Статус документа

ИТС 6-2015 Производство цемента

2.2.2 Характеристика сырьевых материалов

Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера состоит из карбонатного, алюмосиликатного и корректирующего компонентов.

Основными карбонатсодержащими компонентами являются мел, известняк, мергель, алюмосиликатными - глина, металлургические шлаки и золы. Корректирующим компонентом, как правило, являются железосодержащие добавки - шлаки сталеплавильные, пиритные огарки.

Наиболее распространенные материалы представлены в таблице 2.3.

Помимо "основных" оксидов (CaO, AIO, FeO, SiO), сырьевые материалы содержат примеси, концентрация которых составляет 0,05%-1,0% (см. таблицу 2.4).

Таблица 2.3 - Химический состав компонентов, масс. %


Материалы	ППП	SiO	AIO	FeO	CaO	MgO	SiO/AIO
Компоненты - природные материалы
1. Мел	39,8-43,9	0,4-3,9	0,3-1,3	0,2-0,8	50,3-55,5	0,1-0,6	2,6
2. Известняк	33,6-44,2	0,2-12,3	0,1-2,5	0,1-1,9	41,2-54,4	0,3-2,2	4,8
3. Мергель	22,2-36,2	6,2-39,7	0,3-8,2	0,1-3,8	19,7-51,8	0,8-10,1	2,7
4. Глина	2,5-17,2	53,2-73,1	11,2-17,8	4,6-7,5	1,0-8,2	0,8-2,6	4,4
Компоненты - техногенные материалы
5. Огарки	0-8,8	4,8-19,7	2,8-9,5	65,2-80,1	2,8-9,5	0,3-5,2	2,0
6. Шлак доменный	-	20-44	5-23	0,2-1,0	29-53	0-18	2,3
7. Шлак мартенов.	-	18-22	6-10	3-8	35-42	5-20	2,5
8. Шлак ОЭМК	7,50	28	5	16	41	15	5,6
9. Шлам аглодом. "Тулачермет"	0	8,95	3,03	40,17	8,01	1,41	2,9
10. Шлак конверт. "Б", Липецк	0	7,4	1,51	64,25	7,73	2,64	4,9
11. Шлак конвер. "А", Липецк	0	2,0	0,53	75,13	10,91	4,71	3,8
12. Шлак конвертер. "Северосталь", Череповец	0	3,6	0,46	75,98	10,7	4,7	7,9
13. Щебень шлаковый (доменный) ЮУГПК	4,67	36,38	9,23	8,10	33,21	5,05	3,9
14. Шлам аглодоменный	0	13,7	1,54	68,6	11,1	2,89	8,9
15. Нефелиновый шлам	2,42	30,5	2,98	2,03	58,2	2,0	10,0
16. ЗШО Рязанской ГРЭС	4,33	51,6	23,16	17,17	3,1	0,57	2,2
17. ЗШО Губкинской ТЭС	9,93	47-53	23-27	7-12	1-2,5	1-1,5	2,0
18. ЗШО Воронежской ТЭС	0,1	49-52	17-21	10-15	2,6-4	1,5	2,6
19. ЗШО ТЭС Мосэнерго	20-24	57-58	21-22	9,5	4,5	2,5	2,6

________________

Оскольский электрометаллургический комбинат.

Южноуральская горноперерабатывающая компания.

ЗШО - золошлаковые отходы.

Таблица 2.4 - Содержание примесей в компонентах в пересчете на оксиды, % масс.


Компоненты	KO	NaO	SO	CI	TiO	PO	CrO	MnO	BaO	SrO	ZrO	VO	ZnO
Известняк	0	0	0,01	0	0,01	0,01	0	0,04	0	0,01	0	0	0	0,08
Глина	2,10	1,13	0,42	0,18	0,69	0,11	0,05	0,10	0	0,03	0,01	0,02	0,01	4,85
Шлак домен.	0,46	0,30	1,04	0	0,64	0	0,05	0,13	0	0,04	0,02	0	0	0,88
Шлак мартен.	0,06	0,03	0,42	0	0,29	0,53	1,14	6,67	0	0,02	0	0,23	0	9,39
Шлак ОЭМК	0,10	0,33	0,15	-	0,35	-	0,70	1,40	-	-	-	-	-	2,68
Шлак ОЭМК	0,10	0,33	0,15	0,1	0,35	-	0,21	2,15	-	-	-	-	-	2,68
Огарки пирит.	0,26	0,28	10,5	-	0,46	-	-	-	-	-	-	-	-	1,15
Шлам аглод	0,18	0,1	0,79	0,1	0,5	-	0,003	-	-	-	-	-	-	1,67
Шлак "Б"	0,31	0,43	0,5	0,18	0,21	-	-	0,8	-	-	-	-	-	2,43
Шлак "А"	0,6	0,03	0,37	0,22	0,2	-	0,01	1,29	-	-	-	-	-	2,72
Шлак конверт.	0,54	0,8	0,71	0,43	0,78	0,3	0,06	0,94	-	0	0	-	-	4,56
Щебень шлак.	0,43	0,32	1,14	0	0,47	0,05	0,37	0,46	0,04	0,03	0,01	0,02	0,02	3,36
Шлам нефел.	0,43	0,54	0,22		0,22	0,43	0,01	0,11	-	-	-	-	-	-
ЗШО Рязанской ГРЭС	0,52	0,35	0,09	0,001	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,961
ЗШО Губкинской ТЭС	0,3	1,9	0,4	0,01	-	-	-	-	-	-	-	-	-	2,61
ЗШО Воронеж. ТЭС	0,29	3,1	0,9	-		-	-	-	-	-	-	-	-	4,29
ЗШО ТЭС Мосэнерго	1	1,5	0,7	0,01	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,21

Карбонатный компонент оценивается по содержанию CaCO, которое должно быть не менее 76%. В известняках и мелах CaCO содержится от 95% до 100%; в мергелистых известняках - 90%-95%; в известняковых мергелях - 75%-90%; в мергелях - 40%-75%.

Мергель, содержащий 76% CaCO, является мергелем-натуралом, и при добавлении к нему FeO получается высокореакционная сырьевая смесь. Такая сырьевая смесь снижает температуру спекания клинкера на 50°С-100°С, обеспечивает высокое качество клинкера, экономию топлива, огнеупоров и снижение выбросов в атмосферу отходящих из печи парниковых газов, CO и NO.

Качество алюмосиликатного компонента оценивается по трем показателям:

- отношению SiO/AIO;

- наличию крупнокристаллического кварца (фракции более 80 мкм);

- наличию примесей.

Оптимальное отношение SiO/AIO=3,5-3,8. Если отношение SiO/AIO>4, то для приготовления оптимального состава в сырьевую смесь необходимо вводить алюмосодержащую добавку, а при отношении SiO/AIO<3 - кремнеземсодержащую. Оценка алюмосиликатного компонента по кварцу и примесям будет представлена в соответствующих разделах.

Железосодержащая добавка оценивается по отношению FeO/SiO и FeO/AIO, которые должны быть не менее 0,4 и 2,0 соответственно.

Глины представлены кварцем, глинистыми минералами - каолинитом, монтмориллонитом, галлуазитом, бейделитом. Присутствуют (3%) щелочесодержащие минералы - иллит, микроклин и альбит. Важным показателем качества глины является содержание в ней крупнокристаллического кварца, так как при превышении определенной величины необходима повышенная температура спекания клинкера, из-за чего повышаются расход топлива, объем отходящих из печи газов, включая CO, SO, NO, и, как следствие, выброс вредных веществ в атмосферу. Поэтому необходимо минимизировать содержание крупнокристаллического кварца в сырьевой смеси. Для "Осколцемента" это ограничение равно 1,5%, для "Себряковцемента" - 4%.

Доменный шлак представляет собой стекло. Закристаллизованный доменный шлак имеет мелилитовый состав и содержит немного - CaO·SiO и MgO.

Мартеновский шлак в основном содержит FeO, FeO, FeO и FeO· SiO. Присутствуют также - SiO, MgO, монтичеллит CaO·MgO· SiO и диопсид CaO·MgO·2SiO.

Шлак ОЭМК содержит 2CaO·SiO·HO (A), MgO, - CS, 7CaO·MgO·4SiO, 5CaO·MgO·3SiO, FeO и FeO.

Так как шлаки содержат значительное количество CaO, то при их применении снижается содержание CaCO в сырье, следовательно, затраты тепла на декарбонизацию и тепловой эффект клинкерообразования, что значительно снижает выброс в атмосферу продуктов горения и CO из сырья. Поэтому чем больше некарбонатной извести в шлаке, тем больше будут экономический и экологический эффекты. Кроме того, при применении шлака решается еще одна экологическая проблема: снижается объем шлакохранилищ.