книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов

дельных камер

и г.п . О собое значение

приобрел

разработанный

на этой печи способ сжигания

газа

в кипящем слое . Проверка различных

конструкций

показала,

что

наиболее эффективными являются

го­

рело чные

устройства прямоточного

диффузионного

10 мм, загруж ается шнековым питателем в

верх­

нюю камеру подогрева, откуда с помощью

наруж­

ных перетоков поступает последовательно в

две

га известь выгружают через гидрозатвор и

вибро-

конвейером подают в смесительный барабан

агло­

машины.

Температуры слоев по камерам (сверху

вниз)

распре0еляются в следующем порядке: 6 0 0 ,

8 0 0

и 9 5 0 С. Отходящие из печи газы

очищают от пы­

ли, представляющей собой см есь извести и

изве­

стняка, в скруббере и выбрасывают в атмосферу.

Описанная система выгрузки и подачи

извести

потребителям не может быть использована на

и з ­

вестковых

заводах промышленности

строительных1*

Рис.

3 0 .

Общий вид трехзонной печи кипящего

слоя

для

обжига

известняка

Макеевского

ме­

таллургического завода

1 -

газовый коллектор;

2 -

воздушный кол­

лектор;

3

- труба для

подвода

воздуха;

4

-

розжиговая горелка; 5 - лаз; 6 - клапан; 7

-

переточное устройство;

8 -

арка подины;

9

-

подовый

кирпич;

10 -

свод

печи; 11 - люк-лаз;

12 -

выгрузочный

гидрозатвор

м атериалов, для которых

необходимо

предуем о трЗтК]

охлаждение готового продукта и утилизацию

льщи,

уносимой отходящими газам и .

Основные технико-экономические

показатели-

работы трехзонной печи

кипящего слоя

приведе­

ны ниже.

Производительность, т извести в сутки

2QJD

Р а зм ер частиц известняка, м м . . . . .

3 -1 ;0

Тем пература обж ига,

С ............................. 9 5 Gw

Удельны й расход топлива т^ т /. т из­

id e m

вести ................................. ........................ ...

0 ,2 3

Удельный расход электроэнергии,

кВт ♦ ч/т

3 0

Активность извести,

% ........................

8

6 - 9 5

Время гашения

до

1 гмеа

Экспериментальные

работы, проведенные в про­

пребывания материала в с л о е можно

влиять

до

технологические

свойства извести, в

частности

увеличить

время

ее

гашения до 7 - 8

мин и

б о л ^

Особый

интерес

м етод обж ига в кипящем

приобретает для

термической обработки

зиальных карбонатных пород и долом итов.

В

течение ряда

л е т по действующим

сткозэф*

там не допускалась* для производства

автокл^уятых

материалов

известь

с содержанием Mg© б о лее

f

Это ограничение обусловлен о тем , что

при

о и ж г ь

м агнезиальны х и доломитизированных

известж ке$г

во вращающихся и шахтных печах в

резуз&&зтд

значительной продолж ительности обж ига ( O T - '^ V ^ ^

1 0 ч)

,и больш ого различия м еж ду

т е м п е р а т у р у

газовой среды в печах и теоретической^

ратурой диссоциации

М о С03 (4 0 0 - 6 0 0

С )

а

го то ­

зи с присущей этом у м инералу зам едленной

гидре1*'

тацией, сопровож даемой увеличением объем а,

ФрБ-

менение такой извести вызывает образование

тре­

щин в изделиях и даже полное их

разрушение

в

процессе

автоклавной

обработки.

Невозможность использования

магнезиального

сырья в значительной степени лимитирует

развитие

производства

извести

для автоклавных

материа-*

лов, так как по данным геологических

разведок

эти разновидности карбонатных пород

составляют

около 50% всех разведанных месторождений

в

С С С Р .

Как показали работы ВНИИСТРОМ А, одним

из

наиболее

эффективных способов

получения

магне­

зиальной извести в активной форме является

крат­

ковременный обжиг,

при котором

температура

о б ­

жигаемого материала должна быть возможно

ближе

к теоретической

температуре диссоциации

угле­

кислого

магния

[3 1 1 .

Исследования

и экспериментальные

работы

во

ВНИ И СТРО М Е

позволили установить, что

одним

из тепловых агрегатов, обеспечивающих такой

ре­

жим обжига, являются печи с кипящим слоем

[2 8 ,

2 9 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ] .

В табл.

13

приведены некоторые свойства

кар­

бонатных пород, подвергнутых обжигу в

кипящем

слое. Эти породы исследовали в лабораторных

и по­

лупромышленных условиях: на холодной модели

и

при температурах обжига -

в печи

кипящего

слоя

с электрическим

обогревом.

Полупромышленные испытания были

проведены

на опытной печи ВНИИСТРОМ А

пои двух способах

подвода

тепла -

сжиганием

керосина в

выносной

топке и

газа

-

в слое. Разм ер

зерен

известняка,

обж игаемого

в

лабораторных условиях,

составил

0 ,6 - 1 ,2 5

мм, в

полупромышленных

1 *2 -1 5

мм.

Температура

обжига

известняка

в

лабораторных

условиях

варьировалась от

8 0 0

до

1 0 0 0

С,

про­

долж ительность обжига от

3 до

9

мин. Одним

из

критериев для оценки качества извести

являлась

величина

остаточных

потерь при прокаливании.

м атериалов,

для которых необходимо

предусм отреть

охлаж дение готов ого продукта и утилизацию

пыл;*.,,

уносимой отходящими газам и .

Основные

технико-экономические

показатели-

работы трехэонной печи кипящего слоя

приведе­

ны ниже.

П роизводительность,

т извести в

сутки

20,0

Р а зм ер частиц известняка,

м м . . . . .

3 - 1 0

Тем пература обж ига,

С .........................

.

9 5 0 -

100D

Удельны й расход топлива т

и з ­

у*т /• т

вести ................................. ...

0 ,2 3

Удельный

расход электроэнергии,

кВт • ч/т

• • » • • . » « .

3 0

Активность извести, % . . . . . .

.

8 6 - 9 5

Время га ш ен и я ......................

до 1

мни

Экспериментальные работы,

проведенные в

про­

цессе освоения печи кипящего

слоя ,

показали*

что

пребывания материала в сло е можно

влиять

на

технологические свойства извести, в

частности

увеличить время ее гашения до 7 - 8

мин и более.

Особый интерес

м етод обж ига в кипящем

приобретает для термической обработки

зиальных карбонатных пород и долом итов.

В

течение ряда

л е т по действующим

там не допускалась’ для производства

автокл^у^тш-

материалов известь

с содержанием MgQ более

Это

ограничение обусловлен о тем , что

при

ойасп^э

м агнезиальны х и доломитизированных

и з в е с т н о ;*

во вращающихся и шахтных печах в

р езульта те

значительной продолж ительности обж ига (о т

1

до

1 0

ч) # больш ого различия меж ду

температурой

газовой среды в печах и теоретической^

темпе-*

рагурой диссоциации

И о С03 ( 4 0 0 - 6 0 0

С ) в

гото­

вом продукте образуется минерал периклаз, В

свя­

зи

с

присущей этом у м инералу зам едленной

гидра­

тацией, сопровож даемой увеличением

объем а,

йрк-

менение такой извести вызывает образование

тре­

щин в изделиях и даже полное их

разрушение

в

процессе автоклавной обработки.

Невозможность использования

м агнезиального

производства

извести

для автоклавных

материа­

лов, так как по данным геологических

разведок

эти разновидности карбонатных пород

составляю т

около 50% всех разведанных месторождений

в

С С С Р .

Как показали работы ВНИИСТРОМ А, одним

из

наиболее

эффективных способов

получения

магне­

зиальной извести в активной форме является

крат­

ковременный обжиг,

при котором температура

об­

жигаемого материала должна быть возможно

ближе

к теоретической

температуре диссоциации

угле­

кислого

магния

[3 1 1 .

Исследования

и экспериментальные

работы

во

ВН И ИСТРОМ Е

позволили установить, что

одним

из тепловых агрегатов, обеспечивающих такой

ре­

жим обжига, являются печи с кипящим слоем

[2 8 ,

2 9 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ] .

В табл.

1 3

приведены некоторые свойства

кар­

бонатных пород, подвергнутых обжигу в

кипящем

слое. Эти

породы исследовали в лабораторных и по­

лупромышленных условиях; на холодной модели

и

при температурах обжига -

в печи

кипящего

слоя

с электрическим

обогревом.

Полупромышленные испытания были

проведены

на опытной печи ВНИИСТРОМ А

пои двух способах

подвода

тепла -

сжиганием керосина в

выносной

топке и

газа

-

в слое. Разм ер

зерен

известняка,

обж игаем ого

в

лабораторных условиях,

составил

0 ,6 - 1 ,2 5

мм, в

полупромышленных

l t 2 -1 5

мм.

Тем пература обжига иавестняка в

лабораторных

условиях

варьировалась о т

8 0 0

до

1 0 0 0

С,

про­

долж ительность обжига от

3 до

9

мин. Одним

из

критериев для оценки качества извести

являлась

величина

остаточных

потерь при прокаливании.

Т

а б л

и ц а

1 3 ♦ Некоторые свойства

кий состав. %________

Порода

1

5 Ю г А 1, о 5

с & о

Mg-0

Д олом ит:

1 ,i 4

щелковский

0 ,3 2

0 ,4 8

3 0 ,5

21,2

мелеховский

0 ,5 8

0 ,0 8

0 ,2 6

1 4 ,1 5

1 8 ,8

жигулевский

0,88

0 ,2 8

0,12

2 3 ,3

20,01

Д олом итизи -

рованный

известняк

2Д 2

подольский

0,11

0 ,4 9

4 5 ,4 5

8 ,2 3

Известняк

веневский

0 ,5 4

0 ,0 8

0 ,2 7

5 5 ,5 6

0 ,4 5

Было установлено, что при обж иге в сех

пород

при 9 5 0 - 1 0 0 0 С

и продолжительности

обжига

9 мин потери

при

прокаливании извести не

превы­

исследованных карбонатных пород

П.П.П.

Структура по- Т емпература

разложения,__ С

5 0 5

роды

карбона­

карбо­

та

каль­

ната

ция

_магни^

0 ,0 4

4 6 ,6

Мелкокристалли -

9 3 0

7 8 5

ческая (размер

доломитных

ромбоэдров

0 ,0 3

2 - 5 мк)

4 6 ,5

Среднекристалли-

9 3 0

8 1 5

ческая (4 0 -

0 ,1 4

4 6 ,2 4

5 0 мк)

Крупнокристалли-

9 3 0

8 2 5

ческая ( 6 0 -

1 5 0 м к )_______ ___________

0 ,0 5

4 3 ,2 2

Мелкозернистый

9 3 0

8 4 5

кальцит с раз­

личной степенью»

..................дзддщ ти заш га.,

4 3 ,3 6

Т онкокристалли -

9 4 0

-

ческий карбонат

кальция

ше в известняке карбоната магния и чем

тоньше

его кристаллическая структура. Эти

результаты

следует

учитывать

при разработке параметров о б ­

жига различных видов магнезиальных

карбонатных

сырьевых материалов.

Технические

показатели,

полученные при

полу­

промышленных испытаниях,

приведены

ниже*

П роизводительность печи по сырцу,

кг/ч

«

» • • • • • • • • •

» • • » • • •

2 5 0 - 4 1 0

Удельная

производительность

кг/ч

с

t

м

:

при

подводе

тепла

с. горячими

г а з а м и ....................................

... . . . .

5 0 0

при сжигании

га за

в слое

1000

Средняя температура обжига, С . .

9 2 0 - 9 7 0

Расход жидкого топлива, кг/ч * . .

3 8

Расход га за , м / ч

. .

4 8 - 6 1

Расход

возцуха

при

частиц 6 ,9 -

8 ,3 мм, м /

ч

...................... .

. . . .

6 4 0 - 1 0 5 0

Рабочая скорость газов, м/с . . . .

0 ,9 - 1 ,4 9

Числа

псевдоож иж ения..........................

1 ,5 - 2 ,1

Средняя продолжительность пребы­

1 ,6- 6,5

вания материала в сло е,

мин . , . .

Микроскопическое исследование полученной

об­

жигом в кипящем сло е

извести погазало,

что

при

9 0 0 - 9 5 0

С

диссоциация известняка

полностью за ­

канчивается,

структура окиси

магния

преимущест­

венно псевдокрисгаллическая

(разм ер

кристаллов в

основном

м енее

0 ,5 м к ) со

склонностью

к

агре­

гации субмикроскопических

зерен* Форма

кристал­

лов сферолитовая со значительным

количеством

точечных

дефектов

и дислокаций* Изучение процес­

са гидратации доломитовой

извести

различными

способами

позволило сделать

вывод что MgO в

ней

находится

в активной форме. Т а к , количество

не­

прореагировавшей

MgO после

5 мин гашения

со ­

(6 ,5 мин) и длительном

(3 ч)

обж игом,

показало,

что

решающее

влияние на способность

доломито­

вой

и звести к

гидратации

им еет

именно

время об­

Проведенные исследования позволили

сделать

вывод о пригодности способа кипящего слоя

для

обжига магнезиальных карбонатных пород,

который

обеспечивает получение доломитовой и

магнези­

альной извести в активной форме и позволяет

ис­

пользовать ее в производстве автоклавных

мате­

риалов. Это подтвердилось при использовании

м аг­

незиальной извести для изготовления

силикат­

менение в автоклавных изделиях магнезиальной

и

доломитовой извести с содержанием M g O

более

5% при условии выдерживания образцами

испы­

тания на равномерность изменения объема.

Для внедрения в производство магнезиальной

и

намечено строительство цеха в комплексном

пред­

приятии по производству щебня, извести и

извест­

няковой муки в Горьковской области. Схема

произ­

водства показана на

рис. 3 1 . Проект этого

цеха

выполнен

Ленгипростромом на основании

Техни­

ческого задания ВНИИСТРОМ А, Мощность

цеха

2 1 5 тыс. т/год. В качестве

сырья приняты

доло-

митизированные известняки Гремячевского

место­

рождения следующего химического состава в

%:

СаО -

3 7 ,2 ;

MgO -

1 4 ,7 ;

А1г03- 0 ,2 7 ;

Fe20 3-

0 ,4 3 ;

SO 3 -

0 ,1 9 ;

нерастворимый остаток

-

2,11;

п.п.п. -

4 5 ,1 .

Обжигу в кипящем слое подлежат фракции:

5 -

1 0 мм -

60% ; 3 - 5

мм - 32% } менее 3

мм -

8%;

влажность

известняка

7%.

Печь четырехкамерная, две верхние камеры слу­

жат для нагрева, третья - для обжига,

четвер­

ная -

для

охлаждения.

Распределение

температур

по камерам (сверху

вниз) в

С: 1 - 2 6 0 ;

П

-

,

t

|

Г Пит ат ель

[

Отходящие

,

^

т

г_

газы

. —Гl -ая капера подогреба

т

I наружный переток

Циклон

I

ц -ая камера подогреба

б и кке р Л

Наружный перетри

I

I Капера обжига

—

Природный

г а з

IВоздух

К

[ Футеродонный переток

\ Воздух

I-------------- Ч

Капера охлаждений "1- _______ I

Р и с,

3

1 . Схема производства магнезиальной

и

до­

ломитовой извести обж игом в печах кипящего

слоя

5 6 7 ;

Ш -

9 5 0 ; 1 У

- 2 6 0 . Подины камер

ароч­

ные,

выполнены из

шамотных брусьев

специальной

конфигурации с одним отверстием в центре.

П ер е-

точные

устройства

клапанного типа позволяю т

ре­

гулировать

вы соту

слоев в зонах. Намеченная

сте ­

пень обжига магнезиальной извести -

98% ,

Получение цементного клинкера обж игом в печах

да институтов (Гипроцемент,

НИИЦемент и

д р .).

Основными трудностями при осущ ествлении

этого

эндотермического

процесса является

высокая

тем ­

пература

обжига

1 4 0 0 - 1 4 5 0

С и

образование

больш ого

количества жидкой фазы -

не м енее

20%

[ 2 7 ] , Отдельные

исследования

были

проведены по