DE2427958A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zuschlagstoffen fuer erhaertende gemische, insbesondere beton, durch brennen von mineralischen rohstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zuschlagstoffen fuer erhaertende gemische, insbesondere beton, durch brennen von mineralischen rohstoffen

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DE2427958A1 DE19742427958 DE2427958A DE2427958A1 DE 2427958 A1 DE2427958 A1 DE 2427958A1 DE 19742427958 DE19742427958 DE 19742427958 DE 2427958 A DE2427958 A DE 2427958A DE 2427958 A1 DE2427958 A1 DE 2427958A1
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Description

Din'.-In^. Dr. jar.
Frank Arnold Nix
Patentanwalt
Frankfurt am Main 70 Ga tiiistraße 123
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR
HERSTELLUNG VON ZUSCHLAGSTOFFEN FÜR ERHÄRTENDE GEMISCHE, INSBESONDERE BETON, DURCH BRENNEN VON MINERALISCHEN ROHSTOFFEN
Die Erfindung bezieht sich auf die Produktion von Baustoffen, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Zuschlagstoffen für erhärtende Baugemische, vorwiegend für Beton. Die Zuschlagstoffe sind Hum Beispiel Keramsitsand, Blähperlit und andere und werden durch Brennen von Mineralrohstoffen aus Tonerde und vulkanischem Gestein hergestellte
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Wirbelschichtofen zur Durchführung deses Verfahrens.
Die Besonderheit der Produktion von'Zuschlagstoffen für erhärtende Baustoffgemische besteht darin, daß zur Gewinnung eines Stoffes mit minimalem Volumengßwicht das Brennen von Mineralrohstoffen (!Eonerde-, vulkanischen Gesteinen und anderen) mit Aufblähung durchgeführt wird. Dabei wird die beste Aufblähung des Stoffes bei seiner schnellen Erhitzung auf eine Temperatur, bei der er in einen pyroplastischen Zustand übergeht, erreicht. In einem solchen Zustand gewinnt der Stoff die Fähigkeit zun Sintern. Die entstandenen Stoffagglomerate häufen sich im Ofen an und verhindern dadurch den normalen Verlauf des Brennprozesses. ·
In diesem Zusammenhang werden an die Verfahren zur Herstellung von Zuschlagstoffen und Brennaggregate Forderungen in Bezug auf Verhinderung der Vereinterung des Materials gestellt.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von porösen Zuschlagstoffen für Beton mittels Zubereitung von Tonerderohstoffmischungen, bestehend in der Zerkleinerung bis zur erf oder liehen itornzusammensetzung, in dem Vorwgrmen und
einer
Brennen der Bsfostoffe mit Aufblähung invWirbelschicht. In diesen Zustand gelangt, das Schüttgut beim Durchblasen eines Gases von unten durch seine Gesamtschicht mit einer Geschwandigkeit, die für den Übergang der Gutteilchen in den Suspensionszustand ausreicehnd ist, bei dem das Schüttgut einige Eigenschaften kochender Flüssigkeit gewinnt.
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Eine solche Schicht von Schüttgut wird gewöhnlich als Wirbelschicht bezeichnet.
In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ausgangsrohstoffes erfolgt seine Vorbereitung zum Brennen nach einem der bekannten Verfahren (im Trocken-, Flastifizierungsund-bauverfahren). Das Trockenverfahren schließt Zerkleine-mng und Siebung de? Rohst of fs bis zur erforderlichen Eornzusammensetzung mit vorherigem Antrocknen ein.
Der vorbereitete Rohstoff mit erforderlichen Eigenschaften wird zunächst bei einer Temperatur von 200-4-QO G thermisch bearbeitet und danach in einen Brennofen, gebracht.
Im bekannten Verfahren erfolgt das Brennen durch Verbrennung von festem Brennstoff in loria zerkleinerter fraktionierter Kohle, die dem Brennofen zusammen mit dem zu brennenden Material zugeführt und uriiiiittelbar in der Schicht des zu bearbeitenden Materials verbrannt wird.
Zur Sicherung der vollständigen Verbrennung des Festbrennstoff, der ira Materialfluß mit strömt, und zur Schaffung der Wirbelschicht wird in einer Außenfeuerung flüssiger beziehungsweise gasförmiger Brennstoff verbrannt, und Verbrannungsprodukte werden mit Luftüberschuß von unten in die Materialschicht eingeführt. Dabei ist ihre Temperatur niedriger als die Temperatur des Übergangs des Materials in den pyroplastischen Zustand.
Der zusammen mit dem zu bearbeitenden Material dem
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eier Ofen zuzuführende feste Brennstoff wird in'Wirbelschicht
den
durch den Überschuß an Luft in*Gasen, die aus der Außenfeuerung austreten, verbrannt, was es ermöglicht, das Material bis zum pyroplastischen Zustand zu erwärmen und doch gleichzeitig sein Brennen ohne Vereinterung durchzuführen .
Beim Brennen des Materials gemäß dem beschriebenen Verfahren ist die Verunreinigung des fertigen Materials (insbesondere kleiner !Fraktionen) mit Produkten der unvollständigen Verbrennung der festen Brennstoffe , die unmittelbar in der Wirbelschicht verbrannt werden, zu verzeichnen.
Das führt zur Vergrößerung des Schüttmassevolumens des jeweiligen Zuschlagstoffes und verschlechtert seine Eigenschaften.
Das beschriebene Verfahren macht die Aufstellung zusätzlicher Ausrüstungen zur Kohlevorbereitung sowie das Vorhandensein einer Außenfeuerung erforderlich; was die Herstellungstechnologie der Zuschlagstoffe wesentlich kompliziert.
Außerdem verursachen die Verbrennung eines Teils der
die
Brennstoffe in der Außenfeuerung und"nicht vollständige
der
Verbrennung fester Brennstoffe invWirbelschicht zusätzlichen Wärmeverlust und setzten den wirtschaftlichen Nutzeffekt des Brennprozesses herab.
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Bekannt ist ein Wirbelschichtofen zum Brennen von Schüttgütern geteilt in Zonen: Vorwärmungs-, Brenn- und Äbkühlungszonen, in dessen Herdsohle Gasbrenner eingebaut sind, die in Form von Gegenstromdüsen mit Einführung von Brennstoff in ihrer Mitte oder am Band einer Düse ausgeführt sind, (siehe zum Beispiel Urheberschein der UdSSR Nr.259101, Klasse 800, 12, IiK G 04 c).
Der genannte Ofen ist zum Brennen von nicht agglomerierbaren Materialien zum Beispiel von Kalk geeignet.
Ein Versuch, derartige öfen zum Brennen von Materialien, die zum Sintern geneigt sind, einzusetzen, führte zu keinen positiven Ergebnissen, da an den Stellen der Ablagerung von Material zwischen den Brennern über die Düsenebene Materialsinterkuchen entstanden, die den weiteren Betrieb des Ofens beeinträchtigten.
Das ist darauf zurückzuführen, daß der Aufbau der Brenner die Einführung von Gas in den Luftstrom unter der Mündungsfläche der Düse vorsieht, und die Verbrennung von Brennstoff in der unmittelbaren Nähe der Ofenherdsohle erfolgt, wo die Ablagerung von Material zwischen den Brennern über die Düsenebene zu verzeichnen ist.
Ungleichmäßige Verteilung von Brennern über die Herdsohlenfläche, die in der Regel beim Betrieb vorkommt, vergrößert die Stauungszonen sowie trägt zum Versintern von Material bei.
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Bekannt sind auch Wirbelschichtöfen zum Brennen
von Schüttgütern, deren Aufbau die Zuführung von Luft in
eine die Materialschicht von unten durunperforierte Herdsohle vorsieht, und die Zuführung von Brennstoff erfolgt mit Hilfe von Brennern, die horizontal in den Wandungen des Ofenschachtes über die Herdsohle montiert sind.
Eine derartige Zuführung von gasföriaigeia Brennstoff zur Materialschicht kann nicht in öfen mit großem Querschnitt angewendet werden, weil die niedrige Durchdringungsfähig-
der
keit horizontaler Gasstrahlen ±nv Wirbelschient dazu führt,
nicht
daß der zentrale Teil des Ofensvbis zur erforderlichen Temperatur durchgewärmt wird, was seinerseits eine hohe Ofenleistung und die Herstellung von Pertigerzeugnissen erforderlicher Qualität nicht gewährleistet.
Das Ziel dieser Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Zuschlagstoffen für erhärtende Gemische, vorwiegend Beton, zu entwickeln, in dem beim Brennen von Rohstoffen ein Prinzip der Wärme zuführung zum zu brennenden Material angewendet wird, das eine wesentliche Vereinfachung des technologischen Prozesses des Brennens, die Erhöhung des wirtschaftlichen Hutzeffektes des Brennens und die Gewinnung eines Fertigproduktes hoher Qualität sichert; Wirbelschichtofen zum Brennen von Minerairohstoffen
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zu entwickeln, in denen die konstruktive Ausführung der Brenner und ihre Anordnung über dem Querschnitt eines Ofens eine hohe Leistung, Stabilität und Betriebssicherheit gewährleistet , sowie einen Zuschlagstoff für erhärtende Gemische zu gewinnen, der polydisperse Kornzusammensetzung, hohe Festigkeit, niedrige Schüttdichte und geschlossene poröse Körnerstruktur mit rauher dichter Oberfläche'aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Herstellung von Zuschlagstoffen für erhärtende Gemische, vorwiegend BetOn1 aus Mineralrohstoff, die sein Brennen in einer Wirbelschicht durch Verbrennen von Brennstoff unmittelbar in der Schicht des zu bearbeitenden Materials vorsieht, erfindungsgemäß das Brennen des Rohstoffe unter Einführung von unten in die Materialschicht von gasförmigem Brennstoff
dem und Luft in einzelnen Strahlen, die gleichmäßig auf^esamten
Querschnitt der Schicht verteilt sind, erfolgt.
Die Zuführung von gasförmigem Brennstoff und Luft ist zweckmäßigerweise mit Ausflußgeschwindigkeiten entsprechend 100-300 m/Sek und IO-5O m/Sek vorzunehmen.
Im Wirbelschichtofen zum Brennen von MineralrohstofdBsn, in dessen Herdsohle Brenner eingebaut sind, werden erfindungsgemäß die Brenner gleichmäßig über die gesamte Fläche der Herdsohle angebracht und jeder steint eine Gas- und Luftbrennerdüse dar die mit einem kegelförmigen
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Mundstück und Diffusor ausgeführt ist, die miteinander einen Ringkanal zum Austritt von Luft bilden, und es gibt für den Gasaustritt im kegelförmigen kundstück einen Zentralkanal, der koaxial zum Ringkanal angeordnet wird.
In einer anderen Ausführungsvariante des Wirbelschicht-
eine ofens zuiu Brennen von Liineralrohstoff, der "perforierte Herdsohle für Luftzuführung und Brenner für Brennstoffzuführung aufweist, sind erfindungsgemäß die Brenner in der Herdsohle des Ofens gleichmäßig über seine Gesamtfläche eingebaut und jeder stellteine nach oben ausragende Düse dar, die in Form eines Tertikairohres mit kegelförmigem Mundstück ausgeführt ist, das mit der Wand des Rohres einen Rin^kanal zum Austritt von Gas bildet.
In einem solchen Wirbelschichtofen K.ann der Raum über :1er perforierten Herdsohle bis zur Düsenebene mit fuerfestern Sciiüttniaterial gefüllt werden.
Das Wesen der erfindungsgemäßen Erfindung besteht in folgendem.
Bei Einführung in die Materialschicht von unten von Gas und Luft in einzelnen Strahlen, die gleichmäßig über den Hchichtquerschnitt verteilt sind, geht <las i.iaAerial in den Wirbelschicht-^^r-etenustand über, wobei im unteren Teil der Schicht jeder Strahl eine Streuflamme bilck-et, in der die Konzentration von iuaterialteilchen bedeutend niedriger als
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im umgebenden Wirbelbett ist. Bei einer richtigen Wahl der Ausflußgeschwindigkeiten-von Gas und Luft, und zwar in einem Bereich von 100-300 in/Sek "bzw. 10-50 m/Sek, sowie des Abstandes zwischen den einzelnen Strahlen und der Konstruktion einer Düse bilden die Streuflammen im unteren Teil der Schicht eine Zone mit geringerer Konzentration der festen Phase. Die Vermischung des gasförmigen Brennstoffes mit Luft und sein Verbrennen erfolgen im turbulenten Gasstrahl, der sich im Hebenstrom der kalten Luft entwickelt, was neben der nieuidgen Konzentration der festen Phase im unteren Teil der Schicht das Zusammensintern des Materials verbindet. Außerdem erfolgt in der nächsten Entfernung von der Mündurjr—
fläche der Düse die Injektion der festen i'vlabez'ialteilcaen in die Flamme des Strahles, was die Vermischung des Materials intensiviert und die Bildung von Stauungszonen über die Ebene der Düsen verhindert.
Dieses Verfahren sichert in Vergleich zu den bekannten Verfahren die Senkung des Brennstoff Verbrauchs um 300-400 kcal/kg des Fertigproduktes und Steigerung seiner Produktion um 20-30% pro ein Quailratmeter der Herdsohle des Ofens.
Die gleichmäßige Verteilung von Gas-Luft-Düsen über die Gesamtfläche der Ofenherdsohle wird mit einem Abstand vorgenommen, der in Abhängigkeit vom Ofendurchmesser, der
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physikalischen Eigenschaften des Materials und seiner Kornzusammensetzung gewählt wird. Das ermöglicht, die Zuführung von Gas und Luft in die .,laterialschicht von unten in einzelnen, gleichmäßig über den Schichtquerschnitt verteilten Strahlen durchzuführen, was für die Fahrun^ des Prozesses nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfoderlich ist. Das Vorhandensein in jeder Schicht eines kegelförmigen Mundstückes und eines Diffusors, die miteinander einen Ringen/ kanal für den Gasaustritt bilden, sichert seiur.Austritt unter einem bestimmten Winkel zur Senkrechten., der in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Materials und der Beschaffenheit des Brennstoffes gewählt wird. Das trägt zur Verbrennung des Bx^eniistoffes in der Zone der intensiven Vermischung des Materials und zum Brennen desselben ohne Versinte rung bei.
Das Vorhandensein der perforierten Herdsohle im Ofen ermöglicht es,, eine gleichmäßig Verteilung der Luft über den gesamten Schichtquerschnitt durchzuführen, was zur Beseitigung von Suauungszonen des i/iaterials beiträgt, und das Vorhandensein des kegelförmigen Ivlundstücks in Gasbrennern sichert das Ausfließen von Gas unter einem bestimmten Winkel zur Senkrechten, der von der Beschaffenheit aes Brennstoffes und den physikalischen Eigenschaften des Materials abhängig ist, was die Verbrennung von Brennstoff in der
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Zone der intensiven Vermischung des Materials sowie sein Brennen ohne Versinterung gewährleistet. Die Füllung des Hamas über der perforierten Herdsohle bis zur Ebene der Gasdüsen, mit feuerfestem Schüttinaterial sichert das Durchdringen der Luft durch dasselbe und schützt die perforierte Herdsohle vor Überhitzung, die aus einem nicht hitzebeständigen Werkstoff gefertigt werden kann.
Die erfindungsgemäßen öfen sichern durch den Aufbau der Brenner die Zuführung der gesamten für das Brennen erforderlichen Wärme durch die Verbrennung von Brennstoff unmittelbar in der Wirbelschicht des zu bearbeitenden Materials, was den Wärmeverlust in die Atmosphäre bis ajuf ein Minimum reduziert.
Zur öesseren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung Zeichnungen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Wirbelschichtöfen beigefügt. jJs zeigt:
Fig.1 Wirbelschichtofen, Längsschnitt mit teilweisen Ausschili tt en
Fig.2 Längschnitt einer Sektion dip Gasbrenneranlage des Ofens im vergrößertem Maßstab;
Fig.3 - Baugruppe A der Fig.2 im vergrößerten Maßstab;
Fig.4 - Sektion der Gasbrenneranlage in einer anderen Ausführungsvariante, Längsschnitt, im vergrößerten Maßstab;
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Fig.5 - Baugruppe B der Fig-A·.
Der Wirbelschichtofen besteht aus einem vertikalen Schacht 1 (Fig.1), der in zwei Schichten ausgefüttert ist. Die innere Schicht 2 ist aus feuerfestem Ziegelstein und die Außenschicht 3 aus warmeisolierendem Werkstoff herge-
einer
stellt. Der Schacht 1 ist mitvblinde η Zwischenwand 4 in zwei Zonen geteilt. In die'Zone "G" für thermische Vorbereitung des durch einen Bunkerauslauf 5 zu beschickenden Materials' und in Zone "D" zum brennen des Materials, das aus der Zone "C" durch einen Außenüberfluß 6 mit Klappenverschluß 7 umgeschüttet wird. In d_er Zone der thermischen Vorbehandlung gibt es einen Host 8, der zur Haltung des Materials im Prozeß seiner Vor erhitzung vor dem Brennen dient. Die Zone des Brennens ist mit einer Auslaufvorrichtung 9 ausgerüstet, die zum Entladen des Materials vorgesehen ist.
Der Ofen ist mit einem ausgefütterten Zyklonabscheider 10 versehen, der mit dem Schacht 1 des Ofens durch Rauchgasabzüge 11 verbunden ist.
. Die Herdsohle des Ofens stellt eine Gasbrenneranlage 12 dar, die mit Zuleitungseammlern 1j5 und 14 für die Zubringung von Luft bzw. Gas versehen ist.
Die Gasbrenneranlage ist in Form eines Satzes von Sektionen 15 (Fig.2) ausgeführt, jede von denen aus einem geschweißten Gehäuse 16 besteht, in deü. Luft-und Gasrohre 17
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bzw. 18 eingebaut sind. Die Gasrohre 18 werden miteinander mittels eines Sammlers 19 verbunden, der mit einem Flansch für den Anschluß an den Zuleitungssammler 14 versehen ist.
Das geschweißte Gehäuse 16 ist mit einem Flansch 21 für den Anschluß an den Zuleitungssammler 15 versehen.
Die Gas- und Luftröhre 18 und 1? sind konstruktionsmäßig ineinander ausgeführt und bilden Gas- und Luftdüsen, jede von denen mit einem kegelförmigen Mundstück 22 (Fig.3) und Diffusor 23 versehen ist, die einen Ringkanal 24 für den Luftaustritt bilden. Zum Austritt von Gas gibt es im kegelförmigen Mundstück 22 den Zentralkanal 25, der koaxial zum Ringkanal angebracht wird.
In einer' anderen Ausführungsvariante hat der Ofen eine Herdsohle, die eine Gasbrenneranlage 12 darstellt, die aus einzelnen Sektionen 26 (Fig.4) besteht. Jede Sektion 26 besteht aus einem Gehäuse 27, an das von oben eine perforierte Platte 28 und von unten der Flansch 29 zwecks Anschlusses an den Zuleitungssammler 13 angeschweißt sind. . . · .
Bei der Montage der Gasbrenneranlage 12 bilden die perforierten Platten 28 der Sektionen eine ganze perforierte. Sohle für die Zuführung von Luft zur Schicht des zu brennenden Materials. In die perfor ierte Platte 28 sind gleichmäßig über ihre gesamte Fläche Gasrohre 30 eingebaut, die miteinander mittels eines Sammlers 3I verbunden sind, der mit
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dem Planschen 32 für den Anschluß an den Zuleitungsamiaer 14 versehen ist.
Jedes Rohr JO mit dem kegelförmigen ivlundstück 33 (Fig.5) bilden eine Gasdüse mit dem Ringkanal 34· zum Austritt von Gas. Der Raus über der perforierten Plerdsohle wird bis zur Düsenebene mit feuerfestem Schüttmaterial 35 (Fig.4) gefüllt.
Der Ofen hat folgende Funktionsweise.
Naturbrenngas und Luft werden durch das System von Zuleitungssainmlern 13 und 14 (Fig.1) und die Gasbrenneranlage 12 ohne Torvermischung der Brennzone "Dfl des. Ofens zugeführt, wo die Verbrennungdes Gases erfolgt. Rauchgase werden durch die Rauchgasabzüge 11 dem ausgefütterten Zjklonabscheider 10 zugeleitet und von dort unter den perforierten Rost 8 der Zone nCw der Wärmebehandlung geführt.
Der zerkleinerte Mineralrohstoff erfoderlicher Kornzusammensetzung wird kontinuierlich dem Ofen durch den Bunkerauslauf 5 auf de.m Rost 8 der Zone "C" der V/ärmebehandlung zugeführt, wo seine Torerhitzung in Wirbelschicht- _ 3u-
die
stand erfolgt, der durch/erhitzt ei Gase, die in der Brennzone
anfallen» in der Materialschicht geschaffen wird.
Aus der Zone der Wärmebehandlung gelangt das Material durch den Außenüberfluß 6 an die Brennzone "D". Der Klappenverschluß 7 verhindert das Eintreten von Gasen aus der Brenn-
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zone "D" in die Zone "C" der Wärmebehandlung.
In der Brennzone geht das Material durch die Zuführung von Brenngas und Luft von unten in gleichmäßig verteilten Strahlen wieder in den Wirbelschicht- Zustand über, dabei erfolgt seine schnelle Erhitzung bis zur Brenntemperatur und sein Aufblähen durch die bei Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes entstehende Wärme.
Das gebrannte Fertigprodukt wird kontinuierlich aus der Brennzone "DM durch die Auslaufvorrichtung 9 entladen, und die Rauchgase werden einer Reinigung im ausgefutterten Zyklonabscheider 10 ausgesetzt und der Zone "0!" der Wärmebehandlung zugeleitet.
Das im Zyklonabscheider 10 abgeschiedene Material sammelt sich als Fertigprodukt an.
Die obenbeschriebene Funktionsweise des O±ens ermöglicht es, Wirbelschichtöfen mit jeder erforderlichen Leistung zu ibiäuen, dabei kann sich der Ausstoß an. Fertigprodukt pro ein Quadratmeter der Ofenherdsohle bis auf 5 *& belaufen.
Aus der obenbeschriebenen Funktionsweise des Wirbelschicht-Ofens ist das erfindungsgemäße Verfahren des Brennens von Mineralrohßtoff bei der Herstellung verschiedener Zuschlagstoffe für erhärtende Gemische sehr anschaulich zu ersehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der Ofenaufbau ermöglichen es, alle Arten von zerkleinerten Zuschlagstoffen zu
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gewinnen: Sand, Feinkies und Schotter aus tonartigen,, vulkanischen und ähnlichen Arten von Mineralrohstoffen. Technologische Produktionsverfahren jedes der aufgezählten Materialien sind identisch, die Herstellung jeder Art des !Produktes erfolgt jedoch bei bestimmten Verfahrensablaufparametern.
Nachstehend wird die Beschreibung des Herstellungsprozesses solcher poröser Zuschlagstoffe wie Keramsitsand, Schungisitsand, aufgeblähter Perlitsand und Verfahrensablaufparameter angeführt.
Beispiel 1
Gewinnung von Keramsitsand.
Als Ausgangsmineralrohstoff wurde Tonerde folgender chemischer Zusammensetzung eingesetzt (umgerechnet Trockensubstanz in Gew.Jg):
SiO2 55,80
Al2O3 17,97
Fe2O5 6,18
FeO 1,26
TiO2 0,72
GaO 2,55
5,59
3 0,41
E2O 2,30
ITa2O 0,15
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Verlust beim Glühen betrug 9»27·
Die Tonerde mit Grubenfeuchtigkeit von etwa 25% wurde vorher aufgelockert· und in einer Trockentrommel bis zu einem Feuchtigkeitgehalt von 8-10% getrocknet. Danach wurde sie in einem Hammerbrecher zerkleinert und in einer Siebanlage mit Maschengröße 5x5 21m durchgesiebt. Dabei erhielt man folgende Kornzusammensetzung der Tonerde: Fraktionen über 5 D^ - 5% -n- 2,5-5 mm - 17% -"- 1,25-2,5 mm - 18%
-"- 0,5 - 0,6 mm - 17% -"- 0,15 - 0,5 mm - 18% ■ -"- unter 0,15 mm - 12%.
Hinterher wurde die Tonerde mit einem Gewichtsdosierer der Zone der wärmebehandlung des Wirbelschichtofens zugeleitet.
Gleichzeitig wird Naturbrenngas mit einem Heizwert von
85OO ■ und Luft ohne vorherige Termischung unter
Np
Zuhilfenahme einer Gasbrenneranlage in einzelnen Strahlen von unten der Brennzone des Ofens zugeführt, wo die V.er*- brennung von Gas erfolgt. Der Durchmesser des Ofenschachtes. in der Brennzone betrug 2 m und die Gasbrenneranlage hatte
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120 Gas-Luft-Düsen, die gleichmäßig über die gesamte Fläche der Herd sohle des Ofens mit einem Abstand voneinander von 150 ram verteilt sind. Dabei sicherten die Austrittquerschnitte der Düsen den Ausfluß von Gas und Luft mit den Geschwindigkeiten von I50 -^- bzw. 50 -S— bei einer*·
Sek Sek
Gesamtverbrauch an Gas und Luft von 500 ΐ>ζπ.
Hochgradig erhitzte Abgase aus der Brennzone wurden
vorher mit Kaltluft bis zu einer Temperatur von etwa 55O0C verdünnt und unter den Rost der Wärmebehandlungszone geführt, wo mit ihrer Hilfe die Auf wirbelung und Vorerhitzung des Materials bis zu einer Temperatur von etwa JOO0G erfolgte.
Aus der Wärmebehandlungszone gelangte das Material durch den Außenüberfluß in die Brennzone, wo seine &ufwirbelung und sein Brennen durch die Zuführung von Gas und Luft der Materialschicht von unten in einzelnen Strahlen erfolgte, die gleichmäßig über die gesamte Fläche der Ofenaerds ohle verteilt sind. Durch die bei Verbrennung von Gas unmittelbar in der Materialsohicht entstehende Wärme wurde in der Brennzone eine "Temperatur von 1040 + 100C gehalten. Bei dieser Temperatur erfolgte das Aufblähen und Brennen des Material. Das gebrannte Produkt gelangte aus der Brenn-
einem
zone des Ofens inWirbelschichtkühler, wo ee mit Kaltluft,
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die durch die Materialschicht von unten durchgeblasen wurde, bis zu einer Temperatur von 15O0C gekühlt wurde.. Das gekühlte Fertigprodukt wurde mittels Druckluftförderung dem Lager der fertigen Erzeugnisse, zugeführt.
Staubartige Teilchen des gebrannten Materials, die mit dem Strom von Abgasen aus der Brennezone ausgetragen wurden, lagerten sich in dem ausgefutterten Zyklonabscheider ab, wonach sie ebenfalls mittels Druckluftfoderung dem Lager der Fertigerzeugnisse zugeleitet wurden.
Das gewonnene Fertigprodukt - Keramsitsand - wies folgende Eigenschaften aufs
Kornzusammensetzung (in Gew*%):
Fraktion § - 10 mm - 6 -"- 2,5 - 5 mm -20
-"- 1,25 - 2,5' mm - 22
-"- 0,6 - 1,25 mm - 17
-"- 0,3 - 0,6 mm - 15
-"- 0,15 - 0,3 mm - 12
W&!m - 8 Schüttdichte betrug 50O-6OO kg/m5.
Mechanische Festigkeit, die beim Zusammenpressen des Materials im Zylinder einer Presse ermittelt wird, betrug 40-60 kp/cm2.
Außenform und Beschaffenheit: Rundform, rauhe verdich-
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tete Schale, geschlossene poröse Körnerstruktur.
Beispiel 2
Gewinnung von Schungitsand.
Als Äusgangsrohstoff wurde Schungitschiefer mit einem !Feuchtigkeitsgehalt von 3% und Teilchengröße unter 5 folgender Kornzusainmensetzung eingesetzt (in Gew.%):
Fraktion
10 5 mm - 0,5
5 2,5 mm - 22,0
2,5 - 1 ,25 mm - 26,0
1,25 - 0,6 mm - 20,0
0,6 0,3 mm - 16,5
0,3 - 0,15 12,0
unter 0 ,15 mm - 3,0
Dieser Rohstoff wurde mittels eines Gewichtsdosierers der Wärmebehandlungszone des Wirbelschichtofens zugeführt, in der, wie bereits im Beispiel 1 beschriben, der Brennprozeß durchgeführt wurde.
Im Zusammenhang damit, daß Schungitschiefer eine höhere als Tonerderohstoff Rohdichte aufweisen, und zwar 1400 - 1450 kg/m*, wurden die Mundstücke der Düsen der Gasbrenneranlage so gewählt, daß die Äusflußgeschwindigkeiten von Gas und Luft 180 m/Sek bzw. 40 m/Sek beim
Gesamtverbauch an Gas und Luft von 750 sr/b. bzw.
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mr/h gesichert wurden. Die Temperatur in der Brennzone wurde im Bereich von 1100-11300O und in der Wärmebehandlungszone - etwa JOO0G gehalten.
Das gewonnene Fertigprodukt - Schungi -fcsand - hatte folgende Beschaffenheit:
Kornzusammensetzung (in Gew.%): Fraktion 5 - 10 mm
-"- 5 - 2,5 mm - ^O
-"- 2,5 - 1,25 mm -
-"- 1,25 - 0,6 mm -
-"- ■ 0,§ - 0,3 mm -"- 0,3- - 0,15 mm - 6,5
-"- unter 0,15 mm - 0^5
Schüttdichte betrug 55O-65O kg/m^.
Mechanische Festigkeit betrug 50 kp/cm Außenform: Rundform, rauhe verdichtete Schale, geschlossene poröse Struktur.
Beispiel 3
Gewinnung von aufgeblähtem Perlitsand. Als Ausgangsrohstoff wurde Perlit folgender chemischer Zusammensetzung verwendet (in Gew»%):
SiO2 71,68
O5 14,35
Fe2O3 .. 1,71
2 0,25
CaO 1,17
MgO 0,16
SO, 0,01
2,90
2 ·1,22
Verlust beim Glühen betrug 6,57·
Der Auegangsrohstoff wurde in einem Hammerbrecher bis zu einer 'Körnung unter 5 mm zerleinert und folgende Fraktionen zum Brennen ausgesiebt (in Gew.%):
Fraktion 2,5 - 5 nun - 61% -"- 1,25 - 2,5 mm - 38% -"- 0,6 . - 1,2 mm - A%.
Der auf diese Weise gewonnene Rohstoff wurde der Zone der Wärmebehandlung des Wirbelschichtofens zugeführt, in der, wie bereits im Beispiel 1 beschrieben, der Prozeß der Wärmebehandlung und des Brennens erfolgte. Die Zuführung von Gas und Luft der Materialschicht erfolgte mit Ausflußgeschwindigkeiten 120 bzw.30 m/Sek beim Gesamtverbrauch von Luft und Gas von . 5000 --- bzw. 480 BVh. Die Temperatur in der Brennzone wurde im Bereich von 1050-1070oC und in der Zone der Wärmebehandlung - etwa 400°C gehalten.
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Das gewonnene Fertigprodukt - aufgeblähte Perlit - wies folgende Eigenschaften auf: Kornzusammensetzung (in Gew.%):
Frakti onen über 5 mm - 10%
2,5 - 5 mm - 60%
1,2 - 2,5 mm - 20%
0,6 - 1,2 mm - 5%
0,5 - 0,6 mm - 2,5%
0,15 - 0,6 mm - 2,0
_ H_ unter 0,15 mm - 0,5.
Schüttdichte betrug 180-200 kg/m5.
2 Mechanische Festigkeit betrug 3 - 5 kp/m .
Wasseraufnahmefähigkeit der Fraktion 2,5 - 5 während einer Stunde belief sich auf 150-160 Gew.%.
Wie aus der Beschreibung zu ersehen ist, ist das
Material
erfindungemäß erhaltene V hocheffektiv, einfach in der Realisierung und gewährleistet die Gewinnung von Fertigprodukt/notier Qualität, und der erfindungeraäße Wirbelschichtofen ist hochleistungsfähig und zeichnet sich durch einen stabilen und sicheren Betrieb aus.
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Claims (4)

  1. FATENTAIiSERIJCHE
    Verfahren zur Herstellung von Zuschlagstoffen für
    erhärtende Gemische, vorwiegend für Beton, aus Mineralroheiner
    stoff durch Brennen !^Wirbelschicht mittels Verbrennung von Brennstoff unmittelbar in der Schicht des zu bearbeitenden Materials» dadurch gekennzeichnet,
    daß das Brennen des Rohstoffe durch Zuführung von gasförmigem
    die
    Brennstoff und Luft in v Materialschicht in einzelnen Strahlen, die gleichmäßig über den Schichtquerschnitt verteilt sind, von unuen erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführung von gasförmigem
    von
    Brennstoff und Luft mit Ausflußgeschwindigkeiten'100-300 m/Sek bzw. 10-50 m/Sek erfolgt.
  3. 3. Wirbelschichtofen zum Brennen von Mineralrohstoff gemäß Verfahren nach Anspruch 1, in dem Brenner in die Herdsohle eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner gleichmäßig über die gesamte Fläche der Herdsohle verteilt sind und jeder davon eine Gas-Luft-Düse (17, 18) darstellt, die mit einem kegelförmigen Mundstück (22) und Diffusor (23) ausgeführt wird, die miteinander einen Ringkanal (24) zum Austritt der Luft bilden,
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    den
    und für^Austritt von Gas im kegelförmigen Mundstück (22)ein
    Zentralkanal (25) - koaxial zum Ringkanal (24)
    angeordnet ist.
  4. 4. Wirbelschichtofen zum Brennen von Mineralrohstoff gemäß Verfahren nach Anspruch 1 mit perforierterHerdsohle zxiT Luftzuführung und Brennern zur Zuführung von Brennstoff,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner in die Herdsohle gleichmäßig über ihre Gesamtfläche eingebaut sind und jeder davon eine nach oben hervorragende Gasdüse darstellt, die in Form eines Vertikalrohres (50) mit kegelförmigem Mundstück (55) ausgeführt ist» das mit der Wand des Rohres einen Ringkanal (54) für den Gasaustritt bildet.
    5» Wirbelschichtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzei chnet, daß der Raum über der perforierten Herdsohle (28) bis zur Düsenobene mit feuerfestem SchüttmAterial (55) gefüllt ist.
    40988370881
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