AT368986B

AT368986B - Verfahren zur herstellung eines hydraulischen bindemittels

Info

Publication number: AT368986B
Application number: AT0246378A
Authority: AT
Original assignee: Lechner Bartl Eiberg Zement
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1982-11-25
Also published as: DK154897B; US4236932A; BR7902130A; US4298340A; ATA246378A; DE2815161C2; IT7948638A0; GB2018233B; DK154897C; FR2421854A1; JPS54137021A; DE2815161A1; IT1162295B; FR2421854B1; DK144679A; GB2018233A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere für Putz- und Mauermörtel, wobei mindestens eine Komponente gebrannt, soweit nötig gelöscht und gegebenenfalls mit andern Komponenten gemischt wird.

Die üblichen Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel für Putz-und Mauermörtel, beispielsweise auf der Basis von Kalkstein oder Ton, beruhen auf einer seit langem bekannten Technik, wobei diese Mineralien auf thermischem Wege bei Temperaturen zwischen 450 und 9000e aktiviert werden. Unter "Aktivierung" versteht man dabei das Austreiben von Kristallwasser, beispielsweise bei Gips, das Austreiben von Bindungswasser, z. B. der OH-Gruppen bei Tonmineralien, oder das Austreiben von CO,, Entsäuern genannt, beispielsweise aus Calciumcarbonat. Für die Herstellung dieser Produkte eignen sich einfache Schachtöfen und gegebenenfalls verhältnismässig kleine Drehrohröfen.

Gelegentlich wurden auch schon hydraulische Bindemittel der genannten Kategorie in Anlagen für Zementklinkerherstellung mittels Schwachbrand produziert, sofern der Anlagentyp ein solches Verfahren grundsätzlich überhaupt zuliess. Dies ist beispielsweise bei Anlagen der Fall, welche als Ausgangsmaterial Pellets oder Granalien verwenden.

Bei andern Anlagen, beispielsweise zur Zementklinkerherstellung im Trockenverfahren, welche üblicherweise mit einem Schwebegaswärmetauschersystem zur Vorerwärmung und Kalzinierung ausgestattet sind und die Rohgutmischung als Mehl kalzinieren, würde sich die Herstellung solcher Produkte aus technischen und wirtschaftlichen Gründen von selbst verbieten.

Anlagenbetreiber, welche in der verkaufsorientierten Produktpalette neben hochwertigen Zementsorten hydraulische Bindemittel für Putz- und Mauermörtel führen, sind daher oftmals gezwungen, diese Produkte über den Handel zu beziehen, gegebenenfalls unter Aufbietung hoher Transportkosten, um die Erstellung einer kostenträchtigen separaten Produktionsanlage für die Herstellung der hydraulischen Bindemittel zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein anderes Verfahren und eine Vorrichtung zur uneingeschränkten Herstellung hydraulischer Bindemittel, insbesondere für Putz- und Mauermörtel zur Verfügung zu stellen, welche sowohl die Errichtung einer speziellen Produktionslinie vermeiden, als auch die Verwendung einer in ihren Hauptorganen unveränderten Zementklinker-Produktionsanlage ermöglichen, ohne deren Stamm-Produktion zu beinträchtigen und insbesondere ohne deren Wirtschaftlichkeit durch Betriebszustände ausserhalb des Bestpunktes zu reduzieren.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, dass bei der Zement-Klinker-Produktion ein Anteil des Rohgutes an mindestens einer Stelle zwischen der Vorerhitzungszone, in welcher das Material auf etwa 450 C gebracht wird, und der Klinkerzone in definierter Menge und mit definiertem Aktivierungszustand mit einem Entsäuerungsgrad von 50 bis 85% zur weiteren Verarbeitung entommen wird.

Damit sich die gleichzeitige Herstellung der verschiedenen Produktengruppen Zement und Binder in ein-und derselben Produktionsanlage gegenseitig weder behindern noch beeinträchtigen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der entnommenen Menge die Dosierung der Rohgutmenge und des Wärmeangebotes so erfolgt, dass beim Zementklinker-Brennprozess konstante Bedingungen herrschen.

Die Vorteile der Erfindung sind : - Einsparung einer separaten Produktlinie, infolgedessen ; - Einsparung von Investitions-, Energie-, Betriebs- sowie Personalkosten, - Einsparung an Wärmeverbrauch infolge Integrierung von Binder- und Zementproduktion, - Flexibilität der Produktpalette durch unabhängige, gleichzeitige Produktionsmöglichkeit un- terschiedlicher Produkte in ein-und derselben Anlage, - Wegfall von Transportkosten durch Herstellung an ein-und demselben Ort, - Unabhängigkeit von Konkurrenz- und Fremdanlagen, - Fortfall eines bei Fremdbezug erforderlichen Verkaufs-Zwischenlagers, - Rationalisierungseffekt.

Das Verfahren kann weiterhin vorsehen, dass Gutanteile an mindestens zwei Stellen mit unterschiedlichen Aktivierungszuständen entnommen werden, durch deren Mischung nach Gewicht oder Volumen ein Produkt von definiertem Aktivierungszustand hergestellt wird.

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Dabei wird zweckmässig so verfahren, dass das pro Zeiteinheit abgezogene Volumen durch einen Soll-Istvergleich an dem gravimetrisch festgestellten Mengenstrom gesteuert wird.

Weiter ist vorgesehen, dass die Korrektur der Rohgutmenge nach Massgabe des entnommenen Gutanteiles zuzüglich des errechneten Gewichtes der verflüchtigten Komponenten erfolgt.

Der Vorteil dieser Massnahme besteht in der Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustandes der Mengenströme innerhalb der Anlage. Darüber hinaus ist für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustandes der Wärmebilanz mit der Erfindung vorgesehen, dass die Korrektur der Wärmebilanz den Wärmeinhalt des entnommenen Gutes sowie dessen Verbrauch an endothermer Wärme berücksichtigt.

Eine zweckmässige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens eine Abzugsanlage zwischen der Vorerhitzungszone und der Klinkerzone bei einer vorzugsweise im Trockenverfahren betriebenen Anlage zum Brennen von Zementklinker.

Dabei kann es zur Entnahme von Gutanteilen an Stellen mit unterschiedlichen Aktivierungszuständen im Sinne der entsprechenden erfindungswesentlichen Verfahrensmassnahmen zweckmässig sein. dass mindestens zwei Abzugsanlagen an Stellen mit unterschiedlicher Temperatur zwischen Vorerhitzungszone und Klinkerzone angeordnet sind.

Zweckmässigerweise umfasst eine solche Vorrichtung, in Durchsatzrichtung des Gutes gesehen, folgende Anlagenteile : - ein vorzugsweise dosierendes Abzugsorgan, - eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise mit Falschluftabschluss, - eine Einrichtung zum Löschen des Gutes, falls vom Aktivierungszustand gefordert, - eine vorzugsweise kontinuierliche Wiegevorrichtung.

Weiters sieht eine zweckmässige Anordnung der Vorrichtung vor, dass diese im Bereich eines Schwebegaswärmetauschersystems erfolgt. Mit Vorteil ist dabei die Vorrichtung mit einer Materialweiche am Materialabgabeende mindestens eines Wärmetauscherzyklons ausgestattet, und im Bereich des untersten Wärmetauscherzyklons angeordnet.

Diese Massnahme ist besonders zweckmässig, wenn im Bereich des untersten Wärmetauschers oder zwischen dem Materialeinlassbereich des Drehrohrofens und dem untersten Wärmetauscherzyklon eine Zweitfeuerung vorgesehen ist, weil damit eine optimale Flexibilität der Betriebsweise bei der Herstellung zweier verschiedener Produkte-Zement und Binder - erreicht wird.

Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung ist schliesslich vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung eine Kühlschnecke ist, und dass die Einrichtung zum Löschen eine Mischschnecke ist. Hiedurch wird ein vollkontinuierlicher Ablauf des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens sichergestellt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, und es werden ihre Funktionen erläutert. Dabei zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage gemäss der Erfindung, Fig. 2 das Blockschaltbild einer andern Anlage nach der Erfindung, Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt einer Anlage nach Fig. 2, in Ansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem in üblicher Weise als Drehofen ausgebildeten Zementbrennofen, dessen Abgabe einer Reihe von Zyklonstufen-75, 74,73, 72-zugeführt werden und durch das Abgasgebläse --77-- die Anlage verlassen.

Auf ihrem Wege begegnen die heissen Abgase dem an der Materialaufgabestelle --71-- eingeführten staubförmigen Ausgangsmaterial. Dieses besteht aus Mergeln, Kalkmergeln und Kalkstein, wobei eine Zusammensetzung eingehalten wird, damit sich im glühverlustfreien Zustand zirka folgende Zusammensetzung ergibt :
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zwischen 480 und 550 c. nach der dritten Zyklonstufe-74--zwischen 650 und 700 C und nach der vierten Zyklonstufe-75-zwischen 780 und 850 C.

Soweit bisher beschrieben, entspricht die Anlage völlig einer konventionellen Einrichtung zur Herstellung von Zement. Neu ist es nun, nach einzelnen Zyklonstufen, durch die das aufgegebene Material teilentsäuert worden ist, Ent- nahmestellen-78-vorzusehen, denen Ausgangsmaterial für die Herstellung von hydraulischem Kalk entnommen wird. Der Anteil des entnommenen Materials an der Gesamtmenge kann dabei in weiten Grenzen durch die jeweiligen wirtschaftlichen Bedürfnisse bestimmt werden.

Sein Entsäuerungsgrad liegt im allgemeinen zwischen 50 und 85%, vorzugsweise zwischen 62 und 72%. Man spricht in diesem Zusammenhang von scheinbarer Entsäuerung, da das entnommene Material eine Mischung aus völlig entsäuertem Staub darstellt, der durch die Abgase aus dem Drehofen mitgerissen worden ist, und aus teilentsäuertem aufgegebenem Material, dessen Entsäuerungsgrad an sich noch nicht den an der entnommenen Mischung festgestellten mittleren Entsäuerungsgrad aufweist.

Das entnommene Material wird zunächst abgekühlt und dann bis zur Raumbeständigkeit gelöscht. Bei der Reaktion, die im Vorwärmer stattfindet, wird nämlich nicht, wie beim endgültigen Brennen des Zements, das gesamte beim Entsäuern des Calciumcarbonats entstehende Calciumoxyd an die restlichen Komponenten gebunden, sondern es bleibt frei im Produkt erhalten.

Dieses Calciumoxyd muss mit Wasser gelöscht, d. h. in Calciumhydroxyd übergeführt werden. Ein Kalk, der nicht einwandfrei gelöschtist, zeigt beim Anmachen des Mörtels oder auch nach der Erhärtung starkes Kalktreiben unter Volumenvermehrung, d. h. er ist nicht raumbeständig (Putz kann zerbröseln und abfallen und Mauerwerk kann zerstört werden).

Dem gelöschten Material können in üblicher Weise zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit Luftporenbildner zugeführt werden. Als Luftporenbildner können sowohl verseifte natürliche Harze und ähnliches als auch künstliche oberflächenaktive Stoffe benützt werden, wie sie bei der Herstellung von Waschmitteln und Badeschäumen in Gebrauch sind. Durch Zugabe von gemahlenem Zementklinker kann die Festigkeit erhöht werden.

Ist für den vorgesehenen Anwendungszweck der Anteil an Calciumhydroxyd noch zu hoch, so kann durch Zugabe von gemahlener Hochofenschlacke, Trass oder Flugasche die Fähigkeit des Endproduktes zu hydraulischer Erhärtung erhöht werden.

Gemäss Fig. 2 wird Rohmehl aus dem Rohmehl-Homogenisierungssilo --1-- mit einer dynamischen Wiegevorrichtung-2-, einer Bandwaage, der Vorwärm- und Kalzinieratufe --3-- einer Anlage zum Brennen von Zementklinker-4-an der Stelle --5-- aufgegeben. Das Rohmehl durchwandert die Vorwärm- und Kalzinierstufe --3-- nach unten, im intensiven Wärmetausch mit heissen Wärmetragerga-
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--6- inSekundär- und Primärluft --12-- aus dem nachgeschalteten Klinkerkühler --13-- mit der Lei- tung -14-- zugeführt wird. Eine Zweigleitung -15-- führt ebenfalls heisse Frischluft aus dem Klinkerkühler --13-- zum Brenner --16-- einer Zweitfeuerung --17--. welche innerhalb der Vorwärm- und Kalzinierstufe --3-- angeordnet ist.

Der fertiggebrannte Klinker --18-- wird im Klinkerkühler-13-gekühlt und danach in dem Klinkersilo --19-- gelagert. Von dort gelangt der Klinker über das dosierende Abzugsorgan --20-in zeitlich geregelter Menge zur Mahlanlage-21-, und der fertiggemahlene Zement in den Lager-
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An der Stelle --7-- wird über eine nicht dargestellte Materialweiche ein Anteil des vorgewärmten und kalzinierten Gutes mit Hilfe einer dosierenden Einstellklappe oder einer volumetrisch oder gravimetrisch dosierenden Entnahmevorrichtung --24-- abgezweigt. Das Gut wird im Durchlauf kontinuierlich einer Kühlvorrichtung --25-- zugeführt. und weiter in stetigem Durchlauf der Lösch-

einrichtung-26-aufgegeben. Darin wird es unter Zugabe von eingespritztem Wasser, symbolisiert durch die Brausen --27--, gelöscht. Die Löschvorrichtung --2B-- ist zur Entstaubung mit der Leitung --28-- an die zentrale Entstaubungsanlage --29-- angeschlossen. Die Löschvorrichtung --26-- kann allerdings auch entfallen, wenn das Bindemittel infolge geringeren Aktivierungszustandes nicht gelöscht wird.

Das gelöschte Gut wird mit einer kontinuierlichen Wägeeinrichtung, einer Bandwaage --30--, gravimetrisch dosiert in den Silo --31-- abgezogen und eingelagert, von wo das Gut in gleicher Weise, wie auf der andern Anlagenseite der Zement, mittels Transportfahrzeugen --32-- dem Ort der Weiterverarbeitung zugeführt wird. Das die Vorwärm- und Kalzinierstufe --3-- an der Stel- le -33-- verlassende Abgas wird mit der Leitung --34-- durch die Entstaubungsanlage --29-- geführt, welche abgeschiedenen Staub mit der Leitung --35-- an der Stelle --36-- wieder dem Prozess zuführt, während das gereinigte Abgas durch die Abgasleitung --37-- und den Heissgasventilator --38-- sowie den Kamin --39-- in die freie Atmosphäre entlassen wird.

Die kontinuierliche Wägeeinrichtung --30-- ermittelt den Istwert des abgezogenen Gutes und leitet gewichtsproportionale Impulse mit der Steuerleitung --40-- dem elektronischen Verglei- cher -41-- zu. Dieser erhält aus einer digitalen elektronischen Vorwähleinrichtung --42-- mit der Steuerleitung --43-- einen Sollwertimpuls aufgeschaltet. Der Vergleicher --41-- bildet aus dem Soll-Ist-Vergleich einen Regelimpuls, welcher mit Hilfe der Signalleitung --44-- als Steuersignal --45- der volumetrisch dosierenden Entnahmevorrichtung --24-- aufgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Istwert mit der Steuerleitung --46-- einer elektronischen Recheneinheit --47-- auf-
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-48-- fürwert-49-- der dynamischen Wägeeinrichtung --2-- für die Rohmehlzugabe aufgeschaltet.

Auf diese Weise wird der an der Stelle --7-- mit der Entnahmevorrichtung --24-- entnommene Teilstrom von teilentsäuertem Rohmehl durch vermehrte Zugabe von Rohmehl praktisch ohne zeitliche Verzögerung auskorrigiert und zugegeben. Mit E ist ein dem Entsäuerungsgrad entsprechender Faktor symbolisiert, welcher zum Gewichtsausgleich von der Recheneinheit --47-- ebenfalls berücksichtigt wird.

Fig. 3 zeigt eine hinsichtlich der Grössenordnung der einzelnen Funktionselemente annähernd praxisgerecht realistische Ausgestaltung der erfindungsgemässen Anlagenteile innerhalb einer dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Zement-Klinker-Produktionsanlage.

Darin ist der unterste Zyklon-50-einer vierstufigen Zyklon-Wärmetauscheranlage mit seinem Materialauslassende --51-- dergestellt. An dieses schliesst sich eine Materialwei- che-52-an, welche mit einer Regelklappe --53-- ausgestattet ist. Mit --54-- ist die Fall-Leitung bezeichnet, welche mindestens grösstenteils entsäuertes Rohmehl dem materialeinlaufseitigen Endendes Drehrohrofens einer nicht dargestellten Sinterstufe zuführt. Ober die Abzweigleitung --57-- wird Gut einer wassergekühlten Kühlschnecke --58-- zugeführt, welche neben der Kühlfunktion gleichzeitig die Funktion eines volumetrisch dosierenden Abzugsorgans hat.

Das gekühlte Gut gelangt mit der Fall-Leitung --59-- in die Löschschnecke-60-, welche in das noch warme Gut mit Hilfe von Düsen -61-- mit Wasser einspritzt und dieses mit dem Gut innig mischt.

Ein Staubabzugskanal-62-ist, wie bereits in Fig. 2 mit der Entstaubungsleitung --28-angedeutet, an die nicht dargestellte Entstaubungsanlage-29- (Fig. 2) mit Unterdruck angeschlossen.

Aus der Löschschnecke gelangt gelöschtes Gut über die gravimetrisch dosierende Bandwaage --63-- in den Verladesilo --64--, aus welchem das Gut in Silowagen --65-- zum Transport an den Verbraucherort verladen wird. Der Kopf-66-des Verladesilos-64-- dient gleichzeitig als hermetisch staubdichte Verkleidung für den Transportweg des Gutes aus der Löschschnecke --60-- über die Bandwaage --63-- in den Silo --64-- und ist daher ebenfalls mit einer Entstaubungs-Anschlussleitung --67-- an die zentrale Entstaubungsanlage --29-- mit geringem Unterdruck angeschlossen.

Die im Blockschaltbild Fig. 2 rein schematisch sowie im Detail gemäss Fig. 3 gezeigten Anlagen sind lediglich als stellvertretende Beispiele für mögliche Ausgestaltungen der Erfindung anzusehen. Weitere Ausgestaltungen, welche sich, wie bereits erwähnt, von Fall zu Fall vorzugsweise nach den Gegebenheiten sowie der Ausstattung vorhandener oder geplanter Zementherstellungsanlagen richten, liegen im Ermessen des Fachmannes und fallen unter die Erfindung. PATENTANSPRÜCHE :
1.

Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere für Putz- und Mauermörtel, wobei mindestens eine Komponente gebrannt, soweit nötig gelöscht und gegebenenfalls mit andern Komponenten gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zement-Klinker-Produktion ein Anteil des Rohgutes an mindestens einer Stelle zwischen der Vorerhitzungszone, in welcher das Material auf etwa 4500C gebracht wird, und der Klinkerzone in definierter Menge und mit definiertem Aktivierungszustand mit einem Entsäuerungsgrad von 50 bis 85% zur weiteren Verarbeitung entnommen wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der im Teilstrom entnommenen Menge die Dosierung der Rohgutmenge und des Wärmeangebotes so erfolgt, dass beim Zementklinker-Brennprozess konstante Bedingungen herrschen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teilströme an mindestens zwei Stellen mit unterschiedlichen Aktivierungszuständen entnommen werden, durch deren Mischung nach Gewicht oder Volumen ein Produkt von definiertem Aktivierungszustand hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein örtlich vermehrtes Wärmeangebot durch Zufuhr heisser Gase, vorzugsweise aus dem Klinkerkühler, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit einem Entsäuerungsgrad von 62 bis 72% entnommen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eine Abzugsanlage (24,52) zwischen der Vorerhitzungszone und der Klinkerzone bei einer vorzugsweise im Trockenverfahren betriebenen Anlage zum Brennen von Zementklinker.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abzugsanlagen (24, 25) zwischen Vorerhitzungszone und Klinkerzone angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abzugsanlage (24,52) zwischen einzelnen Stufen eines Schwebegaswärmetauschersystems angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsanlage als Materialweiche (52) am Materialabgabeende (51) mindestens eines Wärmetauscherzyklons (50) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Anordnung der Abzugsanlage (24,52) im Bereich des untersten Wärmetauscherzyklons (50).