RU2309131C1 - Method of producing granulated fired calcium oxide - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry and construction.

SUBSTANCE: invention relates to production of granulated fired calcium oxide in shaft furnace as key product of non-explosive destroying compositions and can be used in mining and construction industry fields for mineral product breaking, destroying hard objects, and roadheading. Production of granulated fired calcium oxide comprises crushing of carbonate rocks, charging into shaft furnace, firing, cooling in dense bed in countercurrent to fuel combustion products and air, feeding of gas fuel and a part of total air intake to two levels of fuel-combustion burners, while the rest of air is supplied from below the furnace. Specifically, carbonate rock is crushed to fraction 10-12 mm, firing is effected for 5-6 h at 1299-1250°C until density 2.7-3.1 g/cm³ is achieved, air is supplied to two levels of fuel-combustion burners in amount of 80-85% based on total consumption and 15-20% from below.

EFFECT: improved quality of granulated product, reduced process duration and specific consumption of fuel.

1 tbl

Description

Изобретение относится к производству гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи как основного продукта невзрывчатых разрушающих составов и может быть использовано в горнорудной и строительной отраслях промышленности для отбойки полезных ископаемых, разрушений твердых объектов и проходке выработок.The invention relates to the production of granular calcined calcium oxide in a shaft furnace as the main product of non-explosive destructive compositions and can be used in the mining and construction industries for breaking minerals, destruction of solid objects and excavation workings.

Известен способ получения невзрывчатого разрушающего средства, предусматривающий перемешивание измельченного известняка с твердым топливом (грануляцию) с последующим слоевым обжигом по методу просачивания при температуре не ниже 1500°С (см. патент RU №2251619, Е21C 37/00, опубл. 10.05. 2005 г.).A known method of producing non-explosive destructive means, involving the mixing of crushed limestone with solid fuel (granulation), followed by layered firing according to the method of percolation at a temperature of at least 1500 ° C (see patent RU No. 2252519, E21C 37/00, publ. 10.05. 2005 g .).

Недостатками указанного способа являются: сложность технологического процесса и управления режимного обжига; использование твердого топлива из коксовой мелочи влечет к засорению золой готового продукта и не позволяет получать стабильный продукт заданного качества, что приводит к удорожанию производства в целом.The disadvantages of this method are: the complexity of the process and control of firing; the use of solid fuel from coke breeze leads to ash clogging of the finished product and does not allow to obtain a stable product of a given quality, which leads to a rise in the cost of production as a whole.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения обжига кускового известняка в шахтной печи, включающий измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг и охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода при подаче остальной части воздуха снизу печи (см. RU №2213918, F27В 1/00, опубл. 10.10. 2003 г.).Closest to the proposed technical solution is a method of calcining lumpy limestone in a shaft furnace, including grinding carbonate rocks, loading, calcining and cooling in a dense layer in countercurrent products of combustion of fuel and air, supplying two levels of fuel-burning burners of gaseous fuel and parts of the total consumption when supplying the rest of the air from the bottom of the furnace (see RU No. 2213918, F27В 1/00, publ. 10.10. 2003).

Недостатком известного способа является значительная высота и объем шахты, в которой весь воздух подают в топливосжигающие устройства, что приводит к локальному перегреву в местах ввода факела и приводит к неравномерному температурному полю по толщине обжига сырьевого материала и снижению качества готовой продукции.The disadvantage of this method is the significant height and volume of the shaft, in which all the air is supplied to the fuel-burning devices, which leads to local overheating at the places of entry of the torch and leads to an uneven temperature field in the thickness of the firing of raw material and a decrease in the quality of the finished product.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества гранул обожженного оксида кальция, сокращение длительности технологического процесса и снижение удельного расхода топлива.The objective of the proposed technical solution is to improve the quality of the pellets of calcined calcium oxide, reducing the duration of the process and reducing specific fuel consumption.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи, включающем измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг и охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода при подаче остальной части воздуха снизу печи согласно изобретению карбонатную породу измельчают до фракции 10-12 мм, загружают в шахтную печь, обжигают при температуре 1200-1250°С в течение 5-6 часов до плотности 2,7-3,1 г/см³, а воздух на два уровня топливосжигающих горелок подают с недостатком - 80-85% от общего расхода, а остальной - 15-20% снизу печи.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in the known method for producing granular calcined calcium oxide in a shaft furnace, including grinding carbonate rocks, loading, calcining and cooling in a dense layer in countercurrent products of combustion of fuel and air, supplying two levels of fuel-burning burners of gaseous fuel and parts of the total flow rate while supplying the rest of the air from the bottom of the furnace according to the invention, the carbonate rock is crushed to a fraction of 10-12 mm, loaded into a shaft furnace, burned at a temperature of 1200-12 50 ° C for 5-6 hours to a density of 2.7-3.1 g / cm ³ , and air at two levels of fuel-burning burners is supplied with a disadvantage of 80-85% of the total flow rate, and the rest is 15-20% from the bottom ovens.

Данный способ позволит повысить качество гранул обожженного оксида кальция, сократить длительность технологического процесса и удельный расход топлива.This method will improve the quality of the pellets of calcined calcium oxide, reduce the duration of the process and specific fuel consumption.

Сущность способа поясняется таблицей, в которой отражен температурный режим в различных зонах шахтной печи и распределение тепла в процессе обжига.The essence of the method is illustrated in the table, which reflects the temperature in different zones of the shaft furnace and the distribution of heat during the firing process.

Измельчение карбонатных пород позволяет ускорить процесс образования оксида кальция и повысить его качество.Grinding carbonate rocks can accelerate the process of formation of calcium oxide and improve its quality.

При температуре ниже 1200°С не происходит полного разложения углекислого кальция и соответственно снижается качество гранул обожженного оксида кальция, а при более 1250°С происходит перерасход топлива.At temperatures below 1200 ° C, complete decomposition of calcium carbonate does not occur and, accordingly, the quality of the pellets of calcined calcium oxide decreases, and at more than 1250 ° C there is an excessive consumption of fuel.

При длительности обжига меньше или больше 5-6 часов происходит недожог или пережог оксида кальция.With a firing duration of less than or more than 5-6 hours, a burning or burning of calcium oxide occurs.

Оптимальная плотность 2,7-3,1 г/см³ позволяет повысить скорость реакции гидратации, что приведет к повышению качества гранул обожженного оксида кальция.The optimal density of 2.7-3.1 g / cm ³ allows you to increase the speed of the hydration reaction, which will lead to higher quality granules of calcined calcium oxide.

Подача воздуха к топливосжигающим горелкам в количестве 80-85% обеспечивает заданный режим обжига, а подача недостающего воздуха в зону охлаждения позволяет повысить качество обожженных гранул и снизить расход газа. При подачи воздуха к топливосжигающим горелкам менее 80% происходит недожог гранул оксида кальция, а при более 85% происходит пережог гранул оксида кальция, соответственно при увеличении выше 20% и снижении ниже 15% подачи недостающего воздуха снизу печи ухудшается качество обожженных гранул.The supply of air to the fuel burning burners in the amount of 80-85% provides the specified firing mode, and the supply of the missing air to the cooling zone improves the quality of the fired pellets and reduces gas consumption. When the air supply to the fuel burning burners is less than 80%, calcium oxide pellets are burned out, and at more than 85%, calcium oxide pellets are burned, respectively, with an increase above 20% and a decrease below 15% of the supply of missing air from the bottom of the furnace, the quality of the calcined pellets deteriorates.

Пример конкретного осуществления способа получения граулированного обожженного оксида кальция.An example of a specific implementation of the method for producing granulated calcined calcium oxide.

Предварительно производили измельчение отбитого известняка (доломита) до фракции 10-12 мм, который затем загружали периодически в шахтную печь производительностью 200 кг/ч. В зоне обжига устанавливали горелки в два уровня - нижнего и верхнего.Pre-crushed limestone (dolomite) was crushed to a fraction of 10-12 mm, which was then loaded periodically into a shaft furnace with a productivity of 200 kg / h. In the firing zone, burners were installed in two levels - lower and upper.

Температуру обжига поддерживали в течение 5-6 часов в пределах 1200-1250°С. Топливосжигающие горелки верхнего уровня располагали на расстоянии 1,1 м от горелок нижнего уровня. В качестве топлива использовали природный газ под давлением до 0,4 ати с теплопроводностью 35380 кДж/нм³.The firing temperature was maintained for 5-6 hours in the range of 1200-1250 ° C. Fuel-burning burners of the upper level were located at a distance of 1.1 m from the burners of the lower level. Natural gas was used as fuel under pressure up to 0.4 atm with a thermal conductivity of 35380 kJ / nm ³ .

Воздух для горения подавали непосредственно в горелки с недостатком 80-85% от общего расхода воздуха для поддержания заданного режима обжига. А в зоне охлаждения температуру гранул снижали подающимся снизу вверх оставшимся 15-20% холодным воздухом до 80°С. Печной газ удаляли дымососом.Combustion air was supplied directly to the burners with a deficiency of 80-85% of the total air flow rate to maintain the specified firing mode. And in the cooling zone, the temperature of the granules was reduced by the remaining 15-20% cold air flowing from the bottom up to 80 ° C. The furnace gas was removed with a smoke exhaust.

На основании полученных данных статей баланса приведены действительные температуры в различных зонах шахтной печи и распределения тепла в процессе обжига (см. табл.)On the basis of the data obtained from the balance sheet items, actual temperatures in various zones of the shaft furnace and heat distribution during firing are shown (see table)

На основании расчетов и практических замеров получены основные теплотехнические характеристики для получения гранул обожженного оксида кальция из местного сырья для производства невзрывчатых разрушающих составов:Based on the calculations and practical measurements, the main thermotechnical characteristics were obtained for obtaining granules of calcined calcium oxide from local raw materials for the production of non-explosive destructive compositions:

- удельный расход условного топлива - 17,6% или 5170 кДж/кг СаО;- specific consumption of equivalent fuel - 17.6% or 5170 kJ / kg CaO;

- расход воздуха - 1,1 м³/кг;- air consumption - 1.1 m ³ / kg;

- расход топлива печи - 0,007 м³/кг;- furnace fuel consumption - 0.007 m ³ / kg;

- скорость воздуха - 0,15-0,20 м/с;- air speed - 0.15-0.20 m / s;

- коэффициент расхода воздуха - 1,2;- air flow rate - 1.2;

- коэффициент использования топлива - 0,72-0,75%;- fuel utilization rate - 0.72-0.75%;

- тепловой коэффициент КПД печи - 52%;- thermal coefficient of efficiency of the furnace - 52%;

- количество пережога в готовом СаО - 3-5%.- the amount of burn in the finished CaO - 3-5%.

Экспериментальную проверку способа производили с использованием известняка местного месторождения, состоящего на 95-97% из карбоната кальция. Полученный основной состав для производства невзрывчатых разрушающих составов содержит массовую долю суммы активных оксидов кальция и магния в расчете на оксид кальция не менее 95-98% с содержанием фракции 0,074 мм - 44,8%, а плотность его 2,7 - 3,1 г/см³ с размерами кристаллов после прокаливания в течение 5-6 часов до 4 мкм и более.An experimental verification of the method was carried out using local limestone, consisting of 95-97% of calcium carbonate. The obtained basic composition for the production of non-explosive destructive compositions contains a mass fraction of the sum of the active oxides of calcium and magnesium calculated as calcium oxide of at least 95-98% with a content fraction of 0.074 mm - 44.8%, and its density 2.7 - 3.1 g / cm ³ with the size of the crystals after calcination for 5-6 hours to 4 microns or more.

По отношению к наиболее близкому аналогу степень обжига повысилась на 12-14%, а длительность процесса сократилась до 30%.In relation to the closest analogue, the degree of firing increased by 12-14%, and the duration of the process was reduced to 30%.

Использование предлагаемого способа получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи по сравнению с прототипом позволит повысить качество гранул обожженного оксида кальция, сократить сроки проведения технологического процесса и снизить удельный расход топлива.Using the proposed method for producing granulated calcined calcium oxide in a shaft furnace compared with the prototype will improve the quality of granules of calcined calcium oxide, reduce the time of the process and reduce specific fuel consumption.

Температурный режим шахтной печи и расход тепла в процессе обжигаThe temperature regime of the shaft furnace and heat consumption during the firing process ТаблицаTable п/пp / p Наименование зонName of zones Температура, °СTemperature ° C Количество теплаThe amount of heat кДж/кгkJ / kg %% 1one 22 33 4four 55 1one ПодогревHeating 800-850800-850 1943,91943.9 37,637.6 22 Граница зон подогрева и обжигаThe border of the heating and firing zones 900900     33 ДиссоциацияDissociation 900-940900-940     4four ДекарбонизацияDecarbonization 950950     55 Спекание гранулPellet sintering 1200-12501200-1250 2404,12404.1 46,546.5 66 Граница зон обжига и охлажденияThe boundary of the firing and cooling zones до 1000up to 1000     77 ОхлажденияCooling 800-80800-80 822,0822.0 25,925.9

Claims (1)

Способ получения гранулированного обожженного оксида кальция в шахтной печи, включающий измельчение карбонатных пород, загрузку, обжиг, охлаждение в плотном слое в противотоке продуктов горения топлива и воздуха, подачу на два уровня топливосжигающих горелок газообразного топлива и части от общего расхода воздуха, при подаче остальной части воздуха снизу печи, отличающийся тем, что карбонатную породу измельчают до фракции 10-12 мм, обжиг осуществляют при температуре 1200-1250°С в течение 5-6 ч до плотности 2,7-3,1 г/см³, воздух на два уровня топливосжигающих горелок подают в количестве 80-85% от общего расхода, а остальной 15-20% - снизу печи.A method of producing granular calcined calcined oxide in a shaft furnace, including grinding carbonate rocks, loading, calcining, cooling in a dense layer in countercurrent products of fuel and air combustion, supplying gaseous fuel and part of the total air flow rate to two levels of fuel-burning burners, while supplying the rest air from the bottom of the furnace, characterized in that the carbonate rock is crushed to a fraction of 10-12 mm, firing is carried out at a temperature of 1200-1250 ° C for 5-6 hours to a density of 2.7-3.1 g / cm ³ , air is two fuel level ж ающих ж в подают подают 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 85 85% of total burner’s total burner output, and 15-20% of the rest, from the bottom of the furnace.