Verfahren zur Herstellung von Zement, insbesondere Portland- und Tonerdezement. In der Portlandzement - Herstellung ist bisher der Drehrohrofeu, in der Tonerde zement-Herstellung der elektrische Ofen der gebräuchlichste Ofentyp. Schachtöfen und Ringöfen haben in viel geringem Masse An wendung gefunden. Bei all diesen Verfahren sind die Kosten für die Erzeugung der not wendigen Wärme noch verhältnismässig hoch. Um hier zu sparen, wurde mit den Abgasen z. B. von Drehrohröfen die Beschickung schon vorgewärmt oder vorgebrannt, oder es wurde die Wärme zur Aufheizung der Verbren nungsluft verwendet.
Diese Arbeitsweisen bedeuten jedoch keine restlose Lösung des Problemes der Erniedrigung des Wärmever brauches. Günstiger stellt sich die Wärme wirtschaft der Portland- oder Tonerdezement- Herstellung bei. Verwendung von -feststehen den oder wandernden Rosten, auf denen die aus einer Mischung von Rohstoffen und Brennstoff bestehende Beschickung zunächst gezündet und dann durch Hindurchsaugen oder Hindurchdrücken von Luft gesintert wurde.
Es war indessen schwierig, die Er hitzung auf dem Verblaserost so auszu führen, dass ein gleichmässiges und gut ge branntes Erzeugnis gewonnen werden konnte.
Diese Schwierigkeiten lassen sich dadurch beheben, da13 das Brennen auf dem Verblase rost wiederholt wird, d. h. das in einem ersten Brennverfahren gewonnene Gut wird auf eine geeignete Korngrösse zerkleinert, mit Brennstoff gemischt und erneut auf dem Ver- blaserost behandelt. Man kann zu einem hoch wertigen Erzeugnis auch dadurch -gelangen, dass der aus den Rohstoffen und Brennstoff bestehenden Beschickung des Verblaserostes noch wesentliche Mengen des fertiggebrann ten, z. B. auf Korngrössen von unter 10 mm zerkleinerten Gutes beigemischt werden.
Diese unter Benützung eines Verblase- rostes ausgeführten Zementbrennverfahrei haben einen wesentlich höheren thermischen Wirkungsgrad als die eingangs erwähnten bekannten Verfahren. Auf .dem Verblaserost verbrennt nämlich der Brennstoff innerhalb der Beschickung.
Dabei ist die Zone, inner halb der der Brennstoff verbrennt und die Sin- terung der Ausgangsstoffe zu Zement erfolgt, immer nur ein Bruchteil der gesamten Be- schiclzungshöhe. Diese Zone wandert allmäh lich, und zwar in dem Masse, wie der Brenn stoff aus den an der gezündeten Oberfläche liegenden Schichten fortschreitend aufgezehrt wird, von der gezündeten Oberfläche der Be schickung nach der gegenüberliegenden Ober fläche, aus der die durch die Beschickung ge führten, z. B. gesaugten Gase austreten.
Durch diese Gase werden die unterhalb der Brennzone liegenden Teile der Beschickung gut vorgewärmt, und es geben die Verbren nungsgase ihre Wärme weitgehend zur Vor- wärmung der Beschickung ab.
So kommt es, dass die Verbrennungsgase zu Anfang des Verblasens mit etwa 40=ö0 aus der Be schickung austreten und erst gegen Ende des Verblasens eine höhere Temperatur anneh men, die indessen meist nicht über etwa 200 C steigt, insbesondere, wenn beim Saug zugverblasen der Verblaserost mit einem Be lag von kleinstückigem fertiggebranntem Klinker bedeckt ist (Rostbelag), der zum Schutz des Rostes vor zu hoher Erhitzung dient. Nur ein Bruchteil der Abgase hat dem nach eine Temperatur um 200' C.
Die darin enthaltene Wärme kann gegebenenfalls noch ausgenutzt werden, z. B. für die Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Zündofen oder zum Vorwärmen der Charge oder für andere Zwecke.
Die bereits fertiggebrannte Klinker- Schicht, die schon kurze Zeit nach der Zün dung unter der gezündeten Oberfläche der Beschickung entsteht und deren Stärke all mählich zunimmt, dient im weiteren Verlauf des Verfahrens zur Vorwärmung der Ver brennungsluft, so dass diese schon kurze Zeit nach erfolgter Zündung mit ziemlich hoher Temperatur in die eigentliche Brennzone ein tritt.
Auf diese Weise ist es möglich, beim Brennen auf dem Verblaserost innerhalb der Brennzone Temperaturen von 1400--1700' C bequem zu erreichen. . Der Brennprozess ver läuft also sehr schnell und bei hohen Tempe raturen. Der Klinker verlässt weitgehend ab gekühlt den Wanderrost; während die durch- schnittliche Abgastemperatur kaum<B>100'</B> überschreitet, so dass praktisch die ganze, durch den Brennstoff erzeugte Wärme im Brennprozess selbst aufgebraucht wird.
Fer ner treten bei dem Zementbrennen auf dem Verblaserost diejenigen Wärmeverluste nicht auf, die bei den bekannten Verfahren durch Erhitzung des Ofenmauerwerkes und der gleichen bedingt sind.
Hierdurch erklärt sich u. a. auch, dass der Wärmeverbrauch beim Zementbrennen auf dem Verblaserost sehr niedrig wird. Z. B. ist es gelungen, Portlandzement aus schlamm- förmigen Ausgangsstoffen mit einem Wärme aufwand von 1000 bis 1200 Cal. für 1 kg Klinker zu erzeugen. Man kann also mit 11 bis 20% Brennstoff, bezogen auf Klinker, auskommen, während man z. B. bei einem Dickschlamm verarbeitenden Drehofen mit einem Brennstoffverbrauch von mindestens 25 % und mehr zu rechnen hat.
Für die Her stellung von Tonerdezement werden beispiels weise nicht mehr als 800 Cal. pro kg Klinker benötigt. Dabei ist es keineswegs erforder lich, wie beim Drehrohrofen einen hoch wertigen Brennstoff zu verwenden, vielmehr lassen sich mit gutem Erfolg auch minder- vrertige, aschareiche Brennstoffe, z. B. auch bituminöse Schiefer und dergleichen be nutzen. Der Aschegehalt dieser Brennstoffe ist selbstverständlich bei der Zusammen setzung des Rohmehls zu berücksichtigen.
Bei den Verblaseverfahren lfnnen in dessen noch Schwierigkeiten durch Ent inischung der Beschickung auf dem Rost und durch Winddurchbrüche auftreten. Indessen ist es möglich, diese Schwierigkeiten in allen Fällen zu beseitigen und zu einem besonders hochwertigen Erzeugnis zu gelangen da durch, dass die Beschickung nach besonderen Gesichtspunkten zusammengesetzt und für das Verblaseverfahren vorbereitet wird. Es wurde nämlich gefunden, dass das Verblasen am gleichmässigsten verläuft und ein sehr lochwertiges Erzeugnis liefert, wenn die Be schickung auf 1 Gewichtsteil feine Ausgangs stoffe.
das sind die für die Portland- oder Tonerdezement-Herstellung verwendeten fein gemablenen Rohstoffe, 0,8-g,5 Gewichts teile I@.ückgut enthält. Zweckmässig wird ausserdem dafür Sorge getragen, dass das fertige Gemisch (den erforderlichen Brenn stoff eingerechnet) unter 20 %, z. B. 10 bis 15 % Feuchtigkeit enthält. Stellt man die Mischung der Beschickung für den Verblase rost in dieser Weise her, so nimmt sie einen körnigen oder krümeligen Zustand an, der einen besonders gleichmässigen Durchgang der Verblaseluft durch die Beschickung ge währleistet.
Durch den zweckmässigsten Feuchtigkeitsgehalt wird ausserdem ver mieden, dass die durch die Mischung erzeug ten Körner und Krümel während des Ver- blasens zerfallen.
Auch auf die Art der Herstellung des Ge misches kommt es an. Die Körnung der Mi schung aus Ausgangsstoffen, Rückgut und Brennstoff wird nämlich am gleichmässigsten und luftdurchlässigsten, wenn die Ausgangs stoffe oder mindestens ein Teil derselben in Schlammform der Mischung beigegeben wer den (das Gemisch kann aber auch auf andere Art hergestellt, das Ausgangsgut z. B. als trockenes Rohmehl in die Mischung einge führt. werden).
Der schlammförmige Zustand der Aus gangsstoffe kann auf verschiedene Weise berbcigeführt werden, z. B. lässt sich der in bekannter Weise hergestellte Dünnschlamm oder Dickschlamm ohne weiteres verwenden. Auch nach dem Halbnassverfahren gewon nene Ausgangsstoffe sind verwendbar. Man kann aber auch die Rohstoffe durch Trocken mahlen vorbereiten und das Rohmehl mit Wasser oder wässerigen Lösungen in Schlamm überführen. Z-#x-eckmässig ist es, mit den schlamm- förmigen Ausgangsstoffen schon die ganze erforderliche Flüssigkeit oder mindestens einen grossen Teil derselben in die Mischung einzubringen. Wird z.
B. ein Dickschlamm mit 3-6 Wasser verwendet. der auf 156 Gewichtsteile Schlamm etwa 100 Gewichtsteile trockene Substanz enthält, so kann sich die Aufgabe mischung für den Saugrost beispielsweise wie folgt zusammensetzen:
EMI0003.0017
156 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Dickschlamm
<tb> <B>18,8</B> <SEP> Rückgut
<tb> 1.2 <SEP> Koksgrus. Diese enthält etwa 15,7 Wasser. Der Brennstoffverbrauch - bezogen auf produzierten Klinker - ist hierbei etwa 18 %. In manchen Fällen genügt es, wenn nur ein Teil der Ausgangsstoffe in Schlammform verwendet wird.
So ist es zum Beispiel mög lich, für die Portlandzement-Herstellung nach dem Verfahren gemäss der Erfindung den Ton in Schlammform, den Kalkstaub und das Rückgut trocken zu verwenden oder umge kehrt.
Das Rückgut wird zweckmässig in Kör nungen unter ewa 1O mm verwendet, z. B. in einer Körnung unter 6 mm, was sieh ebenfalls günstig auf die Gleichmässigkeit der illischung und die Luftdurchlässigkeit der Beschickung auswirkt.
Die Zugabe des Brennstoffes zu der Mischung kann auf verschiedene Weise er folgen. Man kann den Brennstoff, z. B. der fertigen Mischung zusetzen, so dass er in der Beschickung des Verblaserostes in der Haupt sache zwischen den einzelnen Körnchen oder Krümeln der Mischung liegt. Es ist aber auch möglich, ihn während der Mischung beizu fügen oder dem Schlamm oder dem Rückgut vor der Mischung zuzusetzen. Besonders in den beiden letzten Fällen gelangt er dann in die einzelnen Körnchen oder Krümel, aus denen die Beschickung besteht.
Er liegt ziem lich gleichmässig verteilt in den Schichten, die die Oberfläche der einzelnen Körner oder Krümel bilden, so dass die Wärmeüber tragung von dem verbrennenden Brennstoff auf das zu brennende Gut sehr vorteilhaft wird.
Zweckmässig kann es in manchen Fällen sein, zwei oder mehrere Schichten auf den Verbläserost aufzubringen, wobei eine jede Schicht Ausgangsstoffe, Rückgut und Brenn stoff in verschiedenen Mengen und Gewichts- verhältnissen enthält. Da z. B. beim Saug- zugverfahren die untern Schichten der Be schickung besser vorgewärmt werden, können sie weniger Brennstoff oder Rückgut ent halten, und es ist auf diese Weise möglich, noch etwas an Brennstoff zu, sparen.
Die Höhe der Beschickung auf dem Rost soll nicht zu hoch gewählt werden. Es empfiehlt sich, sie unter 40 cm zu halten. die besten Ergebnisse in bezug auf Hoch wertigkeit des Erzeugnisses und Durchsatz leistung wurden mit Beschickungshöhen er halten, die zwischen 20 und 30 ein betrugen. Auch der Druck bezw. Unterdruck, mit dem die Verbrennungsluft durch die Beschickung geführt wird, spielt eine gewisse Rolle. Es empfiehlt sieh, beim Saugzugverblasen den Upterdruck in den unter dem Rost liegenden Saugkästen nicht höher als unter 120 cm Wassersäule zu wählen.
Eine für das Verfahren gemäss der Erfin dung geeignete Einrichtung ist beispielsweise in der Zeichnung schematisch dargestellt: Die Behälter 1, 2 und 3 dienen zur ge trennten Aufnahme von Brennstoff, Dick schlamm und Rückgut. Diese Stoffe werden aus den drei Behältern in dem erfindungs gemäss vorgeschriebenen Gewichtsverhältnis einer Mischvorrichtung 4 zugeführt. Aus dieser gelangt die fertige Mischung in den Aufgabebunker 5 des Wanderrostes 6. Aus dem Bunker 15 wird zunächst auf den Wanderrost, der im Falle der Zeichnung nach Art eines Lurgi-Sinterrostes ausgebildet ist, eine Rostbelagschicht von etwa 10-20 mm Höhe, bestehend aus gebrochenem Klinker, aufgebracht.
Darauf wird aus dem Bunker 5 die Mischung in der jeweils geeigneten Höhe aufgegeben. Die Beschickung wandert unter dem Zündofen 7 hinweg und wird dort an ihrer Oberfläche gezündet. Gleichzeitig wird mittelst des Gebläses 8 Luft durch die Be schickung gesaugt. Die Verbrennungsgase, die aus der Beschickung austreten, strömen aus den Saugkästen 10 durch die Leitung 9 und das Gebläse 8 zur Esse 16.
Der Wander rost bewegt sich mit einer solchen Geschwin digkeit, dass der Brennvorgang jeweils bis zum Rost vorgeschritten und beendet ist, wenn die einzelnen Rosteinheiten sich über die Hinterkante lOa des Saugkastens bezw. des letzten Saugkastens hinweg bewegen. Am Ende des Wanderrostes wird das Sintergut abgeworfen. Es fällt von dem Wanderrost auf den Brecher 17, in dem es auf geeignete Stückgrösse zerkleinert wird. Das Brechgut gelangt auf die Siebvorrichtung 11, die z. B. als Vibrationsrinne ausgebildet ist. Die An ordnung und Wahl der Siebe ist z.
B. so getroffen, dass das Brechgut in drei Korn klassen getrennt wird, von denen die erste etwa unter 6-10 mm, die zweite etwa zwi schen 6-10 und 20-25 und die dritte etwa über 20-25 mm liegt. Die Kornklassen unter etwa 6-10 mm werden bei 14 ausgetragen und als Rückgut verwendet. Die Korngrössen zwischen etwa 6-10 und 20-25 mm, die bei 13 ausgetragen werden, dienen als Rost belag. Das grobe Korn gelangt auf den Stapelplatz oder in die Mahlanlage und wird auf Zement verarbeitet.
Bei der eben beschriebenen Anlage fallen im Vergleich zu einer Drehrohrofenlage Kohlenstaubmühle, Kühltrommel, Abgasver- wertungsvorrichtung und dergleichen fort.
Der Betrieb kann beliebig unterbrochen werden, z. B. ist es möglich, nur während einer Schicht am Tage zu arbeiten. Als Brennstoff kann jeder Abfallbrennstoff, z. B. Abfallkoksgrus Verwendung finden. Der Brennstoff braucht nicht gemahlen zu wer den, soll aber nach Möglichkeit eine Kör nung unter 3 mm aufweisen. Die erfindungs gemäss hergestellten Klinker (sowohl Port- land-, als auch Tonerdezementklinker) lassen sich leicht brechen.
Reparaturen, die einer Neuausmauerung eines Zementdrehrohrofens entsprechen wür den, fallen vollkommen fort und somit auch die dadurch bedingten Betriebsstillstände. Die Betriebsübersicht insbesondere beim Saugzugsinterverfahren ist nunmehr sehr einfach. Die Anlagekosten sind bedeutend niedriger als die einer entsprechenden Dreh rohrofenanlage. Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung ist es fernerhin möglich, die Zementrohstoffe auf eine niedrige Sinter- und Schmelztemperatur einzustellen, oder solche Zemente zu sintern, deren Schmelzpunkte verhältnismässig niedrig sind, wie z.
B. bei eisenoxydreichen Zementen aller Art, z. B. Kühlzement oder Eisentonerdezement. Beim Drehofen war dies nur in beschränktem Masse möglich wegen der Gefahr der Ansatz bildung.
Das Verfahren gemäss Erfindung wird nach den gleichen vorstehend dargelegten Gesichtspunkten durchgeführt, einerlei, ob Portlandzemente aller Art, z. B. auch weisser Portlandzement oder Tonerdezement oder andere Sonderzemente hergestellt werden sollen. Für alle Zementsorten lässt sich der gleiche Ofen, vorzugsweise der Saugrost, ver wenden.
Die Basis der Zementrohstoffe kann, was die Kalkseite anbetrifft, dabei auf Gips oder (und) Kalk und Hochofenschlacke und (oder) Mergel beruhen, und es können als ton- erde- und eisenoxydhaltige Komponenten ent weder Ton oder Hochofenschlacke oder Bauxit oder Asche oder Eisenerze und der gleichen oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Stoffe verwendet werden.
Unterschiede zwischen der Portland- und Tonerdezement- und Sonderzementherstellung gemäss der Erfindung bestehen lediglich im Brennstoffaufwand und in dem Mischungs verhältnis der Ausgangsstoffe mit dem Rückgut, welche natürlich der jeweiligen Natur der Ausgangsstoffe angepasst werden müssen.