Приготовление сырьевой муки при производстве цемента из переувлажненного сырья

При управлении по тенденции анализы производят уже после дозировки и измельчения. Поэтому регулирующий импульс запаздывает и приходится  удовлетвориться  лишь тем, что определяется тенденция, в  которой должен изменяться   химический состав смеси. Хотя этот способ самый простой, однако необходимо предварительно хорошо усреднить сырье.

При интегральном управлении химический состав смеси устанавливают не на данный конкретный момент, а на какой-то относительно длительный период времени применительно к большому количеству смеси. Смесь усредняется в большой емкости, в ходе заполнения которой данные многочисленных анализов смеси и ее объемов суммируются и в каждый момент можно установить средний состав. Этот средний состав все больше приближается к требуемому так как дозировка изменяется каждый раз в нужном направлении. Такой метод наиболее предпочтителен на заводах, работающих по мокрому способу.

На заводах, работающих по сухому способу, желательно комбинировать управление по тенденции и интегральное управление. Поточная корректировка производится либо по титру, либо по коэффициенту насыщения (КН) [4].

1.4 Технология приготовления сырьевой муки из переувлажненного сырья

Процесс приготовления сырьевой муки включает: измельчение (грубое и тонкое), дозировку, смешивание сырьевых компонентов и корректировку химического состава сырьевой смеси, гомогенизацию откорректированной смеси и подачу ее на обжиг [2].

На рисунке 1.5 представлена технологическая схема сырьевого цеха, рассчитанного на использование мела со среднегодовой влажностью 25%, глины (мергелей) – 15-20%, а также высокоалюминатной золы ТЭЦ и пиритных огарков.

Мел доставляется автотранспортом в крытый склад, откуда питателем 1, а затем конвейером 2 направляется в камневыделительные вальцы 3 для удаления каменистых включений. Очищенный мел в дальнейшем дозатором 4 и ленточным конвейером 5 подается в двухвальную зубчатую дробилку 6, где производится грубое дробление больших кусков мела, которые затем ленточным конвейером 7 направляются в аппарат совмещеного действия – дробилку-сушилку 8. В ней за счет теплоты отработанных дымовых газов, подаваемых из цеха обжига, происходит среднее измельчение мела. Пылегазовая смесь подвергается очистке в циклоне 9. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу, а уловленный продукт собирается в бункер 10. Тонкий помол мела осуществляется в трубной мельнице 12, куда он поступает из бункера 10 с помощью дозатора 11.

Аналогичную подготовку проходит и  глинистый компонент, подаваемый со склада питателем 19, затем системой ленточных конвейеров 20, 22 и дозатором 21 в двухвальную зубчатую дробилку 23.

Рисунок 1.5 – Технологическая схема приготовления сырьевой муки из переувлажненного сырья

В нее  также на совместное измельчение  подается со склада зола ТЭЦ и пиритные огарки. Измельченная сырьевая смесь затем ленточным конвейером 24 направляется в сушилку-дробилку 25, где в качестве теплоносителя служат дымовые газы, поступающие из цеха обжига. Отделение молотого продукта также осуществляется в циклоне 26, из которого продукт направляется в бункер 27, а затем на совместный тонкий помол с мелом в трубную мельницу 12.

Помол сырьевой муки производится по замкнутому циклу  с использованием сепаратора 13, крупка из которого возвращается на домол в мельницу 12. Выделение годной фракции сырьевой муки из аспирационного воздуха осуществляется в рукавном фильтре 14.

Уловленный продукт ленточным  конвейером 15, а затем элеватором 16 и шнековым конвейером 17 направляется в усреднительный силос 18, где производится корректировка состава сырьевой муки на основании предварительно полученных результатов химического анализа. После усреднения сырьевая мука элеватором направляется на обжиг [2].

1.5 Процессы производства клинкера с использованием мела

Как известно мел характеризуется высокой влажностью (25-36%). К настоящему времени известны семь различных способов производства портландцементного клинкера на основе мела в зависимости от обжигового агрегата в соответствии с рисунком 1.2 [5].

 

а)

                                                     шлам                                        кек

б)

 

б)

                                                                                                          сырьевая мука

 

 

 

в)

                               С                                                                сырьевая

                                                                                                                       мука

 

 

 

г)

                                                                                                                сырьевая

                                                                                                                  мука

 

 

д)

                                                            сырьевая

                                                                                                               мука

мука

 

 

е)

                                  

                               сырьевая                                                                     сырьевая

                                                                                                                       мука

 

 

 

                                                                    ж)

а) – классический мокрый способ с использованием длинной  вращающейся печи;  б) – полумокрый способ с использованием печи Lepol; в) – полумокрый способ с использованием печи с 2-ступенчатым тепообменником; г) – полумокрый способ с фильтрацией в камере и печью с 3-ступенчатым теплообменником; д) – полусухой способ с печью с 3-ступенчатым теплообменником; е) – сухой способ с потреблением внешнего тепла и печью с 5-ступенчатым теплообменником; ж) – полумокрый способ с мембранной фильтрацией и печью с 4-ступенчатым теплообменником

Рисунок 1.6 – Известные способы производства цемента из мела

Рассмотрим компактные печные системы  в), г), д) и ж). Отходящие газы печной системы используются в качестве источника тепла для сушки сырья. Для того, чтобы иметь достаточное количество этого тепла после циклонного теплообменника, эффективность последнего следует ограничить путем уменьшения количества ступеней циклонов. После выхода из последней ступени достаточно горячие технологические газы подаются в сушилку-дробилку, откуда они выносят сырье и доставляют его во флэш-сушилку. Здесь сырье окончательно высушивается. Затем материал выделяется из потока газа в циклонных сепараторах и направляется в теплообменник. Сушилка- дробилка с флэш-сушилкой работает в непрерывной взаимосвязи с печью. В сушилке-дробилке материал измельчается. Там материал распределяется по всему поперечному сечению входящего потока горячего газа. Таким образом, подаваемый на сушку материал уже должен быть тонкоизмельченным. Чем выше содержание влаги в сырье, тем больше на его сушку требуется тепла и тем меньше может быть установлено ступеней циклонного теплообменника. Сушильная система «дробилка-сушилка/флэш-сушилка» обладает несколькими замечательными свойствами. Она не только действует как сушилка, но способна гомогенизировать сырьевую смесь и очищать газ. Флэш-сушилки используются как с сепараторами, так и без них.

Полумокрый процесс с 2-ступенчатым теплообменником (в). Здесь отходящие печные газы после двухступенчатого теплообменника используются для сушки шлама, содержащего 34-36% влаги, во флэш-сушилке. Фильтрация для механического обезвоживания шлама не рассматривалась, во-первых во избежание дополнительных затрат и, во-вторых, из-за того, что мел с относительно низким содержанием хлоридов не требует их удаления с помощью воды.

Полумокрый процесс с использованием камерного фильтра и 3-ступенчатого циклонного теплообменника (г). Высокое содержание в меле хлорида из-за проникновения карьерной воды заставило руководство завода Laegerdorf еще в 60-е гг. использовать фильтрацию.

Вследствие  указанной особенности заводского карьера в 1995 году сохранили уже  существующую систему фильтрации. При промывке водой с малым содержанием хлорида и последующей фильтрации был обеспечен уровень удаления из мела соли более 60%. Относительно низкий расход в варианте г) является лишь приятным побочным эффектом. С точки зрения технологического процесса решающим фактором при определении метода подготовки сырья явилась ситуация в карьере.

Появившееся сложности и недостаток опыта  эксплуатации фильтрпрессов привели к необходимости провести некоторую модификацию технологии. Так, сегодня часть сырья подается во флэш-сушилку в виде шлама ( около 15% по сухому веществу). Оставшаяся часть по-прежнему подается в процесс в виде фильтр-кека. Таким образом, можно сказать, что используется комбинация в) и г).

Опыт  показывает, что чем выше чистота  мела (содержание CaCO₃), тем труднее работать с материалом, получаемым в камерных фильтр-прессах. Это, конечно, отрицательно отражается на его поведении при складировании и транспортировке. Например, если мел содержит 98% карбоната кальция, то в отношении фильтрации и получаемого фильтр-кека это – наиболее сложный случай.

Нужно также  отметить, что существование системы  фильтрации представило возможность  необычной утилизации байпасной пыли, содержащей Cl. В настоящее время около 50% суточного выхода пыли, содержащей хлор, используется в качестве замены известкового молока для доведения фильтр-кека до требуемой кондиции. Сейчас ведутся работы по организации специальной фильтровальной системы для промывки пыли, содержащей хлор, и ее возвращения в процесс.

Полусухой способ с 3-ступенчатым циклонным теплообменником (д). Данный способ очень популярен среди инвесторов. От всех других способов он отличается отсутствием операции приготовления мелового шлама.

Мел в заводском карьере добывают с помощью механической лопаты. Затем железнодорожным транспортом его доставляют на участок приготовления сырья. После разгрузки из вагонов мел дробят на двух дробильных установках до размера кусков не более 50 мм. Затем материал складируют в закрытом крышей продольно расположенном помещении. Оттуда мел разгружают с помощью реклаймера на ленточный конвейер. Через дозировочные камеры мел подается непосредственно в сушилки-дробилки вместе с дополнительными компонентами известковой глины согласно разработанному составу. На первый взгляд, данный процесс представляется на удивление незатратным по сравнению со всеми другими процессами. Однако при более тщательном рассмотрении это справедливо только частично:

- для хранения в штабеле мел должен поступать в виде крупных кусков. Тонкоизмельченный мел при транспортировке очень быстро становится вязким, что затруднит его хранение в продольном складе. Это препятствует использованию эффективных механизмов для добычи мела (например, роторных экскаваторов и непрерывных конвейеров), поскольку они извлекают материал с частицами небольшого размера. А если, кроме этого, карьер находится близко к грунтовой воде, то труд решается вопрос с транспортировкой мела железнодорожным или автомобильным транспортом. Для обеспечения работ такой транспортной системы потребуется значительное количество обслуживающего персонала;

- в случае продолжительных заморозков работа на заводе становится практически невозможной. Смерзшиеся куски мела невозможно высушить до конца в

флэш-сушилке, поскольку отходящее тепло печи после циклона третьей ступени недостаточно для того, чтобы разморозить и высушить мел;

- тестественная влажность мела находите диапазоне от 21 до 28%, в зависимости от погодных условий. Лишь способ д) позволяет только ограниченно контролировать влажность подаваемого в процесс материала, которая оказывает неблагопри ятное воздействие на процессы сушки и обжига сырья;

- сухое складирование мела не способствует безопасному удалению посторонних включений (кусков твердых пород, макроокаменелостей, зубьев ковша эскаватора и т. д.). Ротор сушилки-дробилки не выдерживает работы в течение годовой кампании печи. Его службы лишь несколько месяцев, и для замены ротора печь приходиться останавливать.

Процесс д), выглядящий убедительно на первый взгляд, требует тщательной проверки технологической цепочки, начиная с карьерного мела. Некоторые кажущиеся преимущества могут быстро превратиться в серьезные недостатки, если в анализ не включены некоторые звенья цепочки переработки мела. Здесь следует упомянуть, что способ д) не принадлежит к процессам с самым низким удельным расходом тепла, хотя это и полусухой процесс.

Сухой процесс переработки мела е). Если с различных участков производства может поступать достаточное количество сбрасываемого тепла, то его можно использовать для сухой подготовки мела. Т.е планируется сушить и измельчать мел и глинистые компоненты в вертикальной мельнице. После этого сухая сырьевая мука подается в обычную печь с теплообменником с пятью ступенями теплообмена (е). В этом случае не требуется сушилка-дробилка, включая флэш-сушилку. Ожидается, что удельный расход тепла составит около (800 + 3000) кДж/кг клинкера. Процесс е), однако, целесообразен только в том случае, если имеется надежный доступ к внешнему отходящему теплу (800 кДж/кг клинкера). Таким образом, печная система напрямую связана с этим вторичным процессом (источником отходящего тепла).