Verfahren zur Herstellung hydraulischer Bindemittel Die vorliegende Erfindung betrifft ein. Verfahren zur Herstellung von hydraulischen Bindemitteln un ter Verwendung von gebranntem Kalk.
An sich ist die Herstellung solcher Bindemittel aus ganz oder teilweise entsäuertem Material be kannt. Im Drehofen konnte bislang ein derartiges Rohmehl aber nur mit hohem Wärmeaufwand ge sintert werden, wobei ausserdem grössere Staub mengen anfielen. Deshalb hat man den Kalk auch hydratisiert, dadurch aber den Wärmeverbrauch noch mehr gesteigert. Wurde im Schachtofen gesin tert, dann musste noch mehr Wasser zugesetzt wer den, um granulieren zu können. Dadurch stieg der Wärmeaufwand noch weiter an.
Der erhöhte Wärmeverbrauch beim Brennen im Drehofen hatte seine Ursache in der Hydratisierung und Rekarbonatisierung des Branntkalkes in der Vorwärmezone des Ofens, durch die aus der Sinter zone kommende Wasser und Kohlendioxyd enthal tenden Abgase: der Flamme. Ein weiterer Vorschlag war dahingehend, das vore:ntsäuerte Rohmehl durch trockenes Verpressen zu brikettieren, wodurch aller dings zusätzliche Kosten entstehen.
Auch wurde schon vorgeschlagen, mit Luftüber- schuss zu brennen oder die heissen Abgase des Ofens rückzuführen, um die Wärmewirtschaft zu verbes sern.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines hydraulischen Bindemittels. unter Verwen dung von Branntkalk, der mit Ton zusammen ver- mahlen und anschliessend im Drehrohrofen ohne Vorwärmer, jedoch mit hohem Luftüberschuss und teilweiser Rückführung des Abgases in den Ofen ge sintert wird, welches Verfahren dadurch gekennzeich- net ist, dass die Ausgangsstoffe derart vermahlen werden,
dass der Ton eine Kornfreiheit unter 5.#t erhält und das gesamte Rohmehl auf eine Mahlfein- heit von unter 8 % Rückstand auf dem 4900 Ma schen/cm'--Sieb gebracht und in diesem Zustand ge- sintert wird.
Die Bezeichnung Ton umfasst auch Tonminera lien oder diese enthaltende Stoffe.
Es ist zweckmässig, diesen Mahlprozess in der Wärme vorzunehmen. Dies kann durch geeignete Mühlen, z. B. durch Kugelmühlen, erreicht werden. Falls notwendig, kann der Ton vor der Vermahlung getrocknet werden, da eine Hydratisierung des Branntkalkes durch Feuchtigkeit zu vermeiden ist. Feuchter Ton sollte also nicht mit dem Branntkalk vermahlen werden, d. h. der Branntkalk sollte nicht als Trockenmittel für den Ton benutzt werden.
Aus demselben Grunde sollte der Zerkleinerungsprozess auch nicht, wie heute vielfach üblich, in einer Mahl trocknungsanlage stattfinden. Die Trocknung wird zweckmässigerweise dem Mahlprozess vorangehen. Hierzu verwendet man vorteilhafterweise die Wärme der Drehofenabgase.
Ausser Ton können noch weitere Hydraulefak- toren, z. B. Sand oder Hochofenschlacke, einzeln oder zu mehreren, mitverwendet werden. Auch diese sind im allgemeinen vor der Vermahlung zu trocknen.
Das Rohmehl, insbesondere solches, das aus Kalk mit hartgebrannten Anteilen hergestellt wurde, muss auf eine Feinheit von unter 8 % und besser unter 6 % Rückstand auf dem 4900 Maschen/cms- Sieb gebracht werden. Andernfalls ist der entstehende Zementklinker selbst bei normalem Kalkgehalt trotz ausreichender Sinterung nicht genügend raum beständig.
So wurde z. B. aus einem Rohmehl mit einem Rückstand von 12 % auf dem 4900 Maschen/cm9- Sieb bei einem Kalkstandard von nur 93 ein Klinker erhalten, der 2-2,5 %Freikalk enthielt. Der daraus gemahlene Zement lag an der Grenze der Raum- beständigkeit. Würde man aber, was wünschenswert wäre, bei gleich hohem Rückstand den Kalkstandard erhöhen, dann ergäbe sich ein nicht mehr raum beständiger Klinker.
Dieser Mangel wird beseitigt durch die Erhöhung der Mahlfeinheit, speziell des Branntkalkanteiles, einfachheitshalber des gesamten Rohmehles. Ist das Rohmehl so fein gemahlen, dass der Rückstand nur noch 5-6 % beträgt, dann ent steht normalerweise bei gleichem Kalkabstand (94) ein raumbeständiger Klinker mit einem Freikalk gehalt unter 1 %.
Nach dem bisherigen Stand der Zementforschung war es nicht nah-,liegend, die Raumbeständigkeit eines Klinkers aus vorentsäuertem Rohmehl durch Erhöhung seiner Mahlfeinheit über das bisher übliche Mass, insbesondere durch Erhöhung der Feinheit des Kalkanteils, zu verbessern.
Die Ursache liegt darin, dass bei Verwendung von Kalkstein für die Roh mehlherstellung nach Austreiben der Kohlensäure ein poröser Kalk mit hoher innerer Oberfläche ent steht, so dass auch ein im Vergleich grob gemah lener Kalk mit der eindringenden Sinterschmelze in lebhafte Reaktion treten kann. Bereits gebrannter und insbesondere hartgebrannter Kalk hat dagegen keine poröse Struktur mehr, seine Auflösung in der Sinterschmelze verläuft deshalb sehr langsam und nur von der Oberfläche des Kornes aus.
Die hemmende Wirkung der Vermahlung von Branntkalk mit Ton auf die Hydratation zeigt Fig. 1. Darin ist die Löschgeschwindigkeit durch den Tem peraturanstieg mit der Zeit dargestellt, und zwar bei einer Zumahlung von 20 %n Ton und bei einer Korn feinheit des Tonanteils von weniger als 5 @u. Zum Vergleich wurde auch die Löschkurve von reinem gemahlenen Branntkalk und von einer durch ein faches Verrühren erhaltenen Mischung mit gemah lenem Ton angegeben.
In der Fig. 1 sind Kurven für folgende Mischun gen eingetragen I. gemahlener Branntkalk (rein) ; Il. gemahlener Branntkalk und gemahlener Ton ver mischt im Verhältnis<B>80.</B> 20 III. Branntkalk und Ton gemeinsam vermahlen bei 20 C, Verhältnis<B>80:</B> 20 ; IV. Branntkalk und Ton gemeinsam vermahlen bei 100,1 C, Verhältnis <B>80:</B> 20.
Das einfache Vermischen der gemahlenen Kom ponenten ergab keine Verringerung der Aktivität. Der schwache Rückgang der Löschgeschwindigkeit wurde allein durch die Minderung der Branntkalk- menge auf 80 % verursacht. Bei gemeinsamem Ver- mahlen dagegen war die Geschwindigkeit des Ab löschens auf etwa 1/s gefallen.
Wurde der Mahlprozess in der Wärme durchgeführt, dann betrug die Reak tionsfähigkeit nur noch annähernd<B>1/5.</B> Die zum Lö schen verwendeten Wassermengen betrugen dabei stets 50 %, bezogen auf die vorhandene Branntkalk- menge. Es zeigte sich also eindeutig die hemmende Wirkung der Tonzumahlung auf die Hydratisierung des Branntkalkes. Die Hemmung der Rekarbonatisierung (CO2- Aufnahme) zeigt die nachfolgende Tabelle.
Es ist die prozentuale Gewichtszunahme angegeben, wenn Koh lensäure - stets gleicher Geschwindigkeit -1 Stunde lang bei 700o C über die angegebenen Produkte ge leitet wird. Nach gemeinsamer Vermahlung mit 20 % Ton fällt das Vermögen zur Rekarbonatisierung stark ab. Ausserdem ist aus der Tabelle ersichtlich, dass es notwendig ist, den Ton vorher zu trocknen.
EMI0002.0062
<I>Tabelle</I>
<tb> <I>Rekarbonatisierung <SEP> von <SEP> gemahlenem <SEP> Branntkalk</I>
<tb> Verhältnis <SEP> gemeinsame <SEP> Vermahlung
<tb> Kalk: <SEP> Ton
<tb> bei <SEP> 20o <SEP> bzw. <SEP> 100o <SEP> C
<tb> 100: <SEP> 0 <SEP> trocken <SEP> vermahlen <SEP> 17,2 <SEP> <B>17,2%</B>
<tb> <B>80:</B> <SEP> 20 <SEP> trocken <SEP> vermahlen <SEP> 8,3 <SEP> <B>5,7%</B>
<tb> <B>80:
</B> <SEP> 20 <SEP> feucht <SEP> vermahlen <SEP> 16,8 <SEP> <B>16,5%</B> Trotz der Verringerung der Hydratisierung und Re- karbonatis.ierung durch erfindungsgemässe Herstel- lung des Rohmehles hat sich gezeigt, dass es nicht vorteilhaft ist, ein derart hergestelltes vorentsäuertes Rohmehl in einem Drehofen zu brennen, dem ein Vorwärmer vorgeschaltet ist.
In solchen Vorwärmern, die zur Erreichung einer guten Wärmewirtschaft und einer hohen Ofenleistung allgemein üblich sind, kommt das feingemahlene Rohmehl in viel zu inten sive Berührung, z. T. sogar in Verwirbelung, mit den feuchten und kohlensäurehaltigen Ofenabgasen.
Des halb würde in einem solchen. Vorwärmer der Brannt- kalk trotz der erfindungsgemässen Behandlung noch in merklichen Mengen hydratisieren und rekarbonati- sieren. So würden unter den Bedingungen, wie sie in solchen Vorwärmern herrschen, durch 10 % iges Kohlendioxyd bei 700o C in 5 sek etwa 15 % des Branntkalkes in einem erfindungsgemäss hergestellten Rohmehl in Kalziumkarbonat verwandelt.
Dieses Kal- ziumkarbonat müsste dann im Ofen wieder zersetzt werden durch zusätzliche Brennstoffe.
Wird dagegen die Vorwärmung des Rohmehles nicht in einem solchen Vorwärmer, sondern im Ofen selbst durchgeführt, dann erfolgt die Wärmeübertra gung vom Gas auf das Gut zum grössten Teil über die Ofenausmauerung und das Rohmehl kommt in weit weniger intensive Berührung mit dem Was serdampf und der Kohlensäure der Verbrennungs gase. Die Praxis hat gezeigt, dass in diesem Falle trotz der wesentlich längeren Verweilzeit nur etwa 1 bis 2 % Kalziumoxyd rekarbonatisieren.
Um die Wärmeübertragung vom Gas auf das Gut über die Ofenausmauerung zu erhöhen, ist es zweck- mässig, die Vorwärmezone des Drehofens mit Ein bauten zu versehen.
Infolge des verminderten Wärmebedarfs ist die aus der Sinterzone mit den heissen Verbrennungs gasen in die Vorwärmzone des Ofens gelangende Wärmemenge im allgemeinen nicht ausreichend, um das Rohmehl auf Prozesstemperatur zu bringen, wenn die Verbrennung mit der dazu ausreichenden Luft- menge erfolgt.
Dies bedeutet, dass dann die zur Auf wärmung noch fehlende Wärmemenge durch weitere Brennstoffe gedeckt werden müsste. Es ist daher vor teilhaft, zur Deckung dieser Wärmemenge aus dem Klinkerkühler mehr Heissluft in den Ofen zu brin gen, als zur luftsatten Verbrennung notwendig ist, zumal solche Heissluft im Überschuss zur Verfügung steht. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, mit einem Luftüberschuss von mindestens 40 % und bes ser mit einem solchen von über 60 % zu arbeiten.
Durch die Erfindung ist es z. B. möglich, aus vorentsäuertem Rohmehl Portlandklinker mit einem gesamten Wärmeaufwand von etwas mehr als 300 kcal/kg Klinker bei einer spezifischen Leistung von über 2 tato Klinker/n#j Ofeninhalt herzustellen, mit guter Raumbeständigkeit bei hoher Kalksättigung.