NL8302060A - Werkwijze en inrichting voor het voortbrengen van hydraulische cementen. - Google Patents

Description

- 1 -

Werkwijze en inrichting voor het voortbrengen van hydraulische cementen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het voortbrengen van Portland en 5 andere hydraulische cementen, en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het maken van dergelijke cementen onder gebruikmaking van elektrische energie.

De hydraulische cementen zijn reeds lang onderkend als een belangrijke groep van cementeringsmaterialen, die 10 in hoofdzaak worden gebruikt in de constructie-industrie.

Deze cementen bezitten de speciale eigenschap, dat zij binden en uitharden onder water. De essentiële componenten van de cementen zijn kalk (CaO), siliciumdioxyde (Si02), aluminiumoxyde (Al202), en de daarvan afgeleide verbindingen. 15 In aanwezigheid van water reageren deze ver bindingen teneinde uiteindelijk een verhard produkt te vormen, dat gehydrateerde calcium en aluminiumoxyde-silicaten bevat. De hydraulische cementen omvatten Portland-cement alsook hoog aluminiumoxydecement, hydraulische 20 kalk, en andere minder bekende cementen.

Van alle hydraulische cementen is Portland-cement verreweg de belangrijkste. Portland-cement is een zeer belangrijk constructiemateriaal, dat gebruikt wordt in vrijwel elk beton, alsook in de meeste metsel-25 species. De hoofdcomponenten van Portland-cement zijn tricalciumsilicaat (3Ca0-Si02), dicalciumsilicaat (2Ca0.Si02), en tricalciumaluminaat (3Ca0*Al202), welke alle in gemalen of gepoederde toestand reageren met water onder het vormen van een harde, steenachtige substantie, die bij 30 elkaar gehouden wordt met tussenverweven kristallen. Andere verbindingen zoals magnesiumoxyde (MgO) en tetracalcium-aluminoferriet (4Cao*Al203*Fe202), die voorkomen in Portland-cement, vertonen geen cementachtige eigenschappen.

De exacte samenstelling van Portland-cement wordt gede-35 finieerd in ASTM Standard Specifications, die worden geaccepteerd door de industrie.

Portland-cement wordt in de meeste fabrieken, die het cement voortbrengen, verkregen door het fijn onderling vermalen van kalk en siliciumdioxyde-bevattende 8302060 - 2 - materialen, en het verhitten van het mengsel in een draaioven tot op het smeltpunt. Smelting geschiedt bij of nabij 1290°C, waarbij de juiste temperatuur afhangt van de chemische samenstelling van de voedingsmaterialen en 5 het soort en de hoeveelheid fluxen, die in het mengsel aanwezig zijn. De hoofdfluxen zijn aluminiumoxyde (A^O^) en ijzeroxyde , en deze fluxen maken het mogelijk, dat de chemische reacties optreden bij relatief lagere temperaturen. Normaliter wordt de kalk verkregen uit 10 natuurlijke kalkachtige afzettingen, zoals kalksteen, mergel, en aragoniet. Onder bepaalde omstandigheden kan kalk worden afgeleid van industriële bijprodukten zoals fosforgips, een pulverachtig calciumsulfaat, dat kan worden verkregen van de bereiding van fosforzuur. Het silicium-15 dioxyde en de fluxen worden aan de andere kant normaliter afgeleid van natuurlijke kleihoudende afzettingen zoals klei, kleischalie, en zand.

Meer specifiek worden voor het bereiden van Portland-cement een kleihoudend materiaal en een kalkhoudend 20 materiaal verbrijzeld, gemengd, en samen vermalen tot een fijn poeder, waarbij de eigenschappen van de twee materialen en de samenstelling van elk wordt gehandhaafd binnen nauwe grenzen. Het mengsel wordt overgevoerd in het bovenste einde van een draaioven, waar het ten slotte wordt 25 verhit tot het smeltpunt. Alvorens dit punt worden echter water en kooldioxyde uitgedreven. Wanneer het heetste gebied wordt genaderd, smelt een deel van het onderling vermalen mengsel van materialen en vinden chemische reacties plaats tussen de bestanddelen van het ruwe 30 mengsel. In de loop van deze reacties worden nieuwe verbindingen gevormd. Nadat het heetste gebied is gepasseerd, smelten de verbindingen en vormen zij een klinker. Deze klinker wordt dan afgevoerd in een of andere vorm van een koeler. Na gekoeld te zijn wordt de klinker 35 gemengd met een zorgvuldig beheerste hoeveelheid gips, en het mengsel wordt vermalen tot een fijn poeder. Dit fijngemalen poeder is het commerciële Portland-cement.

Draaiovens variëren in lengte en diameter.

Zij wentelen langzaam rond (één wenteling in elk 1 of 40 2 minuten of meer), en, aangezien zij in geringe mate 8302060 - 3 - geheld zijn, verplaatst de lading zich langzaam benedenwaarts naar het hete einde van de oven. Ten gevolge van de verhitting vanaf het ondereinde ontwikkelt een draaioven zijn hoogste temperaturen in een tamelijk nauwe zone 5 van de oven, waarbij de temperatuur progressief lager wordt naar het boveneinde toe. Op geen enkel tijdstip geraakt het gehele mengsel in de draaioven, zelfs in de heetste zone ervan, in gesmolten toestand. Er zijn speciale vuurvaste materialen vereist, speciaal voor de hete zone 10 aan het ondereinde, en wanneer de oven eenmaal is ontstoken, moet deze continu in bedrijf blijven, aangezien anders het kostbare vuurvaste materiaal zal worden beschadigd door thermische schokken bij koelen en opnieuw verhitten. Indien men probeert om een draaioven te bedrijven boven 15 zijn normale bedrijfstemperatuurgebied, zal dit tot gevolg hebben, dat een hoog percentage van het voedingsmengsel vloeibaar wordt op één tijdstip en onbeheerst uit de oven loopt. Dit kan eveneens ernstige schade veroorzaken aan de vuurvaste materialen, aan de ovenmantel, en aan 20 de klinkerkoeler.

Algemeen wordt een draaioven verhit door een fossiele brandstof te verbranden aan zijn onderste einde, waarbij de hete verbrandingsgassen naar boven stijgen in de oven. Warmte-energie wordt overgedragen aan de 25 zich naar beneden verplaatsende ruwe voeding door direkt contact en indirekt door het verhitten van de vuurvaste bekleding. Als de ruwe materialen worden gedroogd, verhit, en gedeeltelijk gecalcineerd door de hete gassen, worden sommige van de fijnere deeltjes 30 opgenomen en uit de oven getransporteerd als ovenstof.

De ovenstof bevat gewoonlijk enige alkaliën, primair in de vorm van verbindingen van natrium en kalium, aangezien deze gewoonlijk worden aangetroffen in de ruwe voeding en tevens in kool, die wordt gebruikt 35 als een brandstof. De ruwe voeding en de brandstof bevatten verder vaak zwavel, dat vervluchtigt en de gasstroom binnenkomt, waar het gewoonlijk wordt gecombineerd met kalksteen en alkaliën onder het vormen van sulfaten.

Het ovenstof wordt initieel teruggevoerd naar de oven, 40 maar uiteindelijk wordt het alkali of sulfaatgehalte 8302060 - 4 - ervan zo groot, dat het niet geschikt is voor het vervaardigen van cement, en moet worden afgevoerd. Dit biedt een afvoeringsprobleem. Die zwavelverbindingen, die niet combineren met alkali of kalk, gaan weg met 5 de verbrandingsgassen. Indien zwavel, alkaliën of andere deeltjesmaterie in voldoende hoge hoeveelheden aanwezig zijn, kan de verbrandingsgasstroom onaanvaardbaar worden voor de omgeving, en behandeling vereisen, teneinde aan uitstotingsstandaarden te voldoen.

10 In het kort komt het er op neer, dat het draai- ovenproces, dat gewoonlijk wordt gebruikt voor het bereiden van Portland-cement, een grote kapitaalinvestering vereist, en geen in warmte-opzicht efficiënt apparaat is. Verder moet de oven verhit blijven, wanneer deze eenmaal is 15 ontstoken, en operationeel blijven, totdat zij wordt afgesloten op een vastgestelde wijze, aangezien de warmteschokken, die optreden bij koelen, de vuurvaste bekleding en mantel ervan zullen beschadigen, hetgeen zeer kostbaar is.

20 In het verwante Amerikaanse octrooischrift 4.213.791 wordt een werkwijze beschreven voor het vóórtbrengen van Portland en andere hydraulische cementen in een elektrische oven, waardoor de noodzaak voor een draaioven wordt geëlimineerd. Een belangrijk aspect van 25 de werkwijze, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.213.791, is de mogelijkheid om een grote verscheidenheid van voedingsmaterialen te gebruiken, waaronder natuurlijk optredende kalkachtige en kleihoudende materialen, alsook bijprodukten van industriële processen, ongeacht 30 of deze materialen in gesmolten of poederachtige of niet poederachtige vaste toestand zijn. Installaties, waarbij het concept van het bovengenoemde octrooischrift wordt gebruikt, zijn aanzienlijk minder kostbaar dan een gebruikelijke draaioven, en kunnen belangrijk in 35 afmetingen worden teruggebracht, waardoor het mogelijk wordt installaties te construëren in lokaties dichter bij het gebruiksgebied van de cementen, zodat de ver-schepingskosten kunnen worden gereduceerd. Verder kunnen installaties, welke de werkwijze van het type, beschreven 40 in'het Amerikaanse octrooischrift 4.213.791 toepassen, 8302060 - 5 - worden onderbroken tot die mate, dat zo'n installatie volledig wordt afgesloten zonder dat de bij het proces gebruikte uitrusting wordt beschadigd. Verder biedt het de mogelijkheid om de meest energie-efficiënte drogings-, 5 voorverhittings-, en calcineringsapparatuur, die beschikbaar is te kiezen, die het meest geschikt is voor de ruwe cementvoedingsmaterialen.

Er is vastgesteld, dat bij het in de praktijk brengen van de werkwijze, beschreven in het eerder genoemde 10 Amerikaanse octrooischrift 4.213.791 een belangrijk voordeel wordt verkregen, indien de oven wordt bekleed met een bekledingsmateriaal, dat dezelfde of nagenoeg dezelfde samenstelling heeft als het gewenste cement.

Bij een voorkeursuitvoering van de werkwijze, zoals 15 algemeen gedefinieerd in het octrooischrift 4.213.791 wordt in het bijzonder een smelt gehouden binnen een holte in de oven, welke is bekleed met het gewenste cement, waarbij de smelt nagenoeg dezelfde chemische samenstelling heeft als het gewenste cement. Geschikte voedingsmaterialen 20 worden ingebracht in de holte, waarbij het voedings- materiaal in de juiste verhouding is gebracht, teneinde bij het chemisch combineren het gewenste cement voort te brengen. De smelt wordt verhit binnen de holte in voldoende mate om het mogelijk te maken, dat de materialen 25 vloeibaar worden en chemisch combineren in de smelt, waarbij de verhitting wordt uitgevoerd door middel van elektrische energie. De smelt wordt periodiek of continu weggenomen van de holte en gekoeld. Het koelen van de weggenomen smelt wordt bestuurd teneinde deze te 30 doen stollen tot een stof, die de chemische samenstelling en eigenschappen bezit van het gewenste Portland- of hydraulische cement.

Er thans verdere verbeteringen en voorkeursuitvoeringen voor de werkwijze, beschreven in het 35 Amerikaanse octrooischrift 4.213.791 ontdekt en ontwikkeld. Deze verbeteringen omvatten: 1) de wijze, waarop de smelt wordt weggenomen van de oven en gekoeld teneinde op consistente wijze een hydraulische cement te leveren, die de gewenste 40 constitutie bezit, 8302060 - 6 - 2) de wijze, waarop het ruwe materiaal voor het voortbrengen van het cement wordt ingevoerd in de smelt, die binnen de oven wordt gehouden, 3) de inrichting en de wijze, waarop de smelt 5 elektrisch wordt verhit, omvattende de bijzondere wijze, waarop de plasmaboogtoortsen, gebruikt in de voorkeursuitvoering van de werkwijze, zijn gemonteerd binnen en op de oven, 4) de wijze, waarop de bekleding binnen de 10 oven wordt aangebracht en gehouden, waarbij dit in samenhang is met het volume en de verhouding van de ruwe materialen, die worden ingevoerd in de oven, 5) de wijze, waarop de verhouding van voedings-materialen wordt ingevoerd in de oven, teneinde de 15 juiste verhoudingen van calcium en siliciumdioxyde te handhaven in de smelt, die uiteindelijk het cement vormt, dat de gewenste samenstelling heeft, en 6) de wijze, waarop een gas ten gebruike in de speciale elektrische toortsen wordt geproduceerd 20 in het systeem en uiteindelijk toegevoerd naar de toortsen zodanig, dat wordt vermeden, dat schadelijke gassen in de atmosfeer komen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de volgende gedetailleerde beschrijving 25 onder verwijzing naar de tekening, waarbij in de figuuren gelijke verwijzingscijfers en letters gebruikt zijn om overeenkomstige onderdelen aan te geven, waar deze in verschillende figuren voorkomen. In de tekening toont: 30 fig. 1 een aanzicht in perspectief van een totaalinrichting, fig. 2 een dwarsdoorsnede van de oven volgens lijn II-II van fig. 1, waarbij delen weggelaten zijn, fig. 3 een opengebroken dwarsdoorsnede algemeen 35 volgens III-III van fig. 1, waarin de gasuitlaat in groter detail getoond is, fig. 4 een aanzicht gedeeltelijk in doorsnede, waarin de voedingsplunjer weergegeven is, fig. 5 een doorsnee volgens V-V van fig. 4, 40 waarin het veegorgaan in groter detail getoond is, 8302060 - 7 - fig. 6 een aanzicht in perpectief, gedeeltelijk in doorsnede van de ontladingskoker van de oven, fig. 7 een gedeeltelijk opengebroken doorsnee-aanzicht volgens VII-VII van fig. 6 van de ontladingskoker,

5 fig. 8 een doorsnede, genomen volgens VIII-VIII

van fig. 7, fig. 9 een uiteengenomen aanzicht van de grond-plaat en aansluitmiddelen voor de oven, fig. 10 een doorsnee van de watergekoelde mantel 10 rond de tapopening, fig. 11 een vlak aanzicht volgens XI-XI van fig. 10, fig. 12 een aanzicht vanaf de bovenzijde van een gewijzigde oven met een aantal toortsen, voedingsorganen 15 en tapgaten, fig. 13 een doorsnee volgens XIII-XIII van fig.

12, fig. 14 een vlak aanzicht van een alternatieve uitvoering van de oven, 20 fig. 15 een doorsnee in zijaanzicht van een alternatieve uitvoering van de oven, waarbij een elektrische boog als warmtebron gebruikt wordt, fig. 16 een bovenaanzicht, gedeeltelijk weggebroken, van de oven, getoond in fig. 15, en 25 fig. 17 een vereenvoudigd dwarsdoorsnedeaanzicht van een plasmaboogtoorts, die werkt volgens de transporter ingsmodus .

Aangezien Portland-cement de meest belangrijke van alle hydraulische cementen is, zal de werkwijze worden 30 beschreven in verband met de bereiding van Portland-cement. Het zal evenwel duidelijk zijn, dat door het variëren van de ruwe materialen en verhoudingen ook andere hydraulische cementen kunnen worden voortgebracht.

Bij het opstarten.van de installatie worden 35 ruwe materialen gevoed aan de oven in beheerste proporties teneinde de componenten te leveren in de juiste verhouding, nodig voor de bereiding van Portland-cement. De materialen, die initieel worden toegevoerd aan de oven, worden verhit voor het vormen van een smelt binnen de oven. Zoals boven 40 opgemerkt, is een belangrijk aspect van een voorkeurs- 8302060 - 8 - uitvoering van de onderhavige werkwijze het leveren van een smelt, die zijn eigen bekleding of skull vormt binnen de oven, welke dient als vuurvaste bescherming voor de ovenmantel. Bij een voorkeursuitvoering worden daarom 5 de componenten toegevoerd aan de oven in zodanige proporties, dat de chemische samenstelling, nodig voor Portland-cement, wordt geleverd, en voor het vormen van een bekleding of skull voor de ovenmantel.

Wanneer de smelt en de bekleding eenmaal zijn 10 ingesteld in de oven, worden de ruwe voedingsmaterialen continu toegevoegd aan de smelt in de juiste proporties. Deze ruwe materialen kunnen gesmolten of vast zijn, en wanneer zij in de vaste vorm zijn, kunnen zij poederachtig of nodulair zijn. Verder kunnen zij op omgevings-15 temperatuur zijn, of voorverhit zijn of zelfs voor- gecalcineerd. In het geval van nodulair materiaal dient de praktische bovenste afmetingsbegrenzing zodanig te worden bepaald, dat de klompjes niet tussenbeide komen met het bedrijf van de oven en de voedingsuitrusting 20 ervan. Met het oog hierop bereikt de smelt hoge temperaturen, zodat alle materialen, die daar ingevoerd worden, uiteindelijk een gesmolten toestand bereiken.

Eén van de ruwe voedingsmaterialen moet een kalkbron omvatten, dat wil zeggen calciumoxyde (Cao).

25 Een algemene en praktische bron van kalk is kalksteen, dat primair calciumcarbonaat (CaCO^) bevat. Bij verhitting op ongeveer 900°C ontleedt deze verbinding tot kalk (CaO) en kooldioxyde (CC^) , welke laatste als gas kan ontsnappen in de atmosfeer, of zoals hierna 30 zal worden uiteengezet, kan worden gebruikt in het proces. De kalksteen kan worden voorverhit voorafgaand aan de invoering ervan in de oven, teneinde een gedeelte of al het kooldioxyde uit te drijven. In het geval van voorverhitten behoeft de inrichting een geringer 35 verbruik aan elektrische energie. Hoewel kalksteen zeer algemeen is, bevatten andere natuurlijk voorkomende kalkhoudende materialen eveneens hoge hoeveelheden calciumcarbonaat, en zijn deze evenzeer geschikt om te gebruiken als ruw voedingsmateriaal bij de onderhavige 40 werkwijze. Dergelijke materialen omvatten aragoniet, 8302060 - 9 - krijt, mergel, cementrots, of zeeschelpen. Gewoonlijk worden natuurlijk optredende kalkhoudende materialen verbrijzeld tot een nodulaire vorm voor toepassing bij het onderhavige proces, maar eventuele fijngruis, geproduceerd 5 bij het verbrijzelen, is eveneens geschikt als voedings-materiaal, en kan in de smelt worden ingevoerd samen met de klontjes, bij voorkeur na voorverhitting en calcinering te hebben ondergaan, zodat kalk wezenlijk het voedings-materiaal is, dat wordt ingevoerd.

10 De bijprodukten van verschillende industriële processen zijn eveneens geschikt om te gebruiken als bron van kalk. Verschillende afvalsstoffen van rookgaswassers bevatten een aanzienlijke hoeveelheid kalk.

Eveneens geschikt is ovenstof, dat normaal wordt ver-15 zameld van gebruikelijke cementovens, en een hoog gehalte aan alkali en zwavel heeft. Fosforgips of natuurlijk voorkomend gips, dat in wezen bestaat uit calciumsulfaat (CaSO^), kan eveneens worden gebruikt als kalk-bron, maar dan moeten er geschikte middelen aanwezig 20 zijn om af te kunnen rekenen met het zwaveltrioxyde (SO^J-gas, bijv. produktie van zwavelzuur of elementair zwavel.

De ruwe voedingsmaterialen moeten tevens een bron van siliciumdioxyde (SiC^) omvatten. Een geschikte 25 bron voor vast siliciumdioxyde zijn bepaalde natuurlijk voorkomende kleihoudende materialen zoals klei, kleischalie, lei, en zand. Deze vaste materialen kunnen gemakkelijk worden gereduceerd tot fijnmaterialen of klompjes, indien zij niet reeds in deze toestand zijn, en worden als 30 zodanig in de smelt ingebracht, hetzij op omgevingstemperatuur, of bij voorkeur voorverhit. Bepaalde soorten vliegas en eveneens koolassen hebben een hoog gehalte aan siliciumdioxyde en kunnen al dan niet voorverhit in de smelt worden ingevoerd.

35 Een andere bron van zowel kalk als silicium dioxyde is calciumsilicaat (CaO'SiC^), dat wordt aangetroffen in slakken, afkomstig van vele industriële processen.

De hoogovens, gebruikt bij het produceren van staal, produceren bijv. een grote hoeveelheid slak. Hetzelfde 40 geldt voor bepaalde processen, die worden gebruikt voor 8302060 - 10 - het extraheren van fosfor uit calciumfosfaatrotsen, en andere processen, gebruikt voor het smelten van chroomerts. De slak is vanzelfsprekend initieel in gesmolten toestand en wordt gewoonlijk als zodanig uitgeschonken voor het 5 produceren van een slakkenhoop, die groter en groter wordt. Tot nog toe vond men weinig toepassing voor de slak, en als gevolg nam de slakophoping slechts toe. De slak kan worden opgebroken in een korrelige- of klompachtige consistentie, en na een juiste proportionering met andere 10 kalkbronnen of siliciumdioxyde worden ingevoerd als zodanig in de smelt in de oven.

De energiebehoeften van het cementmakingsproces kunnen aanzienlijk worden omlaag gebracht, indien de slak wordt ingevoerd in de elektrische oven in zijn oor-15 spronkelijk gesmolten conditie. In dit verband zij opgemerkt, dat calciumsilicaat smelt bij ongeveer 1300°C, en er is een aanzienlijke hoeveelheid warmte nodig om het kalkhoudende deel te calcineren en het calciumsilicaat tot deze temperatuur te verhogen. Dit is nu mogelijk, voorop-20 gesteld, dat de cementmaakfaciliteit in dichte nabijheid is van het industriële proces, waarvan de slak afkomstig is. Aangezien de ovens, nodig voor de onderhavige werkwijze relatief klein zijn, en geringe kosten hebben in vergelijking met een gebruikelijke draaioveninstallatie, is 25 dit mogelijk.

De ruwe voedingsmaterialen kunnen verder additioneel aan een kalkbron en een siliciumdioxydebron tevens een bron van aluminiumoxyde (A^O^) omvatten, hoewel de hoeveelheid aluminiumoxyde, die kan worden 30 gebruikt, aanzienlijk minder is dan de hoeveelheid kalk of siliciumdioxyde. Dit dioxyde en aluminiumoxyde worden vaak samen aangetroffen in de natuur, alsook in de slakachtige bijprodukten van veel industriële processen, zodat Vaker wel dan niet de siliciumdioxydebron eveneens 35 zal dienen als bron van aluminiumoxyde.

Verder kunnen de voedingsmaterialen een vloei-middel bevatten, teneinde de temperatuur omlaag te brengen, waarbij de gewenste chemische reacties zullen optreden in de smelt van de oven. In een bepaalde mate funktioneert 40 het aluminiumoxyde zowel als vloeimiddel alsook als een 8302060 - 11 - belangrijke cementverbinding. Een ander gebruikelijk vloeimiddel is ijzeroxyde (Fe203), dat evenals aluminium-oxyde wordt aangetroffen in veel kleiachtige substanties, alsook slakachtige industriële bijprodukten, en is tevens 5 bruikbaar voor het absorberen van enige overmaat kalk in cementmengsels.

Andere materialen treden vaak in kleine hoeveelheden op in de verschillende voedingsmaterialen. Deze omvatten, zonder daartoe beperkt te zijn, de verbindingen 10 van de alkalimetalen natrium en kalium, en van zwavel, titaan, magnesium, mangaan, fosfor, barium en strontium. Indien aanwezig in overmatige hoeveelheden, kunnen zij schadelijk zijn voor het cementprodukt. Dit geldt in het bijzonder voor de alkali- en fosforverbindingen.

15 In de smelt van de oven worden de voedingsmateria len chemisch gecombineerd, zodat de smelt, wanneer deze wordt weggenomen en gekoeld, adequate proporties heeft aan tricalciumsilicaat OCaO’SiC^)/ dicalciumsilicaat (2CaO-SiC>2) en tricalciumaluminaat OCa’A^O^) , alsmede 20 welke andere verbindingen dan ook, die nodig zijn voor het gewenste cement. In dit opzicht zij opgemerkt, dat de chemische samenstelling van de voedingsmaterialen bekend moet zijn, en dat de voedingsmaterialen zodanig moeten zijn geproportioneerd, dat de smelt in de elektrische 25 oven beantwoordt aan de chemische vereiste, nodig voor de gewenste Portland- of andere cementen. Normaal wordt dit proportioneren bereikt door docering of afweging van de voedingsmaterialen, alvorens deze in de oven worden gevoed. Hoewel de voedingsmaterialen verbindingen 30 kunnen bevatten in toevoeging aan de kalk, het silicium-dioxyde, en het aluminiumoxyde, ontwikkelen veel van deze zich als gassen gedurende het voorverhitten of onder de intense warmte van de oven. Wanneer bijv. calcium-carbonaat (CaCOg) de kalkbron is, en het carbonaat 35 niet is gecalcineerd in een afzonderlijke apparatuur, kan de elektrische oven worden gebruikt voor het uitdrijven van het kooldioxyde (C03), waarbij kalk (CaO) overblijft. De elektrische oven is in het bijzonder effektief voor het vervluchtigen van alkali, fosfor 40 en andere verbindingen in de voedingsmaterialen wegens 8302060 - 12 - de geconcentreerde hoge hitte in de smelt, waarbij gewoonlijk slechts spoorhoeveelheden van deze verbindingen overblijven in het eindprodukt, welke hoeveelheden aanvaardbaar zijn. Tevens zijn de verbindingen, die uitge-5 dreven worden, gemakkelijk en economisch terug te winnen. Andere niet cementachtige verbindingen kunnen optreden in het eindprodukt, en deze beïnvloeden het cement niet op merkbare wijze. Vrije kalk dient te worden gehouden op een minimum en binnen aanvaardbare grenzen.

10 Zoals eerder opgemerkt, wordt bij een voorkeurs uitvoering van de uitvinding de smelt in de oven gehouden binnen een omhulsel gevormd van hetzelfde materiaal als de smelt zelf. Dit omhulsel dient als daadwerkelijke vuurvaste bekleding voor de oven. Zodoende wordt voor-15 komen, dat de smelt zal worden verontreinigd door de vuurvaste bekleding, of schade zal veroorzaken aan de vuurvaste bekleding. In dit verband zij opgemerkt, dat gebruikelijke vuurvaste steen magnesium bevat en andere elementen, die, indien ingevoerd in de smelt, afbreuk 20 zouden doen aan de kwaliteit van het geproduceerde smelt. Wegens zijn uitzonderlijk hoge temperatuur, die kan naderen tot 1650°C, maar gewoonlijk dichter bij 1500°C ligt in afhankelijkheid van de voedingsmaterialen, zal de smelt bij tijden reageren met bekende vuurvaste mate-25 rialen. Als gevolg daarvan zouden de vuurvaste materialen worden aangetast, en de smelt worden verontreinigd.

Niet alleen vermijdt de bekleding de aantastings- en verontreinigingsproblemen, die het gevolg zouden zijn van de vorming van de smelt tegen gebruikelijke vuur-30 vaste materialen, maar verder worden de opstartings-en afsluitproblemen, geassocieerd met gebruikelijke vuurvaste materialen, geëlimineerd. Wanneer de vuurvaste bekleding van een gebruikelijke cementoven eenmaal op de bedrijfstemperatuur voor de oven gebracht is, kan 35 de oven niet worden afgekoeld zonder het risico, dat de vuurvaste bekleding wordt beschadigd, aangezien gebruikelijke vuurvaste materialen niet bestand zijn tegen de herhaalde thermische schokken, die gepaard gaan met het koelen en herverhitten van resp. tot de extreem 40 hoge temperatuur, vereist voor de produktie van Portland- 8302060 - 13 - cement.

Indien één of meer van de voedingsmaterialen poederachtig zijn, is het nodig om de voedingssnelheid te beheersen teneinde te voorkomen, dat zich een warmte-5 afvoer vormt in gebieden van de smelt wegens de snelle warmteoverdrachtseigenschappen van de betrokken fijne deeltjesgroottes.

Wanneer de chemische samenstelling van de voedingsmaterialen zodanig is, dat overmatige hoeveelheden 10 onverdampte alkaliën, sulfaten, of fosfaten aanwezig zijn, wordt de oven uitgerust met een dak en een uitlaatsysteem, zodat de gassen, die zich ontwikkelen uit de smelt, kunnen worden gecompenseerd en opgevangen. Andere gasachtige verbindingen kunnen gelijk worden geabsorbeerd door andere 15 methoden voor terugwinning of afvoer. Hierdoor worden alle voor de omgeving onaanvaardbare materialen verwijderd van de ontwikkelde gassen, alvorens zij worden geventileerd aan de atmosfeer.

De oven wordt afgetapt in het gebied van de 20 homogene smelt. De smelt, die wordt weggenomen op een beheerste wijze, laat men afkoelen tot een klinker.

Dit koelen moet onder controle zijn, teneinde de juiste vorming van verbindingen te verzekeren, en toch snel genoeg om te voorkomen, dat het dicalciumsilicaat van 25 de betafase overgaat in de gammafase. Deze laatste fase verkruimelt of "verstoft" en is niet cementerend.

De warmte, die wordt uitgetrokken uit de klinker bij de koeler, kan worden opgevangen en opnieuw gebruikt.

De opgevangen warmte kan bijv. worden overgedragen aan 30 een voorverhitter, waar zij dienst doet voor het voorverhitten van de voedingsmaterialen, die gaan door de voorverhitter. Dit wordt het best bereikt door verhitte lucht, afkomstig van de koeler, te sturen in de voorverhitter. Ook kan deze worden gebruikt als voorverhitte 35 verbrandingslucht, indien een fossiele brandstofenergiebron wordt gebruikt voor het voorverhitten van de voedingsmaterialen.

Na de koeler te hebben verlaten, wordt de klinker of getransporteerd naar een koper, of opgeslagen. Uit-40 eindelijk wordt de klinker verbrijzeld en gemalen tot 8302060 - 14 - een fijn poeder, dat geschikt is om als cement te gebruiken.

De algemene aard van de werkwijzeinrichting volgens de onderhavige uitvinding zal thans worden beschreven aan 5 de hand van fig. 1 van de tekening. Zoals getoond in fig. i, omvat de inrichting een oven 10, welke gebruikmaakt van een plasmaboogtoorts. De oven is zodanig gevormd, dat een operateur in staat is om direkt of elektronisch de tap-opening waar te nemen, zoals later zal worden beschreven, 10 alsook de plasmaboogtoorts, die eveneens later zal worden beschreven. Bij een voorkeursuitvoering, waarbij de ruwe materialen vaste stoffen zijn, worden deze gevoed vanaf de bovenzijde door het vereiste aantal toevoertroggen, bijv. de troggen 20 en 22 naar de voeder 26 in de juiste 15 verhoudingen teneinde de essentiële chemische samenstelling te geven van Portland-cement. Een geproportioneerde toevoer van ruwe materialen wordt toegevoerd naar het inwendige van de oven door het voedingsplunjerorgaan 30 beneden de smelt, zoals hierna meer volledig zal worden 20 beschreven onder verwijzing speciaal naar de fig. 4 en 5.

De warmte voor het vormen en onderhouden van de smelt binnen de oven wordt geleverd door de plasmaboogtoorts 40, die is ontworpen om te werken volgens de getransporteerde boogmodus. Deze toortsen zijn algemeen 25 beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.673.375 en het Amerikaanse octrooischrift 3.194.941. De toortsen en hun wijze van werken in samenhang met de onderhavige uitvinding zal meer volledig worden beschreven in het verdere onder verwijzing naar de fig. 2, 9 en 17. Nadat 30 de smelt de chemische samenstelling van het gewenste cement heeft bereikt, hetgeen een vrijwel instantane reactie is, wordt zij ontladen uit de oven via een tap-opening 50 op een gietijzeren transporteur 50, waar de smelt een gecontroleerde koeling ondergaat, teneinde 35 een cement te verkrijgen, dat de gewenste chemische samenstelling bezit.

Thans zullen specifieke essentiële onderdelen en componenten van de inrichting worden beschreven.

Zoals te zien in fig. 2, bevat het inwendige van de oven 40 de smelt 14, de bekleding of voering 16, welke dezelfde 8302060 - 15 - chemische samenstelling heeft als de smelt, en de ovenmantel 18, die vervaardigd is van staal. De bekleding of voering kan de enige bekleding van de oven zijn. 1

Bij tijden kan het evenwel de voorkeur hebben om een 5 betrekkelijk dunne gebruikelijke vuurvaste voering te hebben aangrenzend aan de ovenmantel met het oog op het opstarten. Het dak van de oven, dat eveneens bekleed is met een vuurvast materiaal, maar niet noodzakelijk van dezelfde samenstelling als de smelt, wordt bij 10 voorkeur ongeveer 5 voet boven de smelt gehouden. Er is gebleken, dat de afstand tussen de smelt en het dak van de oven betrekkelijk kritisch is in die zin, dat de afstand voldoende groot moet zijn om het mogelijk te maken, dat metaaloxyden, zoals ijzer-(III)-oxyde 15 koelt en condenseert, alvorens de dakbekleding te bereiken.

Zo niet, zullen de niet gecondenseerde ijzer-(III)- en dergelijke oxyden schadelijke aantasting van de vuurvaste materialen van het dak veroorzaken, hetgeen op zijn beurt in nadelige zin de samenstelling van het cement 20 beïnvloedt.

Verder is sensor 15 gepositioneerd binnen de vuurvaste bekleding, die dezelfde samenstelling heeft als de smelt. De sensor in de bekleding wordt gebruikt als een middel voor het handhaven en beheersen van de 25 dikte van de bekleding. Indien de temperatuur, zoals aangegeven door de sensor, uitstijgt boven een kritisch niveau, waarbij de bekleding zal binnen op te lossen als gevolg van een dergelijke hoge temperatuur, of indien de temperatuur afneemt in die mate, dat de bekledings-30 opbouw zich zal voortzetten, en derhalve de grootte van de smeltholte zal verminderen, moet een corrigerende aktie worden ondernomen. Bij een voorkeursuitvoering kan de sensor zijn verankerd in de ovenvoedingsmiddelen.

Indien de sensor aangeeft, dat de bekleding te heet is, 35 wordt de voeding verhoogd, waardoor de smelt en de bekleding effektief worden gekoeld. Indien de sensor aangeeft, dat de bekleding te koel is, kan de voeding worden verminderd, waardoor in een kort tijdsinterval de temperatuur van de smelt wordt verhoogd, en daardoor 40 van de bekleding. Alternatief kan de sensor vragen om 8302060 - 16 - een stroom koelwater of een dergelijk middel door een geschikte mantel tussen de ovenmantel 18 en de bekleding 16, riiet getoond, teneinde de temperatuur van de bekleding of te verhogen, of te verlagen.

5 Eveneens getoond in fig. 2 is, dat de ruwe materia len, die juist geproportioneerd zijn voor het verschaffen van een samenstelling van Portland-cement, worden ingevoed via het plunjerorgaan 30 aan de smelt op intermitterende wijze, of nagenoeg continu, beneden de smeltlijn. Hoewel 10 het mogelijk is om de ruwe materialen te voeden aan het oppervlak van de smelt, is het van voordeel gebleken en heeft het de voorkeur, in het bijzonder, wanneer de voeding bestaat uit fijnverdeelde materialen, om de ruwe materialen te voeden beneden de smeltlijn, waardoor 15 ongewenste consequenties, waaronder het verstopt raken van bepaalde doorgangen in de plasmaboogtoortsen, wanneer deze als warmtebron worden gebruikt, of anderzijds eliminatieproblemen als gevolg van de accumulatie of afzetting van de fijnverdeelde ruwe materialen in gebieden, 20 waar zij niet gewenst en schadelijk zijn, worden vermeden. De details van het mechanisme voor het voeden onder het oppervlak zijn het best weergegeven in de fig. 4 en 5.

Zoals te zien in fig. 4, wordt het voedingsmateriaal toegevoerd van de toevoertroggen 20 en 22 naar de voeder 26 25 en met behulp van een gebruikelijke elektrische motor 27 naar het plunjermechanisme 30. Het plunjermechanisme heeft een door lucht of hydraulisch bekrachtigd orgaan 34, dat de plunjer 32 bekrachtigt en aandrijft. De plunjer 32 drijft voedingsmateriaal, geleverd door voeder 26, 30 periodiek in de smelt 14, naar vereist is voor het handhaven van de juiste voedingssnelheid. Er is vastgesteld, dat het mogelijk is, en bij tijden gewenst, om de verhouding van de voedingsmaterialen, geleverd in de smelt, te regelen op basis van de;soortelijke elektrische 35 weerstand van de smelt. Zo is vastgesteld, dat de soortelijke elektrische weerstand van de smelt direkt evenredig is met de verhouding van calcium en siliciumdioxyde in de smelt. Indien de soortelijke elektrische weerstand verandert buiten een toelaatbaar plus- of minniveau, 40 wordt de menging van calciumvoeding ten opzichte van 8302060 - 17 - siliciumdioxydevoeding automatisch bijgesteld in het voedingssysteem, teneinde aan te passen aan de verandering in soortelijke weerstand. Een andere methode voor het beheersen van de kwaliteit van het mengsel kan worden 5 vergemakkelijkt door een in lijn röntgenstraal-testmecha-nisme (niet getoond) op te nemen, dat de verhouding van calcium ten opzichte van siliciumdioxyde in het voedings-materiaal, dat in de smelt wordt ingevoerd, onderzoekt en modificeert.

10 Thans zij weer specifiek verwezen naar het plunjermechanisme 30; daarin is in het mechanisme een "spider"-veegorgaan opgenomen. Zoals het best te zien is in de fig. 4 en 5, is de plunjer van het plunjermechanisme 30 aanzienlijk kleiner in omvang dan het 15 invoerkanaal 31. Dit is gewenst gebleken, teneinde vastraken te vermijden. Het veegorgaan 36, aangebracht in het kanaal 31, heeft horizontale en vertikale band-organen of bladen 37 en 37a, waarbij de plunjer 32 gaat door een opening tussen deze banden, zoals getoond in 20 fig. 5. De plunjer 32 drijft de lading, toegevoerd vanaf voeder 26, in de smelt, en bij terugkeer vegen de bladen 37 en 37a de plunjer schoon van gestolde smelt, waardoor de volgende intermitterende lading wordt vergemakkelijkt. Richtorganen 39 zijn aangebracht om 25 de plunjer 32 gericht te houden ten opzichte van het veegorgaan 36. Zoals het best te zien is in fig. 5, is het voedingskanaal 31 watergekoeld. Water gaat door inlaat 38a naar een waterdoorvoer 38, en wordt weggenomen via uitlaat 38b. Zoals getoond in de fig. 1, 2 en 4 30 is het plunjermechanisme geplaatst of geheld onder een hoek ten opzichte van de smelt. Dit is van groot voordeel, teneinde te voorkomen, dat de smelt teruggaat in de voeder, en teneinde een soepel, continu en intermitterende ladingsbewerking zonder vastlopen te geven.

35 Fig. 2 illustreert verder de plasmaboogtoorts 40, die gebruikt wordt voor het leveren van de warmte voor de oven. Zoals getoond in fig. 2, wordt de toorts 40 omhoog geheven en omlaag gebracht met betrekking tot de oven via het mechanisme 44. De toorts binnen de oven 40 kan worden verplaatst onder gebruikmaking van het mecha- 8302060 - 18 - nisme, dat algemeen aangegeven is met 46, in combinatie met het mechanisme 44, teneinde de toorts in de oven te richten öf naar het voedingsorgaan 30, naar de 1 aftapopening 50, öf in een positie daartussen.

5 Plasmaboogtoortsen zijn bekend, zoals eerder opgemerkt, en vormen op zichzelf geen wezenlijk deel van de onderhavige uitvinding. Evenwel zijn tot nog toe geen plasmaboogtoortsen toegepast bij de bereiding van cementen, en zijn zij uniek en bruikbaar bij de hier 10 beschreven werkwijze en inrichting. Een vereenvoudigde dwarsdoorsnede van een getransporteerde boogtoorts is getoond in fig. 17 van de tekening ter wille van de illustratie. In fig. 17 omvat de toorts, die bedoeld is om te werken in de getransporteerde boogmodus, een 15 elektrode 80, een collimator 82, een wervelgenerator 84 voor het leveren van een voedingsgas, een waterinlaat-orgaan 86 voor het koelen van het toortsmechanisme, en een wateruitlaatorgaan 88 voor het afvoeren van het circulerende water. Een gasinvoerorgaan 83 voedt gas aan 20 de wervelgenerator tussen de elektrode 80 en de collimator 82. Verdere essentiële onderdelen van de plasma-boogtoorts, zoals het best getoond in de fig. 2 en 9, zijn een aarde 85, die algemeen de vorm heeft van de bodem van de oven, voor het ontvangen van de overgedragen 25 boog van elektrode 80, een orgaan 87 voor het verbinden van de aarde aan de negatieve leiding van de elektrische energiebron voor het bedrijven van de toorts, en een separatororgaan, die zorgt voor tussenverbinding van de aarde 85 en orgaan 87. In bedrijf wordt de boog van 30 elektrode 80 overgedragen aan de aarde 85. Voor zover de smelt voldoende geleidend is, zal deze de elektrische energie, gevoerd door de boog, opnemen, en het mogelijk maken, dat de boog de aarde 85 bereikt, en aldus de negatieve leiding van de elektrische energiebron, waar-35 door de elektrische kring voltooid is.

De plasmaboogtoorts behoeft tijdens het bedrijf water om de toorts te koelen. Zoals getoond in fig. 1 wordt koelwater geleverd via waterinlaat 86 en afgevoerd via wateruitlaat 88. Verder moet gas worden geleverd 40 aan de toorts en in het bijzonder aan de wervelgenerator 8302060 - 19 - 84. Het gas wordt geïoniseerd tussen de wervelgenerator en de collimator, zoals algemeen zal worden begrepen.

Meest in het algemeen worden plasmaboogtoortsen gevoed met lucht als wervelgeneratorgas. In een cement produceren-5 de oven is evenwel de hoeveelheid lucht, vereist voor de toorts, aanzienlijk, waarbij, in het geval de lucht het wervelgas is, aanzienlijke hoeveelheden NO -gassen worden gevormd. Deze gassen in de hoeveelheid, geproduceerd in een apparaat van het type, dat essentieel is in een cement-10 produrende oven, kunnen de omgeving in nadelige zin beïnvloeden. Daarom is volgens een voorkeursuitvoering het wervelgeneratorgas kooldioxyde, ter plaatse geproduceerd in de oven als gevolg van niet volledig voorcal-cineren van de kalkvoeding, die wordt toegevoerd aan de 15 oven. Aldus wordt kooldioxyde geproduceerd in de oven, en, zoals het best te zien is in fig. 3, verwijderd via ovenuitlaat 11 en toegevoerd via leiding 13 naar het separatororgaan 41. De kooldioxyde wordt dan, na in pomp P onder druk te zijn gebracht, gevoed aan de wervelgene-20 rator 84 van toorts 44. Alternatief worden in het geval, dat de toorts wordt gevoed met lucht, de NO -gassen verwijderd via leiding 13, separatororgaan 14, en vervolgens toegevoerd naar een geschikte salpeterzuur-producerende inrichting (niet getoond).

25 Tevens te zien in fig. 2 is, dat de oven een aftapopeningsorgaan 50 heeft. Het is essentieel, dat de aftapopening aan de binnenzijde van de oven nagenoeg ligt op het niveau van de smelt 14, en bij voorkeur een naar beneden voerende doorgang heeft onder een hoek Θ, 30 welke leidt naar een ontladingseinde buiten de oven.

De aftapopeningyorming en het handhaven van de aftapopening is kritisch teneinde intermitterende of continue afname van de smelt met de juiste chemische samenstelling van Portland-cement van de oven af te nemen. Teneinde 35 de aftapopening in zijn juiste configuratie te handhaven, zoals het best te zien is in de fig. 1 en 2, is het gebied rond de aftapopening van samengestelde constructie en omvat watergekoelde doorlaten 52 en 56, die de tap-opening omgeven. Deze watergekoelde doorgangen besturen 40 en handhaven de essentiële temperatuur nodig voor het 8302060 - 20 - continu of intermitterend afnemen van de smelt. Zoals getoond omvatten de waterkoelende organen 52 en 56 inlaten 52a en 56a en uitlaten 52b en 56b. De inwendige > vorm van de watergekoelde doorlaten zijn het best te 5 zien in de fig. 10 en 11, waar slechts één zo'n doorlaat is getoond. Het zal evenwel duidelijk zijn, dat beide doorlaten dezelfde constructie hebben. Zoals te zien omvatten de Waterdoorldten op onderlinge afstand gelegen keerschotten 55 en 55a, die zorgen voor een gekronkelde waterstroom 10 rond de keerschotten, waardoor een efficiënte koeling wordt bewerkstelligd.

De smelt van aftapopening 50 wordt ontladen naar transportorgaan 60, dat het best te zien is in de fig. 6, 7 en 8. Het gietijzeren transportorgaan 60 is onafhankelijk 15 van het huis 62. Het transportorgaan 60 wordt getrild met trilmotor 60 op grudveerorganen 63 teneinde de beweging van de ontladen smelt van de kop van het transportorgaan 60 naar het ontladingseinde te vergemakkelijken. Het transportorgaan is verder, teneinde het ontladen van klinkers te 20 vergemakkelijken, geplaatst op een frame 66 onder een hellingshoek a. Het transportorgaan 60 wordt watergekoeld door middel van waterkanaal 64. Het water stroomt door inlaat 64 en wordt uitgevoerd via uitlaat 67. Het beheersen van 'de koeling is essentieel, teneinde klinkers te ver-25 krijgen, die de juiste kristalformatie bezitten en de juiste chemische samenstelling hebben van het gewenste Portland-cement. Teneinde een juiste koeling en klinker-groei verder te vergemakkelijken, kan gecomprimeerde lucht worden toegevoerd via leiding 69 en vingers 69a aan 30 de kop van het transportorgaan 60.

De oven getoond in fig. 1 heeft een relatief kleine capaciteit. Wanneer de ovencapaciteit moet worden verhoogd, heeft het de voorkeur om de oven zodanig te construëren, als getoond in de fig. 12 en 13. Zoals 35 getoond zijn de essentiële componenten van de oven volgens de fig. 12 en 13 dezelfde als bij die van fig. 1.

Evenwel is de oven rechthoekig van vorm, en gebruikt zij een aantal plasmaboogtoortsen 40, gemonteerd in de zijwanden van de oven, in tegenstelling met het zijn 40 gemonteerd in het dak van de oven. Verder heeft de oven 8302060 - 21 - een aantal aftapopeningen 50, waarbij de plasmaboog-toortsen zijn geplaatst rechtstreeks langs de aftapopeningen teneinde het richten te vergemakkelijken van het kanon op de aftapopening, wanneer dit nodig is om het aftappen 5 van de oven te verhogen. In de uitvoering, getoond in de fig. 12 en 13 zijn de voedingsplunjers voor het voeden van het voedingsmateriaal onder het oppervlak van de smelt gepositioneerd aan dezelfde zijde en beneden de toorts 40.

10 Fig. 14 toont een ander gemodificeerd ontwerp.

De oven van fig. 14 is overeenkomstig aan die van fig. 12; evenwel is zij van kleinere capaciteit en nagenoeg vierkant van vorm. Twee plasmaboogtoortsen worden gebruikt en zijn geplaatst aan tegenovergestelde zijwanden 15 van de oven als de aftapopeningen zijn. Een oven van het type, getoond in fig. 14, kan zeer voordelig zijn voor het regelen van de temperatuur van de smelt in de oven, en vergemakkelijkt het aftappen. De voedingsmechanismen 30 zijn niet aangebracht in dezelfde wanden als de 20 aftapopening of de plasmaboogtoortsen.

Zoals getoond in fig. 12 zijn de aftapopeningen uitgerust met afzonderlijke transportorganen 60. Het is evenwel mogelijk om een enkele transporteur te gebruiken, die zich uitstrekt over de breedte van de 25 ovenwand, waarbij alle aftapopeningen in het enkele transportorgaan hun voeding afgeven.

Een nog weer alternatieve uitvoering is getoond in de fig. 15 en 16, waar, in plaats van gebruik te maken van een plasmaboogtoorts, de elektrische oven, die 30 gebruikt wordt, een elektrische hoogoven is. Elektroden 90 steken uit in de holte van de oven tot ongeveer 2,54 cm van het oppervlak van de smelt. De smelt is een relatief goede geleider van elektriciteit, en de elektrische potentiaal, die wordt opgelegd tussen de 35 elektroden, zorgt ervoor, dat elektrische stroom gaat door de luchtspleten tussen de einden van de elektroden, het oppervlak van de smelt, en verder stroomt door de smelt. In deze uitvoering is het essentieel, dat vermeden wordt, dat de elektroden contact hebben met de smelt, 40 hetgeen de elektroden zou doen corroderen, waardoor 8302060 - 22 - de samenstelling van de elektroden op effektieve wijze zou komen in de smelt, hetgeen grote afbreuk zou doen aan het verschaffen van een cement, dat de gewenste chemische samenstelling heeft.

5 Zoals de vakman duidelijk zal zijn, kunnen tal van modificaties en variaties worden aangebracht binnen het kader van de bovengegeven beschrijving. Dergelijke modificaties worden geacht een deel te vormen van de onderhavige uitvinding.

10 - conclusies - 8302060

Claims (34)

1. Werkwijze voor het voortbrengen van een hydraulisch cement, bijvoorbeeld Portland-cement, met het kenmerk, dat een smelt wordt gehouden binnen een holte, die 5 is bekleed met een materiaal, dat nagenoeg dezelfde chemische samenstelling heeft als het gewenste cemênt, terwijl de smelt tevens nagenoeg dezelfde chemische samenstelling heeft als het gewenste cement, waardoor de smelt niet in nadelige zin wordt beïnvloed door het 10 materiaal, dat de holte bekleedt, dat geschikte voedingsmaterialen worden ingevoerd in de smelt binnen de holte, waarbij de voedingsmaterialen verbindingen bevatten, die geschikt geproportioneerd zijn voor het gewenste cement, 15 dat de smelt binnen de holte in voldoende mate wordt verhit, teneinde de voedingsmaterialen in gesmolten toestand te doen verkeren, en chemisch te combineren binnen de smelt, waarbij de verhitting tot stand gebracht wordt door middel van elektrische energie, 20 dat de smelt wordt weggenomen uit de holte, en dat de weggenomen smelt wordt gekoeld teneinde deze te stollen tot een vaste substantie, die de chemische samenstelling en eigenschappen van het gewenste cement heeft.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de voedingsmaterialen worden ingevoerd in de smelt aan het oppervlak van de smelt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de voedingsmaterialen worden ingevoerd 30 in de smelt onder het bovenoppervlak van de smelt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat ten minste één van de voedingsmaterialen in gesmolten toestand is. 8302060 - 24 -

5. Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de elektrische energie wordt geleverd door middel van ten .minste één plasmaboogtoorts.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t h e t 1 5 kenmerk, dat de temperatuur van de bekleding wordt afgetast, en de bekleding wordt geregeld en gehandhaafd op basis van de afgetaste temperatuur.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de toevoer van voedingsmateriaal naar 10 de oven wordt verhoogd, indien de temperatuur van de genoemde bekleding is gelegen boven een voorvastgesteld niveau, en verlaagd, indien de temperatuur ligt beneden dit voorvastgestelde niveau.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 15 kenmerk, dat de temperatuur van de bekleding wordt ingesteld door warmtewisselingsmiddelen in het geval, dat de temperatuur ligt boven of onder een voorvastgesteld niveau.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 20 kenmerk, dat de soortelijke elektrische weerstand van de smelt wordt bewaakt en in het geval, dat de soortelijke weerstand valt buiten een voorvastgesteld niveau, de verhouding van de genoemde voedingsmaterialen wordt geadjusteerd, teneinde opnieuw het genoemde 25 voorvastgestelde niveau van de soortelijke elektrische weerstand te verkrijgen. 1 2 3 4 5 6 8302060 Werkwijze volgens conclusie 5, m e t het 2 kenmerk, dat deze de stap omvat van het voeden 3 van een voedingsmateriaal, dat calciumcarbonaat bevat, 4 30 het vormen van kooldioxyde gedurende het verhitten 5 van de smelt en het genoemde calciumcarbonaatvoedings-materiaal, het opvangen van de genoemde kooldioxyde van de bovengenoemde smelt, en het voeden van de genoemde 6 kooldioxyde naar de genoemde plasmaboogtoorts als 35 wervelgeneratorgas. - 25 -

11. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de genoemde plasmaboogtoorts wordt gevoed met lucht als wervel-generatorgas, en dat NO -gassen worden teruggewonnen als een bijprodukt en toegevoerd naar een salpeterzuurfabriek.

12. Werkwijze voor het voortbrengen van hydraulisch cement, zoals Portland-cement, met het kenmerk, dat dit proces omvat: het houden van een smelt in een holte, het invoeren van geschikte voedingsmaterialen 10 in de smelt binnen de holte, waarbij de voedingsmaterialen verbindingen bevatten, die op de juiste wijze geproportioneerd zijn voor het gewenste cement, het verhitten van de smelt binnen de holte in voldoende mate om er voor te zorgen, dat de voedings-15 materialen in gesmolten toestand zijn en chemisch combineren binnen de smelt, waarbij de verhitting tot stand gebracht wordt met ten minste één plasmaboogtoorts, het wegnemen van de smelt uit de holte, en het koelen van de weggenomen smelt, teneinde deze 20 te stollen tot een vaste stof, die de chemische samenstelling en eigenschap van het gewenste cement heeft.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de voedingsmaterialen worden ingevoerd in de smelt aan het oppervlak van de smelt.

14. Werkwijze volgens conclusie 12,met het kenmerk, dat de voedingsmaterialen worden ingevoerd in de smelt onder het bovenoppervlak van de smelt.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de elektrische energie wordt geleverd 30 door een aantal plasmaboogtoortsen. 1 8302060 Werkwijze volgens conclusie 12, m e t het kenmerk, dat de soortelijke elektrische weerstand van de smelt wordt bewaakt, en in het geval de soortelijke weerstand valt buiten een voorvastgesteld niveau 35 de verhouding van de genoemde voedingsmaterialen wordt - 26 - bijgesteld, teneinde opnieuw de genoemde voorvastgestelde drempel van de soortelijke elektrische weerstand te bereiken. '

17. Werkwijze volgens conclusie 12, m e t h e t 1 5 kenmerk, dat deze de stap omvat van het voeden van een voedingsmateriaal, dat calciumcarbonaat bevat, het vormen van kooldioxyde gedurende het verhitten van een smelt en het genoemde calciumcarbonaatvoedings-materiaal, het opvangen van de genoemde kooldioxyde van 10 de bovengenoemde smelt, en het voeden van het kooldioxyde aan de genoemde plasmaboogtoorts als wervelgeneratorgas.

18. Werkwijze volgens conclusie 15, m e t het kenmerk, dat de plasmaboogtoortsen worden gevoed met lucht als wervelgeneratorgas, en NO^-gassen worden 15 teruggewonnen als bijprodukt en toegevoerd naar een salpeterzuurfabriek.

19. Inrichting voor het voortbrengen van cement, met het kenmerk, dat deze inrichting omvat: een mantel met zijwanden, die zorgen voor een 20 opgesloten ruimte, een bekleding, aangebracht binnen de mantel, en welke een naar boven openende holte geven voor het houden van een smelt, waarbij de zijkanten van de holte zijn gescheiden van de zijwanden van de mantel door 25 de bekleding, welke bekleding is gevormd van een materiaal met nagenoeg dezelfde chemische samenstelling als het cement, dat moet worden voortgebracht in de oven, en verhittingsmiddelen voor het voortbrengen binnen de holte van een smelt en voor het daarbij voldoende 30 warmte toevoeren aan de smelt om deze in gesmolten toestand te houden.

20. Inrichting volgens conclusie 19, m e t het kenmerk, dat de bekleding beneden de smeltlijn direkt tegen de mantel aanligt.

21. Inrichting volgens conclusie 20, met het 8302060 - 27 - kenmerk, dat de bekleding in een plastische toestand is langs de holte en in een vaste toestand langs de mantel. ‘

22. Inrichting volgens conclusie 21, m e t h e t 5 kenmerk, dat de bekleding een aftapopening heeft, die zich uitstrekt van de holte naar de mantel, zodat de smelt kan worden afgenomen van de holte.

23. Inrichting volgens conclusie 19, m e t het kenmerk, dat het verhittingsorgaan een elektrisch 10 verhittingsorgaan is.

24. Inrichting volgens conclusie 23, m e t het kenmerk, dat het elektrische verhittingsorgaan bestaat uit ten minste ëën plasmaboogtoorts.

25. Inrichting volgens conclusie 24, m e t het 15 kenmerk, dat deze middelen omvat voor het voeden van materialen in de genoemde smelt onder het oppervlak van de genoemde smelt.

26. Inrichting volgens conclusie 25, m e t het kenmerk, dat de genoemde middelen voor het voeden 20 van voedingsmateriaal onder het oppervlak van de genoemde smelt omvatten een huis, een plunjerorgaan binnen het genoemde huis, middelen voor het voeden van een toevoer van voedingsmaterialen aan het genoemde plunjerorgaan, en middelen voor het bekrachtigen van het plunjerorgaan, 25 teneinde de genoemde toevoer van het genoemde materiaal in de smelt in te brengen onder het smeltoppervlak.

27. Inrichting volgens conclusie 26, m e t het kenmerk, dat het genoemde voedingsplunjerorgaan aanzienlijk kleiner is dan het genoemde huisorgaan, en 30 een veegorgaan heeft binnen het genoemde huis, waarbij het genoemde plunjerorgaan gaat door het genoemde veegorgaan. e 8302060 - 28 -

28. Inrichting volgens conclusie 27, m e t het kenmerk, dat het huisorgaan watergekoeld is.

29. Inrichting volgens conclusie 24, m e t het kenmerk, dat de genoemde bekleding een temperatuur- 5 aftastorgaan heeft, en dat het genoemde aftastorgaan is geconstrueerd en ingericht op een zodanige wijze, dat op automatische wijze de temperatuur van de genoemde bekleding wordt verhoogd of verlaagd, wanneer deze afwijkt van een voorvastgesteld temperatuurgebied.

30. Inrichting volgens>conclusie 29, met het kenmerk, dat het genoemde orgaan automatisch de toevoer van voedingsmateriaal verhoogt, wanneer de temperatuur boven het genoemde temperatuurgebied is, en verlaagt, wanneer de genoemde temperatuur beneden 15 het genoemde temperatuurgebied ligt.

31. Inrichting volgens conclusie 24, m e t het kenmerk, dat deze middelen omvat voor het meten van de soortelijke elektrische weerstand van de genoemde smelt, waarbij de genoemde middelen automatisch de 20 verhouding van de voedingsmaterialen toegevoerd aan de smelt bijstelt, teneinde te zorgen voor aanpassing aan enige verandering in soortelijke elektrische weerstand.

32. Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat een aantal van de genoemde plasma- 25 boogtoortsen beweegbaar gemonteerd zijn binnen de wanden van de inrichting.

33. Inrichting volgens conclusie 32, m e t het kenmerk, dat deze een aantal aftapopeningen voor het afnemen van de genoemde smelt heeft.

34. Inrichting volgens conclusie 33, m e t het kenmerk, dat de genoemde tapopeningen nagenoeg tegenover gelegen zijn aan de genoemde plasmaboogtoortsen. 8302060 - 29 -

35. Inrichting volgens conclusie 24, m e t het kenmerk, dat deze middelen omvat voor het opvangen van een gas van de genoemde inrichting en middelen voor het richten van het genoemde gas naar de genoemde plasma- 5 boogtoorts.

36. Inrichting voor het voortbrengen van hydraulische cement, zoals Portland-cement, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: een mantel met zijwanden, die een opgesloten 10 ruimte vormen, een bekleding, gelegen binnen de mantel, en welke een naar boven openende holte heeft voor het houden van een smelt, en verhittingsorganen voor het voortbrengen binnen 15 de holte van een smelt en voor het daarbij voldoende warmte geven aan de smelt, dat de smelt in gesmolten toestand gehandhaafd blijft, waarbij de genoemde verhittingsmiddelen ten minste één plasmaboogtoorts omvatten. 8302060