Представляем проект производства цемента на основе металлургических гранулированных шлаков компании Aumund – известного проектировщика цементных производств.

В последние годы цементная промышленность переживает существенный рост операционных издержек, который был вызван, в частности, непрерывно растущими ценами на энергию и давлением экологических лоббистов, направленным на снижение зависимости от ископаемого топлива и сокращение выбросов СО₂ в мире. Если учесть, что во время производства одной тонны традиционного портландцемента генерируется почти тонна СО₂, то получается, что по объему выбросов парниковых газов цементная промышленность занимает второе место в мире среди отраслей промышленности, уступая в рейтинге мировых загрязнителей лишь энергетике.

Ввиду этих факторов нарастает осознание того, что существуют виды топлива альтернативные сгоранию в печи, а также другие сырьевые материалы, которые можно использовать в производстве цемента. Помимо этого нарастает спрос на цемент с добавками, особенно на сорта, включающие в себя гранулированный доменный шлак (GGBFS). С каждой тонной GGBFS, включенного в готовый цемент с добавками, общая выработка СО₂ уменьшается приблизительно на 1 тонну…

Несмотря на то, что процессы, стоящие за использованием гранулированного доменного шлака (GGBFS) в качестве замещающего сырьевого материала, хорошо изучены, применение этого материала представляет собой серьезную проблему для проектировщиков заводов, начиная с подвода гранулированного шлака и заканчивая внедрением молотого материала в цемент с добавками.

В целом, вести надежную обработку данных материалов очень сложно, поскольку они существуют в различных разновидностях, от чрезвычайно мелкосыпучих (GGBFS) до очень вязких, склонных к скоплению и засорению, а также слипанию при хранении (GBFS). Гранулированный доменный шлак также чрезвычайно абразивен, его скорость износа примерно в пять раз больше, чем у цементного клинкера в аналогичных сборках.

Компания Aumund Group, в которую входят B&W и Schade, понимает эти сложности. Она разработала инновационные решения для многих из этих проблем обработки, при этом особой регулировке подвергаются имеющиеся конструкции, специально созданные для того, чтобы соответствовать конкретным требованиям этих новых областей применения. Сочетая традиционные преимущества своей продукции с новыми концепциями, и повышая тем самым уровень гибкости конструкций и сокращая расходы на осуществление проекта, Aumund Group предлагает быстрые и эффективные решения, которые позволяют клиентам извлекать прибыль из краткосрочной рыночной позиции и максимизировать прибыльность предприятия.

Производство

Гранулированный доменный шлак является побочным продуктом сталелитейного производства, в частности, производным резкой закалки расплавленного шлака, извлеченного из доменной печи, в холодной воде. В результате этого процесса создается гранулированный, стекловидный, однородный и некристаллический материал, обладающий цементирующими свойствами. В зависимости от вида процесса, около 25% или более сырьевого материала, использованного в доменной печи, превращается в шлак. Таким образом, по всему миру производится огромное количество материала, и рынок по-настоящему ограничен лишь количеством гранулирующего оборудования на сталелитейных заводах, а также наличием транспорта до цементных заводов.

После этого гранулированный материал высушивается и измельчается в дробилке. Полученный порошок, известный как гранулированный доменный шлак (GGBFS), можно внедрять в цементные материалы.

Уже много лет GGBFS используется в качестве дополнительного цементирующего материала в портландцементе, в качестве минеральной примеси или компонента цемента с добавками. GGBFS может заменить 35-85 процентов портландцемента в составе цементной смеси. При этом соответствующим образом сокращаются выбросы СО₂, что сказывается на экологии очевидно благоприятным образом.

Используя GGBFS для частичной замены портландцемента, можно извлекать выгоду из энергии, потраченной в производстве шлака, а также из возникающих в результате этого преимуществ, связанных с повышенными цементирующими свойствами шлака. Для измельчения шлака с целью замены им цемента требуется лишь около 25% энергии, расходуемой в производстве обычного портландцемента. Если бы гранулированный материал не использовался, то весь производимый шлак невозможно было бы эффективно или экономически оправданно использовать в других процессах, например в качестве наполнителя, и он неизбежно бы оказывался среди мусора.

Поэтому, максимальным образом используя GGBFS в составе цемента, промышленность не только значительно сокращает выработку парниковых газов и энергопотребление, но также и уменьшает размеры мусорных свалок, что приводит к существенному снижению общего уровня загрязнения окружающей среды в соответствии с общими целями Инициативы Устойчивого Развития Компаний-производителей цемента.

Рыночные условия

В условиях современного быстро меняющегося международного рынка способность быстро реагировать на изменчивость рынка и использовать преимущества краткосрочной рыночной позиции приобретает большое значение, если операторы хотят получать максимальную прибыль и возвращать вложенный капитал. В этом свете использование замещающего сырьевого материала, такого как гранулированный доменный шлак, должно считаться частью общего плана по сокращению расходов и улучшению окружающей среды. Достаточно часто эти требования становятся взаимоисключающими. Тем не менее, в цементной промышленности сочетание замещающих сырьевых материалов и альтернативных видов топлива делает ситуацию выигрышной для всех участников.

Использование этих материалов также в значительной степени зависит от цен на топливо и доступности сырьевых материалов на территории конкретного региона, а также спроса на конкретные свойства готового цемента с добавками. Это может оказать существенное влияние на экономический состав, при этом в любом случае требуя гибкости и быстрых темпов строительства новых заводов.

Аналогичным образом в цементной и иных отраслях промышленности широко используются другие материалы, например гипс, полученный в результате десульфуризации дымовых газов (FGD), который также известен как синтетический гипс. Ценообразование подчиняется воздействию рынка, поэтому соответствующим образом меняется и связанная с этим экономика. В тех случаях, когда все эти условия объединяются в одно общее уравнение, изменчивость рынка может серьезно и быстро изменить связанную экономику конкретных решений.

При таких условиях производителю цемента приходится производить сложные расчеты, оценивая срок возврата инвестиций в новый завод, предназначенный для обработки альтернативного топлива или замещающих материалов. Таким образом, сокращенные издержки на установку и гибкость становятся основными факторами, влияющими на принятие таких решений. Точно так же, после решения этих вопросов, огромное значение для извлечения максимальной финансовой выгоды в пределах четко определенного уровня расходов и срока работы приобретает период запуска нового завода в эксплуатацию.

В данной статье рассматриваются требования, которым необходимо соответствовать при обработке гранулированных и измельченных материалов в цементной промышленности. Однако подобные решения можно использовать и в автономных помолочных станциях или на участках измельчения, установленных прямо на сталелитейном заводе.