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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zementen, bei welchem die Zementrohstoffe nach dem Trocken- oder Nassverfahren In einem Ofen gebrannt oder gesintert werden, wobei in den Ofen reduzierend wirkende Substanzen eingebracht werden.
Die Beheizung bzw die Erzielung entsprechend hoher Brenntemperaturen der Öfen (in der Regel Drehrohröfen) kann mit Ölen, Gasen, festen Brennstoffen o. ä. erfolgen, wobei Im allgemeinen mit Sauerstoffüberschuss gearbeitet wird, wodurch über die Ofen-Länge eine weitestgehend oxidierende Ofenatmosphäre üblicherwei se vorherrscht.
Die natürlichen Zement-Rohstoffe fallen mit unterschiedlicher Reinheit an. Je nach verwendeten Rohstoffen können neben Eisen auch eine Reihe anderer Schwermetalle In den Ausgangsmaterialien enthalten sein, wobei insbesondere das Vorhandensein von Metallen der 111. bis VIII. Nebengruppen beim Sinterprozess in oxidierender Atmosphäre verschiedene Probleme mit sich bringen kann.
So könnte beispielsweise Chrom sowohl in der drei- als auch in der sechswertigen Oxidationsstufe im Zementklinker vorliegen. Eine übermässige Chrom-VI-Belastung des Endproduktes ist jedoch unerwünscht.
Es wird daher angestrebt, dass unerwünschte Oxidationsstufen, Insbesondere von Chrom, vermieden werden. Eine partiell reduzierende Ofenatmosphäre ist in der Regel nur bei spezieller Ofenführung und unvollständiger Verbrennung möglich.
Auch beim Einsatz kompliziert zusammengesetzter Brennstoffe (z. B. Klärschlämme, Altreifen etc. ) können Fremdstoffe in unerwünschten Oxidationsstufen auftreten. Darüber hinaus ist es erwünscht, Zemente stets In einer durch Oxide gefärbten, stabilen Grundfarbstellung herzustellen.
Aus der DD 246 983 Al Ist es bekannt geworden, reduzierend wirkende Substanzen in den Drehrohrofen einzubnngen. Beispiele für derartige Substanzen werden nicht gegeben. Der Verwendung von Fie (11)- Sulfaten nach dem Brennen wird eine Abbindeverzögerung zugeschrieben.
In der DD 153 816 A1 wurde vorgeschlagen, Ammoniumsalze ggf. gemeinsam mit Phosphorsäureestern als Lösung oder Emulsion in den Drehrohrofen einzudüsen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung von Zementen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem das Auftreten von unerwünschten Oxidationsstufen von Metallen (z. B. die Oxidation zu Chromaten) eingeschränkt bzw. verhindert werden kann, ohne dass hierbei die Wirtschaftlichkeit der Ofenführung beeinträchtigt wird. Insbesondere soll die Bildung toxischer organischer Substanzen und die Bildung von S02 oder anderen gasförmigen Schadstoffen vermieden werden. Gleichzeitig zielt das erfindungsgemässe Verfahren darauf ab, in einfacher Weise die Farbstellung des erzeugten Zementes während oder nach dem Sinterprozess gezielt einzustellen, so dass unmittelbar auch anders farbige Zemente hergestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass m den Ofen Metalloxid-, Metallhydroxid-, Metalloxidhydrat- und/oder Metallsoie oder Metallphosphate, Metallsilikate oder deren Sole eingedüst oder eingesprüht werden.
Derartige Metalloxid-, Metallhydroxid-, Metalioxidhydrat-und/oder Metallsole oder Metallverbindungen können unter Nutzung von Redox-Reaktionen in einer oxidierenden Ofenatmosphäre reduzierende Zonen ohne Beeinträchtigung der Ofenführung sicherstellen, wobei diese reduzierenden Zonen räumlich exakt definiert werden können. Es kann somit der Ofen in üblicher Welse und unter Nutzung der energetisch vorteilhaftesten Fahrwelse betneben werden, wobei lediglich in demjenigen Ofenbereich, in welchem eine Reduktion erzielt werden soll, auch eine entsprechende reduzierende Zone ausgebildet wird. Bei der Zugabe von Metallverbindungen bzw. von deren Solen kann die Analyse der Rohprodukte berücksichtigt werden, sodass die Redox-Wirkung exakt auf die Analyse der Ausgangsprodukte eingestellt werden kann.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren hierbei so durchgeführt, dass die Metalloxid-, Metallhydro-
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Weges des Zementklinker In den Ofen eingebracht werden, womit gewährleistet ist, dass nach dem Austritt aus dem Ofen unerwünschte Oxidationsstufen ausgeschlossen werden. Darüber hinaus können die genannten Sole oder Metallverbindungen auch direkt auf den aus dem Ofen austretenden Klinker (meist 80 bis 120. C) aufgesprüht werden und somit eine gleichartige reduzierende Wirkung entfalten.
Mit den erfindungsgemäss eingesetzten Metalloxid-, Metallhydroxid-, Metalloxidhydrat- und/oder Metall- soten oder Metallphosphaten oder -silikaten bzw. deren Solen kann auch die Farbstellung des Zementes nachhaltig beeinflusst werden. Neben den herkömmlichen Farben, welche meist auf Eisenoxid zurückzuführen sind, lassen sich mit einer Reihe von Metallen und Metalloxiden usw. Farbstellungen verwirklichen, welche bisher nur durch aufwendige nachträgliche Verfahrensschritte erzielt werden konnten.
Gleichzeitig kann durch die gezielte Auswahl derartiger Metalloxid-, Metallhydroxid-, Metalloxidhydrat-und/oder Metall- sole oder Metallphosphate, -silikate oder deren Sole auch die Oberflächenbeschaffenheit der späteren Zementpartikel und damit auch das Abbindeverhalten in bestimmten Grenzen eingestellt werden.
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Mit Vorteil werden als Sole Monomere, Heteropolymere oder Polymere von Metalloxid-, Metallhydroxidund/oder Metalloxid-, oder Metalloxidhydrat-Solen eingesetzt. Mit Vorteil handelt es sich hier um Metalle und/oder deren Oxide, Hydroxide, Oxidhydrate bzw. Phosphate oder Silikate von Metallen der dritten bis achten Nebengruppe des Periodensystems, wobei die Sole gezielt zur Wirkung gelangen können.
Gemäss einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nur Metalle mit einem geeigneten Reduktionspotential eingesetzt, wodurch eine wirkungsvolle Reduktion (z. B. von Cr6+) gewährleistet wird. Die hierfür erforderliche Grundbedingung (um Insbesondere die Ausbildung der Chromatstufe hintanzuhalten) wird erfindungsgemäss dann erfüllt, wenn die Metalle und/oder Metaliver- bindungen ein Redox-Potential aufweisen, welches zur Reduktion von Cr6+ auf Cr3+ ausreicht.
Darüber hinaus lassen sich durch Wahl geeigneter Metalle bzw. Metallverbindungen eine grosse Anzahl verschiedener Farben des Farbspektrums zur Einfärbung eines so hergestellten Zementes (und damit in einem Folgeschritt beispielsweise farbige Mörtel oder Putze) erzielen.
Die Sole können schliesslich beim Mahlen des Zementklinker eingesetzt werden, wobei ebenfalls eine Reduktion (z. B. Cr6+ zu Cr3+ von unerwünschten Oxidationsstufen möglich wird.