Введение к работе
Актуальность. Экономия энергоресурсов остается проблемой наиболее актуальной для цементной промышленности і основной объем продукции которой выпускается по мокрому способу производства.- Переход на сухоЗ. способ связан с большими инвестициями и в настоящее время врядли реализуем. В связи с этим наиболее перспективними следует считать технологические приема интенсификации производства и энергосбережения, не требующие существенных реконструкций и слошых технических решений. К числу гаках приемов относится, превде всего, оптимизация исходных характеристик сырьевой смеси и параметров ее термообработки, в частности: регулирование дисперсности, химического состава и скорости -.'нагрева.
Исследованиями Будникова Я.П., Бугта Ю.М., Кравченко И.8., Кузнецовой Г.З., Осокина А.П., Рояка СМ., Судахаса Л.Г., Сулимекно Л.М., Сычева М.М., Тимашева S.B., Шубина В.И., Дцовича Б.Э., Лвдви-га У., Ыаки й., Оно й., Штара Й. и других ученых создан большой научно-практический задел в этом' направлении.
3 оценке дисперсности сырьевой смеси преобладает мнение об энергетически обоснованной целесообразности гонкого измельчения сырьевой смеси, хотя рчд исследований позволяет усомниться в результативности такого подхода. Ограничены данные по химическому составу отдельных фракций промышленных сырьевых смесей, что не позволяет выработать достаточно объективных и надежных рекомендаций по технологическому контролю производства.
Интенсификация и энергосбережение при производстве клинкера за счет регулирования химического состава сырьевой смеси наиболее ярко проявляется в изменении ее КН и модульных характеристик.
Направление получения талоэяергоемких активных низкоосновянх клинкеров не нашло реального воплощения вследствии присущих таким клинкерам недостатков: трудной размалываемости и низкой прочности в начальные сроки твердения, а также технологических трудностей производства таких клинкеров. Рекомендации'по изменению модульных характеристик ограничены лишь требованиями по улучшению.спекаемос-ти смесей и параметрами их термообработки.^
Положительное решение указанных'вопросов возможно при комплексном подходе, а именно с учетом взаимосвязи оптимальных значений дисперсности и химического состава сырьевой смеси при рациональной ее термообработке.
Работа выполнялась в рамках координационных планов НИР по развитию цементной промышленности ТОО "Цементник" и концерна "Цемент" (JW ІУ-6Н, 22/3, 71 и 229Н за І990-І993ГГ.).
Цель и задачи работы: интенсификация процессов клинкерообразо-вания и минимизация топливно-энергетических ресурсов за счет оптимизации дисперсности, химического состава сырьевой смеси при рациональной ее термообработке.
Для достижения поставленной цели предусматривалось:
- исследование дисперсности промышленных сырьевых смесей, хими
ческого состава отдельных фракций и их совокупного влияния на спе
кание клинкера;
. - исследование влияния дисперсности кремяеаемсодераащего компонента сырьевой смеси, как наименее рэакционноспособного, на процессы клшшерообразовання, состав и свойства клинкера;
исследование влияния дисперсности кремнеземсодержацего компонента, неравновесных условий обшга и химического состава смеси на процессы клинкерообразования, фазовый состав и активность клинкера;
проведение промышленных испытаний в условиях оптимизации дисперсности сырьевой смеси, а такке разработка параметров получения малоэнергоемкого клинкера на базе низкоосновной сырьевой смеси.
Научная новизна работы состоит в следувдеы:
- теоретически обоснована и подтверздена экспериментально воз
можность оценки спекаемости сырьевой смеси по новым параметрам: доли
кремнезема, вносимого в смесь частицами более 200 и 80 мкм; степе
ни равномерности распределения зернового состава; степени химической
неоднородности сырьевой смеси. Установлены оптимальные значения
этих параметров;
- выявлены корреляционные зависимости, евязыващие вышеназванные
параметры с показателями твордо- и шздкофазового спекания;
'" - разработаны технологические приемы синтеза малоэнергоеикого клинкера из низкоосновной смеси с КН = 0,82-0,87 по составу и свойствам аналогичного рядовому клинкеру'с КН = 0,9, что обусловлено повышением фактического содержания алита (эффект алигизации), стабилизацией части белнта в <*.' -форме и смещением состава алюмоферриг-ной фазы в более алвминатнуп область;
- предложен механизм эффекта алитизации, который заключается в
образования дополнительного'количества алита в клинкере при нерав
новесных условиях.синтеза за счет взаимодействия белита с оксидом
кальция, не вошедшим в твердые растворы силикатных фаз, остащиноя
после насыщения известью алюмоферритяой фавн, а;также за счет прямого взаимодействия первичных фаз в присутствии расплава.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2002713 и положительным репением по заявке № 93046048.
Практическая ценность работы заключается в следующем: новые аффективные параметри оценки слекаемости сырьевых смесей внесены в пересматриваемую отраслевую Инструмлю по производственному контролі) на цементных предприятиях.
Практические рекомендации проверены на Щуровском и ГЛагнитогорс-ком заводах. Оптимизация дисперсности и вещественного состава сырьевой смеси на Магнитогорском цементном заводе позволила повысить производительность сырьевой мельницы на Ъ% и снизить удельный расход электроэнергии на 5%.
Оптимизация дисперсности сырьевой смеси на АО "Щуровский цемент" позволила повысить производительность печи 5x185 м на 4,6', снизить расход топлива на 1,0$. Экономический эффект в ценах 1994 года составил 20,7 млн.рублей.
Апробация.работа. Основные положения работы доложены на Х7 Всесоюзном совещании-семинаре начальников ОТК (лабораторий) цементных заводов (Москва, 1990г.), УШ Всесоюзном совещании по химии и технологии цемента (Москва, 1991г.), МевдународноЯ конференции "Ресурсо-сбарегащие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1992г.).
Публикации. Основное содерзание диссертации изложено в 7 статьях. Получен один патент PS и одно положительное решение по заявке. . Построение и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, изложенной в 3-х разделах, общих выводов, списка литературы из 188-ми источников и приложений.
Работа изложена на стр., содержит 41 рисукэк , 40 таблиц, 4 прилояения.
Рассмотрение 188-ми литературных источников в части влияния дисперсности и химического состава сырьевых смесей, особенно при производстве малоэнергоемких низкоосновных клинкеров, позволили установить ряд объективных и доказанных положений и одновременно выявить разноречивые мнения, а также некоторые неисследованные ранее взаимосвязи.
Тав, было установлено, что реакционная способность портландце-ментных сырьевых смесей определяется гранулометрическим составом оырьевнх материалов, в первую очередь, дисперсностью кремнеземсодер-кацего компонента, как наиболее инертного.
Вместе с тем, нет достаточной ясности в оценке степени дисперсности сырьевых смесей, практически отсутствуют данные по влиянию на их реакционную способность химического состава отдельных фракций. Большинство результатов получено на модельных системах без учета особенностей промышленных смесей. В практике производственного контроля отсутствуют эффективные параметры управления процессами клинкерооб-ра80вания и качеством клинкера за счет регулирования дисперсности сырьевой смеси.
Роль дисперсности кремнеземсодержащего компонента в обогащенных кремнеземом низкоосновных аырьевнх смесях не принималась во внимание, равно как и фактор возможной пассивации белита при медленном нагреве за счет его рекристаллизации, или известный применительно к рядовым клинкерам прием, связанный с увеличением содержания алита в них при неравновесных условиях синтеза и повышенном глиноземном модуле.
Основные предложения по решению проблемы получения малоэнергоем
ких активных белитовнх клинкеров оказались.в настоящее время техноло
гически не осуществимы. ,
На основании анализа литературных данных сформулированы цель я задачи исследований (излохены в общей характеристике работы), которые стали основой для постановки и выполнения экспериментов.
