Pece pre výrobu cementu a výpal vápenca

Portlandský cement

Suroviny –

vápenec, kremičité íly, odpadové suroviny

Vlastnosti

• hydraulické spojivo zložené prevažne z vápenatých kremičitanov • kryštalické a sklené fázy

Cementový slinok:

zlúčeniny sústavy CaO-Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -SiO 2

Zloženie nCaO.SiO2 (n=1 až 3)

CaO 64 0.5

÷ ÷ 1% 67%, SiO 2 21 ÷ 25%, Al 2 O 3 4 ÷ 8%, Fe 2 O 3 2 ÷ 4%, Na 2 O+K 2 O

Hlavné minerály ALIT – CaO.SiO

2 (CS) wollastonit BELIT - 2CaO.SiO

2 (C 2 S) dikalciumsilikát 3CaO.Al

2 O 3 (C 3 A) trikalciumaluminát sklo s premenlivým zložením Fe 2 O 3 a Al 2 O 3

Výroba cementu

Procesy

Charakteristika a poslanie

• • • tubulárny, horizontálny tepelný reaktor fyzikálno-chemické heterogénne reakcie využitie alternatívnych druhov palív

Výkon

• počet otáčok 1 až 3/min • posun vsádzky 20 až 27 m/h • produkcia slinku cca 85 t/h

Tepelná bilancia ENDO

disociácia CaCO 3 = 2100 kJ.kg

-1 disociácia hydrátov = 160 kJ.kg

-1 tvorba kvapalnej fázy = 40 kJ.kg

-1 Spotreba energie 3.35 GJ.t

-1 slinku

55%

Kalcinátor 1.85 GJ.t

-1 slinku

45%

Spekacie pásmo 1.5 GJ.t

-1 slinku

EXO

syntéza nových zlúčenín, spekanie z prítomnosti kvapalnej fázy

Typy cementárenských rotačných pecí

Zvýšenie účinnosti

•

zánik pecí bez predohrevu

• •

zánik mokrých postupov vývoj nových typov pecí RP s cyklónovými výmenníkmi tepla a planétovým chladičom RP s oddeleným kalcinátorom a roštovým chladičom RP s predohrievacím roštom a strieškovým chladičom

Konštrukcia

Pásma rotačnej pece pre výpal cementového slinku LEGENDA

1. vstupné, predohrievacie pásmo 2. kalcinačné pásmo 3. spekacie (slinovacie) pásmo 4. výstupné, chladiace pásmo 5. planetárny chladič

Vymurovka

Zloženie materiálov vymurovky závisí od pozície v peci.

LEGENDA

1. tvrdý šamot, bauxit, MA-spinel, forsterit, LCC 2. MA-spinel, MgO-hercynit, MgO-ZrO 2 , dolomia 3. MC, MA-spinel, andaluzit 4. MC, MA-spinel, andaluzit 5. HA, SiC-monolit Oddeľovacie reťaze Nálepok

Materiály

Binárne materiály Heterogenizujúca zložka Zníženie dynamického modulu pružnosti E MgO = 120 GPa FeO ZrO 2 Cr 2 O 3 MgO Al 2 O 3 SiO 2 MgO.Al

2 O 3 2MgO.SiO

2 MgO.ZrO

2 FeO.Al

2 O 3 = spinel hlinitý = forsterit = = periklas-zirkoničitý hercynit E binárne =20 ÷ 40 GPa

Opotrebenie vymurovky NAMÁHANIE

Mechanické

• abrazia • erózia • deformácia plášťa

Termofyzikálne

• teplotné zmeny • šmykové napätia • ťahové napätia

Termochemické

• interakcia vymurovky • vznik eutektických tav.

• vznik nálepku A – 1415 ° C B – 1390 ° C T – 1410 ° C G – 1417 ° C P – 1850 ° C H – 1720 ° C N – 1796 ° C U – 1575 ° C L – 1498 ° C K – 1520 ° C

Pri t = 1450 ° C vsádzka obsahuje 20 – 27% taveniny.

Opotrebenie vymurovky

Deje pri C/S>2

• rozklad MCr na C 4 AF, C 2 F, CCR a CA • tvorba C 2 S s pozitívnym vplyvom na nálepok • rozrušovanie spojov medzi zrnami periklasu • odplavovanie zŕn periklasu a MCr • nedeštruktívna infiltrácia alkálií K 2 SO 4 -CaSO 4 zamedzuje tvorbu nálepku

Opotrebenie je v prevažnej miere zapríčinené rozrušovaním a odlupovaním nálepku vplyvom dramatických zmien v tepelnom režime pece. Modul

Aluminátový (AM) Silikátový (SM) Kremičitý (KM)

Definícia

Fe 2 O Al 2 O 3 3



Mn 3 O 4 Al 2 O SiO 2 3



Fe 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3

Obvyklý Rozsah Vhodný

0.4 – 4 1.5 - 2 2.0 – 3.8

2.5

2 - 6 3.5

Šachtová pec pre výpal vápenca

Rozdelenie typov pecí a) pece s krátkym plameňom

vsádzka obsahuje súčasne tuhé palivo a surovinu buď v striedaných vrstvách alebo ako kompaktné zbalky

b) pece s dlhým plameňom

vsádzku tvorí surovina, ohrev zabezpečujú horáky umiestnené v páliacom pásme po obvode pece alebo teplo je vyvíjané v externých spaľovacích komorách

Pálenie vápenca Hasenie vápna Tuhnutie malty

CaCO

3 

CaO



CO

2

CaO



Ca

(

OH H

2

O

) 2  

CO

2

Ca

(

OH

 ) 2

CaCO

3 

H

2

O

Režim pecí

• pretlakový, • • • • podtlakový alebo kombinovaný protiprúdny súprudny

Rozdelenie šachty klasickej pece

1. predohrievacie pásmo (na výstupe 200 – 400 ° C) 2. páliace pásmo 3. chladiace pásmo ( II. vzduchu na 300 – 500 ° C)

Šachtová pec pre výpal vápenca

Charakteristika súprudej, regeneratívnej šachtovej pece

• kruhový prierez 2-5m, výška cca 20m • • • • • vsádzka kusová 20 - 25mm, palivo tekuté (olej, ZP) teplota výpalu 1100 – 1200 ° C reverzácia každých 12 min.

výkon dvojšachtovej pece do 100t/24h výmurovka z bázických materiálov inertných voči CaO, odolná voči oteru