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Verfahren zur Herstellung von reaktionsträgem Calciumoxyd
Beim Brennen von Kalkstein (Calciumcarbonat) oder von Kalkhydrat entsteht bei den üblichen Arbeitsmethoden ein Calciumoxyd, das sehr reaktionsfreudig ist und ein spezifisches Gewicht von zirka 1, 2 bis 1, 4 aufweist. Besonders ist dies beim Brennen von Kalkhydrat der Fall, das einen äusserst schnell reagierenden gebrannten Kalk liefert.
Für verschiedene Zwecke bedeutet jedoch diese hohe Reaktionsfähigkeit und das geringe spezifische Gewicht einen Nachteil bei der Verwendung. So reagiert z. B. bei der Karbidherstellung aus Kalk und Kohle die Feuchtigkeit der Kohle in den Mischungs-Vorratsbunkern mit dem gebrannten Kalk unter starkem Staubanfall, der im Karbidofen ausgeblasen wird.
Dies bedeutet sowohl einen beträchtlichen Materialverlust, als auch eine lästige Staubemmission in die Atmosphäre. Eine Beseitigung dieser Mängel ist apparativ und betriebsmässig kostspielig.
Auch bei gewissen metallurgischen Prozessen ist das niedere spezifische Gewicht nachteilig, da die Kalkstücke auf der Oberfläche der Schmelze schwimmen und sich nur schwer mit dieser umsetzen.
Diese oben genannten Nachteile lassen sich vermeiden, wenn das Calciumcarbonat oder - hydroxyd bei höheren Temperaturen gesintert wird. Dabei wird ein stückiges Calciumoxyd gewonnen, das bedeutend langsamer reagiert und je nach der Sinterung ein spez. Gewicht von 2 bis 3 aufweist. Das so gewonnene Material ist nicht mehr feuchtigkeitsempfindlich, sondern kann längere Zeit an der freien Luft und in feuchter Atmosphäre ohne Zerfall aufbewahrt werden.
Die folgende Zusammenstellung zeigt, dass sich die Reaktionsgeschwingigkeit entsprechend dem Sinterungsgrad der Kalkstücke vermindert, wenn diese in Wasser eingebracht werden und die durch die Reaktionswärme entstehende Temperaturerhöhung des Wassers in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt wird. Temperaturanstieg von Wasser beim Einbringen verschieden gesinterter Calciumoxyd-Stücke (175 g CaO in 1 1 Wasser).
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Te <SEP> m <SEP> per <SEP> at <SEP> u <SEP> r <SEP> ans <SEP> t <SEP> i <SEP> e <SEP> g <SEP> in <SEP> oC <SEP>
<tb> Reaktionzeit <SEP> Sek. <SEP> nicht <SEP> schwach <SEP> mittel <SEP> stark
<tb> gesintert <SEP> gesintert <SEP> gesintert <SEP> gesintert
<tb> 30 <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP>
<tb> 60 <SEP> 15 <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 90 <SEP> 19 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 120 <SEP> 20 <SEP> 13 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 150 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> 15 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 180 <SEP> 21 <SEP> 17 <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 210 <SEP> 21 <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 240 <SEP> 21 <SEP> 20 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 270 <SEP> 21 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 0,
<SEP> 5 <SEP>
<tb> 300 <SEP> 21 <SEP> 21 <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 330 <SEP> 21 <SEP> 21 <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 360 <SEP> 21 <SEP> 21 <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 5
<tb> 390 <SEP> 21 <SEP> 21 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 420 <SEP> 21 <SEP> 21 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
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Es hat nicht an Bemühungen gefehlt, gesinterten Kalk herzustellen, der zur Gewinnung von Calciumcarbid und für gewisse metallurgische Zwecke verwendet werden kann. Doch wurde bis jetzt kein Verfahren gefunden, das technisch brauchbar gewesen wäre.
Ein bekanntes Verfahren geht von Kalkstein (CaCOg) aus, wobei in Schacht-, Rund- und Drehrohröfen gearbeitet wird. Bei einem erheblichen Aufwand an Brennstoffen erhält man jedoch nur einen verhältnismässig dichten, gebrannten Kalk, wenn die Nebenbestandteile FeOg, Al Og und Si02 in geringen Mengen im Kalkstein enthalten sind. Andernfalls findet im Ofen eine Blockbildung statt, die zu Betriebsstörungen führt.
Es ist auch bekannt, von Kalkhydrat, das z. B. bei der Vergasung von Calciumcarbid nach dem sogenannten Trockenvergasungsverfahren anfällt, oder von staubförmigem Calciumoxyd
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auszugehen, das nach dem normalen Brennen von Kalkstein von den Stücken abgesiebt wird und nur in geringen Mengen nach dem Löschen als Bau- oder Düngekalk abgesetzt werden kann.
Bei der Weiterverarbeitung werden diese pulverförmigen Ausgangsstoffe nach Zugabe von Wasser in Drehtrommel granuliert und dann die Granalien auf Sinterbändern oder in Drehrohröfen langsam auf hohe Temperaturen erhitzt. Der hohe Verschleiss der Einrichtungen durch Korrosion und der erhebliche Brennstoffaufwand (er beträgt je nach der verwendeten Anlage 1, 3-2, 5 Mill. kcal/t CaO) beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens erheblich und führten dazu, dass vielfach auf die Weiterverarbeitung des Kalkhydratpulvers verzichtet wird.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, Kalkhydrat mit nur 6-7% Wasser durch Pressen zu brikettieren und die Formlinge in Schacht- öfen zu brennen. Diese dürfen jedoch nicht über 12000 C erhitzt werden, da die Verunreinigungen des verwendeten Kalkes (einige Prozente Fe20a, AlOg, SiO u. a. ), oder z. B. die bei der Karbidherstellung anfallende Kohlenasche ein Zusammensintern in Blöcken bewirken. Diese Sintermassen können jedoch mit den üblichen Austragsvorrichtungen, wie Stabroste oder Pendeltische, nicht kontinuierlich aus dem Ofen entfernt werden.
Arbeitet man aber mit so niedrigen Temperaturen, dass keine Sinterung stattfindet, dann fällt gebrannter Kalk an, der im Innern sehr porös ist, leicht mit Wasser oder Wasserdampf reagiert und eine nur geringe mechanische Festigkeit aufweist.
Es wurde ein Verfahren gefunden, das diese Mängel nicht zeigt und in wirtschaftlicherweise die Gewinnung von gesintertem Kalk in Stücken aus pulverförmigem und/oder feinkörnigem Calciumhydroxyd, -carbonat oder -oxyd gestattet.
Es besteht darin, dass man die Ausgangsstoffe brikettiert und zuerst für einige Zeit auf Temperaturen erwärmt, bei denen keine Sinterung eintritt und anschliessend in raschem Temperaturanstieg zum Sintern erhitzt und das gesinterte Gut laufend aus dem Ofen entfernt.
Mit diesem Verfahren fällt ein Kalk an, der obwohl er ausserordentlich reaktionsträge ist, sich für die Karbidherstellung ausgezeichnet eignet.
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt : Das Brennen und Sintern erfolgt in einem Schachtofen, der mittels Lagen- oder günstiger Misch- feuer beheizt wird. Oben wird das geformte, zu sinternde Gut aufgegeben. Dabei wird die verwendete Kohle in ihrer Körnung so ausgewählt, dass das Sintergut zuerst während 1-2 Stun- den auf Temperaturen gehalten wird, die bei Calciumhydroxyd 400-600 C, bei Calciumcarbonat 800-900 C betragen. In diesem Zeitraum wird das Wasser bzw. die Kohlensäure abgespalten.
Anschliessend wird das Gut unter raschem Temperaturanstieg je nach dem ge-
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<tb>
<tb> Glühverlust <SEP> (Hydratwasser <SEP> und <SEP> freie
<tb> Feuchtigkeit) <SEP> 27-29 <SEP> %
<tb> CaO............................. <SEP> 66-69 <SEP> 0/0
<tb> Fez <SEP> und <SEP> A120a................. <SEP> 1, <SEP> 5% <SEP>
<tb> sis, <SEP> 2 <SEP> %
<tb> SO.............................. <SEP> 0, <SEP> 8% <SEP>
<tb>
Das Hydratpulver wird in Strangpressen zu zylindrischen Stücken (75 mm Durchmesser,
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Zum Brennen der Hydratpresslinge dient ein Schachtofen von 11 m Höhe und 2 m Durchmesser, der stündlich mit 2, 5 t Rohmaterial beschickt wird. Als Brennstoff verwendet man Anthrazit, der in einer Menge von 5 bis 7%,
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bezogen auf das Gewicht der Presslinge, mit diesen vermischt wird.
Die Presslinge durchlaufen zuerst während zirka 3 Stunden eine Vorwärmzone, in welcher sie ihre freie Feuchtigkeit verlieren und bis zur Hydratwasser-Abspaltungstemperatur von zirka 5500 C auf geheizt werden. In der anschliessenden Entwässerungszone findet die Umwandlung in einen weissen, weichgebrannten Branntkalk statt. Zu diesem Zweck verbleiben die Presslinge in einem ansteigenden Temperaturbereich von 550 bis zirka 800 C während 3 bis 6 Stunden.
In der nachfolgenden Sinterzone werden die weichgebrannten Presslinge rasch auf Temperaturen von 1300 bis 15000 C erhitzt und sintern bei einer Verweilzeit von 4 bis 6 Stunden zu hartgebrannten Einzelstücken und Blöcken zusammen. Diese Sinterstücke werden in der Abkühlzone durch die aufsteigende Verbrennungsluft in einer Zeit von 10 bis 15 Stunden bis auf eine Austragtemperatur von zirka 25 bis 40 C abgekühlt.
Der Austrag erfolgt durch Ketten mit eingesetzten Kratzerplatten. Dabei fallen während der Kettenbewegung die Einzelstücke durch die Zwischenräume unzerkleinert durch. Grössere Blöcke werden von den Kratzern seitlich mitgenommen, am Ofenrand in kleinere Bruchstücke zerquetscht und ausgetragen.
Der hartgesinterte Kalk hat ein spez. Gewicht von 2, 8 und folgende Zusammensetzung :
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<tb> Glühverlust <SEP> .............. <SEP> 1-2 <SEP> %
<tb> CaO............................. <SEP> 90-91 <SEP> 0/0
<tb>
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<tb>
<tb> sis, <SEP> 2, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Fie, <SEP> 0s <SEP> und <SEP> Al, <SEP> 0g................. <SEP> 2 <SEP> % <SEP>
<tb> Sou
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Feuchtigkeit und kann daher ohne Staubbildung lange Zeit in Silos aufbewahrt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von reaktionsträgem, insbesondere für die Herstellung von Calciumcarbid geeignetem Calciumoxyd aus feinkörnigem und/oder pulverförmigem Calciumcarbonat, Calciumhydroxyd oder Calciumoxyd durch Sintern des Ausgangsmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ausgangsstoffe brikettiert und zuerst für einige Zeit auf Temperaturen unter 1000 C zur Entfernung von Kohlensäure bzw. Wasser erhitzt, wobei keine Sinterung eintritt und anschliessend in raschem Temperaturanstieg auf 1100-1600 C zum Sintern erhitzt und das gesinterte Gut laufend aus dem Ofen entfernt.