of intensifying process of burning portland cement clinker with fluorine-containing wastes in furnaces by dry method | |
| Isteri | Alternative ye’elimite (CSA) cement clinkers from industrial byproducts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181102 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190911 Effective date: 20190911 |