CH495922A - Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel, insbesondere Zement aus brikettiertem Rohmehl, in welchem die Kalziumkomponenten hauptsächlich aus gebranntem Kalk besteht, unter Ausnützung der Klinkerbildungswärme.



   Die Herstellung von Zement aus brikettiertem   Branntkalkrohmehl    ist an sich bekannt. Die für derartige Prozesse erforderliche Wärme wird durch Brennstoff erzeugt. Dadurch verteuert sich das Verfahren und kann sogar unrentabel werden.



   Es ist ferner bekannt, dass die Klinkerbildung aus den Oxyden des Kalziums, Siliziums, Aluminiums und des Eisens exotherm, d.h. unter Freiwerden von Wärme verläuft und dass sie bei Verwendung von Branntkalk als Rohstoff bei etwa   900 - 9500C    einsetzt und nach Abschluss der Sinterung bei Temperaturen um 1350 bis 14000 C beendet ist. Je nach der Zusammensetzung des   Klinkers,    d.h. je nach dem Gehalt der einzelnen Oxyde beträgt die freiwerdende Wärme 90-110 Kcal/kg Klinker. Im Durchschnitt kann ein Wert von etwa 100 Kcal/kg Klinker angenommen werden.



   Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass man mit sehr geringer und sogar ohne Brennstoffzufuhr hydraulische Bindemittel, wie Zement und dergleichen herstellen kann, wenn man das Rohmehl mit einem Rückstand von weniger als   107,.    vorzugsweise weniger als 8%, auf dem 4900-Maschen-Sieb (nach DIN 4188), gegebenenfalls unter Zusatz geringer Bindemittel mengen brikettiert, worauf die Briketts einem Reaktor aufgegeben werden, in welchem sie im Gegenstrom durch heisse Luft, welche zuvor durch den glühenden Klinker erwärmt wurde, auf die Reaktionstemperatur der Klinkerbildung gebracht werden, wobei die Luftmenge 0,68 bis 0,82, vorzugsweise 0,72 bis 0,78 Nm3/kg abgezogene Klinker beträgt.



   Es ist zweckmässig, dass man die Ausgangsstoffe für die Rohmehlbriketts, insbesondere den Ton, den Sand bzw. die Hochofenschlacke vor dem Vermischen mit dem Branntkalk trocknet, weil sich sonst der Branntkalk mit der Feuchte der Zuschläge zu Kalziumhydroxyd umsetzt und daher in den Briketts nicht mehr als Branntkalk vorliegt. Vorzugsweise soll der Gehalt des
2 Rohmehls bzw. der Rohmehlbriketts an Ton, Kalkhydrat oder Kalziumkarbonat nur so hoch sein, dass zur Zersetzung dieser Stoffe höchstens etwa 70 Kcal/kg Klinker verbraucht werden.



   Es kann weiterhin von Vorteil sein, den Ton vorher zu entwässern.



   Die Bildung der Klinkermineralien setzt bei der Verwendung von Branntkalk als Kalkkomponente, wenn die Bedingungen des erfindungsgemässen Verfahrens eingehalten werden, nach einer Erwärmung der Rohmehlbriketts auf   900-9500    C merklich ein und ist nach Abschluss der Sinterung bei etwa 1350-14000 C beendet. Zwischen diesen beiden Temperaturbereichen wird die erwähnte Wärmemenge von 90-110 Kcal/kg Klinker frei, welche zur Aufheizung des Gutes zur Verfügung steht. Selbstverständlich muss dafür gesorgt werden, dass die fühlbare Wärme des entstandenen Klinkers, die bei 14000 C etwa 365 Kcal/kg Klinker beträgt, möglichst vollständig im System verbleibt. Dazu ist es zunächst wichtig, dass der Reaktor, der nach Art eines Schachtofens ausgebildet sein kann, gut isoliert ist und Abstrahlungsverluste von höchstens 40 Kcal/kg Klinker zulässt.

  Dies ist mit bekannten technischen Mitteln ohne weiteres erreichbar.



   Die fühlbare Wärme des entstandenen Klinkers wird von entgegenströmender Luft aufgenommen, die die Wärme an die Rohmehlbriketts abgibt und sie mindestens auf Reaktionstemperatur erwärmt.   Erfindungsge-    mäss sind dies 0,68-0,82 Nm3/kg Klinker, vorzugsweise 0,72 - 0,78 Nm3/kg. Geht man von Briketts mit einer Rohmehlzusammensetzung aus, die bei der Klinkerbildung eine Wärmemenge von 90 Kcal/kg freisetzt, so wird eine Luftmenge genügen, die an der unteren Grenze des angegebenen Bereichs liegt. Andererseits wird man eine Luftmenge, die an der oberen Grenze des Bereiches liegt, verwenden müssen, wenn aufgrund der Zusammensetzung des Rohmehls die freiwerdende Wärmemenge nahe 110 Kcal/kg Klinker liegt.



   Für den einwandfreien Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens ist es zweckmässig, wenn die Temperatur der Abluft 6, d.h. nach dem Passieren der mit Rohmehlbriketts beschickten Vorwärmezone 2, 2000 C nicht über  steigt. Dies entspricht einem Wärmeverlust von etwa 45 Kcal/kg Klinker bei 0,8 Nm3 bei einer Bezugstemperatur von 200 C. Hohe Ablufttemperaturen würden einen zu grossen Wärmeverlust des Systems verursachen.



     Zweckmässig    lässt man die Temperatur der Abluft jedoch nicht unter den Taupunkt fallen, weil sonst das aus Kalkhydrat oder Ton entweichende Wasser im oberen Teil der Vorwärmezone kondensiert und mit dem Branntkalk Kalziumhydroxyd bildet, zu dessen Zersetzen weitere Wärmemengen aufgewendet werden müssen.



   Erfindungsgemäss ist es vorteilhaft, wenn die fühlbare Wärme des entstandenen Klinkers weitgehend an die entgegenströmende Luft abgegeben wird.



  Daher ist darauf zu achten, dass der aus der Kühlzone 4 austretende Klinker 5 eine Temperatur von höchstens 1500 C aufweist, was etwa 25 Kcal/kg Klinker bei einer Bezugstemperatur von 200 C entspricht. Ein Wärmeverlust in dieser Höhe ist ohne weiteres tragbar. Vorzugsweise sollte jedoch die Temperatur des austretenden Klinkers niedriger als 1300 C sein. Diese Temperaturbedingungen kann man in einfacher Weise durch Bemessung der entgegenströmenden Luftmengen regulieren, d.h., bei hoher Klinkeraustragstemperatur wird man die Luftmenge vergrössern und bei einem zu starken Abfallen der Klinkeraustragstemperatur entsprechend vermindern.



   Selbstverständlich ist es auch möglich, die Klinkeraustragstemperatur bei gleichbleibender Luftmenge über die Klinkeraustragsmenge zu regeln, d.h., bei hoher Klinkeraustragstemperatur wird man die Austragsmängel vermindern und bei niedriger Temperatur vergrössern.



   Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gestaltet sich relativ einfach. Wie erwähnt, kann man als Reaktor eine Art Schachtofen verwenden, wie sie auch zum Entsäuren von Kalk und Dolomit verwendet werden. Derartige Schachtöfen müssen selbstverständlich sorgfältig isoliert sein. Die Rohmehlbriketts 1 werden in üblicher Weise oben aufgegeben. Zum Anfahren des Reaktors müssen die in der Reaktionszone 3 befindlichen Briketts zunächst auf die Klinkermineralbildungstemperatur gebracht werden. Zur Kühlung des entstehenden Klinkers wird im Gegenstrom von unten her Luft 7, am besten mit einem Gebläse, eingeführt. Diese Luft nimmt die fühlbare Wärme des Klinkers auf und gibt sie nach dem Passieren der Sinterzone an die Rohmehlbriketts ab, wobei diese auf die Klinkerbildungstemperatur erwärmt werden. Das Verfahren erfordert daher nur zur Inbetriebsetzung des Ofens Brennstoff.

  Bei Einhaltung der optimalen Bedingungen ist eine weitere Brennstoffaufgabe nicht notwendig. Die folgenden beispielhaften Angaben sollen die Wärmebilanz des Verfahrens aufzeigen.



   Bei guter Wärmeisolierung 8 des für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienenden Schachtreaktors, entsprechend z.B. einem Wandwärmeverlust von ca. 10 Kcal/kg Klinker, einer Temperatur des austretenden Klinkers von ca. 700 C = 10 Kcal/kg Klinker u. einer Ablufttemperatur von 1000 C = 20 Kcal/kg Klinker könnten z.B. 100 bis ca. 40 = ca. 60 Kcal für die Zersetzung von Ton, Kalkhydrat und Restkarbonat aufgewendet werden.



   So kann man z.B. ein Rohmehl verwenden, welches als Hydraulefaktor Ton enthält, und welches   3,5%    Kalziumhydroxyd, sowie 9% Kalziumkarbonat enthält.



  Die für die Zersetzung dieser Stoffe aufzuwendenden Energiemengen betragen 21, 7 und 32 Kcal/kg Klinker.



   Eine schematische Übersicht des Verfahrens gibt die Zeichnung.



   Die erfindungsgemäss angegebene Feinheit des Rohmehls bzw. der einzelnen Komponenten ist erforderlich, damit ein überhöhter Frei-Kalkgehalt im Klinker vermieden wird. Selbstverständlich ist für eine gute Durchmischung der Komponenten zu sorgen.



   Es kann wärmewirtschaftlich von Vorteil sein, wenn die in den Schachtreaktor eingeführte Luft ganz oder teilweise im Kreis gefahren wird. Hierdurch vermindern sich gleichzeitig die Kosten für die Entstaubung der Abluft.



   Wie eingangs erwähnt, beträgt die bei der Klinkerbildung freiwerdende Wärmemenge   90-100 Kcal/kg    Klinker.



   Die maximal möglichen Verluste für Abstrahlungswärme von höchstens 40 Kcal/kg Klinker (Seite 1, Zeile 22, Spalte 2) sowie der Wärmeverlust von etwa 45 Kcal/ kg Klinker (Seite 2, Spalte 1, Zeilen 1 bis 10) und der Wärmeinhalt des ausgetragenen Klinkers von etwa 25   Kcallkg    Klinker (Seite 2, Spalte 1, erster vollständiger Absatz) können nur dann in Kauf genommen werden, wenn sonstige Wärmebeträge z.B. für endotherme chemische Reaktionen, wie Dehydratisierung von Calciumhydroxydanteilen, Entwässerung von Ton oder Entsäuerung restlicher Carbonate nicht aufgewendet zu werden brauchen.

 

   Es handelt sich bei den obigen Angaben daher um die ungünstigsten Bedingungen. In der Praxis wird man solche Restbeträge einkalkulieren müssen, so dass man nicht unter diesen ungünstigsten Bedingungen für Abstrahlungsverluste, Ablufttemperatur und Wärmeinhalt des Klinkers arbeiten kann, wenn das Verfahren funktionieren soll.



   Die Herstellung der Briketts kann, in an sich bekannter Weise, auf den in der einschlägigen Industrie benutzten Maschinen erfolgen, wobei als Bindemittel Wasser oder andere dafür übliche Stoffe Verwendung finden können.



   Nach der vorliegenden Erfindung kann man nicht nur das beschriebene Verfahren für Herstellung hydraulischer Bindemittel durchführen, sondern auch alle anderen Verfahren, die unter freiwerdender exothermer Wärme in einem Schachtreaktor durchgeführt werden können. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel, insbesondere Zement, durch Sintern von brikettiertem Rohmehl, in welchem die Kalziumkomponente hauptsächlich aus gebranntem Kalk besteht, unter Ausnützung der Klinkerbildungswärme, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmehl mit einem Rückstand von weniger als 10% auf dem 4900-Maschen-Sieb nach DIN 4188 brikettiert wird. worauf die Briketts einem Reaktor aufgegeben werden, in welchem sie im Gegenstrom durch heisse Luft, welche zuvor durch den glühenden Klinker erwärmt wurde, auf die Reaktionstemperatur der Klinkerbildung gebracht werden, wobei die Luftmenge 0,68 bis 0,82 Nm5 je kg abgezogenen Klinker beträgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmehl einen Siebrückstand von weniger als 8% aufweist.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge 0,72 bis 0,78 Nm3 je kg abgezogenen Klinker beträgt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rohmehl unter Zusatz geringer Mengen von Bindemitteln, wie Wasser, brikettiert.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmehl, Ton, Kalkhydrat oder Kalziumkarbonat nur in solchen Mengen enthält, dass zu deren Zersetzung höchstens etwa 70 Kcal/kg Klinker verbraucht werden.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft eine Temperatur von weniger als 2000C aufweist, die aber vorzugsweise oberhalb des Taupunktes liegt.

   6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des abgezogenen Klinkers niedriger als 1 500C, vorzugsweise niedriger als 1 300C ist.

   7. Verfahren nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft ganz oder teilweise wiederverwendet wird.

   8. Verfahren nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch die ausschliessliche Verwendung von bei der Klinkerbildung freiwerdender Wärme und der fühlbaren Wärme des entstehenden Klinkers.