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Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Erzeugen von Pulverkalk konstanter Aktivität in einem kurzen Rotationsofen, der am Eintritt mit einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher und am Austritt mit einem Schwebekühler ausgestattet ist.
Es ist bekannt, dass bei allen bisher üblichen Verfahren zum Erzeugen von Kalk wegen der fortlaufenden Zersetzung des Kalziumkarbonates bzw. des Magnesiumkarbonates zu Kalzium- bzw. Magnesiumoxyden von der Oberfläche des Kalksteinkornes aus gegen seine Mitte hin ein Kalk gebrannt wird, dessen Eigenschaften, so weit es sich um einzelne Kalkkörner und die Zusammensetzung im Korn selbst handelt, sehr unterschiedlich sind.
Der Zersetzungsvorgang geht in fortlaufenden, konzentrischen Zonen in Richtung gegen die Mitte des Kornes derart vor sich, dass in der Zersetzungszone des Kornes eine bestimmte Temperatur herrscht, die durch die physikalischen Bedingungen, die für die Zersetzung des Kalziumkarbonates nötig sind, vor allem durch den Partialdruck des Kohlendioxyds gegeben ist, so dass ausserhalb dieser Zersetzungszone ein schon gebrannter Kalk und innerhalb der Zersetzungszone unzersetztes Kalziumkarbonat vorliegen. Die äussere Schale, die das Kalziumkarbonatkorn umgibt, ist jedoch fortwährend der Wirkung der Wärme ausgesetzt und es kommt vor allem dadurch zu strukturellen Änderungen, die zum Schrumpfen und Verkleinern des freien Raumes und der Poren zwischen den einzelnen Kristallen des Kalziumkarbonates bzw. Kalziumoxyds bis zu einem vollständigen Sintern führen.
Diese Veränderung hat vor allem beim Verarbeiten des Kalkes zu einem Kalkbrei oder Kalkhydrat einen schlechteren oder besseren Eintritt von Wasser in die Kalkkörner und zwischen die einzelnen Kristalle und so eine längere oder kürzere Zeit für den ganzen Verlauf der Reaktion des Kalziumoxyds mit Wasser zu Kalziumhydroxyd zur Folge. Es wird dann der Kalk als weich, hart oder totgebrannt bezeichnet, und der Brenngrad wird als Aktivität angegeben, die durch die nötige Zeit des vollständigen Löschens des Kalkes mit Wasser und durch die maximale Temperatur des Kalkbreies bestimmt ist.
Diese Umstände bringen dann die bekannten Schwierigkeiten beim Verarbeiten des Kalkes mit sich. In den Kalkbrei oder in das Hydrat gelangen nicht umgesetzte Teilchen von Kalziumoxyd, die dann erst im Mauerwerk reagieren und das sogenannte Schiessen des Verputzes oder dessen Abfallen verursachen.
Bestehende Erzeugungsverfahren von Stück- oder Schotterkalk in Ring-, Schacht- oder auch Rotationsöfen sind nicht fähig, diese, durch die physikalischen Bedingungen des Brennens gegebenen Probleme zu lösen. Diese Schwierigkeiten werden erst nachträglich derart behoben, dass lange Zeitspannen (auch mehrere Wochen) für ein Lagern des Kalkbreies vorgeschrieben werden, oder es wird in Hydrationsanlagen nur weich gebrannter Kalk verarbeitet und der Rest des hart gebrannten Kalkes wird dann nochmals gemahlen und sortiert.
Erfindungsgemäss werden die erwähnten Nachteile durch ein Verfahren zum Erzeugen von Pulverkalk konstanter Aktivität in einem Rotationsofen mit einer Neigung von 0, 5 bis 2, 5%, der mit einer profilierten Auskleidung versehen ist, die den Materialfluss in einer oder mehreren Stufen verlangsamt, welchem Reaktionsofen ein Wärmeaustauscher vorgeschaltet ist, behoben und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kalkstein einer Korngrösse von 0 bis 2 mm mit einem Siebrest auf einem 2 mm Sieb von maximal 40 Gew.-% vorerst zu Kalk gebrannt wird, aus welchem danach fortlaufend durch Luftstrom in einer Schwebesichtzelle eine oder mehrere feinkörnige Fraktionskomponenten aussortiert werden, welche in einem Abscheider, beginnend mit den feinsten Fraktionen bis zur Korngrösse von 300 bis 600 p,
oberhalb welcher der gebrannte Pulverkalk schon einen konstanten Aktivitätsgrad aufweist, aufgefangen werden, worauf der restliche Kalk, der einen konstanten Aktivitätsgrad und eine Korngrösse von 600 bis 2000 p hat, in einem Schwebekühler gekühlt wird, wobei die erwärmte Luft aus der Schwebesichtzelle in Mischung mit Kühlluft in das erste Abteil des Schwebekühlers in der Bewegungsrichtung des Pulverkalkes über ein Mischelement zugeführt wird. In diesem Abteil wird das Verhältnis beider Luftkomponenten in Abhängigkeit vom Druck im oberen Teil der Schwebesichtzelle und vom Druck unterhalb des Schweberostes des ersten Abteiles des Schwebekühlers eingestellt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen des vorgewärmten Pulverkalksteines durch den granulometrischen Anteil der im Pulverkalkstein enthaltenen einzelnen Fraktionen, die in den Wärmeaustauscher eintreten, z. B. durch den Anteil der Korngrösse bis zu 2 mm und oberhalb 2 mm, bestimmt wird.
Die Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens zum Erzeugen von Pulverkalk ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Austritt aus einem Rotationsofen, der am unteren Ende mit einem Brenner versehen ist, der in einer Länge entsprechend dem 2-bis 4fachen Wert des Ofendurch-
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messers in den Ofen eingeschoben ist, und einem Schwebekühler, bestehend aus zwei oder mehreren selbständigen Abteilen, die jeweils in ihren unteren Bereichen mit eigenen Ventilatoren und in ihren oberen Bereichen mit einem Kanal, der das erste bis vorletzte Abteil mit dem Rotationsofen verbindet, und einem Kanal, der das letzte Abteil mit einem Abscheider, allfällig mit dem Kanal verbindet, versehen sind, eine oder mehrere Schwebesichtzellen angeordnet sind,
die in ihren unteren Bereichen mit einem Ventilator versehen sind und einerseits direkt mit dem Schwebekühler, anderseits mit einem Abscheider verbunden sind, dessen Luftaustritt über einen Luftmischer mit dem Ventilator des ersten Abteiles des Schwebe- kühlers verbunden ist.
Die Schwebesichtzelle kann auch als letztes Abteil des Schwebekühlers an dessen Austrittsende angeordnet werden.
Die Technologie der erfindungsgemässen Erzeugung von Pulverkalk konstanter Aktivität ermöglicht ein
Brennen des Kalkrohstoffes, welcher eine granulometrische Zusammensetzung von 0 bis 2000 p aufweist, wobei maximal 40 Gew.-% Körner über 2000 p zugelassen sind. Im Bereich der erwähnten granulo- metrischen Zusammensetzung wird das Brennen auf Grund von Angaben eines Gerätes zum Bestimmen des granulometrischen Anteiles der einzelnen Fraktionen im Pulverkalkstein selbsttätigt vor Eintritt in den
Wärmeaustauscher geregelt, um im erzeugten Pulverkalk die erforderliche Aktivität und Ausgiebigkeit zu erzielen.
Diese Angaben werden in elektrische Impulse überführt, die über elektrische Arbeitselemente auf die Antriebe eines Ventilators, der Zufuhr von Masut in den Brenner des Rotationsofens usw. derart einwirkt, dass der Brennvorgang unter Bedingungen verläuft, die der optimalen Einstellung der
Arbeitswerte der einzelnen Aggregate zwecks Erzeugung eines Pulverkalkes der erforderlichen Güte entsprechen.
Das erfindungsgemässe Verfahren löst das ganze Problem schon im Stadium des eigentlichen
Erzeugens. Im wesentlichen handelt es sich um ein Verfahren, bei dem der zu verarbeitende Kalkstein vorerst zu einer Korngrössenfraktion von 0 bis 2 mm gemahlen wird, wonach er in einem Rotationsofen gebrannt und schliesslich nach Bedarf zu einzelnen Fraktionsbereichen sortiert wird.
Schon das Brennverfahren im Rotationsofen unterdrückt in hohem Mass ein Überbrennen dadurch, dass die einzelnen
Kalksteinkorne nicht direkt durch Rauchgas umspült werden, wie dies bei Ring- oder Schachtöfen der Fall ist, sondern sie bleiben in einer Schicht im unteren Teil des Rotationsofens und werden dann bis auf die Oberflächenschicht, die der Strahlungswärme der Flamme ausgesetzt ist, auf eine bestimmte gleiche Temperatur erwärmt, die innerhalb der Schicht wesentlich niedriger ist als die Temperatur der Rauchgase im Ofen. Es werden dann hauptsächlich feine Kalksteinkörner überbrannt, die beim Umwälzen der Kalksteinschicht in den Strom der Rauchgase gelangen und durch diesen mitgenommen werden. Die grösseren Körner verlassen nicht mehr die Kalksteinschicht und deren Brennen erfolgt in der Schicht.
Falls der so gebrannte Kalk zu einigen Fraktionsklassen sortiert wird, z. B. 0 bis 0, 05 ; 0, 05 bis 0, 1 ; 0, 1 bis 0, 2 mm usw., wird festgestellt, dass die feinsten Reaktionen am härtesten gebrannt sind und das Brennen der gröberen fortlaufend weicher ist bis zu einer gewissen Grenze, von welcher an alle gebrannten Kalkkörner auf gleiche Härte gebrannt sind und der Kalk schon eine konstante Aktivität besitzt, die durch den Brenngrad im Ofen bedingt ist. Meist ist dies ein weich gebrannter Kalk mit hoher Aktivität ohne Überbrände und mit wenig gebrannten Stellen in der Mitte der grössten Kalkkörner.
Wegen der maximalen Abmessungen der meisten Körner von etwa 2 mm sind solche schwach gebrannten Stellen selten, da nur ein geringer Anteil von Teilchen einer Grösse von maximal 10 mm vorhanden ist, und daher ist dies beim späteren Verarbeiten des Kalkes überhaupt nicht von Belang.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Erzeugen von Staubkalk schematisch dargestellt.
Die Anordnung besteht aus einem Rotationsofen --3-- mit vorgeschaltetem Wärmeaustauscher--2--, in welchen Beschicker--1--münden. Oberhalb des Wärmeaustauschers --2-- ist ein Ventilator--18-angeordnet. Der Rotationsofen mit einer Neigung von 0, 5 bis 2, 5% ist mit einer profilierten Auskleidung versehen, welche den Materialstrom in einer oder mehreren Stufen verlangsamt. Der Brenner des Rotationsofens am Materialaustritt ist in einer Länge entsprechend dem 2- bis 4fachen des Ofendurchmessers in den Ofen eingesetzt.
Dadurch übernimmt das Austrittsende des Ofens die Aufgabe einer Kühlzone, in welcher durch die Verengung des lichten Querschnittes des Ofens das Pulver ungefähr in der Ebene der Mündung des Brenners und vor dem Austritt aus dem Ofen zwecks besserer Wärmeübergabe und besserer Ausnutzung der Wärme längere Zeit zurückgehalten wird. Der Austritt aus dem
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--3-- istverbunden. Der Schwebekühler --6-- besteht aus zwei oder mehreren selbständigen Teilen, die mit eigenen Ventilatoren --7, 8, 9-- ausgestattet sind. Der Luftaustritt des Abscheiders --11-- ist durch eine Leitung --13-- über einen Mischer --14-- mit dem Ventilator --7-- des ersten Abteiles des Schwebekühlers - in Richtung der Vorbewegung des Pulverkalkes verbunden.
Der Luftaustritt aus dem ersten bis vorletzten Abteil des Schwebekühlers --6-- ist mittels der Leitung --15-- mit dem Austritt des Rotationsofens --3-- verbunden. Der Luftaustritt des letzten Abteiles ist mittels der Leitung --19-- mit dem Abscheider --16-- verbunden, der einen Ventilator --17-- und einen Austritt --20-- besitzt. Die Leitung --19-- kann allfällig mit der Leitung --15-- verbunden werden. Der zu einer 0 bis 2 mm grossen Korngrösse gemahlene Kalkstein wird durch den Beschicker --1-- in den Wärmeaustauscher --2-- dosiert, von wo er in den Rotationsofen --3-- gelangt.
Am Austritt aus dem Rotationsofen --3-- sind eine oder mehrere Schwebesichtzellen --4-- mit einem Ventilator --5-- vorgesehen, wo aus einer schwebenden Kalkschicht durch Luftstrom die gewünschte feine Kalkfraktion aussortiert und aus dem Luftstrom in einem Abscheider --11-- abgeschieden wird und über den Austritt --12-- als erster Teil des Produktes den Erzeugungsvorgang verlässt. Der restliche Kalk konstanter Aktivität geht dann in den Schwebekühler - über, der aus zwei oder mehr selbständigen Abteilen mit eigenen Ventilatoren --7, 8, 9-- besteht, wo das eigentliche Kühlen des Kalkes vor sich geht. Die warme Luft aus der Schwebesichtzelle --4-- mit dem Abscheider --11-- wird dann der Saugseite des Kühlventilators--7--zugeführt, wo sie sich mit Kühlluft im Mischer --14-- mischt und dem ersten Abteil des Kühlers zugeführt wird.
Die erwärmte Luft aus dem Kühler kommt dann über den Kanal --15-- als Sekundärluft in den Rotationsofen. Die Luft aus dem letzten Abteil des Kühlers mit dem Ventilator --9-- kann entweder zusammen mit der andern Luft zum Kühlen über den Kanal --15-- direkt in den Rotationsofen angesaugt werden oder im Fall eines Verbrennungsluftüberschusses vom Ventilator --17-- über den Abscheider --16-- in die umgebende Atmosphäre abgeführt werden. Der zweite Teil des Produkts, d. i. der Kalk mit konstanter Aktivität, verlässt den Erzeugungsvorgang über den Austritt aus dem Kühler-10-, allfällig werden als drittes Produkt am Austritt --20-- des Abscheiders --16-- Teilchen festgehalten, die entweder selbständig verarbeitet oder mit dem Kalk aus dem Kühler vermischt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Erzeugen von Pulverkalk konstanter Aktivität kann auch noch so ausgeführt werden, dass der gebrannte, über das verengte Austrittsende des Rotationsofens --3-- überfallende Kalk alternativ in den Schwebekühler --6-- oder in die Schwebesichtzelle --4-- geführt wird, von wo dann durch einen Luftstrom fortlaufend eine oder mehr Kalkfraktionen aussortiert werden.
Die technologische Ausführung des Brennens gemäss der Erfindung ermöglicht es einen höheren Wärmewirkungsgrad zu erzielen, als dies bei bestehenden Systemen der Fall ist, insbesondere an Einheiten grösserer Kapazität. Die Tagesleistung der erfindungsgemässen Anordnung ist praktisch unbeschränkt und es können ohne Schwierigkeiten Leistungen von 1000 t in 24 h erzielt werden.
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