(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US96/00279

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US96/00279 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W096/28397, PCT Gazette nr 42/96 (13) B1 (51) IntCl7 C04B 7/14 C04B 7/38 F27B 7/00 (54) Sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym cementowym (30) Pierwszeństwo: ,U S,08/404,902 (73) Uprawniony z patentu: TEXAS INDUSTRIES, INC., Dallas, US (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/98 (72) Twórcy wynalazku: Rom D. Young, Dallas, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/05 (74) Pełnomocnik: Łazewska Sławomira, SŁAWOMIRA ŁAZEWSKA I SYN PL B1 (57) 1. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym cementowym, przez wypalanie surowca wapiennego i żużla wielkopiecowego, znamienny tym, że jako wsad stosuje się 70-95% surowca wapiennego i 5-30% schłodzonego, pokruszonego i przesianego żużla wielkopiecowego o średnicy ziaren nie większej niż 50,8 mm, przy czym wsad przemieszcza się w kierunku źródła ciepła i ogrzewa co najmniej do temperatury topnienia żużla wielkopiecowego, a żużel wielkopiecowy poddaje się dyfuzji do surowca wapiennego. FIG. I

2 Sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym cementowym Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym cementowym, przez wypalanie surowca wapiennego i żużla wielkopiecowego, znamienny tym, że jako wsad stosuje się 70-95% surowca wapiennego i 5-30% schłodzonego, pokruszonego i przesianego żużla wielkopiecowego o średnicy ziaren nie większej niż 50,8 mm, przy czym wsad przemieszcza się w kierunku źródła ciepła i ogrzewa co najmniej do temperatury topnienia żużla wielkopiecowego, a żużel wielkopiecowy poddaje się dyfuzji do surowca wapiennego. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żużel wielkopiecowy i surowiec wapienny wprowadza się oddzielnie. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żużel wielkopiecowy i surowiec wapienny miesza się przed wprowadzeniem do wlotu pieca. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się żużel wielkopiecowy z procesu mokrego. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się żużel wielkopiecowy z procesu suchego. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się żużel wielkopiecowy zawierający krzemiany i glinokrzemiany wapnia. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym przez wypalanie surowca wapiennego i żużla wielkopiecowego. Jak podano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 5,156,676, jest wiele odnośników w literaturze, dotyczących przeprowadzenia kalcynacji i klinkierowania składników cementu. Klasyczny sposób produkcji, z wykorzystaniem pieca obrotowego mokrego bądź suchego, jest powszechnie znany. Materiały takie jak wapień, glina i piasek, itp, są drobno mielone i równomiernie mieszane, w celu zapewnienia homogenicznej mieszaniny podawanej do pieca obrotowego. Piec obrotowy jest skierowany ku dołowi, pod takim kątem, że spust pieca obrotowego jest poniżej wlotu. Piec dzieli się ogólnie na cztery strefy działania, to jest: strefę przedkalcynacji, strefę kalcynacji, strefę klinkierowania i strefę chłodzenia. Klasyczne paliwo jest łączone ze wstępnie ogrzanym powietrzem i wprowadzone do pieca obrotowego w spuście. W produkcji cementu zwykle używane są paliwa tj. gaz naturalny, olej lub pył węglowy. Gdy doskonale rozdrobniony surowiec cementowy jest przesuwany do wlotu pieca obrotowego, jest on ogrzewany od temperatury bliskiej temp. otoczenia do ok. 538 C (1000 F) w strefie przedkalcynacji. W strefie tej, ciepło spalania gazów ze strefy kalcynacji używa się aby podnieść temperaturę surowca. Dodatkowo, do wewnątrz pieca mogą być dołączone układy łańcuchowe, poprawiające wydajność wymiany ciepła pomiędzy gazami i surowcem. Temperatura surowca wzrasta od 538 C do ok C (1000 F do 2000 F), podczas przesuwania przez strefę kalcynacji i w tej strefie CaCO3 jest rozkładany z wydzieleniem CO2. Materiał po kalcynacji w temp. ok C (2000 F), przechodzi następnie do strefy klinkierowania, lub spalania, gdzie temperatura wzrasta do ok C (2732 F). To właśnie w tej strefie surowiec przekształca się w typowe składniki cementu tj. krzemian dwuwapniowy, krzemian trzywapniowy, glinian trzywapniowy, glinożelazian czterowapniowy. Następnie klinkiery cementowe opuszczają strefę klinkierową, gdzie są chłodzone, i w dalszym ciągu są przetwarzane tj. mielone. Użycie zmielonego żużla wielkopiecowego, jako materiału cementowego sięga roku Wielki piec, w procesie wytopu żelaza, jest stale wypełniany od góry źródłami tlenku żelaza,

3 topnikiem i paliwem. Z pieca otrzymuje się dwa produkty: stopione żelazo zbierane na dole pieca i stopiony żużel wielkopiecowy zbierany z powierzchni płynnego żelaza. Oba materiały są okresowo spuszczane z pieca w temp C (2732 F). Żużel zawiera głównie tlenek krzemu i tlenek glinu związane z tlenkami wapnia i magnezu pochodzącymi z topniku. Przeznaczenie żużla do produkcji betonu lub zaprawy murarskiej zależy od składu żużla i warunków chłodzenia stopionego materiału. Podobne procesy zachodzą przy produkcji stali, gdy stopiony żużel stalowy unosi się nad zbiornikiem z roztopioną stalą. Żużel stalowy zawiera przede wszystkim tlenek krzemu i tlenek glinu, związane z tlenkiem wapnia i magnezu. Ze względu na dużą ilość żużla stalowego, jak i wielkopiecowego, składowanie ich staje się bardzo uciążliwe. Zarówno żużel stalowy, jak i wielkopiecowy składają się z ziaren, które są bardzo twarde. Żużel wielkopiecowy, jeżeli był używany, zawsze był mielony drobnoziamiście lub występował jako granulat. Oznaczało to, iż konieczne było dostarczenie znacznej ilości energii, koniecznej do zmielenia, bądź sproszkowania żużla do drobnego pyłu lub należało żużel zgranulować. Procesy te przedstawione są w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 2,600,515. Zmielona drobno mieszanina żużla wielkopiecowego z wapieniem, była podawana bezpośrednio na płomień pieca obrotowego do wypalania klinkieru cementowego. Pył żużlowy był wdmuchiwany w tym samym czasie i przez te same kanały, co paliwom, pył węglowy, ciężki olej, lub gaz. Proces ten jest niekorzystny w kilku aspektach. Jednym z największych problemów jest olbrzymia ilość energii niezbędna do sproszkowania i wysuszenia materiału, tak, aby mógł zostać wdmuchnięty do pieca. Wiele związków chemicznych występujących w żużlu stalowym i wielkopiecowym jest wspólnych ze związkami chemicznymi cementu, a ich obróbka cieplna dokonana została już w opisanych powyżej procesach otrzymywania żelaza i stali. Amerykański Instytut Betonu (The American Concrete Institute) określa żużel wielkopiecowy jako produkt niemetaliczny, złożony głównie z krzemianów i glinokrzemianów wapnia i innych zasad, który powstaje wraz z żelazem w wielkich piecach, w warunkach topnienia. W sposobie według wynalazku termin żużel wielkopiecowy odnosi się do żużla wielkopiecowego chłodzonego powietrzem. Po dodaniu CaO wyżej opisane produkty niemetaliczne występujące w żużlu wielkopiecowym mogą być przetworzone w 3CaO-SiO2(C3S), 2CaO-SiO2(C2S), 2CaO-Fe2O3(C2F), 4CaO-Al2O3-Fe2O3(C2AF), 3CaO-Al2O3(C3A) w części pieca obrotowego, w której zachodzi spalanie. Ze względu na znany od dawna fakt, iż wiele związków chemicznych składających się na żużel wielkopiecowy jest wspólnych z surowcami wykorzystywanymi do produkcji cementu, jak również to, iż żużel wielkopiecowy jest dostępny w znacznych ilościach; zastosowanie żużla wielkopiecowego do produkcji cementu wydawało się bardzo korzystne. Jednak czynnikiem ograniczającym zastosowanie żużla była konieczność mielenia drobnoziarnistego lub sproszkowania żużla. Możliwość dodawania żużla do surowca podawanego do zasobnika, a nie jak do tej pory do spustu pieca, spowodowałaby także szersze zastosowanie żużla wielkopiecowego do wyrobu cementu. Sposób według wynalazku wykorzystuje żużle otrzymane w różnych procesach, które rozkruszono i przesiano, otrzymując głównie ziarna o przekroju 50,8 mm (2"). W procesie opisanym w niniejszym wynalazku, gruboziarnisty żużel jest podawany do zasobnika pieca wraz z materiałem podawanym. Niniejszy wynalazek zachowuje wszelkie korzyści opisane we wcześniejszych zgłoszeniach patentowych, jednocześnie unikając konieczności mielenia drobnoziarnistego, proszkowania, rozdrabniania lub granulacji żużla, a także wprowadzania pyłu żużlowego w spuście pieca. Sposób według wynalazku umożliwia dodawanie jako oddzielnego składnika, pokruszonego i przesianego żużla wielkopiecowego do wlotu pieca obrotowego, przy czym podawany żużel składa się z ziaren różnej wielkości, a większość ziaren ma średnicę maksimum 50,8 mm (2"). Ponieważ część ziaren ma średnicę większą niż 50,8 mm (2") niezbędne jest ich pokruszenie i przesianie, co umożliwia otrzymanie ziaren o wymaganej średnicy 50,8 mm (2 ) lub mniejszej.

4 Sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu cementowym według wynalazku polega na tym, że wypala się wsad zawierający 70-95% surowca wapiennego i 5-30% schłodzonego, pokruszonego i przesianego żużla wielkopiecowego o średnicy ziaren nie większej niż 50,8 mm. Wsad przemieszcza się w kierunku źródła ciepła i ogrzewa co najmniej do temperatury topnienia żużla wielkopiecowego, a żużel wielkopiecowy poddaje się dyfuzji do surowca wapiennego. Korzystnie żużel wielkopiecowy i surowiec wapienny wprowadza się oddzielnie albo miesza się żużel wielkopiecowy i surowiec wapienny przed wprowadzeniem do wlotu pieca. Korzystnie stosuje się żużel wielkopiecowy z procesu mokrego albo z procesu suchego. Można stosować żużel wielkopiecowy zawierający krzemiany i glinokrzemiany. Sposób wytwarzania klinkieru cementowego według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania w oparciu o rysunek, na którym: Figura 1 przedstawia ogólny schemat pieca obrotowego, służącego do produkcji klinkieru cementowego sposobem według wynalazku, gdzie materiał podawany i żużel wielkopiecowy są podawane razem do wsadu pieca obrotowego. Figura 2 przedstawia schemat odrębnego wprowadzania materiału podawanego i żużla wielkopiecowego do wsadu pieca obrotowego. Figura 3 przedstawia schemat przebiegu procesu technologicznego w którym materiał podawany i żużel wielkopiecowy są podawane razem w postaci mieszanki do wsadu pieca obrotowego. Figura 4 przedstawia schemat przebiegu alternatywnego procesu technologicznego, w którym materiał podawany i żużel wielkopiecowy są podawane oddzielnie do wsadu pieca obrotowego. Przykład Badanie 100% żużla wielkopiecowego w piecu laboratoryjnym umożliwiło określenie jego temperatury topnienia, co stanowi podstawę do jego zastosowania w piecu cementowym. Jak przedstawia tabela 1, temperatura topnienia żużla wielkopiecowego wynosi 1400 C (2552 F), umożliwiając dodawanie żużla wielkopiecowego, o znacznych rozmiarach ziaren, do wlotu pieca, przy czym większość ziaren ma średnicę do 50,8 mm (2"). Tabela 1 Spalanie żużla wielkopiecowego w piecu laboratoryjnym Wpływ na żużel Temp. ( C) Przedział czas. Brak Lekko lepki Stopiony Start min X min X min X min X min X min X min X min X Tabela 1 przestawia wpływ różnych wysokich temperatur na żużel wielkopiecowy. Pomiar w każdej temperaturze wykonywano przez 15 min., przy ziarnach żużla ok. 3/8". W wyniku badań, stwierdzono, iż żużel nie będzie gęstniał w części łańcuchowej pieca obrotowego, nie będzie powodował mulistych pierścieni lub ubytku pyłu ze względu na wielkość ziaren. Ponadto, może spowodować on obniżenie wilgotności o 2,2% lub więcej w zależności od ilości żużla wielkopiecowego. Żużel wielkopiecowy zaczyna się topić i łączyć z innymi surowymi materiałami, pomiędzy strefą kalcynacji, a strefą spalania w piecu obrotowym.

5 Ze względu na niską temp. topnienia, nie jest konieczne mielenie, proszkowanie lub rozdrabnianie materiału, jak było to niezbędne w poprzednich wynalazkach, gdzie 80% materiału przepuszczano przez sito o numerze 200 (oczek/2,54 cm), aby umożliwić wiązanie z innymi składnikami. Krzemiany, glinokrzemiany wapnia i innych zasad, są podobne, lub nawet takie same, jakie występują w klinkierach cementowych i powstały już wcześniej w procesie wytopu żelaza. Stosując dodatek CaO, mogą być przetworzone w 3CaO-SiO2(C3S), 2CaO-SiO2(C2S), 2CaO-Fe2O3(C2F), 4CaOA12O3-Fe2O3(C2AF), 3CaPO-A12O3(C3A) przy niewielkim dodatkowym ogrzaniu. Są to główne związki chemiczne klinkieru cementowego. Tabela 2 przedstawia wyniki analizy chemicznej próbki żużla wielkopiecowego pobranej losowo z hałdy żużla wielkopiecowego. Wiadomym jest, iż skład chemiczny żużla wielkopiecowego może być inny od podanego w tabeli 2, w zależności od badanego materiału Tabela 2 Żużel wielkopiecowy Skład chemiczny Żużel wielkopiecowy SiOz a 12O Fe2O CaO MgO 8.55 SO P2O TiO Na2O 0.32 K2O 0.57 Jak widać, skład żużla wielkopiecowego jest odpowiedni do wyrobu cementu. Tabela 3 przedstawia typowe obliczenia dla mieszanin podawanego materiału o zawartości 0% żużla wielkopiecowego, 89% kamienia wapiennego, 4.42% łupków, 4.92% piasku i 0,99% walcowin. Tabela 3 Typ I LA obliczeń dla mieszanin - 0% żużla Wapień Łupek Piasek Walcowiny (ORE) SiO A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O

6 cd tabeli ANALIZA KLINKIERU Szlam Klinkier SiO A12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O Razem S/R 2.42 A/F 1.35 C3S C2S C3A 7.22 C4AF Tabela 4 przedstawia obliczenia dla sprawdzanych mieszanin, zawierających 5% żużla wielkopiecowego, 86.11% kamienia wapiennego, 4.14% łupku, 3.76% piasku, 0.97% walcowin. Tabela 4 Typ I z dodatkiem 5% żużla wielkopiecowego Składniki Wapień Łupek Piasek (Phillips sand) Walcowiny Żużel SiO A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O

7 cd tabeli ANALIZA KLINKIERU Szlam Klinkier SiO A12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O Razem S/R 2.33 A/F 1.44 C3S C2S C3A 8.00 C4AF Tabela 5 przedstawia obliczenia dla sprawdzanych mieszanin, zawierających 10% żużla wielkopiecowego, 82.66% kamienia wapiennego, 2.94% łupku, 3.32% piasku, 1.08% walcowin. Tabela 5 Typ I z dodatkiem 10% żużla wielkopiecowego Składniki Wapień Łupek Piasek (Phillips sand) Walcowiny Żużel SiO A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O

8 cd. tabeli ANALIZA KLINKIERU Szlam Klinkier S i A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O Razem S/R 2.32 A/F 1.44 C3S C2S C3A 8.00 C4AF Tabela 6 przedstawia obliczenia dla sprawdzanych mieszanin, zawierających 15% żużla wielkopiecowego, 74.22% kamienia wapiennego, 1.68% łupku, 2.93% piasku, 1.16% walcowin. Tabela 6 Typ I z dodatkiem 15% żużla wielkopiecowego Składniki Wapień Łupek Piasek (Phillips sand) Walcowiny Żużel SiO A12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O

9 cd. tabeli ANALIZA KLINKIERU Szlam Klinkier SiO A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O Razem S/R 2.32 A/F 1.44 C3S C2S C3A 7.98 C4AF Tabela 7 przedstawia obliczenia dla sprawdzanych mieszanin, zawierających 30% żużla wielkopiecowego, 67.86% kamienia wapiennego, 1.81% walcowin, 0.33% piasku. Tabela 7 Typ I z dodatkiem 30% żużla wielkopiecowego Składniki Wapień Walcowiny (ORE) Piasek Żużel SiO A12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O

10 cd. tabeli ANALIZA KLINKIERU Szlam Klinkier SiO A 12O Fe2O CaO MgO SO P2O TiO Na2O K2O Razem S/R 2.06 A/F 1.21 C3S C2S C3A 7.92 C4AF Jak przedstawiono w tabelach 3, 4, 5, 6, i 7 dodatek żużla wielkopiecowego (chłodzonego powietrzem), jako surowego materiału, jest odpowiedni do wyrobu klinkieru cementowego. Na fig. 1 przedstawiono urządzenie 10 zawierające piec obrotowy 12, wzmocniony w standardowy sposób przez kołnierze 14, które obracają się razem z piecem. Piec posiada wlot 16 oraz spust 18, ze strefą spalania. Spust 18 jest usytuowany skośnie poniżej wlotu 16, co jest znane ze stanu techniki. Źródło paliwa 20 wytwarza płomień 22 w spuście 18 pieca obrotowego 12. zapewniając temperaturę ok C (2732 F). Surowce do produkcji cementu tj. wapień, glina, piasek, itp., podawane są do pieca obrotowego 12 przez taśmy przenośnika 24 przesuwające się z różnymi prędkościami. Jeżeli używany jest mokry muł płuczkowy, taśma przenośnika o zmiennej prędkości 24 przenosi podawany surowiec do kruszarki 26 i z kruszarki do wlotu 16 pieca obrotowego 12. Materiał podawany porusza się w strumieniu 28 przez piec obrotowy 12 w kierunku płomienia 22. Ogólnie znany proces chemiczny przebiega w piecu 12 i klinkier cementowy 30 wydostaje się ogrzewanym spustem 18 pieca 12 gotowy do dalszej przeróbki. Urządzenia kontroli zanieczyszczenia 32 i 34, znane ze stanu techniki, umieszczone są odpowiednio w ogrzewanym spuście 18 i wlocie 16 pieca 12. W spuście 18, z urządzenia kontrolującego zanieczyszczenia 32, gazy odlotowe 38 są usuwane do atmosfery a odpady produkcyjne są odzyskiwane. We wlocie 16, urządzenie kontrolujące zanieczyszczenia 34 usuwa gazy odlotowe 36, które są odpędzane i odzyskiwane są odpady produkcyjne.

11 W urządzeniu według wynalazku żużel wielkopiecowy 44 jest przenoszony przez urządzenie przenośnikowe 46, tj. taśma przenośnika 24 przesuwająca się z różnymi prędkościami, do podawanego surowca 48, który jest ładowany z pyłowego kosza samowyładowczego 56 (fig. 2) do wlotu 16 pieca obrotowego 12. Sterownik 25 kontroluje szybkość taśm przenośnika 24 i 46 tak, że do wlotu 16 wprowadzana jest odpowiednia ilość żużla wielkopiecowego 44 w zależności od jego składu chemicznego. Sterownik taki jest znany ze stanu techniki, i nie zostanie tutaj omówiony szczegółowo. Figura 2 jest schematem urządzenia służącego do odrębnego wprowadzania surowca podawanego i żużla wielkopiecowego do wlotu pieca obrotowego 12. Jak widać na fig. 2 żużel wielkopiecowy 50 jest zrzucany do kosza samowyładowczego 52 i jest transportowany w górę przez system przenoszenia 54, do punktu 55, skąd jest zrzucany do kosza samowyładowczego 56, znajdującego się na wlocie 16 pieca obrotowego 12. Podawanie materiału do wlotu 16 pieca 12 może odbywać się w każdy sposób znany ze stanu techniki. W podobny sposób, podawany surowiec 58 jest zrzucany do kosza samowyładowczego 60, skąd jest przenoszony do góry przez system przenoszenia 62 do punktu 64 i stąd zrzucany do kosza samowyładowczego 56, dostarczając w ten sposób materiał do wlotu 16 pieca obrotowego 12. W procesie technologicznym możliwe jest zastosowanie zarówno urządzeń przedstawionych na fig. 1jak i fig. 2. Figura 3 przedstawia przebiegu procesu technologicznego niniejszego wynalazku, w którym materiał podawany i żużel wielkopiecowy są łączone jak przedstawiono na fig. 1. przed ich wprowadzeniem do wlotu pieca obrotowego. W etapie 76, podawany jest surowiec, który w etapie 78 jest łączony z żużlem wielkopiecowym, złożonym z ziaren o średnicy maksimum 50,8 mm (2"), uzyskanych przez pokruszenie i przesianie żużla wielkopiecowego w etapie 80. Połączony materiał jest następnie podawany do wlotu pieca obrotowego w etapie 82. Na fig. 4 przedstawiono przebieg procesu technologicznego, w którym materiał podawany i żużel wielkopiecowy są podawane oddzielnie do wlotu pieca obrotowego, jak pokazano na fig. 2. W tym przypadku, na etapie 66 jest dostarczany surowiec, który na etapie 68 jest przenoszony przez system transportujący do wsadu lub wlotu pieca obrotowego. Żużel wielkopiecowy jest kruszony i przesiewany w etapie 72, aby otrzymać ziarno o średnicy maksimum 50,8 mm (2"), i końcowy produkt jest przenoszony w etapie 74 do wlotu 16 pieca obrotowego 12. W etapie 70 surowiec oraz żużel wielkopiecowy są podgrzewane w piecu obrotowym 12 aż do uzyskania klinkieru cementowego. Oznaczenia na fig. 3 oraz fig. 4: 76 - dostarczenie podawanego surowca 80 - pokruszenie i przesianie żużla wielkopiecowego aby otrzymać ziarno o średnicy 50.8 mm lub mniejszej 78 - połączenie podawanego surowca i żużla wielkopiecowego 82 - ogrzanie podawanego surowca i żużla wielkopiecowego do momentu wytworzenia klinkieru cementowego 66 - dostarczenie podawanego surowca 68 - przeniesienie do podajnika pieca obrotowego 70 - ogrzanie podawanego surowca i żużla wielkopiecowego do momentu wytworzenia klinkieru cementowego 72 - pokruszenie i przesianie żużla wielkopiecowego aby otrzymać ziarno o średnicy 50.8 mm lub niniejszej 74 - przeniesienie do wlotu pieca obrotowego Zgłaszający wskazał na brak negatywnego wpływu żużla wielkopiecowego na działanie pieca obrotowego do wypalania klinkieru cementowego. Emisja lotnych substancji z pieca obrotowego jest łatwiejsza, gdyż żużel wielkopiecowy już uprzednio był ogrzewany i większość lotnych substancji tj. dwutlenek węgla, węgiel, lotne substancje organiczne, itp. została usunięta. Żużel wielkopiecowy poddawany był procesom termicznym przy produkcji żelaza, zatem jego skład chemiczny jest już ustalony i wydatek energetyczny przy produkcji cementu jest znacznie niższy, niż stosując klasyczne substraty. Stosując żużel odnosi się zatem szereg

12 korzyści. Przede wszystkim, jak opisano wcześniej, zbędne jest mielenie drobnoziarniste, proszkowanie, lub rozdrabnianie żużla. Wprowadzenie jedynie nieznacznych zmian ilości klasycznych surowców podawanych do pieca obrotowego, umożliwia włączenie w skład klinkieru nawet dużych ilości gruboziarnistego żużla wielkopiecowego (tj. żużel wielkopiecowy głównie o cząstkach o średnicy 50,8 mm (2"), nie zmieniając jego chemicznego klinkieru. Kruszenie i 20 przesiewanie jest niezbędne tylko w przypadku ziaren o przekroju większym niż 50,8 mm (2"). Drugą korzyścią jest to, iż żużel nie wymaga suszenia. Naturalna wilgotność żużla zawiera się pomiędzy 1% a 6%. W mokrym procesie w piecu obrotowym, następuje znaczna redukcja wilgoci i odzysk. W procesie suchym, nie jest konieczne, aby żużel wielkopiecowy był suchy. Po trzecie, nie obserwowano zatkania się pieca, z powodu utworzenia się pierścienia z błota lub osadzania się klinkieru. Zarówno w procesie mokrym, jak i suchym prowadzonym w piecach obrotowych, gruboziarnisty żużel wielkopiecowy ma efekt czyszczący na osadzony materiał, w miarę jak jest przenoszony przez piec. Po czwarte gruboziarnisty żużel wielkopiecowy może stać się częścią wstępnego materiału podawanego i jest wprowadzany do wlotu pieca. Żużel wielkopiecowy oraz podawany surowiec suchy lub mokry mogą być wprowadzane do wlotu pieca obrotowego oddzielnie lub razem, nawet bez konieczności wstępnego mieszania. Następną korzyścią jest potrzeba wprowadzenia jedynie niewielkich zmian składu chemicznego materiału podawanego, aby dostosować go do wprowadzenia żużla wielkopiecowego. Oznacza to głównie większą zawartość wapienia. Po szóste, struktura chemiczna gruboziarnistego żużla wielkopiecowego przechodzi w żądaną strukturę klinkieru cementowego podczas ogrzewania w piecu obrotowym dzięki dyfuzji. Po siódme, stosując żużel wielkopiecowy obniża się wydatek energetyczny ze względu na niską temperaturę, w której żużel wielkopiecowy topi się i ponieważ zbędne jest mielenie lub proszkowanie żużla wielkopiecowego. Po ósme, wzrost produkcji klinkieru cementowego jest niemalże proporcjonalny do ilości użytego żużla wielkopiecowego. Po dziewiąte, warunki, w których przebiega proces wytwarzania cementu przy użyciu żużla wielkopiecowego poprawiają się, ze względu na niższą zawartość substancji lotnych w żużla. Po dziesiąte, powtórne użycie żużla wielkopiecowego jest korzystne dla środowiska, gdyż zapewnia zużycie dużych ilości żużla i zapobiega problemom składowania odpadów. Po jedenaste, cena cementu produkowanego w ten sposób jest niższa, ze względu na oszczędność energii i obfitość źródła surowca, jakim jest tani żużel wielkopiecowy. Inny aspekt obecnego wynalazku przedstawia wprowadzenie gruboziarnistego żużla wielkopiecowego do wlotu pieca obrotowego. Jeszcze inny aspekt obecnego wynalazku przedstawia użycie gruboziarnistego żużla wielkopiecowego, tj. głównie o cząstkach o przekroju 50,8 mm (2") lub mniej. Opisano powyżej sposób wytwarzania klinkieru cementowego, z dodatkiem gruboziarnistego żużla wielkopiecowego, który wprowadzany jest wraz z surowcem do wlotu pieca obrotowego, przy czym zbędne jest mielenie, proszkowanie lub rozdrobnienie żużla. Tylko niewielkie zmiany składu chemicznego klasycznych surowców, podawanych do pieca obrotowego, potrzebne są, aby umożliwić włączenie w skład klinkieru cementowego, znacznych ilości gruboziarnistego żużla wielkopiecowego, o ziarnie, głównie o średnicy 50,8 mm (2"), lub mniejszej. Zbędne jest także suszenie żużla wielkopiecowego. Naturalna wilgoć zawiera się między 1% a 6%. W procesie mokrym, zachodzi znaczące odwodnienie i odzysk. W procesie suchym, żużel wielkopiecowy może być suszony, lecz nie jest to konieczne. Z użyciem niniejszego wynalazku, gruboziarnisty żużel wielkopiecowy może zostać użyty do produkcji klinkieru cementowego w piecu obrotowym, jako składnik pierwotnego materiału podawanego. Żużel wielkopiecowy oraz suche (lub mokre) surowce są wprowadzane osobno do wlotu pieca obrotowego, lub razem, po zmieszaniu, przy wlocie do pieca.

13 Nie stwierdzono żadnego zatykania się pieca spowodowanego pierścieniem szlamu lub osadzaniem się klinkieru. Zarówno w procesach mokrym jak i suchym prowadzonym w piecu obrotowym, żużel wielkopiecowy wykazywał efekt oczyszczający nagromadzone osady podczas przemieszczania się w piecu. Tylko niewielkie zmiany składu chemicznego klasycznych surowców umożliwiają związanie żużla wielkopiecowego. Zwykle oznacza to zwiększenie zawartości wapienia w podawanych surowcach. Podczas ogrzewania w piecu obrotowym, na skutek dyfuzji struktura chemiczna gruboziarnistego żużla wielkopiecowego przechodzi w żądaną strukturę klinkieru cementowego. Korzystając z niniejszego wynalazku w produkcji klinkieru cementowego, uzyskuje się znaczne oszczędności energii, ze względu na to, iż zbędne jest wstępne mielenie, proszkowanie lub rozdrabnianie żużla wielkopiecowego. Produkcja wzrasta niemalże proporcjonalnie do ilości użytego żużla. Także, poprawiają się warunki, w jakich zachodzi reakcja, oraz pojawia się możliwość zużytkowania żużla wielkopiecowego zamiast gromadzenia go na wysypiskach lub hałdach. Zatem użycie żużla wielkopiecowego wpływa korzystnie na środowisko i znacznie zmniejsza koszt produkcji cementu. Wynalazek opisano powyżej w jego najkorzystniejszej formie, jednak nie jest to ograniczenie obszaru jego zastosowania. Przeciwnie wynalazek obejmuje wszelkie zmiany, modyfikacje i zastosowania równoważne, wchodzące w zakres głównych idei wynalazku, jak określono w załączonych zastrzeżeniach patentowych. FIG. 3 FIG. 4

14 FIG. 2 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.