Коллектив ученых и специалистов под руководством академика МАИ, кандидата технических наук и заслуженного строителя России Ю.Бурлова на Подольском цементном заводе создал уникальную опытно-промышленную установку, позволяющую получать клинкер в плазменной печи. В одной (небольшой) установке ученым удалось совместить функции нескольких сложных и громоздких агрегатов: термическую подготовку сырьевых компонентов, реализацию эндотермических процессов и обеспечение термовзрыва, синтез вяжущего в расплаве и селективное извлечение тугоплавких и легкоплавких металлов.
Емкость (производительность печи) опытно-промышленной плазменной установки — 120 кг, максимальная сила постоянного тока — 500 ампер, длина печи — 1600 мм, ширина — 1200 мм, высота — 1200 мм. Максимальная производительность питателя — 200 кг/ч, температура отходящих газов — 800–900 градусов, максимальный объем — 5 нм3/ч. Состав отходящих газов: 50–95 процентов СО2, 5 процентов Н2, максимальный размер частиц сырья — 0–5 мм. Важное преимущество новой технологии — при подаче смеси через внутренний канал плазмотрона происходит термическое дробление материала, что исключает из технологического процесса операции тонкого измельчения сырьевой массы — следовательно, отпадает надобность в сырьевых шаровых мельницах.
Испытание установки показали возможность получать на ней высококачественные минеральные вяжущие, портландцементные клинкеры, высокоглиноземистые клинкеры и многие другие материалы.
Это связано с тем, что при традиционном способе производства, реакции синтеза цементных клинкеров происходят в твердой фазе, а в предлагаемой установке те же процессы происходят в расплаве, что резко ускоряет скорость процессов химического взаимодействия оксидов, и синтез материалов происходит в считанные минуты.
Эксплуатация опытной установки показывает, что по затратам энергоресурсов данный способ сопоставим с мокрым способом производства цемента, а при использовании высокотемпературных отходов промышленности (например, огненно-жидких шлаков) — с сухим способом. Многочисленные эксперименты с использованием в качестве сырьевых компонентов отходов металлургических заводов выявили, что наряду с получением клинкеров, почти на 100 процентов извлекаются и утилизируются редкие цветные металлы, являющиеся одними из самых ядовитых и опасных загрязнителей окружающей среды.
Таким образом открывается возможность комплексной переработки техногенных материалов, в частности, совместное получение сплавов цветных металлов и клинкера.
Использование подольской установки дает возможность организовать мобильное, гибкое, экологически чистое производство с низкими затратами на капитальное строительство. Установка изготавливается индивидуально на каждый вид отходов и монтируется неподалеку от отвалов.
Сырьевые компоненты в виде отходов промышленных предприятий и дополнительных компонентов (СаСО 3 и т. д.) подаются в приемные бункеры, оснащенные дозаторами. Затем смесь усредняется, подсушивается и измельчается до размеров 5 мм в сырьевом смесителе и поступает в основную часть установки — плазменную печь.
В рабочем пространстве осуществляется термическое дробление, плавление и синтез вяжущего. Клинкерный расплав поступает в гранулятор, где охлаждается до температуры +60°С.
Отходящие газы, содержащие возгоны металлов, поступают в установку, где предварительно охлаждаются, а легкоплавкие металлы оседают в рукавных фильтрах.
Далее чистый углекислый газ утилизируется в сухой лед в агрегате. Тугоплавкие металлы оседают в донной части печи и периодически сливаются в приемник.
Построенный по современному модульному принципу завод по переработке техногенных отходов с производительностью по клинкеру от 10 тысяч тонн в год позволяет решить многие экологические проблемы и получить абсолютно ликвидные продукты, потребность в которых из года в год только возрастает.
Невысокие капиталовложения дают возможность сооружения подобных рентабельных и быстроокупаемых установок в любых регонах.
