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Verfahren zur Herstellung von Weißzementklinker Es ist bekannt, helle
Zemente durch Brennen von Rohmehlen, die möglichst wenig färbende Bestandteile wie
Fe und Mn enthalten, in reduzierender Atmosphäre herzustellen. Weiter ist bekannt,
daß ein möglichst weitgehendes Fernhalten von Sauerstoff bei der anschließenden
Kühlung der fertiggebrannten Klinker sich ebenfalls auf den Weißgehalt günstig auswirkt.
Ebenso ist bekannt, den reduzierend gebrannten Klinker vor der Kühlung mit einem
reduzierend wirkenden Gas zu behandeln und anschließend die Kühlung in reduzierender
Atmosphäre vorzunehmen. Auch ist bekannt, den weißglühenden Klinker durch rasches
Abschrecken, beispielsweise durch Eintrag in Wasser, zu kühlen, wodurch eine weitgehende
Aufhellung erzielt wird.
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Ein neuerer bekanntgewordener Vorschlag sieht vor, die fertiggebrannten
Weißzementklinker längere Zeit reduzierend weiterzubehandeln, bevor sie auf 900°
C abgekühlt sind und darauf eine längere Abkühlung auf mindestens 700° C in reduzierender
oder inerter Atmosphäre vorzunehmen sowie den auf eine Höchsttemperatur von 700°
C abgekühlten Klinker anschließend auf andere Weise fertigzukühlen.
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Obwohl bekannt ist, daß das Brennen von Grauzement auf dem Sinterband
im allgemeinen wirtschaftlicher ist als im Drebrohrofen, konnten die bekannten Verfahren
zur Herstellung von Weißzement bisher nur im Drehrohrofen, nicht aber mit anderen
Brennapparaten, insbesondere nicht auf dem Sinterband, durchgeführt werden. Der
Grund dafür besteht unter anderem darin, daß andere Brennapparate, wie Schachtofen
und Sinterband, nicht die Aufrechterhaltung einer reduzierenden oder neutralen Atmosphäre
ermöglichten und zum Teil auch vom Zusatz fester Brennstoffe abhängig sind, deren
Ascheanteile zusätzlich färbende Bestandteile in den Klinker einbringen. Außerdem
würde die Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre beim Arbeiten auf dem
Sinterband die Behandlung zusätzlicher reduzierender Gase erfordern, die häufig
nicht zur Verfügung stehen bzw. in einer gesonderten Anlage hergestellt werden müssen,
was zusätzliche Investitions- und Betriebskosten verursachen würde. Es wurde nun
gefunden, daß diese der Verwendung des Sinterbandes zur Herstellung von Weißzement
entgegenstehenden Hindernisse durch Anwendung verschiedener, nicht zum bekannten
Stand der Technik gehörender älterer Vorschläge überwunden und dabei eine Reihe
weiterer Vorteile erzielt werden können, die bei der Herstellung von Grauzement
weniger oder gar nicht ins Gewicht fallen. Erfindungsgemäß wird die Länge des Sinterbandes
in eine Reihe aufeinanderfolgender Zonen unterteilt, die mit besonderen, älteren,
nicht bekannten Vorschlägen entsprechenden Maßnahmen gasseitig scharf voneinander
und von der Außenatmosphäre abgetrennt sind. Diese Maßnahmen bestehen im wesentlichen
darin, zur Abdichtung eines Gasraumes gegenüber einem benachbarten Gasraum, einen
Aufgabebunker zu verwenden, der bis knapp über die Oberfläche der Sinterbeschickung
an der gasseitig abzutrennenden Stelle reicht und durch den ständig ein Feststoff
auf die Sinterbandbeschickung aufgegeben wird, der für die weitere Verarbeitung
des Gutes mindestens nicht schädlich ist. Durch diese Unterteilung wird wenigstens
eine gesonderte Brennzone geschaffen, der gegebenenfalls eine Vorheizzone vorgeschaltet
werden kann. In der Brennzone erfolgt das eigentliche Klinkerbrennen in reduzierender
Atmosphäre.
An die Brennzone schließt sich zweckmäßig eine Nachgarungszone
an, in der heiße Gase unter stark vermindertem Unterdruck durch die Beschickung
hindurchgesaugt werden und eine der Nachgarungszone folgende Kühlzone, in der relativ
kalte reduzierende Gase durch den gebrannten und nachgegarten Klinker hindurchgesaugt
werden und diesen dabei auf eine Temperatur abkühlen, bei der keine Reoxydation
der färbenden Bestandteile mehr zu befürchten ist, d. h. auf eine Temperatur von
maximal 400 bis 500° C. An diese reduzierende Kühlzone kann sich gegebenenfalls
noch eine Schlußzone anschließen, in der die Fertigkühlung durch Hindurchsaugen
oder Hindurchdrücken von Luft bewirkt wird.
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Erfindungswesentlich ist ferner, daß Zementrohmehl in Form von Granalien
gleichmäßiger Korngröße innerhalb des Bereiches von 3 bis 15 mm aufzugeben. Ein
besonderer Vorteil der Verwendung des Sinterbandes gegenüber dem Drehrohrofen besteht
hier darin, daß diese Korngröße während der ganzen Behandlungsdauer aufrechterhalten
bleibt und sich nicht, wie im Drehrohrofen, ein Gemisch von Abrieb und Agglomeraten
bzw. Konglomeraten mit weitem Korngrößenspektrum bildet. Dies ist deshalb von besonderer
Wichtigkeit, weil zwecks Erhaltung eines ausreichenden Garbrandes die Granalien
nicht zu klein, keinesfalls unter 3 mm sein dürfen, während andererseits gefunden
wurde, daß der Weißgehalt unter sonst gleichen Betriebsbedingungen um so besser
wird, je kleinere Granalien verwendet werden. Der erfindungsgemäße ausgewählte Bereich
von 3 bis 15 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm gibt daher sowohl für das Garbrennen als
auch für den Weißgehalt optimale Effekte.
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Außerdem ist innerhalb des erfindungsgemäß ausgewählten Korngrößenbereiches
ein möglichst gleichmäßiges Korn vorteilhaft. Zweckmäßig werden Abweichungen von
± 1,5 mm nicht überschritten.
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Die gleichen genannten Bedingungen für die Korngrößen und das Korngrößenspektrum,
die für das Erzielen einer ausreichenden Garbrennung notwendig sind, sind auch für
die anschließende reduzierende Nachbehandlung des Klinkers im Anschluß an die Sinterung
und bei der darauffolgenden Kühlung von besonderem Vorteil für die Erzielung eines
, möglichst hohen Weißgehaltes.
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Es ist zwar bereits bekannt, daß allgemein eine gleichmäßige Korngröße
zur Erzielung einer guten Gasdurchlässigkeit der Sinterbandbeschickung vorteilhaft
ist, jedoch sind derart enge Konrgrößen-Bereiche, wie sie erfindungsgemäß für die
Weiß- ` zementherstellung vorgesehen sind, bisher nicht angewendet worden. So beträgt
z. B. der Anteil einer bekannten Kornzusammensetzung eines auf das Sinterband aufgegebenen
Granaliengemisches an Anteilen über 15 mm mindestens 14,7% oder auch 30,5% während
erfindungsgemäß dieser Anteil auf 0% gehalten wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es nicht notwendig,
die ganze Brennzone reduzierend zu fahren, es genügt vielmehr, sie in einen nichtreduzierenden,
gegebenenfalls oxydierenden und einen reduzierenden Brennabschnitt zu unterteilen,
wobei der reduzierende Brennabschnitt vor dem Eintritt in die Nachbehandlungszone
liegt. Die Verweilzeit im reduzierenden Brennabschnitt muß selbstverständlich der
jeweiligen Rohmehlzusammensetzung angepaßt werden. Zweckmäßig erfolgt die Aufteilung
der Brennzone in einen nichtreduzierenden und reduzierenden Teil so, daß die Abgase
der reduzierenden Zone nach Menge und Zusammensetzung für die redu-5 zierende Nachbehandlung
und Kühlung ausreichen, wobei aber der reduzierend geleitete Brennprozeß einsetzen
muß, bevor die für die jeweilige Rohmehlzusammensetzung einzuhaltende Maximaltemperatur
erreicht ist. Da die Abgase der reduzierenden o Brennzone mit einer Temperatur von
etwa 200 bis 4001 C anfallen, können sie trotz ihrer verhältnismäßig hohen Temperatur
für die reduzierende Vorkühlung des gebranten nachgegarten Gutes auf eine Temperatur
von 400 bis 5001 C eingesetzt g werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das nicht zum
bekannten Stand der Technik gehörende Verfahren der Zweizonensinterung besonders
gut geeignet, wobei in einer Unterschicht die Abwärme aus der Oberschicht zum Vertrocknen
und Entsäuern der Grünpellets nutzbar gemacht und diese so vorbehandelten Pellets
anschließend der Oberschicht aufgegeben werden, in welcher sie durch die direkte
Einwirkung der heißen Gase fertig-; gebrannt werden.
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Die in jeder einzelnen Zone des Sinterbandes einzuhaltenden Temperaturbereiche
und der Reduktions- bzw. Oxydationsgrad richten sich selbstverständlich nach der
Zusammensetzung des eingesetzten Rohmehls und nach dem Dickenverhältnis von Unterschicht
zu Oberschicht. Eine Maximaltemperatur von 14801 C soll aber in der Oberschicht
der Brennzone möglichst nicht überschritten werden, während eine Minimaltemperatur
von etwa 14301 C für die meisten Rohmehlzusammensetzungen in dieser Zone erforderlich
ist.
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Die Temperaturführung des Gesamtprozesses und die Schichtdickenverteilung
werden zweckmäßig so eingestellt, daß alle Pellets der Unterschicht mindestens an
einer Stelle eine Minimaltemperatur von etwa 10001 C erreichen oder überschreiten.
Wenn besonders leicht zu sinternde Materialien verarbeitet werden, kann dann gegebenenfalls
ein Teil des Abwurfs der Unterschicht direkt der Produktion zugesetzt werden.
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In der Nachbehandlungszone werden die fertiggesinterten Pelletsklinker
allmählich, d. h. im Laufe von 10 bis 60 Minuten, auf eine Temperatur von nicht
unter 9001 C mit Hilfe hindurchgesaugter reduzierender Gase abgekühlt.
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Um die Abkühlungsgeschwindigkeit innerhalb der gewünschten Grenzen
zu regeln, wird die Temperatur der durch diese Zone hindurchgesaugten Gase entsprechend,
d. h. auf etwa 800 bis 12001 C, eingestellt. Vorzugsweise werden reduzierende Gase
mit einer Temperatur von 1000 bis 11001 C angewendet. Diese werden entweder mit
sehr geringer Geschwindigkeit, d. h. mit etwa 10 bis 40, vorzugsweise 20 m3 je Kubikmeter
je Stunde hindurchgesaugt, oder es kann gemäß einer besonderen Ausgestaltung der
Erfindung das Hindurchsaugen von Gasen in dieser Zone überhaupt unterbleiben.
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Zweckmäßig werden als Rostbelag Pellets mit einem größeren Durchmesser
verwendet als zu den eigentlichen Produktionsschichten. Diese Ausgestaltung der
Erfindung ermöglicht es, nach dem Abwurf den Rostbelag abzusieben und von neuem
als Rostbelag zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend
an Hand der Abbildung und des Ausführungsbeispiels schematisch und beispielsweise
näher erläutert: Ausführungsbei spiel Auf das Sinterband 1, das sich in Pfeilrichtung
bewegt, wird durch den Aufgabebunker 2 eine Schicht Rostbelag 3 von über 15 mm Durchmesser
aufgetragen, auf diese Schicht durch den Bunker 4 eine Schicht 5 aus Grünpellets
von 6 bis 8 mm Durchmesser und darüber durch den Bunker 6 eine Schicht? aus vorgebrannten
Pellets aufgelegt. Das Rohmehl, aus dem die Pellets hergestellt werden, hatte folgende
Verunreinigungen: 0,45°/o Fe203, 0,030/0 MnO, 0,0042% Cr20s, einen Si-Modul von
4,0 und einen Kalkstandard nach Kühl von 90. Das Sinterband hatte eine Gesamtfläche
von 20 102. An Grünpellets wurden aufgegeben 6 t je Stunde mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von 12,21%, an vorgebrannten Pellets 3,4 t je Stunde und an Rostbelag 1,7 t je Stunde.
Die Marschgeschwindigkeit des Sinterbandes wurde so eingestellt, daß sich eine Gesamthöhe
der Beschikkung einschließlich des Rostbelages von 42 cm ergab.
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Nach der Aufgabe gelangte die Beschickung unter die Trockenhaube 8,
die mit heißen Gasen von 300° C ansteigend auf 400° C gegen Ende der Haube beaufschlagt
wurde. An die Trockenzone schloß sich eine Brennzone an, in der durch die Haube
9 mit den Brennern 10 heiße Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 1000° C ansteigend
auf 1400° C durch die Beschickung hindurchgesaugt wurden. Diese Verbrennungsgase
waren oxydierend. Die oxydierende Brennzone war gegen die anschließende reduzierende
Brennzone durch den Zwischenaufgabebunker 11 gasdicht abgeschlossen, durch den auf
0 bis 4 mm zerkleinerter fertiger Klinker 19 aufgegeben wurde. Durch die anschließende
Brennhaube 12 mit den Brennern 13 wurden reduzierende heiße Gase mit einer Temperatur
von 1400 auf 1460° C ansteigend aufgegeben. In beiden Brennzonen sowie in der Trockenzone
wurde praktisch der gleiche Unterdruck, nämlich rund 300 mm WS, angewendet. An die
reduzierende Brennzone schloß sich eine Nachgarungszone an, in der durch die Haube
14 reduzierende Gase von 1050° C mit stark- vermindertem Unterdruck, nämlich 20
mm WS, hindurchgesaugt werden. In dieser Nachgarungszone verblieb die Beschickung
etwa 8 Minuten und gelangte dann in die reduzierende Kühlzone. In dieser wurden
durch die Haube 15 reduzierende Gase mit einer Temperatur von 400° C abfallend auf
200° C in solchen Mengen aufgegeben, daß kein Teil der Oberschicht eine Temperatur
über 500° C beim Verlassen dieser Zone hatte. In dieser Zone wurde ein Unterdruck
von 400 mm WS angewendet.
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Die reduzierende Kühlzone war gegen das Abwurfende durch den Absperrbunker
16 abgesperrt, durch den Feinkorn 20 des fertigen Klinkers von 0 bis 4 mm aufgegeben
wurde. In der Schlußstrecke 17 wurde die ganze Beschickung einschließlich Rostbelag
auf eine Durchschnittstemperatur von 100° C fertiggekühlt. Vor dem Abwurfende war
ein Abschermesser 18 angebracht, welches die fertiggebrannte Oberschicht mit dem
durch die Absperrbunker 11 und 16 aufgegebenen Feinkorn von der vorgebrannten Unterschicht
mit dem Rostbelag abtrennte. Von der Unterschicht wurde der Rostbelag durch Sieben
abgetrennt und in den Bunker 2 zurückgeführt. Das von der Oberschicht ebenfalls
durch Sieben abgetrennte Feingut wurde in die Absperrbunker 11 und 16 zurückgebracht.
Das vom Rostbelag abgetrennt vorgebrannte Gut aus der Unterschicht wurde in den
Bunker 6 gebracht.
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Die Abgase der Trockenzone wurden verworfen. Das Abgas aus der oxydierenden
Brennzone wurde als Heißgas der Haube 8 der Trockenzone aufgegeben, das Abgas der
reduzierenden Brennzone in die Haube 15 der reduzierenden Kühlung. Das Abgas aus
der Nachgarungszone und der Zone der reduzierenden Kühlung wurde dem Gasgemisch
unter der Haube 9 der oxydierenden Brennzone zugemischt. Die erwärmte Kühlluft aus
der Nachkühlzone wurde als Verbrennungsluft in den Brennern 10 und 12 der beiden
Brennzonen verwendet.
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Der erhaltene Klinker hatte nach der Vermahlung auf eine spezifische
Oberfläche nach Blain von 4000 c102 je Gramm einen Weißgehalt von 90,4 gemessen
gegen einen Weißstandard von MgO = 100. Das gleiche Rohmehl liefert nach bekannten
Methoden einen Klinker, der nach Vermahlung auf die gleiche Feinheit einen auf die
gleiche Weise bestimmten Weißgehalt von 82,7 hat.