Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивное j-ізвитиа производства фосфора и его соединений на базэ Каратауских фосфоритов поставило задачу использования фосфорных шлаков, ежегодный выход которых на действующих предприятиях в Чимкенте и Джамбуле составляет 3,0 -3,5 млн.т. Шлаки Чимкентского ПО "Фосфор" полностью гранулируются и частично потребляются цементной прошилекностыо Казахстана и Средней Азии.
В настоящее время установлено наличие фосфина и фтористого водорода в гранулированных электро-гэрмофэсфоркых шлаках, что в значительноЯ степеня затрудняет их использование.
Возрастают и транспортные издержки поскольку в ряде случаев гранулированные электротермофосфорнне шлаки транспортируются на расстояние до 1500 км.
В качестве альтернативного варианта использованию гранулированных электротврмофоофорннх (ЗТФ) шлаков в производстве цемента предлагается применение тврмоактивярованного глинистого компонента цементного производства.
Исходя аз изложенного представляется актуальним разработка экономически приемлемых решений полной переработки на месте огненно-жидких шлаков электротармофосфорного производства в наиболее необходимый вид продукции - цемент.
Цель работы. Синтез технологичных клинкерных расплавов с применением огненно-жидких шлаков электротермофосфорного производства для последующей юс переработки в цементы марки 400, в той числе, обеспечение:
необходимых технологических свойств клинкерных расплавов для последующей их переработки;
предотвращение образования вредных примесей типа карбидов, отрицательно влияющих на свойства цемента;
максимальное энергосбережение при получения клинкерных расплавов;
приемлемых кинетических парадетров взаимодействия корректирующие добавок с расплавом путем оптимизации состава, аетода
-z-
подготовки добазок ;i условий взаимодействия;
- решения основных проблем, обуславливающих необходимую экономичность процесса.
Научная новизна, Установяено. что константы скорости реакции растворения оксидов в солеоксидных расплавах зависят от их кислотно-оснсвних свойств и максимальны для основного оксида -СсхО (6,84 IO""1), минимальны для кислого оксида ScQi (0,57 10 ), промежуточна для амфотерного оксида -/ (1,36 10 ). Энергии активапии этих реакции изменяются в обратном напраэяе-юга к в иело.\г они я;іке (110-120 ккал/моль) чей np;t традиционном кяинкерообразовании (146 - 150 ккал/моль), vto обуславливает високую скорость.клинкерообразования в НТС-распдавах.
Взаимодействие известняка с НТС-клинкерным расплавом относится к реакциям разветвленного типа. Экспериментально установлен блочный характер к высокая скорость растворения карбоната кальция в этом распяаве, составляющая 0,05 ш в сек при Т =1450С.
Исследовано влияние ' ИТС-кллнкерного расплава, содержания в нем хлора, фтора, оксидов келеза и фосфора на термическое разложение хлорсодеряааен составляющей. Получена математическая модель данного процесса. .
Построены диаграммы с лилиями равной степени термического разложения хнорсодержащай составляющей ІЇГС-кдинкерного расплава.
На основании термодинамических и экспериментальных исследований показано, что для исключения карбидизашга клинкера в расплаве температура последнего ш должна превышать 1500 С, что достигается применением высокоэсновных солеоксвдных систзи.'
' Разработана модель процесса клинкерообразования в солеоксидных расплавах и показана эффективность парных взаимодействий ЮН., C
Построены диаграммы с линиями равного выхода по степени клинкерообразования.
" Практическая ценность. Установлена принципиальная возможность высокоэффективного клинкерообразования в низкотемпературных солеоксидных расплавах при І45О-І50О С с использованием
огненно-жидких шлаков электротермофосфорного производства. HTG-клтгнкернне расплавы облачают удовлетворительны!,?!! технологическими свойствами (текучесть) при 1450-1500 С.
Построены диаграммы с линиями равного выхода по проводимости, позволяющие управлять технологическими свойствами расплавов путам ввода различных количеств Са.0^ и ^^ при измене--нии содержания Р> А,- к F а огненно-жидких шлаках эяектротер-мофоофорного производства, используемых в новом процессе.
Показано, что при подводе необходимого количества тепла в плавильный реактор за счет применения органического топлива гомогенизация НТС-кшикарного расплава происходит при барботаже продуктов сжигания.
При подводе тепла в реактор за счет электроэнергии гомогенизация ИГС-ялинкорного расплава достигается введением кусковой извести фракции < 20 мм, содержащей 5*20 % карбоиата калымя.
Максимальная продолжительность гомогенизации до 10 мин при температуре 1450 С обеспечивает необходимую однородность НГС -клинкерного расплава и соответственно идентичность плавленных клинкеров алинитэ-алитового состава.
Установлено, что в газах после реактора при температура НТС - клинкерного расплава ниже 1500 С отсутствуют какие-либо хлореодеряащие соединения.
Разработана технологическая схема получения плавленного I3TC - клинкера, выпущены опытные партия цемента Й400.
Теплотехнические расчета показала, что при получении плавленых НГС-клинкерных расплавов с использованием огненно-жидких шлаков электротермофосфорного производства фосфора, расход условного топлива составит 22 кг на I тонну клинкера.
На защиту выносятся следующие основные положения диссэр-
- Результаты исследований предельно допустимых температур синтеза клинкерного расплава, исключающие образование кароадоа, метод и математические модели процесса фэр:.пгроваяия технологических свойств клинкерного расплава при пониженных температурах в зависимости от коэффициента насыщения, а также содержания оксидов яалэза и фосфора, а галогенов (хлора и фтора);
-Физико-хиуичєскиє закономерности диссоциации карбоната кальция и растворения клинкерообразуюыих оксидов (оксиды кальция, кремния, алюминия и железа) в исходном и клинкерном расплавах, константи скорости и энергии активации этих процессов.
Математические модели процессов клинкорообразования и термическое разложение хлорсодержаиих фаз в солеоксидном расплаве в зависимости от коэффициента насьпнения, содержания оксидов железа и фосфора, а также галогенов: хлора и фтора
Технологии эффективной гомогенизации клинкерного расплава и регенерации хлорида кальция, обеспечивавшее качество продукции и экологичность нового энергосберегаюшего процесса получения цемента с применением огненно-жидких шлаков электротермо-фосфорного производства.
Апробация работы. Материалы диссертационное работы докладывались на:
Всесоюзной конференции "Фосфаты-87" г.Ташкент.
Всесоюзной конференции "Химтехника Ш" г.Чимкент.
Всесоюзной конференции "Химтехника 69" г.Ярославль.
- На выездном заседании научно-технической ко.чиссии при АН СССР. Интенсификация техники производства фосфора и термической фосфорно" кислоты. г.Чикжент. IS9I г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 1') работ, в тоу числе 4 авторских свидетельства на изобретения.
Структура работы. Диссертация изложена на IT7 странице машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, шести глав, выводов, списка литературч, включашего источников советских и зарубежных авторов.
