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Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von weißem Zement in einem Drehrohrofen
Beim Brennen von Zement und anderen Materialien in rotierenden Brennöfen ist es
bekannt, das Material vor dem Verlassen des Brennofens durch ein Reduktionsmittel
zu reduzieren und durch ein Kühlmittel abzukühlen, welche Mittel in den Brennofen
eingeführt werden. Auf diese Weise kann insbesondere weißer Zement gemäß den Angaben
in der britischen Patentschrift 406 530 hergestellt werden. Rohmaterialien
für die Herstellung von weißem Zement enthalten im allgemeinen geringe Beimengungen
z. B. von Eisen-, Mangan- und Chromverbindungen, welche eine intensive Färbung hervorrufen.
Diese Färbung kann jedoch verringert werden, wenn der Zementklinker, wie oben angedeutet,
zunächst eine Reduktions- und dann eine Kühlbehandlung erfährt, derart, daß dem
heißen Klinker nahe am Auslaufende des rotierenden Brennofens unterhalb der Brennzone
das Reduktionsmittel und noch näher zum Auslaufende das Kühlmittel zugeführt wird.
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Es wurde nun festgestellt, daß Reduktion und darauffolgende Kühlung
des Zementklinkers ein hervorragendes Mittel sind, die Mißfärbung des weißen Zements
zu verhüten, falls das kombinierte Verfahren derart durchgeführt wird, daß auf eine
wirksame und unbehinderte Reduktion des Zementklinkers, die in dem richtigen, scharf
begrenzten Bereich der Klinkeroberfläche durchgeführt wird, eine unbehinderte Schnellkühlung
folgt, die einsetzen muß, sobald der Klinker außerhalb des Reduktionsbereiches gelangt
ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Brennen von weißem Zement in einem
Drehofen, in welchem er nach dem Brand mit einem Reduktionsmittel besprüht und dann
durch Aufsprühen eines Kühlmittels gekühlt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl das Reduktionsmittel als auch das Kühlmittel in über die ganze Gutbreite
reichenden Sprühkegeln aufgebracht wird und die Anordnung so getroffen wird, daß
die Auftreffflächen des Kühlmittels möglichst nahe an die Auftreffflächen des Reduktionsmittels
anschließen, ohne sich mit ihnen zu überschneiden.
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Die so gebildeten Sprühkegel können durch die Verwendung von entsprechenden
Düsen so dicht sein, daß das Reduktions- oder Kühlmittel auf die gesamten Kreisflächen
gleichmäßig verteilt auftrifft.
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Der Erfindung liegt die Feststellung zu-runde, daß die Verfärbung
des Zements am besten dadurch vermieden wird, daß Reduktion und Kühlung unmittelbar
aufeinander folgen, sich jedoch gegenseitig nicht überschneiden. Als Reduktionsmittel
kann vorzugsweise öl verwendet werden, welches in den Brennofen durch ein
gasförmiges Medium, z. B. Druckluft oder unter Druck stehenden Dampf, hineingetragen
wird; das gasförmige Medium dient dabei zum Ztrstäuben von öl beim Verlassen
der Düsen, während als Kühlmittel gewöhnlich Wasser benutzt werden kann.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zuführungsrohre mit Düsen
für das Reduktionsmittel und das Kühlmittel eine Baueinheit bilden.
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Es soll nun die Herstellung von weißem Zement an Hand einer Zeichnung
näher erläutert werden; in dieser zeigt F i g. 1 schematisch eine Einrichtung
zur Einleitung von Reduktions- und Kühlmitteln in den Brennofen, F i g. 2
dieselbe Einrichtung, in Richtung der in F i g. 1 angegebenen Pfeile II-11
gesehen, F i g. 3 einen Teil eines rotierenden Brennofens mit einer in ihm
untergebrachten abgewandelten Einrichtung und F i g. 4 einen Schnitt nach
Linie IV-IV der F i g. 3.
Die in F i g. 1 und 2 wiedergegebene Einrichtung
ist am Auslaufende eines rotierenden Brennofens, d. h. an dem Ende desselben
montierte wo der heiße Zementklinker den Ofen verläßt. Dieses Ende ist in
der
Regel von einer Haube oder einem in F i g. 1 bei 1 teilweise ersichtlichen
Gehäuse 1 umgeben, durch dessen Vorderwandung die Einrichtung durch eine
Wanddurchbrechung hineinragt. Die Teile der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung
links des Gehäuses 1
liegen im Brennofeninnern.
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Die Einrichtung besteht aus einem Innenrohr 7 und einem Außenrohr
4, dessen Enden um das Rohr 7
herum mittels Verschlüssen bzw. Dichtungen
5 und 6
abgeschlossen sind. Mit dem Gehäuse 1 ist eine die Einrichtung
umgebende Hülse bzw. Buchse 2 starr verbunden, die eine Führung und Lagerung bildet,
durch welche die Einrichtung axial verschoben und in welcher sie als Ganzes um ihre
Achse gedreht werden kann. An dem Ende des Rohres 4 ist zur Erleichterung der Bewegung
der Einrichtung ein Handgriff 3 vorgesehen, der außerdem einen Anschlag zur
Begrenzung der Einwärtsbewegung der Einrichtung bildet.
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Das Rohr 7 kann in axialer Richtung und um seine Achse herum
in bezug auf das Rohr 4 bewegt werden; zum Herbeiführen dieser Bewegungen ist an
dem Rohr 7 ein Handgriff 8 vorgesehen. Auf dem Längsteil seiner Oberfläche
ist das Rohr 7 mit einer Schicht 9 aus wärmeisolierendem Werkstoff
ausgestattet.
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Das Rohr 7 dient für die Zufuhr des Reduktionsmittels; außerhalb
des Brennofens läuft es in einen Stutzen 10 zum Anschluß an einem Schlauch
11 aus, durch welchen das Reduktionsmittel zugeführt wird, während das innere
Ende im Brennofen - wie bei 12 gezeigt - um 901' abgebogen
ist und eine Düse 13 trägt.
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Das Rohr 4 dient zum Zuleiten von als Kühlmittel dienenden Wassers,
welches über ein flexibles Rohr 17 und einen Stutzen 15 an dem'Rohr
4 zugeführt wird und durch einen ringförmigen Zwischenraum 14 zwischen den Rohren
4 und 7 hindurch zu einem Stutzen 16 fließt, welcher in einer Düse
18 endet.
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F i g. 3 zeigt einen Schnitt dtwch einen Brennofen an einer
Stelle desselben über der Einrichtung zum Versorgen des Ofens mit dem Reduktions-
und Kühlmittel. Mit 19 ist hierbei die Ummantelung und mit 20 ihre Auskleidung
bezeichnet. Der Brennofen ist um seine Achse 22 in Richtung des Pfeiles 21 drehbar.
Die Oberfläche des bei 23 gezeigten glühenden Klinkers in dem Brennofen ist
vermöge der Rotation des Brennofens geneigt. Durch ein Brennerrohr 24 wird in den
Brennofen eine Mischung aus Brennstoff und Primerluft eingeblasen, wobei die am
Rohrmundstück entstandene Flamme die zum Brennen des Rohmaterials zum Klinker erforderliche
starke Wärme erzeuat.
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Die in F i g. 3 veranschaulichte Einrichtung für die Einführung
der Reduktions- und Kühlmittel unterscheidet sich von derjenigen nach F i
g. 1 und 2 dadurch, daß das Rohr 4 über zwei in je eine Düse
18'
bzw. 18" endende radiale Rohre 16' und 16" das Reduktions-
bzw. das Kühlmittel abgibt. Die Einrichtung ist in bezug auf eine Linie
25 symmetrisch angeordnet, welche senkrecht zur Fläche des Klinkers ist und
durch die Brennofenachse hindurchgeht.
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Im Betrieb wird dem ringförmigen Zwischenraum 14 um das Rohr 4 über
den Schlauch 17 unter Druck stehendes Wasser zugeführt, welches den beiden
Düsen 18' und 18" zuströmt, um in Gestalt des jeweiligen konischen
Sprühstrahls 27' bzw. 27" zerstäubt zu werden. Die Sprühstrahlen treffen
auf einen wesentlichen Teil der freien Klinkerfläche in dem zur Kühlumg, bestimmten
Brennofenteil auf; um dies zu gewährleisten, ist es erforderlich, Düsen zweckentsprechender
Bauart vorzusehen, wobei sie in einem geeigneten Abstand vom Klinker angeordnet
werden und den Wasserdruck einzustellen gestatten. Durch die geradlinige Längsverschiebung
des Rohres 14 und seine axiale Drehung mittels des Handgriffes 3 kann das
Auftreffen des Klinkers durch die Konusse variiert werden.
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Dem Rohr 7 wird eine Mischung aus Dampf und Öl über
den Schlauch 11 zugeführt-, diese Mischung verläßt das Rohr 7 über
dessen abgebogenen Rohrendteil 12 und die Düse 13 als ein konischer zerstäubter
Strahl 26, welcher auf eine durch die Bewegung und Drehung des Rohres
7 vermittels eines Handgriffes 8 bestimmte Fläche auftrifft. Die beiden
das Wasser zuführenden Konusse 27' und 27" übergreifen einander zum
Sichern einer ausgiebigen Kühlung, während sie mit dem Konus 26 keine überlappung
in irgendwelchem merkbarem Grad bzw. Umfang bilden, da die durch das Reduktionsmittel
be-
wirkte Reduktion noch vor Beginn der Kühlung beendet sein wird.
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Beim Herstellen des weißen Zements muß eine Reduktion stattfinden,
während der Klinker in einem Temperaturbereich von z. B. 50" C zwischen den
Temperaturen von 1300 und 900' C sich befindet, was zu einem gewissen
Grad von der Beschaffenheit und dem Anteil an in dem Klinker enthaltenen Färbungsbestandteilen
abhängt. Die Einstellung der Lage des Rohres 7 muß je nach den einzelnen
Materialien festgesetzt werden, die dem Brennvorgang unterzogen werden, wenn die
durchzuführende Reduktion zur Erreichung des höchsten Grades von Weiße im optimalen
Temperaturbereich erfolgen soll. Die Kühlung soll unmittelbar nach der Beendigung
der Reduktion beginnen.
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Endet das Rohr 4, wie in F i g. 1 gezeigt, in nur einer einzigen
Düse 18, so muß der konische Zerstäubungsstrahl nahezu den durch die Düse
13 erzeugten kegelförrnigen Strahl berühren, und die von ihm getroffene Kreisfläche
muß hierbei nahezu so groß wie die Fläche 26 sein. Die Verwendung von zwei
Düsen 18' und 18" ist dadurch vorteilhaft, daß praktisch die ganze
Fläche des Klinkers über eine gegebene Brennofenlänge durch das Reduktionsmittel
aus der Düse 13 bestrichen werden kann, ohne daß zwischen den durch das Reduktions-
bzw. Kühlmittel aufgetroffenenFlächen irgendeinebeträchtlicheLücke übrigbleibt.
Da es außerdem notwendig ist, wesentlich mehr vom Kühlmittel als vom Reduktionsmittel
zuzuführen, ist es für das Kühlmittel zweckmäßig, zwei Düsen zu verwenden (bzw.
vorzusehen). Die angegebene Einrichtung ist auch deswegen vorteilhaft, weil das
Rohr für das Reduktionsmittel innerhalb des Rohres für das Kühlmittel angeordnet
ist, so daß die mit Öl gesättigte Mischung in dem Rohr 7
durch das
zur Düse strömende Wasser vor dem Aussetzen derselben der übermäßigen Hitze, bevor
sie die Düse 13 verläßt, geschützt wird. Die bei 9 gezeigte Isolation
ist wiederum erwünscht, um den zum Zerstäuben der Reduktionsmittel verwendeten Dampf
daran zu hindern, sich an der Wandung des Rohres 7
niederzuschlagen. Eine
solche Isolation kann beispielsweise aus keramischem Material bestehen. Das Rohr
4 kann gewünschtenfalls ebenfalls mit Isolation versehen werden, um das Entstehen
von Dampf aus
Kühlwasser durch die Hitze aus dem Brennofeninnern
zu unterbinden.