Verfahren und Einrichtung zur Herstellung einer als Bindemittel für Bauzwecke und als Rohmischung für die Erzeugung von Bauformteilen geeigneten Miscbung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung einer als Bindemittel für Bauzwecke und als Roh mischung für die Erzeugung von Bauform teilen geeigneten Mischung, und zwar einer seits aus Stoffen, die sowohl kohlenstoffhaltig als auch kieselsäurehaltig und tonerdehaltig und eisenoxydhaltig sind, und andererseits aus Calciumverbindungen. Es ist bekannt,
Steinkohlenflugasche mit Zement oder Kalk zu Brennstoff in Steinform oder zu Leichtbaukörpern zu verarbeiten. Man hat auch schon Leichtbaukörper da durch hergestellt, dass Flugasche mit Zement, Kalk, Wasserglas und Braunkohle brikettiert und gebrannt. und das Brennprodukt mit Zement, Kalk oder Gips verarbeitet wurde. Ausserdem sind Verfahren bekannt, bei denen Flugasche mit. Kalk oder Zement verarbeitet, mit Wasser angemacht und dann die geform ten Teile der in der Kalksandsteinfabrikation üblichen Dampfhärtung unterworfen werden.
Ölschiefer wurde, abgesehen von der Öl- gewinnung, bisher benutzt, um mit Kalk stein, Mergel, Kohle oder Koks Zementklin ker zu brennen. Andererseits konnten die bei entsprechender Führung des Schwelprozesses anfallenden Olschieferrückstände bestimmter chemischer Zusammensetzung zur Herstel lung von hydraulischem Kalk und Leicht bausteinen verwendet werden. Soweit bei diesen bekannten Verfahren die Flugasche und der Ölschiefer nicht zu Brennstoff verarbeitet werden, was nament lich bei Flugasche einen verhältnismässig sehr hohen Gehalt an Brennbarem voraussetzt, wird zu allen diesen bekannten Verfahren zusätzlich Brennstoff benötigt.
Die Erfindung zeigt nun einen andern Weg der Verwertung von Flugasche und Ölschiefer. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Kieselsäure, Tonerde, Eisenoxyd und brennbaren Kohlen stoff enthaltende Stoffe einerseits und Cal- ciumv erbindungen andererseits einem Brenn- prozess unterworfen werden und das Gemisch der Brennprodukte gemahlen wird, wobei das Verhältnis der erstgenannten Stoffe zu den Calciumverbindungen derart gewählt wird, dass der Gehalt des erzielten Produktes an gebranntem Kalk (Ca0)
niedriger ist als der Gehalt an andern Oxyden.
Die kieselsäure-, tonerde-, eisenoxyd- und kohlenstoffhaltigen Stoffe können sein: Ver brennungsrückstände von Kohle, wie Stein kohlenflugasche oder Braunkohlenflugasche, Ölschiefer, Industrieabfälle oder Mischungen von zwei oder mehr dieser Stoffe. Die Cal ciumverbindungen sind zweckmässig solche, die im wesentlichen aus kohlensaurem Kalk (CaC03) bestehen, beispielsweise Kalkstein oder Kalkmergel oder Muschelkalk. Die kohlenstoffhaltigen Stoffe und die Calciumverbindungen werden gewöhnlich vor dem Brennen miteinander vermischt.
Bei Verwendung von Flugasche können Kalk stein oder Kalkmergel oder Muschelkalk stückig oder gemahlen verwendet werden. Auch Ölschiefer kann man stückig oder ge mahlen verwenden.
Vor dem Brennen können die Stoffe, so weit in der Mischung Flugasche oder ge mahlene Teile enthalten sind, nach Zugabe von Wasser in Stückform gebracht werden, und zwar entweder durch Brikettieren, was mittels Schwingungsgeräten erfolgen kann, oder durch Granulieren. An sich könnten die hergestellten Granalien oder Briketts ge trocknet als Brennstoff in Feuerungen ver wendet werden.
Bevor die Stoffe in Stückform gebracht werden, also auch vor dem Brennen, kann ein Stoff zugesetzt werden, der aus kiesel- säure-, tonerde-, eisenoxyd- und kohlenstoff haltigen Stoffen sowie Calciumverbindungen als Ausgangsstoffen besteht und bereits einem Brennprozess unterworfen wurde.
Dieses Brennprodukt kann beispielsweise durch Verbrennung von Steinkohlenstaub unter Zugabe geringer Mengen einer ge mahlenen Calciumverbindung, z. B. von ge mahlenem Kalkstein, erzeugt werden, um die Verbesserung des Wirkungsgrades einer Koh- lenstaubfeuerung durch Lockerung der Koh- lenstaubdichte zu ermöglichen.
In jedem Falle wird bei dem Verfahren die Menge der Calciumverbindungen dem Gehalt des kohlenstoffhaltigen Stoffes an Kieselsäureanhydrid (S'02), Aluminiumoxyd (A1203) und Eisenoxyd (Fe203) in der Weise angepasst, dass mit zunehmendem Gehalt an diesen Stoffen dem kohlenstoffhaltigen Stoff eine zunehmende Menge an Calciumverbin- dungen zugesetzt wird.
Das mit dem beschriebenen Verfahren hergestellte Brennprodukt kann als Binde mittel für Bauzwecke oder als Rohmischung für die Erzeugung von Bauformteilen ver wendet werden. Im letzteren Falle wird das gemahlene Brennprodukt unter Zusatz von Wasser zu Bauformteilen geformt, und diese worden gehärtet.
Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass der Heizwert der kohlenstoffhaltigen Stoffe dadurch ausgenutzt werden kann, dass der Brennpr ozess j e nach Einstellung zu einem Kalkbrennprozess oder zu einem Zement- brennprozess gestaltet werden kann, wobei der Gehalt der kohlenstoffhaltigen Stoffe an Kieselsäureanhydrid (Si02), Aluminiumoxyd (A1203) und Eisenoxyd (Fe2O3) zur Wirkung gebracht wird.
Durch den Gehalt der kohk.n- stoffhaltigen Stoffe an K'eselsäure werden nach dem Anmachen der Mischung mit Was ser bei der Härtung von Bauformteilen mittels Wärme in Verbindung mit dem ge brannten Kalk Calciumhydrosilikatgele ge bildet.
Um die Bildung dieser Calciumhydro- silikatgele zu sichern, wird, falls der Kiesel säuregehalt der erzeugten Rohmischung aus nahmsweise nicht ausreichen sollte, der Roh mischung ein kieselsäurereicher Stoff zuge- mahlen. Das können Sand oder Gichtstaub, Filterberge von der Zinkerzflotation, Zink asche oder Filterstaub von der Erzaufberei tung, granulierte Hochofenschlacke o. dergl. sein. Die Calciumhydrosilikatgele verleihen den Bauformteilen eine besondere Festigkeit.
Ausserdem wird im Falle der Verwendung von metallhaltigen kieselsäurereichen Stoffen die Porenstruktur der Bauformteile in dem Sinne beeinflusst, dass ausser den bei der Bil dung der Calciumhydrosilikatgele entste henden feinen Poren auch grössere Poren ent stehen, die die Haftfestigkeit des Putzes er höhen.
Bei den mit der nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Roh mischung erzeugten Bauformteilen ist die Härtung an sich durch den Härtungsprozess im Wasserdampf oder in der Warmluft noch nicht beendet, sondern solche Bauformteile, haben die vorteilhafte Eigenschaft, noch nachzuhärten. Die Teile können nach Been digung des Härtungsprozesses im Wasser dampf oder in der Warmluft bereits versandt werden, ohne dass dies auf die Nachhärtung einen Einfluss hat. Die Nachhärtung ist eine vorteilhafte Folge der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung der Roh mischung, die an sich auch die Erhärtung in Luft bei normaler Temperatur und unter normalem Druck gestattet.
Eine zweckentsprechende Führung des Brennprozesses kann in der Weise geschehen, dass in Brennöfen kieselsäure-, tonerde-, eisenoxyd- und kohlenstoffhaltige Stoffe un ter Zusatz von Calciumverbindungen bei den üblichen Kalkbrenntemperaturen von 800 bis 980 C und in einem weiteren Ofen die selben Stoffe, jedoch mit höherem Anteil an Calciumverbindungen als in den anderen Öfen, bei den üblichen Zementbrenntempe- raturen von<B>1250</B> bis 1400 C gebrannt werden.
Für den Eintrag in die bei Kalkbrenntem- peraturen betriebenen Öfen bzw. in den bei Zementbrenntemperaturen betriebenen Öfen können folgende Beispiele dienen <I>1. Aus f</I> iihrungsbeispiel für Kalkbrenntempe- raturen:
80 % Flugasche (bestehend beispielsweise aus 35-45% Si0" 30-35 ä A103, 3-7% Ca0, 10-30% C, 1-3% Mg0, 0-3% S03, 5-15% Fe20s)
+20% 15% CaO -I- 85% (SiO2 -I- A1203 + MgO + S03 + Fe203) <I>2.</I> Ausführungsbeispiel für Zementbrenn- temperaturen 40 % Flugasche (bestehend beispielsweise aus:
35-45% SiO2, 30-35% A120" 3-7% Ca0, 10-30% C, 1-3% Mg0, 0-3% S03, 5-15% Fe20s) + ö0% CaCO3 \' 48% CaO + 52% (S'02 + A1203 + MgO -f- S03 + Fe203).
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennofen, der zur Durchführung des Verfahrens bei den übli chen Zementbrenntemperaturen von 1250 bis 1400 C dient, im Wärmestrahlungsbe reich uni ihn herum angeordneter Brennöfen vorgesehen ist, die zur Durchführung des Verfahrens bei den üblichen Kalkbrenntem- peraturen von 800 bis 980 C dienen, und dass Leitungen vorgesehen sind, die die brenn baren Abgase der äussern Öfen in den innern Ofen leiten.
Der innere Ofen braucht nämlich entsprechend seiner Beschickung zusätzlich Brennstoff, der bei den äussern Öfen im Über schuss vorhanden ist. Die Einrichtung gemäss der Erfindung gestattet also, das Verfahren in zwei Parallelverfahren durchzuführen. Die Parallelverfahren unterscheiden sich lediglich in der Zusammensetzung des Ein trags und in den Brenntemperaturen. Ihre Brennprodukte können miteinander ver mischt werden.
Der Vorteil der Durchführung des Ver fahrens mit der in Rede stehenden Einrich tung besteht in einer besonders günstigen Wärmeausnutzung. Um die Überführung der Abgase aus den äussern Öfen in den innern Ofen zweckmässig durchzuführen und gleich zeitig den innern Ofen mit der erforderlichen Frischluftzufuhr zu versehen, kann ein Ge bläse zur Förderung der Abgase von den äussern Öfen in den innern Ofen derart ange ordnet sein, dass es Frischluft in die Förder- leitung in der Förderrichtung der Abgase drückt. Bei einer solchen Anordnung hat das Gebläse nur frische Luft zu fördern, nicht Abgase, so dass es nicht durch Staub oder Öl verschmutzt werden kann.
Es wirkt aber auch, indem es die Luft in der Förder- richtung der Abgase in die Förderleitung einbläst, als Injektor, so dass also die Abgase von der eingelassenen Luft mitgezogen wer den.
Man erhält bei Durchführung des Ver fahrens gemäss der Erfindung in einer solchen Einrichtung in beiden Arten von Öfen ein Brennprodukt, das als Bindemittel für Bau zwecke und für die Erzeugung von Bauform teilen geeignet ist, in dem innern Ofen aber, in dem bei höherer Temperatur gebrannt wird, ein solches mit höherem Kalkanteil, das sich infolgedessen vorzugsweise als Binde mittel eignet, dessen Gehalt an gebranntem Kalk (Ca0) aber auch niedriger ist als der Gehalt an andern Oxyden. Das Brenngut in den bei Kalkbrenntem- peraturen arbeitenden Öfen kann, abgesehen von den Calciumverbindungen, Ölschiefer sein.
In diesem Falle wirken die Calciumvei- bindungen als Wärmedämmer, indem sie Wärme für die stattfindende Abgabe von Kohlendioxyd (C02) absorbieren, und ver hindern dadurch, dass die Temperatur in den Kalköfen bei einem dem gewünschten Ver fahren angemessenem Austrag über die Kalk brenntemperatur hinausgeht. Andernfalls würde der Ölschiefer seine mörteltechnischen Eigenschaften verlieren.
Auf der beigefügten Zeichnung ist bei spielsweise und schematisch die Einrichtung einer Ofenkombination dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ofenkombination, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer andern Ofenkombination, Fig. 3 einen Querschnitt durch die erste Ofenkombination, Fig. 4 einen Querschnitt durch die zweite Ofenkombination.
Die Öfen a nach Art der Kalköfen sind um den Ofen b nach Art eines Zementofens herum angeordnet. Die die Abgase aus den äussern Öfen cc oben herausführende Förder leitung c führt diese Abgase gemischt mit Frischluft von unten in den innern Ofen b ein. Ausserhalb der Förderleitung c ist ein Gebläse d angeordnet, das Frischluft ansaugt und diese durch eine Leitung e in die Förder- leitung c in der Förderrichtung der Abgase einbläst.
Die Ausführungsformen der Ofen kombinationen gemäss Fig. 1 und 3 bzw. 2 und 4 unterscheiden sich lediglich durch die Querschnittsform der Öfen.
Method and device for the production of a mixture suitable as a binding agent for building purposes and as a raw mixture for the production of structural parts. The invention relates to a method and a device for producing a mixture suitable as a binder for building purposes and as a raw mixture for the production of structural shape parts, on the one hand from substances that contain both carbon and silicic acid and alumina and iron oxide, and on the other hand from Calcium compounds. It is known,
To process hard coal fly ash with cement or lime into fuel in stone form or into lightweight structures. Lightweight structures have also been produced by briquetting and burning fly ash with cement, lime, water glass and lignite. and the firing product has been processed with cement, lime or gypsum. In addition, methods are known in which fly ash with. Lime or cement is processed, mixed with water and then the shaped parts are subjected to the steam hardening that is usual in sand-lime brick production.
Apart from oil production, oil shale was previously used to burn cement clinker with limestone, marl, coal or coke. On the other hand, the oil shale residues of a certain chemical composition that arise when the smoldering process is carried out accordingly could be used to manufacture hydraulic lime and lightweight building blocks. To the extent that the fly ash and the oil shale are not processed into fuel in these known processes, which in the case of fly ash requires a relatively high content of combustibles, additional fuel is required for all of these known processes.
The invention now shows another way of utilizing fly ash and oil shale. The method according to the invention is characterized in that silicic acid, alumina, iron oxide and combustible carbon-containing substances on the one hand and calcium compounds on the other hand are subjected to a firing process and the mixture of firing products is ground, the ratio of the first-mentioned substances to the Calcium compounds are selected in such a way that the quick lime (Ca0) content of the product
is lower than the content of other oxides.
The silicic acid, alumina, iron oxide and carbon-containing substances can be: Combustion residues of coal, such as hard coal fly ash or lignite fly ash, oil shale, industrial waste or mixtures of two or more of these substances. The calcium compounds are expediently those which essentially consist of carbonate of lime (CaC03), for example limestone or marl limestone or shell limestone. The carbonaceous materials and calcium compounds are usually mixed together before firing.
When using fly ash, limestone or marl limestone or shell limestone can be used in pieces or ground. Oil shale can also be used in pieces or ground.
Before firing, the substances, as far as the mixture contains fly ash or ground parts, can be brought into lump form after adding water, either by briquetting, which can be done by means of vibration equipment, or by granulation. Per se, the granules or briquettes produced could be dried and used as fuel in furnaces.
Before the substances are brought into lump form, i.e. also before firing, a substance can be added which consists of silica, alumina, iron oxide and carbon-containing substances as well as calcium compounds as starting materials and which has already been subjected to a burning process.
This combustion product can, for example, by burning coal dust with the addition of small amounts of a ground calcium compound such. B. from ground limestone, in order to improve the efficiency of a pulverized coal combustion by loosening the coal dust density.
In each case, the amount of calcium compounds in the process is adjusted to the content of the carbonaceous substance of silicic acid anhydride (S'02), aluminum oxide (A1203) and iron oxide (Fe203) in such a way that with increasing content of these substances the carbonaceous substance increases Amount of calcium compounds is added.
The firing product produced with the method described can be used as a binding agent for building purposes or as a raw mixture for the production of structural parts. In the latter case, the ground firing product is shaped into structural parts with the addition of water, and these have been hardened.
The advantage of the process is that the calorific value of the carbon-containing substances can be used by the fact that the firing process can be designed as a lime-burning process or a cement-burning process, depending on the setting, whereby the content of the carbon-containing substances is silicic acid anhydride (Si02), Aluminum oxide (A1203) and iron oxide (Fe2O3) are brought into effect.
Due to the keselic acid content of the carbonaceous substances, calcium hydrosilicate gels are formed after the mixture has been mixed with water during the hardening of structural parts by means of heat in conjunction with the burnt lime.
In order to ensure the formation of these calcium hydrosilicate gels, if the silicic acid content of the raw mixture produced is exceptionally insufficient, a substance rich in silica is ground to the raw mixture. This can be sand or gout dust, mountains of filter from zinc ore flotation, zinc ash or filter dust from ore processing, granulated blast furnace slag or the like. The calcium hydrosilicate gels give the structural parts a special strength.
In addition, if metal-containing silicic acid-rich substances are used, the pore structure of the structural parts is influenced in the sense that, in addition to the fine pores that arise during the formation of the calcium hydrosilicate gels, larger pores are also created which increase the adhesive strength of the plaster.
In the structural parts produced with the raw mixture produced by the method according to the invention, the hardening itself is not yet finished by the hardening process in steam or in the warm air, but such structural parts have the advantageous property of still post-curing. After the hardening process has been completed, the parts can be dispatched in the steam or in the warm air without this affecting the post-hardening process. Post-hardening is an advantageous consequence of the qualitative and quantitative composition of the raw mixture, which in itself also allows hardening in air at normal temperature and under normal pressure.
An appropriate management of the firing process can be done in such a way that in kilns silicic acid, alumina, iron oxide and carbon-containing substances under the addition of calcium compounds at the usual lime firing temperatures of 800 to 980 C and in another kiln the same substances, but with higher proportion of calcium compounds than in the other kilns, at the usual cement-burning temperatures of <B> 1250 </B> to 1400 C.
The following examples can be used for the entry in the kilns operated at lime-burning temperatures or in the kilns operated at cement-burning temperatures <I> 1. From an example for lime burning temperatures:
80% fly ash (consisting for example of 35-45% Si0 "30-35 ä A103, 3-7% Ca0, 10-30% C, 1-3% Mg0, 0-3% S03, 5-15% Fe20s)
+ 20% 15% CaO -I- 85% (SiO2 -I- A1203 + MgO + S03 + Fe203) <I> 2nd </I> embodiment example for cement burning temperatures 40% fly ash (consisting for example of:
35-45% SiO2, 30-35% A120 "3-7% Ca0, 10-30% C, 1-3% Mg0, 0-3% S03, 5-15% Fe20s) + ö0% CaCO3 \ '48% CaO + 52% (S'02 + A1203 + MgO -f- S03 + Fe203).
The device according to the invention for carrying out the method is characterized in that a furnace, which is used to carry out the method at the usual cement burning temperatures of 1250 to 1400 C, is provided in the heat radiation area around it, arranged around it, which are used to carry out the method at the The usual lime firing temperatures of 800 to 980 C are used, and pipes are provided that guide the flammable exhaust gases from the outer ovens into the inner oven.
The inner furnace needs additional fuel depending on its load, which is available in excess in the outer furnaces. The device according to the invention thus allows the method to be carried out in two parallel methods. The only difference between the parallel processes is the composition of the entry and the firing temperatures. Your firing products can be mixed together.
The advantage of performing the method with the device in question is a particularly favorable heat utilization. In order to carry out the transfer of the exhaust gases from the outer ovens to the inner oven and at the same time to provide the inner oven with the necessary fresh air supply, a blower for conveying the exhaust gases from the outer ovens into the inner oven can be arranged in such a way that it pushes fresh air into the conveying line in the conveying direction of the exhaust gases. With such an arrangement, the fan only has to convey fresh air, not exhaust gases, so that it cannot be contaminated by dust or oil.
However, by blowing the air into the delivery line in the conveying direction of the exhaust gases, it also acts as an injector, so that the exhaust gases are drawn in by the air that is drawn in.
When performing the method according to the invention in such a device in both types of furnaces, a firing product is obtained which is suitable as a binder for construction purposes and for the production of structural shape parts, but in the inner furnace in which it is fired at a higher temperature is, one with a higher proportion of lime, which is therefore preferably suitable as a binding agent, but its quicklime (CaO) content is also lower than the content of other oxides. Apart from the calcium compounds, the material to be fired in the kilns operating at lime firing temperatures can be oil shale.
In this case, the calcium compounds act as thermal insulators by absorbing heat for the release of carbon dioxide (C02), thereby preventing the temperature in the lime kilns from exceeding the lime burning temperature with an output appropriate for the desired process. Otherwise the oil shale would lose its mortar properties.
In the accompanying drawing, the establishment of a furnace combination is shown in example and schematically. 1 shows a partially sectioned view of a furnace combination, FIG. 2 shows a partially sectioned view of another furnace combination, FIG. 3 shows a cross section through the first furnace combination, FIG. 4 shows a cross section through the second furnace combination.
The kilns a of the lime kiln type are arranged around the kiln b of the cement kiln type. The conveying line c leading out the exhaust gases from the outer ovens cc above introduces these exhaust gases mixed with fresh air from below into the inner oven b. A blower d is arranged outside the conveying line c, which draws in fresh air and blows it through a line e into the conveying line c in the conveying direction of the exhaust gases.
The embodiments of the oven combinations according to FIGS. 1 and 3 or 2 and 4 differ only in the cross-sectional shape of the ovens.