DE1471388A1 - Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel von grauer Faerbung aus Kalkmergeln od.dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel von grauer iäbuag . aus Kalkmergeln__od. d-Kl.___ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel von grauer Färbung aus Kolämergeln, Posidonienschiefer, Ölschiefer ähnlicher Zusammensetzung, Kalkstein od. dgl.
• Es ist bekannt, daß auo Kalkmergeln und anderen ähaliohen Rohstoffen, z. B. Fesidoniensohiefer, durch Erhitzung auf Tesperaturen, die unterhalb der Sintertemperatur liegen, durch Reaktion im festen Zustand hydraulische Bindemittel hergestellt werden können.
• Die Wärmebehandlung dieser Mergel od. dgl.@kann in an sieh bekannter Weise durch Verbrennung oder Verschwelung von darin ent- haltenen organischen Bestandteilen oder zugesetzten Brennetoffea z. B. im Wirbelsohichtverfahren durchgeführt werden. Die im Wirbel- ofen zu behandelnden Mergel od. dgl. müssen, bevor sie dem Wirbel- ofen aufgegeben werden, auf Korngrößen von höchstens 8 - 10 im torzerkleinert werden. Die für den Wirbeleffekt benötigte Luftmenge übersteigt bei den erwähnten Korngrößen diejenige erheblich, die für die Verbrennung des Brennstoffes benötigt wird; d.h. die Verbrennung geht mit einen hohen Duftfaktor Fror sich.
• Bei Mergeln mit Bisenozydgehalten ist die rote Farbe des " daraus hergestellten hydraulischen Bindemittels unerwünscht, s.B. für Putzmörtel und Sichtbeton. Die Anwendungsmöglichkeiten, dieser durch Reaktion im festen Zustand hergestellten Bindemittel werden hierdurch beschränkt. Wegen der Gewöhnung an die graue Farbe anderer hydraulischer Bindemittel Verzeichnet man diesen rötlichen Farbton als Mangel.
• Hier setzt die Erfindung eins die sich die Beseitigung der roten Färbung zum Ziel gesetzt hat.
• Erfinülungsgamäß werden die Kalkmergel od. dgl., gegebenen- falls nach Zumischung saurer oder basischer Zuschlagstoffe, einer Wärmebehandlung, vorzugsweise im Wirbelofen, ettweder mittels der darin enthaltenen organischen Bestandteile oder mittels zuge- setzten Brennstoffes unterzogen, wobei zum Wirbeln statt Luft ein Gas benutzt wird, das nur die zur Verbrennung der organischen Bestandteile benötigte Sauerstoffmenge enthält, und wobei die testen Brennerzeugnisse unter Luftabschluß oder in Berg mit sauerstoffarmen Gasen auf Temperaturen unterhalb 30U° C abgekühlt werden.
• Das zum Wirbeln verwendete Gas kann erfindungsgemäß aus Luft mit beigemischtem Rauchgas, aus Luft mit beigemischtem Wasserdampf oder anderen inerten Gasen, z. B. Stickstoff, Kohlendioxyd, oderaus Luft mit mehreren #er angeführten Komponenten bestehen. Bei Anwendung eines solchen Brenn- und Wirbelgases entsteht ein Brinagut'ton grauer Kerbe. Die Darohführung der iühlvorganger in der Weise, da! der Zutritt VOU 1'.uft bis zu Temperaturen herab verhindert wird l, bei denen der läiftnnuerstoff die hiaenyrerbindungen nicht oxydieren . kann* -also etwa 300° i7, geaehieht zum Zwecke der Vermeidung einer Wiederoxydation der die lottärbung rerureaohenden Beatandm. teile, in wesentlichen B'ieenoxyd.
• leitehat es eidh gezeigt, daß man gemäß einer Abänderung der Windung bei Verbrennung den Kalkmergels od, dgl. mit einem hohen luftübersohuß die in roter Färbung anfallenden Brennerzeugnisse naohträglioh in grauer Darbe erhalten kann, wenn mm zur Kühlung des Irennguten reduzierende Gase, wie Kohlenoxyd, Wasserstoff, gesättigte und ungeeüttigte Kohlenwasseratoffe benutzt, s. 3. auch solche reduzierenden Gase, die bei anderen Prozessen als Abfall gewonnen worden, z. B. Hoaho.f en-Giehtgan.
• Die IUhlung kann bei grobkörnigem Material im Ansahluß an den mechanischen Auetrag aus dem Wirbelofen $. e. in flüssigkeitsgekühlten äühleehneoken oder in Kühltrommeln erfolgen, wobei darauf zu achten ist, daß diese Kühlung unter LuftabsehluH erfolgte .Ba wurde außerdem Uberraeohend gefunden, daß man Produkte in grauer larbe erhält, wenn gemäß weiterer Irfindung die fein. körnigen bew. staubförmigen Anteile des lireunguten gemeinsam mit den #erbrenm nga- bsw. Dxuohgasen direkt aus dem Ofen suegei tragen und in nachgeschalteten A»Ug« zur Aueratzung der Ab. wärme abscheidet, d. h. n mit d« abgeht werden. En ist hierbei ra beachten, dad, obwohl die Verbre der föemr in der Wirbel»hieht mit hohem . Luftüberächuß vor sich geht, die Verbrennung der feinen Bestandteile im Gasraum über Bier Wirbelschicht zusammen mit den flüchti-. gen organischen Bestandteilen, z, B, des Ölschiefers, erfolgt. Diese Luft hat in der Wirbelschicht die Hauptmenge Sauerstoff abgegeben und enthält nur noch den zur Verbrennung der flüchtigen organischen Bestandteile und den in den feien Teilchen enthaltenen Brennstoffs benötigten Sauerstoff. Es kann sogar nötig sein, zwecks vollkommener Verbrennung im Ofenkopf über der Wirbelschicht Sekundärluft zuzugeben. Erfindungsgemäß soll die Verbrennung jedenfalls so gesteuert werden, daß die Rauchgase keine wesentlichen Sauerstoffmengen mehr enthalten, keinesfalls mehr als 5 9G, bezogen auf die Gesamtrauchgaamenge. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß ein Wirbelbett aus inerten Festkörpern, $. B. Kugeln aus Sinterkorund oder Porzellan von 1 - 2 mm Durchmesser und/oder aus etüekig gebrann- tes Nergel bis etwa 10 mm Korngröße oder aus einer Mischung der genannten Komponenten im beliebigen Verhältnis zueinander verwendet wird. Durch diese Aueführungsforn der Windung-wird erreicht, daß statt mit gemischtkörnigem Material ausschließlich oder überwiegend mit feinkörnigem Material gearbeitet werden kann. Dies hat zur Folge, daß das Wirbelbett nicht aus grob- körnigem Material gebildet werden kann. Xan ist also ge:wungen, ein künstliches Wirbelbett zu schaffen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie in Fällen, wo lediglich feines Material anfällt, angewendet werden kann.
• Der Fortschritt der Erfindung wird verwirklicht sowohl dadureh,'daß überwiegend grobes Brenngut nach Austrag aus den #irbeloten mit reduzierenden Gasen in Kühlschnecken oder ähnlichen Apparaten behandelt und abgekühlt wird als auch dadurch, da8 ein sehr fein gemahlener Bohstott, $. B. ölsohieter, dem Wirbelbett zugeführt wird, so daß die oberwiegende Menge des Brenngutes - im Grenzfall sogar das gesamte Brenngut - in grauer Parbe durch Abscheidung aus den Hauchgasen erhalten wird. Bezüglich der beispielsweisen Aueführuag der Erfindung wird folgenden bemerkte Der mineralische Bestandteil der bituminösen Kalkmergel, z. B. Posidoniensohiefer, hat eine solche Zusammensetzung, daß bei Wärmebehandlung unterhalb der Sinter- temperatur durch heaktba in festen Zustand hydraulische Bindemittel entstehen. Andere bituminöse Ablagerungen haben in ihren mineralischen Bestandteil einen zu niedrigen Gehalt an Caloiumoayd, so daß beim Brennen nur latent hydraulische Stoffe naeh Art der Trasse und Puzsolane entstehen. Diesen Stoffen kann während des Brenavorgangee Kalkstein zugesetzt werden: der dann das zur Anregung der hydraulischen Eigenschatten nötige Caloiumoxyd liefert. Andere Stoffe haben einen Übersohns an Kalk; diesen Stoffen können bei Brennen Tone zugesetzt werden, deren Aktivität dureh den Überschuß des beim Brennen entstehenden Calciumozyde später angeregt wird. Dergehalt an organischen Bestandteilen der bituminäsen Ablagerungen ist sehr sehwankend. Be gibt ßedteine mit nur wenigen Prozenten organischer Bestandteile und solche mit über 25 %. Bein Brennen der bituninösen Korgel ist, wenn »a aalt Korngrößen bis etwa »x. 8 - 10 aßt arbeitet, eine Iuttunge ton etwa 1300 a3/t nötig, um das Material in der Schwebe zu halten. Aus diesen Grunde entsteht zwangsläufig beim Brennen ein hoher lsrftfaktor. Um die Rotfärbung zu vermeiden, muß man bei Durshführung den erfindungsgemäßen Verfahrens dem Wirbelgis so viel Rauchgas zumischen, daß man einen Luftfaktor um 1 bekomt. Hat man bei- spielsweise einen Posidonieneohiefer mit 9 % brennbaren Bestandteilen, so enthält 1 t dieses Materials 90 kg organischer Substanz. Normalerweise wären zur Verbrennung dieser Menge ca. 900 m3 Luft erforderlich. Da man aber mit 1300 a3/t arbeiten muB, um den Wirbeleffekt aufrecht au erhalten, hat man in der Wirbelschicht einen Luftfaktor von 1,45. Um den Luftfaktor auf 1,0 zu erniedrigen, sind Mischungen tue Luft und Rauchgas fol- gender Zusammensetzung als Wirbelgase zu benutzen:

  Bei 0 94 Sauerstoff im Rauchgast 69,1 Vd.% Luft und 30,0 Vol.% Rauchgas

  " 2 % 65,8 Vol% " " 34,2 vol.%. Rauchgis

  " 5 x 59,4 Vol.%" " 40,6 Vol.% Rauchgas

  Bei Benutzung von Inertgasen wie Stickstoff, Kohlensäure oder Wasserdampf ist die Zusammensetzung des Wirbelgases: 69,1 % Luft und 30,9 % Inertgas Auch bei Benutzung von Mischungen von Inertgasen mit Luft bleibt das Verhältnis Inertgas t Luft s 69,1 : 30,9.
• Ziegen bituminöse Mergel mit höheren Gehalten an Brennbarem vor, so wird der Zuftfaktor, da die zum wirbeln benötigte Gasmenge konstant bleibt, bei steigenden Brennstoffgehalt des Mergels kleiner. Bei -eines Tiergel mit 12 x Bliaabar« sind s.B. -die folgenden Nisohungsverhältnisse anzuwenden:

  Hei 0 % Sauerstoff im Rauchgaus 88,6 Vol.% Luft und 11,4 Vol.% RauobM

  " 2 % 87,4 Vol.% " " 12,6 Vo1.% Rauchg.

  5 % 85,0 vo1.% " " 15,0 Vo1.% Rauohg.

  Hei Benutzung Ton Inertgaeen wie Stickstoff, Kohlensäure oder Wasserdampf ist die Zusammensetzung des Wirbelgases: 8896 % Luft und 11,4 % Inertgas. Nach dem BrenaproseB, der bei 500 .# 1100oC, vorzugsweise bei 700 - 9000 C, vor sich geht, werden die festen Verbrennungsrückstände aus dem Ofen ausgetragen und sofort in einer wassergekühlten Schnecke oder in einer Kühltrommel unter Vermeidung Ton huftsutritt gekUhl.t. Der Luftzutritt muß bis zu einer Temperatur von etwa 3000 C verhindert worden. Die Kühlung der Verbrennungsrückstände kann in einer Uhltrommel oder in einem Schachtkühler in Kontakt mit Verbrennungsgasen, die nicht mehr als 5 % Sauerstoff enthal-.iaf erfolgen, ohne daß eine Wiederaufozydierung der Eisenverbindungen stattfindet.
• Das erfindungsgemäße verfahren kann auch mit Mergeln, die weniger oder keine organischen Bestandteile enthalten, durch entsprechenden Zusatz ton Brennstoffen (Steinekohle, Braunkohle, öl o. ä.) durchgeführt werden.
• Arbeitet aan geaaU der Abänderung der Windung, woaaok bei Verbrennung der mit LuftübersohuB die Kühlung des Brenngutes durch reduzierende Gase erfolgt, so können beispielsweise die zu behandelnden bitusinösen Mergel nach Zerkleiimer@mg auf ca. 8 - 10 a ma=. Korngröße im Wirbelofen mit Luft gebrannt werden. Dabei ist eine Luftmenge zu wählen, die das körnige Gut beim Brennen in der Schwebe erhält. Normalerweise sind hierfür ea. 1300 23 Luft/t Bargel zu verwenden. Die testen Verbrennungsrückstände, die in diesen Falle rot an- fallen, werden nach dem Austrag aua dem Ofen in einer Kühltrommel mit reduzierenden Gasen wie s. B. Kohlenoxyd, Wasserstoff o. gekühlt. Es sind hierbei .
• pro t Verbrennungsrückstand 1500 x3 Gas anzuwenden. Dieses Gas kann aus reine= Kohlenoxyd, reine= Wasserstoff oder einer beliebigen Mischung dieser. beiden Gase hestehen. Da die für die Kühlung den Verbrennungsrückstandes be- nötigte Gasmenge diejenige erheblich überschreitet, die zur Reduktion der Eisenverbindungen nötig wäre, muß diesen Gas in geschlossenen Kreislauf, evtl. über eine Kühlvorrichtung der Kühltrommel wieder zugeführt werden. Andererseits können für den Kühl- und Reduktionseffekt auch Mischungen ton reduzie- renden Oasen mit Inertgasen benutzt werden, wobei diesem Kühlgas nur die notwendige Menge an reduzierendem Gas zugesetzt wird, z. H. 5 - 10 %. Die Kühlung der Verbrennungerüoketände mit diesen Gasmischungen hat auf jeden Fall bis zu einer Temperatur von etwa 300o C herab zu erfolgen, damit keine Gefahr der Wiederaufozydation der Eisenverbindungen besteht.

Claims (6)

1. Water@tsns prüoh@ 1. Verfahren-zur Herstellung hydraulischer Bindemittel von grauer Färbung aus Ukaergeln od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Ialkmergel od. dgl. , gegebex*nfalle nach Zumisehung sauer oder basisoher Zuschlagstoffe, einer Wärmebehandlung, vorzugsweise im Wirbelofen, entweder mittels der darin ent- haltenen organischen Bestandteile oder mittels zugesetzten Brennstoffes unterzogen werden, wobei zum Wirbeln ein nur den zur Verbrennung benötigten Sauerstoff enthaltendes Gas benutzt wird, und da ß die festen Brennerzeugnisse unter LuttahschluB oder in Berührung mit sauerstoffarmen Gasen auf Temperaturen unterhalb 300o C abgekühlt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das Wirbelgas aus Luft besteht, der Rauchgas, Wasserdampf oder andere inerte Gase, s. B.
3. Stickstoff oder Kohlendioxyd, oder eine Mischung dieser Gase zugesetst.wird. 3. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feinkörnige Brennerzeugnisse gemeinsam mit den@Rsuchgaeen aua des Wirbelofen ausgetragen und zun mit den Rauchgasen abgskühlt werden. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wirbelbett aus inerten Postkörpern, z.
4. B1 Kugeln aus Sinterkorund oder Porzell« Ton 1 - 2 mm Durchmesser und/oder aus etüakig gebranntem Mergel bis etwa 10 mm Korngröße oder aus einer Mischung der genannten Komponenten in beliebigen Verhältnis zueinander verwendet wird.
5. 5. Abänderung den Verfahrene zur Gewinnung hydraulischer ,Bindemittel von grauer Färbung aus Kalkmergeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB bei Verbrennung der.galimergel mit Zuftübersahu8_die Kühlung den Brenngutes durch reduzierende Gase erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einen oder mehreren der vorhergehendem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung so gesteuert wird, daß die Brauchgase keine weaentliohen Sauerstoffmengen, nämlich nicht mehr als 5 %, enthalten.