Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pozostałość po ekstrakcji potasu i chloru z pyłu by-pass nowym surowcem do syntezy niskoemisyjnego klinkieru portlandzkiego

Baran Tomasz, Ostrowski Mikołaj, Pichniarczyk Paweł, Kosmal Magdalena

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 2

120--131

PL

Pyły by-pass, są odpadami powstającymi w procesie produkcji klinkieru portlandzkiego. Ze względu na duże ilości chloru w pyłach by-pass nie mogą one być ponownie wykorzystywane w procesie produkcji cementu. Producenci nawozów mineralnych dysponują technologią odzyskiwania potasu z pyłu by-pass, podczas której następuje równoczesna ekstrakcja z niego niepożądanego chloru. Z uwagi na dużą zawartość CaO niewęglanowego w pozostałości po ekstrakcji potasu i chloru z pyłu by-pass, materiał ten może być bardzo cennym składnikiem w produkcji klinkieru portlandzkiego. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie możliwości produkcji niskoemisyjnego klinkieru portlandzkiego z wykorzystaniem pozostałości po ekstrakcji potasu i chloru z pyłu by-pass. Zastosowanie maksymalnej ilości pozostałości po ekstrakcji do namiarów surowcowych [zestawów surowcowych], z których produkuje się klinkier portlandzki, zmniejszyło emisję o 407,6 kg CO2 na Mg klinkieru portlandzkiego, w porównaniu do klinkieru portlandzkiego wyprodukowanego z naturalnych surowców węglanowych. Ponadto cementy wykonane z klinkierów wyprażonych z udziałem pozostałości po ekstrakcji wykazały lepsze przyrosty wytrzymałości po 2, 7, 28 i 90 dniach twardnienia, w porównaniu do cementu odniesienia, wykonanego z klinkieru portlandzkiego wyprażonego z udziałem naturalnych surowców węglanowych.

EN

By-pass dusts are waste products formed during the production of Portland clinker. Due to the high amounts of chlorine in by-pass dust, they cannot be reused in cement production. Mineral fertilizer producers have the technology to recover potassium from by-pass dust, during which unwanted chlorine is simultaneously extracted. Due to the high content of non-carbonated CaO in the residue after extracting potassium and chlorine from by-pass dust, this material can be a very valuable ingredient in the production of Portland clinker. This paper aims to present the possibility of producing low-emission Portland clinker using the residue after extracting potassium and chlorine from by-pass dust. Using the maximum amount of extraction residue in the raw material sets from which Portland clinker is produced reduced emissions by 407.6 kg CO2 per Mg of Portland clinker, compared to Portland clinker produced from natural carbonate raw materials. Additionally, cements made from clinkers calcined with extraction residue showed better strength increases after 2, 7, 28, and 90 days of curing compared to reference cement made from Portland clinker calcined with natural carbonate raw materials.

2

Dekarbonizacja wstępna

Kurdowski Wiesław

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 6

465--477

PL

Całkowita ilość ciepła niezbędna do otrzymania klinkieru była w dawniejszych czasach otrzymywana w palniku piecowym, który określał maksymalną ilość tego ciepła, wyznaczając równocześnie wydajność pieca. Piec odgrywał podwójną rolę: paleniska i reaktora chemicznego. Zmniejszenie obciążenia cieplnego pieca można było otrzymać tylko przez usunięcie dekarbonizacji surowca z pieca. Równocześnie stwarzało to możliwość znacznego zwiększenia wydajności pieca, która nie była już dłużej ograniczona przez ilość ciepła, związaną z palnikiem piecowym. W tym rozwiązaniu technologicznym rola palnika piecowego była ograniczona tylko do podgrzewania materiału w piecu od temperatury 1100°C do 1450°C, co stanowi około 15% ilości ciepła, potrzebnego do prażenia klinkieru. Wynosi to 3050 x 0,15 co wynosi 480 kJ/kg klinkieru. Jak wiemy w procesie otrzymywania klinkieru zachodzą radykalne zmiany właściwości spiekanego materiału, które rozpoczynają się w temperaturze 1260°C i są związane w powstawaniem fazy ciekłej. Po powstawaniu fazy ciekłej proces nie może być prowadzony w gazowym reaktorze, ponieważ materiał może osadzać się na jego ścianach, co prowadzi do zatykania tego urządzenia. Z tych powodów rozwiązanie technologiczne polega na podzieleniu tego procesu na dwie operacje, które są prowadzone w dwóch różnych urządzeniach: (a) podgrzewanie i dekarbonizacja prowadzone są w gazowym podgrzewaczu, którym jest wstępny dekarbonizator, (b) spiekanie i powstawanie klinkieru dobywa się w piecu obrotowym. Ten podział technologiczny zapewnia dużą wydajność pieca, ponieważ ilość ciepła potrzebna w piecu jest mała i obciążenie cieplne strefy spalania paliwa w palniku piecowym jest także małe.

EN

In the former years, the total amount of heat indispensable for clinker formation was obtained in the kiln burner, which determined the maximum of this heat, thus the kiln efficiency was simultaneously determined. The kiln has the double role: the hearth and the chemical reactor. The diminishing of the heat loading of the kiln can be obtained only by emitting the calcination heat of raw materials from the kiln. At the same time, it gives the possibility of significant increase of the kiln productivity, which was already no longer limited by the heat quantity, linked to the kiln burner. In this technology, the kiln burner was only applied to heat the material in the kiln from the temperature of 1100°C to 1450°C, which was fulfil about 15% of the heat, from the entire heat demand of clinker burning. It will be 3050 x 0.15 equal to about 480 kJ/kg of clinker. As is known in the clinker formation process, radical changes of the properties of the roasting material occur, which are started at the temperature of 1260°C and are linked with the liquid phase appearing. After the liquid phase appears, the process cannot be conducted in the fluid reactor, because the material can form the roasting formation on the reactor walls, which can cause its plugging. From these reasons, the best technological solution was the division of the process into two operations, applied in two different equipments: (a) heating and calcining conducting in the fluid heater, which was the preliminary calciner, and (b) sintering and clinker formation in the rotary kiln. This technological division caused the high kiln capacity, because the quantity of heat needed in the kiln was low and the heat charge of the zone of fuel burning in the kiln burner was also low.

3

Belit w cementach o małej emisji CO2 w procesie klinkieryzacji

Gawlicki Marek

Cement Wapno Beton

|

2020

|

R. 25, nr 5

348--357

PL

W pracy omówiono wpływ zastąpienia alitu w klinkierze portlandzkim równoważną ilością belitu na emisję CO2, w procesie produkcji klinkieru. Porównano emisję z zestawu surowcowego i paliwową w przypadku klinkierów belitowych i alitowych. Przestawiono metody zwiększenia aktywności hydraulicznej belitu. Porównano również emisję CO2 w przypadku klinkieru portlandzkiego i belitowo-siarczanoglinianowego, zawierającego ponad 50% belitu. Wykazano, iż zwiększenie zawartości belitu w klinkierze portlandzkim może spowodować zmniejszenia emisji CO2, o około 10%. Natomiast emisja CO2 w przypadku klinkieru belitowo-siarczanoglinianowego, zawierającego 50% C2S i 30% C4A3S̅, jest mniejsza od tej emisji o około 30%.

EN

The paper discusses the effect of replacing alite in Portland clinker with the equivalent amount of belite on CO2 emissions in the clinker production process. The emission from the raw material and fuel was compared in the case of belite and alite clinkers. Methods of increasing the hydraulic activity of belite are presented. CO2 emissions were also compared for Portland and belite-sulphoaluminate clinker, containing more than 50% belite. It has been shown that increasing the belite content in Portland clinker can reduce CO2 emissions by about 10%. On the other hand, CO2 emission in the case of belite-sulphoaluminate clinker, containing 50% C2S and 30% C4A3S̅, is lower than this emission by about 30%.

4

Wpływ współspalania stałych paliw wtórnych na skład chemiczny klinkieru portlandzkiego

Graur Zuzanna, Gawlicki Marek

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

39--48

PL

Stałe paliwa wtórne (SPW) są podstawowym rodzajem paliw alternatywnych używanych w przemyśle cementowym. Ich rola nie ogranicza się do dostarczania określonej ilości energii cieplnej, są one również źródłem składników niepalnych, wywierających znaczący wpływ na pracę instalacji piecowych i przebieg procesów wytwarzania klinkieru portlandzkiego oraz jego skład chemiczny i fazowy. Stałe paliwa wtórne zawierają zazwyczaj stosunkowo dużo związków chloru oraz alkalia i metale ciężkie. Część składników niepalnych SPW przechodzi w instalacji piecowej do fazy gazowej, tworząc obiegi zamknięte, zaś składniki nielotne (popiół) reagują z wypalanym materiałem, zmieniając jego skład i właściwości. W pracy, na przykładzie wybranej instalacji piecowej, omówiono zmiany, jakie mogą nastąpić w składzie chemicznym i fazowym klinkieru portlandzkiego w zależności od stopnia substytucji węgla przez SPW.

EN

Solid recovered fuel SRF are the basic type of alternative fuels commonly used in cement industry. Their role is not only limited to providing a certain amount of thermal energy, but they are also a source of non-flammable components having significant impact on the operation of kiln installations as well as process of Portland cement clinker production and chemical and phase composition of the burned clinker. SRFs usually contain substantial amount of chlorine compounds as well as alkali and heavy metals. Some of the non-flammable components of SFRs transform in kiln installation to the gas phase, creating closed cycles. Non-volatile constituents (ash) of SFRs react with burnt material, changing its composition and properties. This work discusses the changes that may occur in the chemical and phase composition of Portland cement clinker depending on the degree of carbon substitution by SRF on the example of a model kiln furnace installation.

5

Wpływ paliw alternatywnych na poziom Cr/Cr (VI) w klinkierze

Głodek-Bucyk Ewa, Kalinowski Wojciech, Gawlicki Marek, Kanak Artur

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

30--38

PL

W pracy przedstawiono wpływ współspalania paliw alternatywnych w instalacji piecowej na zawartości Cr (VI) i Cr (III) w klinkierze portlandzkim. Stwierdzono, że utlenianie chromu (III) do chromu (VI) w piecu obrotowym uzależnione jest od współczynnika nadmiaru tlenu w strefie spiekania klinkieru oraz od stopnia substytucji węgla przez paliwo SRF (solid recovered fuels), wprowadzane przez palnik główny pieca obrotowego. Bilans chromu wykazał, że chrom wprowadzany był do badanej instalacji piecowej jako składnik akcesoryczny paliwa (55%) oraz namiaru surowcowego (45%). Wyprowadzany był jako pierwiastek śladowy w fazach tworzących klinkier portlandzki. Duża różnica bilansowa pomiędzy przychodem a rozchodem Cr wskazuje na akumulację chromu w badanej instalacji, gdzie współtworzy napiek na wymurówce ogniotrwałej pieca.

EN

The paper presents the influence of co-combustion of alternative fuels in the kiln on Cr (VI) and Cr (III) concentration in Portland clinker. It was found that the oxidation of chromium (III) to chromium (VI) in the rotary kiln depends on the stoichiometric ratio (λ) in the clinker sintering zone and coal substitution by SRF (solid recovered fuels) introduced by the main burner. The chromium balance showed that the chromium was introduced into the kiln as an accessory component of fuel (55%) and raw material (45%). It was removed as a trace element in the Portland clinker phases. A difference between the output and the input of Cr indicates the accumulation of chromium in the tested installation.

6

Produkty przetwarzania odpadów betonowych

Gawlicki Marek, Siemiątkowski Grzegorz

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

20--29

PL

Przetwarzanie zużytych betonów stanowi ważny element gospodarki o obiegu zamkniętym. Podstawowym kierunkiem przeróbki betonowego gruzu budowlanego i rozbiórkowego oraz odpadów produkcyjnych, powstających w wytwórniach prefabrykatów budowlanych, jest pozyskiwanie kruszyw, które mogą być wykorzystane powtórnie jako składnik mieszanek betonowych. Jakość otrzymywanych kruszyw uzależniona jest głownie od rodzaju kruszyw w przetwarzanym betonie i zawartości w nich pozostałości „starego” zaczynu cementowego. W pracy omówiono mikrostrukturę i skład fazowy zaczynu cementowego oraz ich wpływ na podstawowe cechy użytkowe kruszyw uzyskiwanych z przeróbki betonów. Przedstawiono również możliwości wykorzystania drobnoziarnistego materiału powstającego podczas rozdrabniania betonów jako składnika namiaru surowcowego do wytwarzana klinkieru portlandzkiego.

EN

The processing of used concretes is an important part of the economy with a closed circuit. The basic direction of concrete processing from construction and demolition debris as well as production of wastes generated in prefabrication plants is obtaining aggregates, which can be reused as a component of concrete mixes. The quality of obtained aggregates mainly depends on the type of aggregates used in the processed concrete and the content of the „old” cement paste in them. The work discusses the microstructure and phase composition of cement paste as well as their impact on the basic properties of aggregates obtained from processed concrete. The paper also presents the possibilities of using fine-grained material generated during the crushing of concretes as a raw material for the production of Portland cement clinker.

7

Ocena spiekalności namiarów surowcowych do wytwarzania klinkieru portlandzkiego wypalanych z udziałem stałych paliw alternatywnych

Kacała Olga, Gawlicki Marek, Głodek-Bucyk Ewa

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 33

14--26

PL

W pracy dokonano oceny zdolności do klinkieryzacji czteroskładnikowego namiaru surowcowego (wapień, żużel stalowniczy, wapienny popiół lotny z węgla brunatnego, piasek kwarcowy) do wytwarzania klinkieru portlandzkiego. Stwierdzono, ocenę taką można z powodzeniem przeprowadzić, wykorzystując do tego celu wskaźnik Lafarge K 1450. Badania wykazały, że wzrost z 50 do 85% ekwiwalentu ciepła ze stałych paliw alternatywnych współspalanych z węglem kamiennym nie obniża w sposób istotny zdolności do klinkieryzacji analizowanego namiaru surowcowego. Spiekalność namiaru surowcowego jest uzależniona głównie od uziarnienia żużla stalowniczego i piasku kwarcowego. Zdolność do klinkieryzacji namiarów surowcowych określono w skali Lafarge K 1450 jako umiarkowaną. Wzrost zawartości „grubych” ziaren piasku i żużla obniżał zdolność do klinkieryzacji badanego namiaru surowcowego z umiarkowanej do słabej.

EN

This paper presents the assesment of clinkering ability of four-component raw material (limestone, steel slag, lime ash from lignite, quartz sand) for Portland Clinker production. It was found that this assesment could be successfully conducted using the Lafarge K 1450 indicator. Studies have shown that the increase from 50 to 85% of heat equivalent from solid alternative fuels co-fired with coal does not significantly lower the clinkering ability of analysed material. Sinterability of raw material is dependent only on steel slag and sand particle size. Clinkering ability of raw material is defined in Lafarge K 1450 scale as moderate. Increase of coarse sand and slag grain content lowered the clinkering ability of tested material from moderate to low.

8

Sposoby redukcji emisji CO2 w przemyśle cementowym na przykładzie Cementowni „Chełm” – Cemex Polska

Radelczuk H.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 30

107--116

PL

W artykule przedstawiono efektywne sposoby redukcji emisji CO2 w procesie produkcji klinkieru cementowego stosowane przez Cementownię „Chełm”. Opracowanie obejmuje laboratoryjne i przemysłowe wyniki testów produkcji klinkieru z zestawów surowcowych zawierających tzw. surowce alternatywne, takie jak: popiół lotny wapienny, wapno pokarbidowe, granulowany żużel wielkopiecowy, wapno posodowe czy niewielki dodatek mineralizatora. Przedstawiono również wpływ współspalania paliw alternatywnych i biomasy, zastosowania techniki oxy-fuel oraz wykorzystania ciepła odpadowego w procesie suszenia paliw na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla. Przeprowadzone testy wykazały znaczne zmniejszenie emisji CO2 podczas produkcji klinkieru portlandzkiego przy zastosowaniu wymienionych materiałów jako składników zestawu surowcowego oraz współspalaniu paliw alternatywnych i biomasy. Wprowadzenie 1% lotnego popiołu wapiennego, zawierającego 18–27% CaO, prowadzi do zmniejszenia emisji o 9–11 kg CO2/tonę klinkieru, w zależności od zawartości tlenku wapna. Natomiast dodatek 1% wapna pokarbidowego, zawierającego ok. 60% CaO, powoduje zmniejszenie emisji CO2 odpowiednio o ok. 7 kg/tklk, zbliżoną redukcję CO2 powoduje też podanie 1% granulowanego żużla wielkopiecowego. Zastosowanie niewielkich ilości 0,2–0,3% mineralizatora pod postacią fluorytu do zestawu surowcowego, zawierającego jako aktywny składnik CaF2, powoduje ok. 4–5% jednostkową redukcję zużycia ciepła na klinkier, co przekłada się na jednostkową redukcję emisji CO2 z procesu spalania rzędu 16–24 kg/tklk. Stosowanie wszelkiego rodzaju biomasy, np. mączki mięsno-kostnej i suszonych osadów ściekowych, w ilości 8–10% ciepła na klinkier, zmniejsza emisję CO2 nawet do 40 kg/tklk. Poprzez wprowadzenie wyżej opisanych metod Cementownia „Chełm” ograniczyła jednostkową emisję dwutlenku węgla do atmosfery o 112 kg/tklk, redukując wskaźnik emisji z 859 kg CO2/tklk w 2010 r. do 747 kg CO2/tklk na koniec listopada 2017 r.

EN

The article presents effective ways of CO2 emission reduction in the cement clinker production process used by Chelm Cement Plant. The article contains laboratory and industrial results of clinker production tests, from raw mix containing so-called alternative raw materials such as: calcerous fly ash, carbide calcium, granulated blast furnace slag, soda lime or a small addition of mineralizer. The impact of co-combustion of alternative fuels and biomass, the use of oxy-fuel technology and the use of waste heat in the process of drying fuels to reduce CO2 emission are also presented. The conducted tests showed a significant reduction of CO2 emission during the production of portland clinker using the above-mentioned materials as components of a raw mix and co-combustion of alternative fuels and biomass. The introduction of 1% calcerous fly ash, containing between 18–27% CaO, leads to emission reduction of 9–11 kg CO2/ton of clinker, depending on the content of calcium oxide. While the addition of 1% of the carbide calcium, containing approx. 60% CaO, causes reduction of CO2 emissions by approx. 7 kg/ton of clinker, also similar reduction causes addition of 1% of granulated blast furnace slag to raw mix. The use of small amounts of 0,2–0,3% mineralizer to raw mix in the form of fluorite, containing CaF2 as an active component causes about 4–5% unitary reduction of heat consumption on clinker, which translates into unitary reduction of CO2 emissions from the combustion process by 16–24 kg/ton of clinker. The use of all types of biomass, eg meat and bone meal and dried sewage sludge, in an amount of 8–10% of heat on clinker, reduces CO2 emissions up to 40 kg/ton of clinker. By introducing the methods described above, the Chelm Cement Plant reduced the unitary CO2 emission to the atmosphere by 112 kg/ton of clinker, reducing the emission factor from 859 kg CO2/ton of clinker in 2010 to 747 kg CO2/ton of clinker in the end of November 2017.

9

Wpływ stosowania paliw wtórnych na bilans metali ciężkich w piecu obrotowym do produkcji klinkieru cementowego

Kalarus D., Bochenek A., Duszak B., Najduchowska M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2016

|

R. 9, nr 27

44--56

PL

W artykule przedstawiono wpływ składników paliw wtórnych na wartość emisji metali ciężkich z pieca cementowego oraz na jakość klinkieru portlandzkiego. Zbadano zawartość następujących pierwiastków: Cr, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Mn, Cu, Sr, Ba i P w mieszaninie surowcowej oraz w paliwach wtórnych stosowanych przez przemysł cementowy w Polsce do produkcji klinkieru portlandzkiego. Analiza i metody badania emisji substancji niebezpiecznych (metali ciężkich) z cementu wykonano zgodnie z obowiązującymi normami. Zbadano stopień związania metali w klinkierze portlandzkim, obieg w instalacji piecowej oraz wielkość emisji metali ciężkich w procesie wypalania klinkieru. Przeanalizowano zawartość całkowitą metali ciężkich oraz ich wymywalność z uzyskanego cementu z klinkieru portlandzkiego. Wyniki badań uzyskane w pracy świadczą o tym, że zmiana technologii produkcji klinkieru cementowego w kierunku stosowania surowców odpadowych i paliw wtórnych nie prowadzi do zwiększenia emisji metali ciężkich w stopniu, który uzasadniałby zakwalifikowanie cementu jako materiału wymagającego systematycznej kontroli szkodliwości oddziaływania na człowieka i środowisko naturalne.

EN

In this paper the influence of solid recovered fuel components used in the manufacture of Portland cement clinker on the value of the emissions of heavy metals from the rotary kiln and quality of Portland cement clinker. We analyzed the content of the following heavy metals: Cr, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Mn, Cu, Sr, Ba and P in the composition of raw materials and solid recovered fuels used in the cement industry in Poland for the production of Portland cement clinker. Analysis and test methods for emissions of hazardous substances (heavy metals) from cements made in accordance with current standards. Examined the retention of the heavy metals in the clinker Portland, balance of heavy metals in the rotary kiln and the emission of heavy metals in Portland cement clinker burning process. Examined the total content of heavy metals in cements and their leachability cement prepared on the Portland cement clinker from burning process. The results obtained in the work stress that the change of cement clinker production technology towards the use of waste materials and secondary fuels does not increase emissions of heavy metals to a degree that would justify the classification of cement, a material that requires systematic monitoring of harmful effects on humans and the environment.

10

Znaczenie sodu i potasu w klinkierze portlandzkim

Pawluk J.

Cement Wapno Beton

|

2016

|

R. 21/83, nr 1

20--26

PL

Sód i potas, pomimo małej zawartości w cemencie, odgrywają w produkcji klinkieru ważną rolę oraz mają duży wpływ na właściwości cementu. W związku z dużą prężnością pary, szczególnie w formie chlorków, tworzą obiegi wewnętrzne w układzie piecowym, co powoduje powstawanie narostów w wymiennikach cyklonowych. W pracy przeprowadzono badania form występowania sodu i potasu w klinkierze o bardzo małej jego zawartości. Stwierdzono, że potas występuje praktycznie tylko w formie siarczanu, natomiast sód tworzy roztwory stałe w belicie i w glinianie trójwapniowym. Powoduje to bardzo małą zawartość rozpuszczalnego równoważnika sodowego w cemencie. Praktycznie brownmilleryt nie zawiera tych składników.

EN

Sodium and potassium, independently of their low content in cement, play a very important role in clinker production and have high influence on the properties of cement. In relation to their high vapour pressure, particularly as chlorides, they are producing inner circuits in the kiln system, which can make the buildups formation in cyclone preheaters. In the paper the examination of sodium and potassium phases present in clinker were conducted, in spite of their very low content. It was establish that potassium is practically as sulphate phase, however, sodium forms solid solutions in belite and tricalcium aluminate. It causes the very low content of soluble sodium equivalent in cement. There is practically no alkalis in brownmillerite.