НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА. НОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ

http://www.intehstrom.ru/ctech.htm

Предлагаемая запатентованная технология позволяет цементным заводам получить существенный экономический эффект и дополнительную прибыль, повысить объём производства продукции и, одновременно, совершить принципиальный технологический прорыв в стабилизации производства и качестве производимого портландцемента.

Технология гарантирует следующие ключевые преимущества при производстве клинкера, портландцемента и бетона:

Получение портландцементного клинкера с повышенным до 85% содержанием алита и отсутствием маргинальных фаз, таких как C₁₂ A7, C₂ F, CF (где F часто FeO), которые типичны для пере- и недожжённых клинкеров, а для последних - также щелочных производных этих фаз;

Повышение толерантности технологического процесса и качества продукции к отклонениям химического состава сырьевой смеси и режима обжига клинкера;

Получение прямого экономического эффекта от снижения производственных затрат;

Значительное снижение карбонатизации новообразований в бетонах;

Сокращение расходов на тепловлажностную обработку бетонов в 2 раза и более;

Повышение всех качественных характеристик бетонов и радикальное повышение долговечности бетона.

Особенности технологии и получаемые технологические эффекты

Технология предусматривает введение добавки - промотора клинкерообразования в цементную сырьевую смесь в количестве 0,3 - 1% (в пересчете на массу клинкера) перед её поступлением во вращающуюся клинкерообжигательную печь. Промотор - это тонко-дисперсный сухой компонент, существенно ускоряющий минералообразование в обжигаемом материале и особенно - кристаллизацию алита (С₃ S) в клинкере в зоне спекания печи.

Портландцементный клинкер, получаемый по указанной технологии, авторы назвали промотированным, или, сокращённо, проклинкером , а портландцемент на основе проклинкера - процементом . Проклинкер характеризуется узким гранулометрическим составом: 3 - 7 мм.

Технология промотирования клинкерообразования позволяет одновременно обеспечить ряд эффектов, представленных в следующей таблице.

При промотировании ускоряется на 10 - 15% движение обжигаемого материала по длине печи. Это сужает его сегмент в поперечных сечениях печи и облегчает его прогрев факелом горения топлива. Примерно двукратное ускорение кристаллизации алита вызывает концентрированное выделение теплоты его кристаллизации в зоне спекания. Эта дополнительная эмиссия высокотемпературного тепла со значительным избытком перекрывает рост затрат низкотемпературного тепла на декарбонизацию большего количества СаСО3 в сырьевой смеси с повышенным значением коэффициента насыщения известью (КН). Указанный избыток обуславливает одновременный рост производительности печи.

Технология промотирования клинкерообразования позволяет также повысить толерантность технологического процесса и качества продукции к отклонениям химического состава сырьевой смеси и режима обжига клинкера. Пример 1. При внезапном повышении коэффициента насыщения (КН) сырьевой смеси известью на 0,03 при обычном режиме неизбежны: повышение расхода топлива, рост свободной извести и выпуск трудно- или неперерабатываемого брака. В режиме промотирования такой прирост КН не вызывает указанных недостатков благодаря оперативному повышению ввода промотора. Пример 2. Прирост содержания FeO в клинкере на 0,4-0,5% при обычном режиме вызывает снижение ранней прочности цемента на 20% и марочной прочности - на 10%. В режиме промотирования такое нарушение состава клинкера невозможно. Пример 3. Клинкерное пыление при обычном режиме вызывает снижение прочностных показателей цемента на 5 - 10 МПа (при правильном отборе средних проб). В режиме промотирования клинкерное пыление не возникает.

Технологические требования к внедрению

Для внедрения технологии на каждой печи требуется установить: расходный бункер для промотора объёмом на 1 сутки; весовой дозатор непрерывного действия с верхним пределом дозирования до 1 т/ч и управляющим устройством на месте и на пульте машиниста; при мокром способе - смеситель промотора со шламом; эжекторную форсунку с поддувом сжатым воздухом на тракте возврата пыли в печь с горячего конца. Возврат пыли с холодного конца прекращается. При сухом способе роль смесителя промотора с сырьевой мукой или её компонентом выполняет одна из сырьевых мельниц. Кроме того, первая камера цементной мельницы для помола проклинкера загружается более мелким шаром.

В первый год реально организовать внедрение технологии промотирования на 4 - 5 цемзаводах после специального предварительного анализа сырьевых материалов и изучения подготовленности технического состояния процесса производства.

Основные экономические показатели технологии

Прямой экономический эффект для цементного завода образуется от снижения удельного расхода топлива на обжиг проклинкера с экономией газа (или мазута) до 10-12%, т.е. на сегодня примерно 45 руб./т.

Повышение активности прокликера по сравнению с обычным позволяет увеличить ввод граншлака или других активных минеральных добавок в шлакопортландцемент на 10% и более без снижения прочности, что означает возможность получения дополнительного чистого экономического эффекта, составляющего до 80 руб./т.

Прямой экономический эффект для потребителя возникает от снижения расхода процемента до 40% в равнопрочных бетонах (по сравнению с обычным цементом) и от ускорения его твердения (снижения сроков тепловлажностной обработки до 50% это в настоящее время по стоимости примерно равно 5 7% цены цемента). Благодаря столь значительному сокращению сроков тепловлажностной обработки соответственно повышается производительность технологических линий по производству сборного железобетона, а также сроки сдачи монолитных зданий и сооружений под рабочие нагрузки.

Эти факторы объективно позволяют обосновать повышение цены на процемент с учётом равновесного распределения экономической выгоды между цементным заводом и потребителем как минимум, на 20 % (сегодня это примерно 400 руб./т).

При этом, потребитель дополнительно получает существенное и объективное улучшение качества процемента: рост скорости и степени гидратации процемента в бетонах, рост показателей морозостойкости, водонепроницаемости и снижение усадочных деформаций бетонов. (Эти явления связаны с повышенным выходом гидросиликатов кальция в продуктах гидратации процемента в бетонах и полным отсутствием их карбонатизации, в том числе отсутствием соответствующего карбоната кальция в их структуре.)

Помимо небольших затрат на начальные мероприятия, дополнительные расходы связаны с затратами на промoтор, вводимый в сырьевую смесь, и составляют 12 - 24 руб./т клинкера.

Таким образом, для цементного завода чистый экономический эффект составит около 12 €/т цемента (для цемента без минеральных добавок при нынешнем уровне цен на цемент и топливо). Одновременно, производительность технологической линии, в среднем, повышается на 10-12% , что означает рост сбыта и дохода завода на указанную величину.

Отметим, что при единственном реально осуществимом сегодня варианте перевода технологических линий цемзаводов с длинными печами мокрого способа на сухой (с сохранением существующих печей и переходом к сухому помолу сырьевых смесей) достигается прирост производительности печей на 10% [Бернштейн Л.Г. Доклад на 3-их Научных чтениях по цементу "Современный цементный завод", Москва, 21 - 23 ноября 2006 г.]. Этот прирост соответствует получаемому по технологии промотирования со 100-кратно меньшими предварительными затратами на эту технологию при дополнительно достигаемом улучшении качества цемента и строительно-технических свойств бетона. Промотирование эффективно и для сухого способа производства цемента и, если оно освоено, его целесообразно сохранять после перевода технологических линий с мокрого способа на сухой.

Необходимые пояснения

Технология применялась в длительных испытаниях (от 3 до 9 месяцев подряд) на цементных заводах и доказала получение всех вышеописанных эффектов.

В её нынешнем виде технология сложилась несколько лет назад. Однако, процессы передела собственности в цементной промышленности и перехода заводов из рук в руки создали условия, когда вопрос о качестве цементов отсутствовал в принципе; именно поэтому даже в местах успешных её проверок применение предлагаемой технологии не было в то время продолжено. В настоящее время, после окончания периода перераспределения крупной собственности в цементной промышленности, можно ожидать большего внимания со стороны стратегически мыслящих производителей цемента к качеству выпускаемой продукции.

В последние годы, проводя технологические работы на предприятиях по производству сборного железобетона Москвы, мы наблюдаем резкое снижение однородности и, временами, скорости твердения цементов. Вследствие этих и иных причин растёт желание производителей сборного и монолитного бетона и железобетона применять улучшенные цементы, вплоть до стремления строить собственные цементные заводы.

С другой стороны, понимая большую коммерческую ценность технологии, авторы не распространяли ни технологию, ни информацию о ней. И только теперь в РФ вызрели условия для соблюдения законодательства в сфере защиты авторских прав. Исходя из указанного, мы допускаем возможность реализации своей интеллектуальной собственности посредством коммерческого использования этой технологии. Настоящая информация является первой открытой, авторизованной в печатной форме.

Первое открытое устное сообщение о новой технологии сделано в докладе на 3-х Научных чтениях по цементу "Современный цементный завод", Москва, Центр Международной Торговли, 21 - 23 ноября 2006 г., входящих в программу "Международный Цементный Форум". Авторы доклада: Б.Э. Юдович, С.А. Зубехин, И.А. Миропольский ("ИнТехСтром").