Пыль электрофильтров вращающихся печей

В связи с интенсификацией процесса обжига клинкера во вращающихся печах и вводом в эксплуатацию запечных электрофильтров на цементных заводах значительно возросло количество улавливаемой пыли (свыше 6 млн. т/год). Это является большим резервом цементного производства.

Количество выносимого материала в зависимости от свойств сырья, типа печи, режима ее работы составляет 3-20 % от расхода сырьевой смеси. Химический состав пыли неоднороден и отличается от химического состава сырьевой смеси. Как правило, в большей степени уносится карбонатный компонент, в меньшей – глинистый, менее всего – железистая добавка.

Пыль также содержит примесные количества термически обработанных материалов. отличительной особенностью пыли является повышенное, по сравнению с сырьевой смесью, содержание щелочей.

Пыль электрофильтров отличается от сырьевой смеси отличается повышенным содержанием оксида калия (2-4 %), оксида натрия (1-2 %), серного ангидрида (1, 5-3 %), свободного оксида кальция (4-10 %) и пониженным значением величины потерь при прокаливании (22-25 %). Коэффициент насыщения пыли колеблется в пределах 0, 9-1, 1.

Химический состав пыли электрофильтров 38 цементных заводов, разделенный на три группы: I группа – 27 заводов с содержанием 1, 08-4, 97 % щелочей, II – 8 заводов – 6, 69-10, 35 %, и III – 26, 72-35, 10 % представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Химический состав пыли электрофильтров

Из таблицы видно, что пыль электрофильтров первой группы заводов можно обжигать совместно с сырьевой смесью без ущерба для качества цемента.

Основные факторы, определяющие количество и состав щелочных соединений, циркулирующих в печном тракте следующие: доля глинистого компонента в сырьевой смеси, основного носителя щелочей в шламе и количества примешанных к шламу пыли электрофильтров. В таблице 3.3 приведены данные анализа, характеризующие концентрации оксидов щелочных элементов пяти цементных заводов.

Таблица 3.3 – Содержание оксидов щелочных элементов в сырье, клинкере и пыли электрофильтров цементных заводов

Данные показывают, что при относительно значительной примеси в сырье содержание щелочных оксидов в пыли электрофильтров увеличивается в десятки раз.

Фосфогипс – отход производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемый путем сернокислотного разложения фосфоритового концентрата. Химическая реакция протекает по схеме:

Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ = 3H₃PO₄ + 5CaSO₄ + HF

Избыток кислоты нейтрализуется известняком или мелом

Химический состав фосфогипса одинаковый, различия в количестве содержащихся примесей, который зависит от минерального состава исходного сырья и особенностей технологического процесса экстракции. Общее количество примесей не превышает 6 %. По содержанию сульфата кальция фосфогипс относится к гипсовому сырью второго сорта. По химическому составу (таблица 3.4) фосфогипс на 96-98 % состоит из сернокислого кальция, который в зависимости от условий производства фосфорной кислоты может находиться в двуводной и полуводной или безводной модификациях. В качестве примесей присутствуют 1, 0-1, 5 % Р₂О₅, некоторое количество кремнезема и полуторные оксиды (Al₂O₃, Fe₂O₃).

Таблица 3.4 – Химический состав фосфогипса

Существующие технические условия ТУ 6-08-219-71 ограничивают содержание в фосфогипсе фосфорной кислоты и ее солей в пересчете на Р₂О₅ до 1, 5 % и фтора да 0, 8 %.

Фосфогипс в высушенном состоянии представляет собой мелкодисперсный порошок, в котором преобладают частицы величиной от 20 до 200 мкм, рН средней пробы фосфогипса колеблется от 2, 7 до 3, 5. плотность составляет 2, 3-2, 56 г/см³, удельная поверхность 350 м²/кг.

Электротермофосфорный шлак – продукт, получаемый при производстве фосфора методом возгонки в электропечах, и обращаемый в мелкозернистое состояние путем быстрого охлаждения при печной грануляционной установке. В гранулированном виде электротермофосфорные шлаки содержат 95-98 % стекла. Кристаллическая фаза представлена кальцитом, кварцем, и псевдоволластонитом. Химический состав шлаков достаточно постоянен: 40-43 % SiO₂, 42-49 % CaO, 1-3 % Al₂O₃, 0, 4-1 % Fe₂O₃, 3-4 % MgO, 0, 2-1, 4 % SO₃, 2-3 % F, 0, 9-3 % P₂O₅. стекло имеет показатель светопреломления 1, 61-1, 64.

Доменный шлак – побочный продукт, образующийся при производстве чугуна. Химический состав доменных шлаков зависит от вида и свойств железных руд, качества кокса и вида выплавленного чугуна. Химический состав доменных шлаков, %: CaO 30-49, Al₂O₃ 4, 5-20, Fe₂O₃ 0, 3-0, 8, SiO₂ 33-34, MgO 1, 5-15, Mn 0, 3-3, 0.

Соотношение кристаллической и стекловидной фаз в доменных шлаках колеблется в широких пределах. Кристаллическая фаза обычно представлена в виде мелких кристаллов и тонкозернистых прорастаний различных минералов. В доменных шлаках с повышенным содержанием кремнезема присутствуют псевдоволластонит и анортит, а при высоком содержании глинозема 20-30 % и оксида магния 11-18 % – шпинель.

Несмотря на очевидную эффективность широкого вовлечения различных видов техногенного минерального сырья для производства композиционных вяжущих материалов эта проблема остается нерешенной, что связано со спецификой их физико-химических свойств и наличием в их составе нежелательных примесей. Это предопределяет необходимость проведения дальнейших исследований и развитие теоретических и технологических аспектов комплексного использования техногенного и природного минерального сырья для получения высокоэффективной композиционных вяжущих материалов.

Указанные техногенные материалы возможны для использования:

– силикатной массы для изделий автоклавного твердения;

– для получения смешанного цемента;

– расширяющегося цемента;

– расширяющейся добавки к портландцементу;

– вяжущего гидротермального твердения из лессового сырья и «хвостов»;

– сырьевой смеси для закладки шахтных выработок;

– получения композиционных вяжущих веществ из природного и техногенного минерального сырья;

– композиции для облицовочных изделий.