[go: up one dir, main page]

RU2595029C1 - Furnace burden for producing high-basic pellets - Google Patents

Furnace burden for producing high-basic pellets Download PDF

Info

Publication number
RU2595029C1
RU2595029C1 RU2015120431/03A RU2015120431A RU2595029C1 RU 2595029 C1 RU2595029 C1 RU 2595029C1 RU 2015120431/03 A RU2015120431/03 A RU 2015120431/03A RU 2015120431 A RU2015120431 A RU 2015120431A RU 2595029 C1 RU2595029 C1 RU 2595029C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pellets
aluminosilicate
coal
ash
mixture
Prior art date
Application number
RU2015120431/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Михайлович Делицын
Анатолий Сергеевич Власов
Юрий Васильевич Рябов
Василий Михайлович Короткий
Юрий Николаевич Ерахторин
Светлана Евгеньевна Сударева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority to RU2015120431/03A priority Critical patent/RU2595029C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595029C1 publication Critical patent/RU2595029C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction materials, particularly to furnace burden preparation for production of aluminosilicate pellets for manufacture and construction industry. Furnace burden for producing high-basic pellets comprises aluminosilicate ash of coal thermal power plants (TPP) and belite sludge at the following component ratio, wt.%: aluminosilicate ash of coal TPP - 62-80, belite sludge - the rest.
EFFECT: technical result is the improvement of high-basic pellets strength with simultaneous reduction of moisture penetrability of the material.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии строительных материалов, более конкретно к подготовке шихты для получения алюмосиликатных окатышей для промышленной и строительной индустрии.The invention relates to the technology of building materials, and more particularly to the preparation of the mixture to obtain aluminosilicate pellets for industrial and construction industries.

Известна шихта для производства пористого материала, содержащая алюмосиликатные и углеродсодержащие ингредиенты (см. патент РФ №2400450, опубл. 27.09.2010 - прототип).A known mixture for the production of porous material containing aluminosilicate and carbon-containing ingredients (see RF patent No. 2400450, publ. 09/27/2010 - prototype).

Известная шихта предназначена для производства пористого заполнителя для бетонных изделий. Особенностью известной шихты является ее состав, включающий алюмосиликатные и углеродсодержащие ингредиенты в виде глины монтмориллонитовой, угля, доломита и кварцевого песка при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known mixture is intended for the production of porous aggregate for concrete products. A feature of the known charge is its composition, including aluminosilicate and carbon-containing ingredients in the form of montmorillonite clay, coal, dolomite and quartz sand in the following ratio of components, wt. %:

глина монтмориллонитоваяmontmorillonite clay 86,0-87,086.0-87.0 угольcoal 5,0-6,05.0-6.0 доломитdolomite 2,0-3,02.0-3.0 кварцевый песокquartz sand 5,0-6,05.0-6.0

Для указанной шихты прочность на сжатие полученного из нее пористого материала достигает 5,0 МПа, что является недостаточным, например, при производстве ряда изделий для промышленной и строительной индустрии (плиты, кирпичи, трубы).For this mixture, the compressive strength of the porous material obtained from it reaches 5.0 MPa, which is insufficient, for example, in the manufacture of a number of products for the industrial and construction industries (plates, bricks, pipes).

Наиболее близким техническим решением к предложенному является шихта для получения высокоосновных окатышей, содержащая оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния (см. патент РФ №: 2154114 опубл. 10.08.2000 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is a mixture for producing highly basic pellets containing oxides of calcium, magnesium, aluminum, iron and silicon (see RF patent No. 2154114 publ. 10.08.2000 - prototype).

Особенностью известного технического решения является то, что шихта дополнительно содержат оксиды цинка, калия, натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид магния 4,0-8,0, оксид алюминия 1,0 - 5,0, оксиды железа 10,0-29,0, оксид кремния 4,0-8,0, оксиды цинка, калия и натрия 0,1-1,0, оксид кальция - остальное. Такой состав шихты позволяет получить высокоосновные окатыши с основностью 7-21, выдерживающие длительное хранение на открытом воздухе.A feature of the known technical solution is that the mixture additionally contains oxides of zinc, potassium, sodium in the following ratio of components, wt. %: magnesia 4.0-8.0, alumina 1.0-5.0, iron oxides 10.0-29.0, silica 4.0-8.0, oxides of zinc, potassium and sodium 0, 1-1.0, calcium oxide - the rest. This composition of the charge allows to obtain highly basic pellets with a basicity of 7-21, withstanding long-term storage in the open air.

К недостаткам известного технического решения следует отнести сравнительно низкую прочность готовых окатышей, используемых преимущественно в области черной металлургии, в частности при окусковывании сырья. Кроме того, сложный состав шихты и,связанные с ним особенности технологического процесса производства окатышей препятствуют использованию высокоосновных окатышей для целей промышленной и строительной индустрии.The disadvantages of the known technical solutions include the relatively low strength of the finished pellets, used mainly in the field of ferrous metallurgy, in particular when sintering raw materials. In addition, the complex composition of the charge and the associated features of the technological process for the production of pellets prevent the use of highly basic pellets for the purposes of industrial and construction industries.

Технический результат состоит в повышении прочности высокоосновных окатышей, полученных из шихты на основе алюмосиликатных и углеродсодержащих ингредиентов, при одновременном снижении влагопроницаемости материала.The technical result consists in increasing the strength of highly basic pellets obtained from a mixture based on aluminosilicate and carbon-containing ingredients, while reducing the moisture permeability of the material.

Технический результат достигается тем, что шихта для получения высокоосновных окатышей, содержащая оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния, согласно изобретению включает алюмосиликатную золу угольных ТЭС и белитовый шлам при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved in that the mixture for producing highly basic pellets containing oxides of calcium, magnesium, aluminum, iron and silicon, according to the invention includes aluminosilicate ash of coal TPPs and belite sludge in the following ratio of components, wt. %:

алюмосиликатная зола угольных ТЭСaluminosilicate ash from coal-fired power plants 62-8062-80 белитовый шламwhitewash остальноеrest

В качестве компонентов шихты для получения прочных высокоосновных алюмосиликатных окатышей используют золу угольных ТЭС, работающих на Экибастузских углях (Троицкая, Рефтинская, Вехнетагильская ГРЭС), и белитовый шлам - отход переработки золы на глинозем. Указанные золы являются высококремнистыми и высокоглиноземными и содержат, мас. %.: SiO2 55-63; Al2O3 28-34; Fe2O3 4-7; СаО 0,5-1,3; MgO 0,2-0,7; Na2O+K2O 0,1-0,7; С (недожог угля) 2-5, прочие 2-3.As components of the mixture to obtain durable high-basic aluminosilicate pellets, ash from coal TPPs operating on Ekibastuz coal (Troitskaya, Reftinskaya, Vekhnetagilskaya TPP) is used, and belitic sludge is a waste from processing ash to alumina. These ashes are highly siliceous and high alumina and contain, by weight. % .: SiO 2 55-63; Al 2 O 3 28-34; Fe 2 O 3 4-7; CaO 0.5-1.3; MgO 0.2-0.7; Na 2 O + K 2 O 0.1-0.7; C (coal underburning) 2-5, other 2-3.

Содержание двух главных компонентов SiO2 и Al2O3 составляет 88-95%, по этой причине зола тугоплавкая, температура ее плавления превышает 1500°C. В составе белитового шлама основными компонентами являются, мас. %: SiO2 28,5-30,3; СаО 55-58; Al2O3 1-3; Fe2O3 0,5-4,0; MgO 0,1-0,2; Na2O+K2O 0,5-1,5; влага 2-3; прочие 2-3. Главной фазой в составе белитового шлама является белит (β-2CaO·SiO2). Температура плавления белита 2130°C. В соответствии с составом золы угольных ТЭС и белитового шлама фазовые равновесия в составе шихты в процессе ее термической обработки описывается в рамках системы СаО-Al2O3-SiO2.The content of the two main components SiO 2 and Al 2 O 3 is 88-95%, for this reason the ash is refractory, its melting temperature exceeds 1500 ° C. In the composition of belitic sludge, the main components are, wt. %: SiO 2 28.5-30.3; CaO 55-58; Al 2 O 3 1-3; Fe 2 O 3 0.5-4.0; MgO 0.1-0.2; Na 2 O + K 2 O 0.5-1.5; moisture 2-3; other 2-3. The main phase in the composition of belite sludge is belite (β-2CaO · SiO 2 ). Belita has a melting point of 2130 ° C. In accordance with the composition of the ash of coal TPPs and belite sludge, phase equilibria in the composition of the charge during its heat treatment are described in the framework of the CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system .

Получение прочных алюмосиликатных окатышей достигается при термической обработке шихты, содержащей указанное количество алюмосиликатной золы угольных ТЭС и белитового шлама.Obtaining strong aluminosilicate pellets is achieved by heat treatment of a mixture containing the specified amount of aluminosilicate ash from coal-fired power plants and belitic sludge.

В пересчете на систему СаО-Al2O3-SiO2 содержание СаО, Al2O3 и SiO2 в шихте составляет, мас. %: 56-65, 18-28, 10-25. Самые прочные окатыши получают при содержании в шихте золы 77-80%, т.е. в части системы СаО-Al2O3-SiO2, где происходит кристаллизация анортита и муллита.In terms of the system CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 the content of CaO, Al 2 O 3 and SiO 2 in the charge is, wt. %: 56-65, 18-28, 10-25. The strongest pellets are obtained when the ash content is 77-80%, i.e. in the part of the CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system , where crystallization of anorthite and mullite occurs.

Проведенные в ОИВТ РАН экспериментальные исследования по технологии подготовки шихты для получения высокоосновных окатышей показали, что технический результат достигается при указанном содержании ингредиентов, в том числе алюмосиликатной золы угольных ТЭС 62-80 мас. %, при котором обеспечиваются максимальные значения прочности высокоосновных окатышей и снижение влагопроницаемости материала.Experimental studies carried out at the Institute for Optical Technology of the Russian Academy of Sciences on the technology of preparing the mixture for producing highly basic pellets showed that the technical result is achieved with the indicated content of ingredients, including aluminosilicate ash of coal TPPs of 62-80 wt. %, at which maximum strength values of highly basic pellets and a decrease in the moisture permeability of the material are provided.

При соотношении в шихте золы алюмосиликатной 62-80% мас. % и белитовый шлам - остальное между компонентами шихты при термической обработке в интервале 1180-1250°C происходят химические реакции с образованием алюмосиликатной фазы - анортита, которая находится в равновесии с алюмосиликатным расплавом, прочно цементирующим кристаллические образования. При температуре ниже 1180°C количество жидкой фазы недостаточно для прочной цементации кристаллов анортита и окатыши получают невысокой прочности. При температуре выше 1250°C происходит большое образование жидкой фазы и окатыши плавятся.When the ratio in the charge of aluminosilicate ash 62-80% wt. % and belitic sludge - the rest between the components of the charge during heat treatment in the range of 1180-1250 ° C chemical reactions occur with the formation of the aluminosilicate phase - anorthite, which is in equilibrium with the aluminosilicate melt, strongly cementing crystalline formations. At temperatures below 1180 ° C, the amount of the liquid phase is not sufficient for strong cementation of anorthite crystals and pellets receive low strength. At temperatures above 1250 ° C, a large formation of the liquid phase occurs and the pellets melt.

При увеличении в шихте содержания белитового шлама больше 38% мас. % при термической обработке при температурах 1100-1200°C равновесия смещаются на диаграмме СаО-Al2O3-SiO2 из поля кристаллизации анортита в поле кристаллизации метасиликата кальция - волластонита. Шихта становится более легкоплавкой и жидкотекучей. Образование прочных окатышей не происходит вследствие короткой площадки спекания. По шкале Мооса кристаллы анортита имеют твердость 6-6,5, а кристаллы волластонита имеют твердость 4-4,5, т.е. в 1,5 раза меньше.With an increase in the charge content of belitic sludge more than 38% wt. % during heat treatment at temperatures of 1100-1200 ° C, the equilibria are shifted in the CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 diagram from the crystallization field of anorthite to the crystallization field of calcium metasilicate - wollastonite. The mixture becomes more fusible and fluid. The formation of strong pellets does not occur due to the short sintering area. According to the Mohs scale, anorthite crystals have a hardness of 6-6.5, and wollastonite crystals have a hardness of 4-4.5, i.e. 1.5 times less.

Примеры состава шихты для получения алюмосиликатах окатышей даны в таблице 1Examples of the composition of the mixture to obtain aluminosilicate pellets are given in table 1

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

В качестве показателя прочности окатышей использован метод сбрасывания окатышей на стальную плиту с высоты 2,2 м. Если при числе сбрасываний 100 и более раз окатыши не разрушаются, то они считаются прочными.As an indicator of the strength of the pellets, the method of dropping the pellets onto a steel plate from a height of 2.2 m was used. If the pellets are not destroyed with a number of drops of 100 or more times, they are considered durable.

Прочные алюмосиликатные окатыши обладают стеклокристаллической структурой, не поглощают воду, выдерживают 90-100 циклов замораживания-размораживания, плотность окатышей 2,1-2,2 т/м3.Durable aluminosilicate pellets have a glass crystal structure, do not absorb water, withstand 90-100 freeze-thaw cycles, the density of the pellets is 2.1-2.2 t / m 3 .

Основная область применения высокоосновных алюмосиликатных окатышей - наполнитель для сверхпрочных бетонов.The main field of application of highly basic aluminosilicate pellets is a filler for heavy-duty concrete.

Поскольку алюмосиликатные золы угольных ТЭС представляют собой порошкообразный стеклокристаллический материал фракции 0,1-300 мкм, то их дополнительное измельчение не требуется. Фракции золы более 300 мкм отсеиваются и в состав шихты не вводятся. Белитовый шлам - отход переработки золы на глинозем используется в виде отходов производства фракционного состава меньше 45 мкм.Since aluminosilicate ash from coal-fired TPPs is a powdery glass-crystalline material with a fraction of 0.1-300 microns, their additional grinding is not required. Fractions of ash more than 300 microns are screened out and are not introduced into the mixture. Belitic sludge - waste from the processing of ash into alumina is used in the form of waste products of fractional composition less than 45 microns.

При подготовке шихты зола и белитовый шлам смешиваются в массовом отношении (62-80):(38-20) на шнековом смесителе, шихта увлажняется до влажности 10-12%, гранулируется на тарельчатом грануляторе и подвергается обжигу во вращающейся печи при температуре 1180-1250° в течение 45-60 мин. Обожженные окатыши выпускаются с холодного конца печи в сменные бункерные емкости и отправляются на склад готовой продукцииWhen preparing the charge, ash and belite sludge are mixed in a mass ratio (62-80) :( 38-20) on a screw mixer, the mixture is moistened to a moisture content of 10-12%, granulated on a plate granulator and fired in a rotary kiln at a temperature of 1180-1250 ° for 45-60 minutes Calcined pellets are discharged from the cold end of the furnace into removable hopper tanks and sent to the finished goods warehouse

Пример конкретного выполненияConcrete example

Приготавливают шихту для получения высокоосновных окатышей при соотношении компонентов:A mixture is prepared to obtain highly basic pellets with a ratio of components:

- 76 мас. % золы Троицкой ГРЭС, содержащей, мас. %: SiO2 55.00; Al2O3 29,70; Fe2O3 5,44; СаО 1,80; MgO 0,52; Na2O+K2O 0,50; углерод (недожог) 3,5;- 76 wt. % ash of Trinity State District Power Plant, containing, wt. %: SiO 2 55.00; Al 2 O 3 29.70; Fe 2 O 3 5.44; CaO 1.80; MgO 0.52; Na 2 O + K 2 O 0.50; carbon (underburning) 3.5;

- 24% белитового шлама, содержащего, мас. %: SiO2 29,50; СаО 56,5; Al2O3 2,1; Fe2O3 5,70; Na2O+К20 0,95; влага 2,5; прочие 2,6- 24% belite sludge containing, by weight. %: SiO 2 29.50; CaO 56.5; Al 2 O 3 2.1; Fe 2 O 3 5.70; Na 2 O + K 2 0 0.95; moisture 2.5; other 2.6

Полученную шихту перемешивают в шнековом смесителе в течение 30 мин и увлажняют до влажности 10-12%. Шихту гранулируют на тарельчатом грануляторе до размера 3-25 мм и обжигают во вращающейся печи в течение 45 мин. Полученные окатыши представляют собой стеклокристаллический материал, который выдержал 100 сбрасываний на стальную плиту с высоты 2,2 м. Плотность окатышей 2,2 т/м3, не поглощают влагу, выдержали 95 циклов замораживания-размораживания.The resulting mixture is mixed in a screw mixer for 30 minutes and moistened to a moisture content of 10-12%. The mixture is granulated on a plate granulator to a size of 3-25 mm and calcined in a rotary kiln for 45 minutes. The obtained pellets are a glass-crystalline material that withstood 100 drops on a steel plate from a height of 2.2 m. The density of the pellets is 2.2 t / m 3 , they do not absorb moisture, and they withstand 95 cycles of freezing and thawing.

Такое выполнение изобретения обеспечивает получение из предложенной недифицитной дешевой шихты прочных окатышей, пригодных для отсыпки дорожного полотна или в качестве наполнителей прочного бетона. При этом основой предложенной шихты является широкодоступные белитовые шламы, производимые глиноземными заводами, и шлакозольные отходы угольных ТЭС, запасы которых исчисляется миллионами тонн.This embodiment of the invention provides for obtaining from the proposed non-indifferent cheap charge strong pellets suitable for filling the roadway or as fillers of durable concrete. At the same time, the basis of the proposed charge is widely available belitic sludge produced by alumina refineries and slag ash waste from coal-fired TPPs, whose reserves amount to millions of tons.

Claims (1)

Шихта для получения высокоосновных окатышей, содержащая оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния, отличающаяся тем, что включает алюмосиликатную золу угольных ТЭС и белитовый шлам при следующем соотношении компонентов, мас. %:
алюмосиликатная зола угольных ТЭС 62-80 белитовый шлам остальное
A mixture for producing highly basic pellets containing oxides of calcium, magnesium, aluminum, iron and silicon, characterized in that it includes aluminosilicate ash from coal TPPs and belite sludge in the following ratio of components, wt. %:
aluminosilicate ash from coal-fired power plants 62-80 whitewash rest
RU2015120431/03A 2015-05-29 2015-05-29 Furnace burden for producing high-basic pellets RU2595029C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015120431/03A RU2595029C1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Furnace burden for producing high-basic pellets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015120431/03A RU2595029C1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Furnace burden for producing high-basic pellets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595029C1 true RU2595029C1 (en) 2016-08-20

Family

ID=56697493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015120431/03A RU2595029C1 (en) 2015-05-29 2015-05-29 Furnace burden for producing high-basic pellets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595029C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU823351A1 (en) * 1979-07-19 1981-04-23 Московский Ордена Трудового Красногознамени Инженерно-Строительныйинститут Им.B.B.Куйбышева Raw mixture for producing filler
SU1567543A1 (en) * 1987-04-08 1990-05-30 Казанский инженерно-строительный институт Raw mixture for preparing ash gravel
US5350549A (en) * 1993-04-15 1994-09-27 Valley Forge Laboratories, Inc. Synthetic aggregate compositions derived from spent bed materials from fluidized bed combustion and fly ash
RU2154114C2 (en) * 1998-06-29 2000-08-10 Открытое акционерное общество "НОСТА" High-based pellets
RU2374206C1 (en) * 2008-11-25 2009-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вавилон" Raw mixture for making ceramic objects

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU823351A1 (en) * 1979-07-19 1981-04-23 Московский Ордена Трудового Красногознамени Инженерно-Строительныйинститут Им.B.B.Куйбышева Raw mixture for producing filler
SU1567543A1 (en) * 1987-04-08 1990-05-30 Казанский инженерно-строительный институт Raw mixture for preparing ash gravel
US5350549A (en) * 1993-04-15 1994-09-27 Valley Forge Laboratories, Inc. Synthetic aggregate compositions derived from spent bed materials from fluidized bed combustion and fly ash
RU2154114C2 (en) * 1998-06-29 2000-08-10 Открытое акционерное общество "НОСТА" High-based pellets
RU2374206C1 (en) * 2008-11-25 2009-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вавилон" Raw mixture for making ceramic objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aziz et al. Physico-chemical and mechanical characteristics of pozzolanic cement pastes and mortars hydrated at different curing temperatures
EA027875B1 (en) Ternesite used as a stimulator for latent-hydraulic and pozzolanic materials
RU2521980C1 (en) Composition for producing heat-resistant composites
US10647613B2 (en) Long-workability calcium aluminate cement with hardening promoted by a temperature increase, and related use
UA111222C2 (en) THERNESITE AS A SUPPLEMENT TO PORTLAND
KR101116346B1 (en) Blast furnace slag cement synthetic method and blast furnace slag cement produced by this method
JP5783625B2 (en) Low temperature rapid hardening cement admixture and low temperature rapid hardening cement composition
JP7319984B2 (en) Hardening agent for ready-mixed concrete shipment-type rapid-hardening concrete, ready-mixed concrete shipment-type rapid-hardening concrete material, ready-mixed concrete shipment-type rapid-hardening concrete composition and preparation method thereof
RU2304562C2 (en) Method of production of high-early-strength portland cement and method of production of concrete on base of this cement
TW202323218A (en) Cement admixture, method for producing cement admixture, and cement composition
RU2595029C1 (en) Furnace burden for producing high-basic pellets
Bhasin et al. Effect of pyrophyllite additions on sintering characteristics of fly ash based ceramic wall tiles
JP5855902B2 (en) Alumina cement
JP3993850B2 (en) Cement composition
Kurdowski Mineral additions for cement production
CN114007995B (en) Cement clinker, cement composition, and method for producing cement clinker
JP7001318B2 (en) Low Belite CSA Cement for Construction Chemicals
RU2426707C1 (en) Heat insulation mass
Carvalho et al. Influence of bottom ash and red mud additions on self-leveling underlayment properties
Il’ina et al. Non-autoclaved aerated concrete with mineral additives
JP7037878B2 (en) Early-strength admixture for secondary products and early-strength concrete for secondary products
JP6956502B2 (en) Cement admixtures and cement compositions and hydraulic compositions
JP6992273B2 (en) Miscible composition for cement and its manufacturing method
JP6536215B2 (en) Ground improvement material and ground improvement method
JP2014162696A (en) Cement-based solidifying material

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20161213