ВСТУП
Зольна пил є найбільш важливим з продуктів згорання вугілля, складаючи майже 70% від їх загальної кількість. У Європі кожен рік близько 6 млн. тонн кременистої зольного пилу використовується в якості добавки до цементу, замінюючи частину цементу для виробництва бетону. Така велика кількість пояснюється більш ніж 50-річним досвідом використання зольного пилу у виробництві бетону в деяких європейських країнах.
Глава 1. ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ВИКОРИСТАННЯ зольного пилу
1.1 Використання зольного пилу у виробництві бетону
Зольна пил є найбільш важливим з продуктів згорання вугілля, складаючи майже 70% від їх загальної кількість. У Європі кожен рік близько 6 млн. тонн кременистої зольного пилу використовується в якості добавки до цементу, замінюючи частину цементу для виробництва бетону. Така велика кількість пояснюється більш ніж 50-річним досвідом використання зольного пилу у виробництві бетону в деяких європейських країнах.
Технічні переваги, особливо щодо оброблюваності і довговічності, а також тривалий досвід привели до визнання цього матеріалу як будівельної сировини. Головною умовою для такого визнання було доступність зольного пилу постійного якість. Щоб задовольнити зростаючий попит але зольную пил але ринку бетону в сезон будівництво, були встановлені бункера для зберігання і системи збагачення. Для використання в якості добавки до бетону зольна пил повинна відповідати вимогам європейського стандарту EN 450 "Зольна пил для бетону". Цей стандарт, який вперше був опублікований в 1994 р. і виправлений в 2005 р., відноситься до кремнистої зольного пилу, одержуваної при спалюванні пилоподібного вугілля.
1.2 Виробництво і характеристики кременистої зольного пилу
Зольна пил виходить але електростанціях, що працюють на спалюванні вугільного пилу. Вугілля, подрібнений на вугільних млинах до пилоподібного стану, подається за допомогою стиснутого повітря але пиловугільні пальника і спалюється в повністю контрольованому процесі при високій температурі до 14000С (котли з сухим золовидаленні). У деяких країнах використовуються також котли з водяним золовидалення, де при температурі спалювання, що досягає 16000С, утворюються сферичні частинки з великою кількістю аморфного матеріалу. Отримане тепло нагріває воду в пароводяному тракті, і виробляється пір приводить в дію турбіну.
Під час спалювання менша частина вугільної золи падає на дно печі, звідки воно віддаляється як зольний залишок. Велика частина, приблизно 90% дрібної золи, несеться димовими газами і проходить через каталізатор DENOX до електростатичного фільтру, де більш 99,9% золи відокремлюється від димових газів і за допомогою стиснутого повітря направляється в бункер. Топковий газ після цього пропускається через установку десульфуризації димових газів (FGD), де виробляється гіпс FGD, і надходить у трубу. Чистий 'газ, вже не містить азоту, пилу і десульфурізованний, виходить через трубу в атмосферу.
Для визначення можливості використання зольного пилу в пов'язаних з цементом застосуваннях визначаються характеристики золи, тобто фізичні характеристики - гранулометричний склад, щільність і об'ємна щільність, і мінералогічний, про також хімічний склад.
Зольна пил з котлів з сухим золовидаленні являє собою надзвичайно дрібнозернистий матеріал від світло-сірого до середньо-сірого кольору.
Його щільність зазвичай знаходиться в діапазоні між 2,0 і 2,6 кг / дм ', об'ємна щільність - від 0,7 до 1,1 кг / дм'. За мінералогічним складом зольна пил містить алюмосилікатні скло з вкрапленнями кварцу, муллита, гематиту і магнетиту. Кристалічна частка складає від 5 до 25% маси.
За хімічним складом зольна пил містить більше 80% за масою 5 S i02, АI2Оз і Fе20з. Кількість СаО менше 1 0% за масою. У відношенні змісту незгорілих матеріалів (<5 - 7% за масою) повинні виконуватися вимоги стандарту EN 450 по граничному змістом вільного вапна (<1% за масою), сірки (<3% за масою, як S03) і хлору (<о, 1% за масою).
1.3 Переваги використання зольного пилу в бетоні
Використання зольного пилу в якості добавки до бетону надає реологічне і заповнює вплив на Свіжоукладену бетонну суміш. Крім того, міцність і довговічність бетону, підвищуються завдяки пуццелановой реакції, що веде до утворення більш щільної структури.
Винахід відноситься до способу обробки зольного пилу і шламу очищення стічних вод, способу одержання легкого заповнювача і легкому кулястому пористій заповнювача.
Зольна пил є побічним продуктом, отриманим при спалюванні вугілля і особливо пилоподібного бітумінозного вугілля. Углесжігающіе електростанції зазвичай виробляють дуже велика кількість зольного пилу, яку необхідно видалити прийнятним для навколишнього середовища спосіб. У процесі обробки зольного пилу типовим прийомом є нагрівання суміші зольного пилу, і це нагрівання часто здійснюється під обертається обпалювальне печі.
Шлами стічних вод є побічним продуктом очищення стічних вод. Шлам являє собою тверді щільні частинки осаду, накопичені і потім відокремлені від струменя рідини протягом різних етапів процесу очищення стічних вод. Шлам може бути від первинного або повторного осадження або активним мулом. Шлам може бути у вигляді необробленого каналізаційного мулу, вивареного шламу або зневодненого шламу. Характеристики шламу дуже залежать від стадії обробки, з якої їх витягують, а також від того чи проведено така обробка, як виварювання. Однак загальною характеристикою шламу є те, що він містить значну кількість органічної речовини.
Шлам зазвичай знищують спалюванням з подальшим похованням інертної золи в грунті, освітою лагун і насипів, розкиданням по грунті як добриво або для кондиціонування грунту і скиданням в океан, там де це можливо. Економічне і нешкідливе для навколишнього середовища позбавлення як від зольного пилу, так і від шламу стічних вод становить значну проблему.
Отримана маса спікається на проникному поле для утворення твердого пористого брикету, який було б зручно використовувати як заповнювач для бетону. Інший спосіб позбавлення від шламу очищення стічних вод був запропонований Бебстером (Webster et all) та ін, в пат. США N 4028130, від 07.06.77, в якому вивареним шлам стічних вод змішувався з вапном, попільного пилом і будь-яким лужноземельних металів, сульфатами або грунтом для утворення застигаючої на повітрі структури, яку можна розмістити на відкритому атмосфері ділянці, і яка через деякий час вулканізується , щоб працювати як земляний насип або як матеріал для фундаменту (підошви) доріг.
Патент США N 3600476 розкриває спосіб виробництва легковагих заповнювачів, які по суті утворюють окатиші з суміші зольного пилу і шламу стічних вод. У цьому патенті не розкривається обробка агломерованої суміші пропусканням через піч, використовуючи паралельний потік гарячого газу.
Найбільш близьким способом є спосіб обробки зольного пилу і шламу очищення стічних вод, що включає змішування зольного пилу і шламу очищення стічних вод, агломерація суміші, нагрів агломерованої суміш під обертається обпалювальне печі з отриманням кулястого продукту та охолодження отриманого продукту (ЕВ 2142006).
Основним завданням, що вирішується винаходом, є створення легковісного легкого заповнювача, утвореного із оброблених та нагрітих зольного пилу і шламу очищення стічних вод.
У суміш зольного пилу і шламу очищення стічних вод додатково вводять сполучна у кількості до 20 мас.% (На сухе).
Агломерована суміш перед нагріванням її під обертової печі може бути висушена до вмісту вологи менш як 5 мас.%.
Сформульована задача вирішується також за рахунок того, що в способі обробки зольного пилу і шламу очищення стічних вод, агломерація суміші, нагрів агломерованої суміші під обертається обпалювальне суміші з утворенням пористого кулястого продукту і витяг його з печі, при змішуванні використовують шлам очищення стічних вод з високою теплотворною здатністю для заміни більш половини палива, що витрачається на нагрівання агломерованої суміші під обертається обпалювальне печі до температури нижче температури плавлення суміші.
Сформульована задача вирішується також за рахунок того, що в способі одержання легкого заповнювача, що включає змішування зольного пилу і шламу очищення стічних вод, агломерація суміші окомковиваніем, нагрів окомкованной суміші під обертається обпалювальне суміші та охолодження, зольную пил і шлам очищення стічних вод змішують у кількостях від 35 до 99 мас.% та від 1 до 65 мас.% (на суху), відповідно, і нагрівання здійснюють при пропусканні окомкованной суміші через піч паралельно потоку гарячих газів в печі.
У суміш зольного пилу і шламу очищення стічних вод додатково може бути введено сполучна у кількості до 20 мас.% (На сухе).
Агломеровані суміші перед нагріванням її під обертається обпалювальне печі, сушать до вмісту вологи менш як 5 мас.%.
Окатиші перед сушінням можуть бути покриті порошком.
Температура у обертовою обпалювальне печі може дорівнювати 800 - 1200 o C.
Тепло газів, що відходять утилізують при сушінні шламу перед змішуванням і при сушінні котунів. Тепло, видалити з окатишів в процесі охолодження, використовують для сушіння котунів.
Одержуваний заявленим способом легкий заповнювач характеризується щільністю 700 - 900 кг / м 3.
Отриманий окомкованной кулястий продукт після охолодження може бути використаний як легкий заповнювач для бетону, кам'яної кладки або з метою ізоляції, може використовуватися для інших комерційних цілей, або ж від нього можна позбутися будь-яким нешкідливим для навколишнього середовища і економічним способом.
У залежності від кількості шламу в суміші спалювання органічної частини шламу забезпечить істотний внесок у загальну теплову енергію, необхідну для печі і для інших стадій процесу. Шлам також призводить до значної втрати ваги агломеріруемой суміші за рахунок утворення пор в заповнювачі після випаровування або згоряння органічної частини шламу в обпалювальне печі.
Додаткове зниження щільності заповнювача забезпечується за рахунок розбухання гранул внаслідок утримування всередині гранул заповнювача газів від згоряння летючих органічних речовин, зв'язаного вуглецю і реакцій кальцинації.
Суміш може містити від 35 до 99% зольного пилу в сухій вазі. Переважно, щоб суміш містила від 65 до 95% зольного пилу в сухій вазі і від 5 до 35% шламу в сухій вазі.
Найважливішими характеристиками обробки всередині обертається обпалювальне печі є паралельний рух окатишів і газу, розміщення основного пальника на завантажувальному кінці печі, абсолютно рівний температурний профіль уздовж всієї довжини печі, максимум температур газу близько 800-1200 o C в зонах спалювання та спікання в печі, і склад та швидкість течії газу через піч, які забезпечують достатню температуру, кисень і час витримки для повного вигоряння вуглецю і летючих органічних компонентів.
Висока теплова енергія відходять з печі газів дозволяє використовувати їх для сушіння агломеріруемой суміші пилу і шламу або сушіння шламу, що передує змішування його з зольної пилом.
Згадані вище та інші цілі та переваги винаходи пояснюються подальшим докладним описом кращий спосіб виконання винаходи.
Зольна пил може змінюватися за складом в залежності від джерела її отримання, а також може змінюватися і в разі отримання її з одного і того ж джерела в залежності від специфічних умов роботи, що практикуються на силовій установці. Типова зольна пил, використовувана в цьому винаході, являє собою пил, що отримується на декількох углесжігающіх електростанціях середнього Заходу. Втрати на обзоліваніе типовою зольного пилу становлять 0-20% і зольні пилу такого типу можуть успішно використовуватися. Однак, коли є кілька джерел зольного пилу, доцільніше змішувати зольную пил від різних джерел для одержання кінцевої суміші, що має втрати на обзоліваніе близько 5-10%. Хімічний склад золи в тій ж зольного пилу представлений в табл. 2. Шлам очищення стічних вод також широко змінюється за складом і характеристикам. Також дуже сильно змінюється вологість в залежності від рівня обробки на засобах обслуговування стічних вод. Прикладами типового шламу також є шлами, отримані на засобах обслуговування стічних вод на верхньому середньому Заході. Перед змішуванням з зольної пилом вологість шламу повинна бути зменшена до такого рівня, щоб вологість суміші пилу і шламу була придатною для агломерації. У залежності від вихідної вологості такий, шлам досушують загальноприйнятими і широко відомими способами механічної і термічної сушки шламу.
Вихідний висушений шлам потім може вимагати зниження крупності для руйнування будь-яких твердих грудок, що утворилися в процесі сушіння і сприяння рівномірному розосереджує в суміші з зольної пилом.
Зольна пил і шлам змішуються на ділянці приготування матеріалу 10, який може включати дозоване або безперервного змішування. Вологість змішуються пилу і шламу повинна бути порядку 5-25% для полегшення змішування і подальшої агломерації суміші. Пил та шлам змішують у співвідношенні приблизно 35-99% пилу в сухій вазі і близько 1 - 65% шламу в сухій вазі. Усередині ці меж кращим співвідношенням є близько 65-95% пилу в сухій вазі і близько 5-35% шламу в сухій вазі. Як властиво агломерації, може бути необхідним і бажаним додавати таке сполучна як бентоніт для сприяння утворенню змішаних частинок. Таке сполучна не повинно перевищувати близько 20% від загального сухого ваги отриманої суміші і переважно не повинно перевищувати 5%.
У залежності від когезійної здатності та цілісності необробленої агломеріруемой суміші в сполучному може не виникнути необхідності.
Суміш змішуються пилу і шламу зі сполучною або без нього подається в перший агломератором 12, агломерірующій суміш у невеликі котуни з діаметром порядку 1 / 8 - 3 / 4 дюйма (0,3175 - 1,905 см). Сирі окатиші, отримані в першому агломератором. 12, подаються в другій агломерате 14, в якому сирі окатиші можуть бути покриті кроющим матеріалом для запобігання спікання їх один з одним у процесі теплової обробки в обертовій обпалювальне печі. Переважно покриття з зольного пилу з низькими втратами на обзоліваніе. Альтернативно в якості покриття можуть використовуватися доломіт, вапняк, портландцемент та інші матеріали. У залежності від тенденції спікання окатишів в обпалювальне печі в покритті може не бути необхідності.
Сирі котуни з покриттям або без нього потім сушать у сушарці 16, з рухомими гратами. Сирі окатиші висушують до вологості менше 5%. Висушені окатиші потім вводять у обертову піч 18. Висушені окатиші надходять в той же кінець печі 18, через який зовні через пальники 20 вводять паливо і повітря, або повітря вводять через повітряні фурми 22. Окатиші будуть повільно переміщуватися через похилу обертову піч у тому ж напрямку, в якому через піч рухається потік гарячих газів (тобто в паралельному з потоком газів напрямку), максимальна температура в печі має бути в межах 800-120 o C, і температурний профіль по всій довжині обпалювальне печі повинен бути відносно рівним (або плоским). Котуни в печі затвердіють. Окатиші пройдуть повне прожарювання і будуть піддані в різному ступені піролізу і спікання. На зовнішній поверхні окатишів буде утворюватися оболонка, що затримує гази, що утворюються всередині котунів, у результаті чого окатиші роздуваються. Це формує пористу внутрішню частину (внутрішність). Отриманий продукт є кулястим матеріалом з низькою щільністю, але з твердою і пористою структурою.
Обпалений продукт надходить до охолоджувача 24, який може охолоджуватися водою або повітрям, для зниження температури продукту до температури, при якій потім він може транспортуватися і штабеліроваться. Тепло з охолоджувача 24 Може уловлено і використано для різних технологічних прийомів, включаючи сушку сирих окатишів в сушарці з рухомими гратами.
Добавка шламу істотно збільшує калорійність суміші в печі і значно знижує кількість зовнішнього палива, такого як природний газ, який потрібен для запалювання печі. У наведеній нижче таблиці 5 наведено порівняльне вміст палива в типовій суміші зольного пилу і шламу стічних вод у співвідношенні 65% і 35% відповідно в порівнянні з 100% зольної пилом. Як буде показано, кількість палива у вигляді природного газу, який необхідно додати в піч для отримання тієї ж самої швидкості продукту в коротких тоннах за годину (коротка тонна = 907,18 кг) знижується до приблизно 85% за рахунок використання суміші пилу і шламу в порівнянні з повністю пилом. Крім того відходять з печі гази мають значної колорійностью, і ця теплова енергія може використовуватися для сушки шламу, що передує змішування, для сушіння свіжих окатишів і для утилізації енергії та інших цілей. Охолоджувач та / або відходять з печі гази можуть бути подані в сушарку з рухомими гратами в якості джерела тепла для процесу сушіння. Невикористані гази проходять газоочистку і виходять через вивідну трубу 26.
На дослідній установці проведені випробування різних сумішей зольного пилу і шламу стічних вод, включаючи порівняльні тести з пилом без шламу. Параметри роботи печі також змінювалися. Зольна пил, використана в кожній суміші, сама була сумішшю зольних пилу з різних джерел. Співвідношення різних компонентів у сумішах пилу були обрані з метою досягнення певного процентного вмісту втрат на обзоліваніе. У тестах 1 і 2 процентний вміст втрат на обзоліваніе склало 10 і 12,8% відповідно. Для всіх тестів з 3 по 18 процентний вміст втрат на обзоліваніе в дозуючому змішувачі 30, який надає інтенсивне аксіальне і радіальне рух матеріалу вібратором з високою швидкістю змішання.
Суміш надходила в лоткові окомкователь 32 з діаметром 101 см і глибиною 16,5 см, що обертається зі швидкістю близько 15 - 20 об / хв під кутом 45 o - 50 o до горизонталі. Сирі кульки з першого лоткового окомкователя 32 надходили в другій лоткові окомкователь 34 з аналогічними характеристиками, і сухі покривають матеріали, якщо це необхідно, подавалися в другій лоткові окомкователь. Проби агломерованого матеріалу зі стадії огрудкування збиралися й аналізувалися на вологість, насипну щільність, кількість 45,7 см кульок у фракції, міцність на стиск в сухому і вологому стані і калібр для визначення якості отриманих сирих кульок. Параметри сирих кульок отриманих в різних дослідах, наведені в табл. 8.
Сирі окатиші надходили в гратчасту сушилку 36, утилізуючу поточний вниз до щільних частинок теплообмінника потік газу. Навантажувальне поперечний переріз сирих котунів 27,9 см завширшки, 15,2 см в глибину з довжиною активної сушіння 1,22 м і швидкістю решітки змінювалася від 2,54 до 10,1 см / хв. Температура сушіння підтримувалася в зоні 150-200 o C. Технологічний потік газу регулювався для підтримки вологості в осушуваних кульках нижче 5%.
Висушені окатиші надходили у обертову піч 38 з внутрішнім діаметром 57,8 см і довжиною 3,96 м. Подача здійснювалася в тому ж напрямку, що і запалювання під обертової печі, так щоб потік технологічного газу переміщувався в одному напрямку з потоком твердих часток. У завантажувальному кінці печі входять з сушарки окатиші спочатку сушилися і підігрівалися, деякі органічні складові випаровувалися, і починалося видалення горючих речовин. У наступній зоні випаровувалися залишилися органічні речовини, обпікалися негорючі речовини в котунах, і повністю завершувалася головка шару. В останній гріючої зоні щільні тверді частинки і газ протягом певного часу забезпечують високі температури, що гарантують повний випал і подальше затвердіння котунів.
Дві пальники для природного газу 40 і дві повітряні фурми 42 розміщені на завантажувальному кінці. Друга пальник не використовувалася в усіх дослідах. Піч працювала зі швидкістю 2-3,9 об / хв для забезпечення часу витримки близько 30 - 60 хв. Ухил печі становив 1,04 см / м. У таблиці 7 представлені швидкість роботи печі, витрати природного газу і температури в чотирьох точках від Т-1 до Т-4 по довжині печі.
У таблиці 8 представлені значення теплотворної здатності сумішей, що використовуються в кожному досвіді і насипна щільність кульок і отриманого кулястого продукту.
Кулястий продукт з печі передавався у обертався холодильник 44, внутрішній діаметр якого дорівнює 38,1 см і довжина дорівнює 3,66 м.
Обертовий холодильник з непрямим охолодженням охолоджував щільні частинки до температури нижче 65 o C. Непряме охолодження було результатом проходження тепла через стінки кожуха до постійно увлажняемой зовнішньої поверхні. Ухил холодильника також становив 1,04 см / м і його швидкість підтримувалася сталою і дорівнює 6 об / хв для забезпечення часу витримки близько 30 хв. Отриманий гранульований продукт аналізувався на насипну щільність і результати цих дослідів наведені в таблиці 8.
Отриманий на дослідній установці продукт задовольняє стандарту А ТМ для легковагих заповнювачів бетону (марка СЗЗ0), для легковагих заповнювачів блоків цегляної кладки (марка С331) і легковагих заповнювачів бетонної ізоляції (марка С332). Ці стандарти забезпечують максимальну насипну щільність порядку 880-112,2 кг / м 3, в залежності від ступеня розподілу заповнювача в суміші.
Глава 2. ОТРИМАННЯ Пуцо з зольної ПИЛУ
Процес, розроблений В. Дж. Херстом використовується для мокрої переробки зольного пилу з отриманням з неї ряду продуктів, що мають більшу вартість, ніж вихідна зольна пил, в тому числі вуглецевого концентрату, фракції сферичних пористих частинок, концентрату заліза, пуццолана підвищеної міцності та інертного мінерального наповнювача.
Схема процесу наведена на рис. 1. Електростатичну зольную пил, в мокрому або сухому вигляді, подають на сито 2, де затримуються і видаляються частинки більші ніж 50 меш. Тут, зокрема, відбувається видалення великих шматків вуглецю та інших агломерованих частинок. Мінерал, що проходить через сито розміром 50 меш, подається в глиномялки 5, в яку додають воду до отримань вмісту твердої речовини 55% або вище. Далі матеріал проходить через серію кондиціонуючих або змішувальних резервуарів 7а-7г. До суспензії в резервуарі 7о додають гас в кількості 0,9 кг на тонну зольного пилу, що полегшує відділення вуглецю на наступній стадії пінної флотації.
Зольна пил контактує з гасом в резервуарах 7а-7г в цілому протягом 30 хв або більше. Додавання піноутворювачів в останній із резервуарів 7г дозволяє поліпшити виділення вуглецю з суміші. Піноутворювач можна додавати в кількості 150 г на тонну зольного пилу.
Повітряний матеріал, що містить гас і частки піноутворювача, подається у паралельно з'єднані флотатори 9а, де частинки вуглецю спливають і відділяються. Відділення проводять звичайним методом пінної флотації з використанням повітря. У флотатори додають воду для одержання утримання твердого речовини не більше 25%. У першому спливаючи, який може становити =; 2,5% від загальної маси сировини, виділяється 75-80% усього наявного вуглецю. Одержуваний продукт може бути використаний у вигляді сажі. Для отримання товарного продукту можна проводити сушку або фільтрування, подрібнення і брикетування.
Далі видалення вугілля проводять у флотатор 96, які послідовно з'єднані з 9а. При цьому відділяється другий сплив, який може становити 4%, від маси сировини. Ця фракція відкидається або піддається подальшій переробці. У процесі подальшого піноутворення частки вуглецевого концентрату стають все більш дрібними, а вміст вуглецю знижується.
При додаванні на стадії підготовки до флотації диспергуючого агента гексаметафосфата натрію досягається більш чітке відділення вуглецю. Однак деякі інші звичайні диспергуючі агенти надають зворотний, дія на процес відділення вуглецю. Так, наприклад, для цієї мети не можна застосовувати «Орзан S», оскільки він також є депрессори вуглецю.
Вуглець, що видаляється з зольного пилу, в основному є пористий матеріал, який легко розмелюється. При подрібненні до величини частинок менше 1 мкм його можна використовувати в якості наповнювача і армуючого матеріалу для гуми.
У флотатор 9 відбувається видалення основної частини вуглецю, що міститься в зольного пилу, що дозволяє отримувати пуццолан підвищеної міцності або промисловий наповнювач, які майже не містять вуглецю (<1%).
При просіюванні відокремленого матеріалу через сито 20 розміром 200 меш ~ 20% вихідної речовини видаляється у вигляді вуглецю 20-25%-ної чистоти. Фракцію -200 меш з другого спливу, яка проходить через сито 20, знову концентрують, додаючи гас, і подрібнюють в кульовій млині 22 з отриманням частинок дуже малих розмірів, в результаті чого вивільняється захоплений вуглець і після додаткової обробки у флотатор 27 і 29 виходить збагачена вуглецем фракція, яку змішують з концентратом, одержуваних у флотатор першого ступеня. Зазначена фракція становить 0,5% маси вихідної сировини і утримує з ~ 75% С.
Дану фракцію відокремлюють у флотатор 27, а виринувши з флотатора 29 направляють для подальшої обробки або відкидають. Таким чином після флотації у флотатор 9а та 96 отримують залишковий матеріал з низьким вмістом вуглецю і вуглецевий концентрат, який є продажними продуктом, кількість якого складає ~ 3% від маси сировини.
Залишок, отриманий під флотатори 9а, направляють в апарат 31, в якому спливають і відокремлюються сферичні пористі частинки, які є, після видалення вуглецю, найбільш легким компонентом зольного пилу. Після відстоювання суспензії зольного пилу пористі частинки згрібають із поверхні, після чого піддають фільтрації і сушці. Їх кількість становить 0,3% від загальної кількості сировини; для більш повного відділення можна провести повторне перемішування і відстоювання. Відокремлюваний продукт знаходить застосування як звукоізолюючого матеріалу і легкого баластного матеріалу. Сушіння робити в мікрохвильовій печі.
Сферичні пористі частинки важливо видалити з продукту, особливо у разі отримання пуццолана підвищеної міцності, оскільки ці частки нестійкі і легко руйнуються, що призводить до зменшення міцності одержуваного матеріалу.
Після видалення пористих частинок частина матеріалу з апарату 31 подають в кульову млин 32, де відбувається його подальше подрібнення. При цьому консистенція матеріалу контролюється таким чином, щоб весь продукт, що виходить з апарату 31 містив ~ 50% твердої речовини. Цей продукт направляють у послідовно з'єднані кондиціонери 34 і 34а. У кондиціонер 34 також подають залишок з другого флотатора 29. У разі необхідності сюди ж можна додати відповідний диспергирующий агент; особливо доцільно це в тому випадку, якщо кінцевий продукт піддається сушінню розпиленням. Однак диспергирующий агент можна і не додавати.
Матеріал, що виходить з кондиціонера 34а, подають у мокрий магнітний сепаратор, званий також феррофільтр 25. Для відділення можна використовувати кілька магнітних фільтрів. Конструкція відповідного магнітного сепаратора описана в патенті США 2 074 085.
При першому проходженні через магнітний сепаратор відокремлюється магнітна фракція з вмістом 50-80% Fe 2 0 3, складова ~ 12% від загальної кількості зольного пилу. Відокремлюваний продукт з високим вмістом заліза брикетуються або направляють в плазмову дугову піч для отримання залізних виливків. Він також може бути використаний при поділі у важких середовищах.
Немагнітних фракцію після першого феррофільтра зазвичай спрямовують у другій феррофільтр 36, де видаляється друге магнітна фракція, складова 19% від загальної кількості сировини. Якщо кінцевий продукт не повинен містити дуже малих кількостей заліза, то немає необхідності в другому феррофільтре. На схемі цієї нагоди відповідає пунктирна лінія 38, показує, що 83% відокремленого продукту подають безпосередньо в сортувальний апарат 43 і кульову млин 48. Одержуваний при цьому матеріал може бути використаний в якості наповнювача.
Однак, для того щоб отримати пуццолан підвищеної міцності, бажано використовувати другий феррофільтр 36, в якому відбувається видалення ще 20% продукту з низьким вмістом заліза. Тільки після цього немагнітних фракцію направляють у сортувальний апарат 43 і в кульову млин 48. При цьому отримується пуццолан піддається подальшому подрібненню. На цій стадії може бути доданий диспергирующий агент (наприклад, 0,018-0,025% лігносульфонату кальцію).
Матеріал, що виходить з апарату 43, направляють в концентратор 44, в якому відбувається видалення води та вміст твердих речовин в матеріалі збільшується до 40-50%. Далі його змішують в кондиціонерах 47 і 49 з вапном, що подається в кількості 2,2 кг на тонну твердого речовини. Після кондиціонера 49 продукт знову піддають фільтруванню і сушці. У результаті отримують пуццолан підвищеної міцності.
Пуццолан вміст не перевищує 1% вуглецю і зазвичай 6% Fe 0 3; вміст домішок може змінюватися в залежності від походження сировини. Продукт, що отримується в концентраторе 44, може бути безпосередньо використаний як пуццолан підвищеної міцності або як інертний мінеральний наповнювач без додаткової обробки вапном. В обох випадках отримують продукт з дуже малим розміром частинок, схожий на каоліновий глину або цемент; висушений продукт зберігається в бункерах.
Глава 3. СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ Піскуваті Портландцемент
Для компенсації зниження міцності збільшують дисперсність цементу і мікронаповнювач до 3500-4000 см2 / г, що пов'язано зі значними витратами, [1].
Найбільш близьким до пропонованого винаходу по технічній сутності і досягається ефекту є спосіб приготування пуцоланового портландцементу. Однорідність суміші, що з портландцементного клінкеру, при прийнятій дозуванні гіпсу і активних мінеральних добавок отримують шляхом спільного тонкого подрібнення або ретельно змішанням тих же матеріалів, подрібнених окремо з питомою поверхнею 2500-3000 см2 / г. Після цього подають воду і остаточно перемішують суміш. Добавки в присутності води зв'язуються з вапном, що виділяється при гідратації портландцементний складової, і утворюють стійкі нерозчинні з'єднання. Отримане тісто укладають у форми, яким у початковий період твердіння цементу для нормального росту міцності необхідно забезпечити високу вологість середовища, [2].
Основними недоліками властивостей пуцоланового портландцементу, виготовленого з допомогою відомого способу, є висока усадка при твердінні в повітряно-сухих умовах, а значить і низькі тріщиностійкість і міцність; низька морозостійкість; мала швидкість твердіння в нормальних умовах; дефіцитність активних мінеральних добавок.
Мета досягається тим, що у відомому способі приготування пуцоланового портландцементу, що включає змішання портландцементу, активної кремнеземистого добавки з питомою поверхнею 2200-3200 см2 / г і води, в якості активної мінеральної добавки використовують відхід виробництва алюмосилікатного каталізатора крекінгу нафти в кількості 8-12% від маси пуцоланового портландцементу. Порівняльний аналіз заявляється рішення з прототипом показує, що заявляється спосіб відрізняється від відомого тим, що, з метою збільшення міцності, тріщиностійкості та морозостійкості при зниженні витрат на його виробництва, в якості активної мінеральної добавки використовують відхід виробництва алюмосилікатного каталізатора крекінгу нафти в кількості 8-12 % від маси пуцоланового портландцементу.
Найбільш великомасштабним виробництвом каталізаторів нафтопереробки і нафтохімії є каталізаторние виробництва для процесу каталітичного крекінгу (40 тис.т, / рік каталізаторів різних марок), що мають великий викид вторинних продуктів та відходів (до 1 т на 1 т товарного продукту), що призводить до екологічних проблем . Зазначені відходи містять у своєму складі кремнезем, який зв'язується з гідроксидом кальцію, що виділяється при гідратації портландцементу, утворюючи низькоосновних гідросилікати кальцію, що обумовлюють високу міцність гідравлічного в'яжучого. Таким чином заявляється склад відповідає критерію винаходу "Новизна". Відомі технічні рішення [1], [2], в яких дисперсність інертної добавки в складі змішаного цементу істотно не впливає на міцність розчинів і бетонів нормального тверднення. Разом з тим частки мікронаповнювач беруть участь у формуванні мікроструктури цементного каменю [1]. Зерна попередньо подрібненої каталізаторної крихти при формуванні структури цементного каменю, будучи центрами кристалізації продуктів гідратації, сприяє його інтенсивному затвердеванию. Порівняно висока морозостійкість отриманого цементу пояснюється тим, що подрібнена каталізаторної крихта, що має сильно розвинену поровий структуру, активно впливає на вологовміст цементного тесту. На початковому етапі тверднення зерна подрібненої каталізаторної крихти під впливом градієнта вологості поглинають надлишок вологи з цементного тесту, що сприяє формуванню щільною і непроникною структури цементного каменю. При проведенні патентних досліджень не були виявлені ознаки, подібні з новими ознаками пропонованого способу, що сприяє про істотні відмінності пропонованого способу від відомих технічних рішень.
Подрібнена до величини питомої поверхні 2200-3200 см2 / г каталізаторної крихта змішується з портландцементом і водою в растворосмесителе протягом 2-3 хв, після чого суміш укладають у форми.
Зважаючи на високу морозостійкості отриманий пропонованим способом пуцолановий портландцемент можна застосовувати для бетонних і залізобетонних конструкцій, для підземних і підводних споруд. Експлуатаційні характеристики цементів визначалися за стандартними методиками.
Економічна ефективність запропонованого способу полягає в тому, що збільшення міцності пуцоланового портландецента дозволяє знизити витрату цементу.