Pece pre výrobu cementu a výpal vápenca Použitie žiaruvzdorných materiálov - SLOVMAG, a.s., Lubeník, 2010 Pece pre výrobu cementu a výpal vápenca 1

Portlandský cement Suroviny – vápenec, kremičité íly, odpadové suroviny Vlastnosti hydraulické spojivo zložené prevažne z vápenatých kermičitanov kryštalické a sklené fázy Cementový slinok: zlúčeniny sústavy CaO-Al2O3-Fe2O3-SiO2 Zloženie nCaO.SiO2 (n=1 až 3) CaO 64 ÷ 67%, SiO2 21 ÷ 25%, Al2O3 4 ÷8%, Fe2O3 2 ÷ 4%, Na2O+K2O 0.5 ÷ 1% Hlavné minerály ALITE – 3CaO.SiO2 (C3S) trikalciumsilikát BELITE - 2CaO.SiO2 (C2S) dikalciumsilikát 3CaO.Al2O3 (C3A) trikalciumaluminát sklená fáza s premenlivým zložením Fe2O3 a Al2O3

Výroba cementu

Procesy Charakteristika a poslanie Tepelná bilancia Výkon ENDO 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 Spotreba energie 3.35 GJ.t-1slinku Kalcinátor 1.85 GJ.t-1slinku Spekacie pásmo 1.5 GJ.t-1slinku ENDO disociácia CaCO3 = 2100 kJ.kg-1 disociácia hydrátov = 160 kJ.kg-1 tvorba kvapalnej fázy = 40 kJ.kg-1 55% 45% 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 sklon 3 až 7° LEGENDA vstupné, predohrievacie pásmo kalcinačné pásmo spekacie (slinovacie) pásmo výstupné, chladiace pásmo planetárny chladič

Vymurovka Zloženie materiálov vymurovky závisí od pozície v peci. LEGENDA tvrdý šamot, bauxit, MA-spinel, forsterit, LCC MA-spinel, MgO-hercynit, MgO-ZrO2, dolomia MC, MA-spinel, andaluzit HA, SiC-monolit Oddeľovacie reťaze Nálepok

Heterogenizujúca zložka Materiály Binárne materiály Heterogenizujúca zložka Zníženie dynamického modulu pružnosti FeO Cr2O3 MgO ZrO2 Al2O3 SiO2 SiO2 EMgO = 120 GPa MgO.Al2O3 = spinel hlinitý 2MgO.SiO2 = forsterit MgO.ZrO2 = periklas-zirkoničitý FeO.Al2O3 = hercynit Ebinárne =20÷40 GPa

Opotrebenie vymurovky NAMÁHANIE Mechanické Termofyzikálne Termochemické abrazia erózia deformácia plášťa teplotné zmeny šmykové napätia ťahové napätia 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 C4AF, C2F, CCR a CA tvorba C2S s pozitívnym vplyvom na nálepok rozrušovanie spojov medzi zrnami periklasu odplavovanie zŕn periklasu a MCr nedeštruktívna infiltrácia alkálií K2SO4-CaSO4 zamedzuje tvorbu nálepku Opotrebenie je v prevažnej miere zapríčinené rozrušovaním a odlupovaním nálepku vplyvom dramatických zmien v tepelnom režime pece. Modul Definícia Rozsah Obvyklý Vhodný Aluminátový (AM) 0.4 – 4 1.5 - 2 Silikátový (SM) 2.0 – 3.8 2.5 Kremičitý (KM) 2 - 6 3.5

Šachtová pec pre výpal vápenca Rozdelenie typov pecí pece s krátkym plameňom vsádzka obsahuje súčasne tuhé palivo a surovinu buď v striedaných vrstvách alebo ako kompaktné zbalky 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 Režim pecí pretlakový, podtlakový alebo kombinovaný protiprúdny súprudny Rozdelenie šachty klasickej pece predohrievacie pásmo (na výstupe 200 – 400°C) páliace pásmo 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