-
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Sintermagnesit
-
Sinterdolomit oder dergleichen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
sowie eine Anlaflf zur Herstellung von Sintermagnesit, Sinterdolomit oder dergleichen,
wobei das Rohmaterial in einer ersten Wärmebehandlungsstufe vorgebrannt, dann das
zerkleinerte Material kompaktiert und hiernach das kompaktierte Material in einer
zweiten Wärmebehandlungsstufe gesintert wird.
-
In der Stahl-Industrie, Zement-Industrie sowie in anderen Industriezweigen,
in denen Wärmebehandlungen bei relativ hohen Temperaturen (z.B. größer als 15000C)
durchgeführt werden verwendet man feuerfeste Steine, Stampfmasse usw.
-
aus Sintermagnesit, Sinterdolomit oder ähnlichem. Wegen der gewünschten
Feuerfestigkeit und Schlackenbeständigkeit soll zur Herstellung hochwertiger Sinterqualitäten
beispielsweise bei Magnesit der MgO--Gehalt möglichst größer als 96% und bei Dolomit
der CaO.Mg0-Gehalt größer als etwa 97% sein. Als weiteres Qualitätskriterium gilt
bei Dolomit das Verhältnis von Ca0 : MgO, das möglichst zwischen 1 : 1,4 bis 1,7
betragen sollte. Die Tendenz geht immer mehr zu sehr reinen Qualitäten, die jedoch
sehr schwierig gesintert werden können, und zwar nur bei sehr hohen Temperaturen
(größer als etwa 18000C).
-
Es ist bekannt, das im Steinbruch gewonnene Rohmaterial mit Hilfe
von Brechern vorzuzerkleinern, worauf dieses gebrochene Rohmaterial entsprechend
den gewünschten Körnungsfraktionen für die Wärmebehandlung ausgewählt werden; die
für die Wärmebehandlung nicht in Frage kommenden Körriin<lsgrößen (in der Regel
feineres Gut) müssen auf irgendein.
-
andere Weise abgesetzt werden.
-
Das Sintergut wird, je nach Reinheitsgrad des Rohstoffes bzw. je
nach gewünschter Fertiggut-Qualität, üblicherweise in einem einstufigen oder in
einem zweistufigen Brennverfahren hergestellt. Während beim einstufigen Brennverfahren
der sogenannte Kausterbrand (Co2-Austreibung) und der Sinter-oder Dichtbrand ohne
Zwischenstufe in einer einzigen Brenneinrichtung durchgeführt werden, erfolgt in
einem zweistufigen Verfahren in der ersten Wärmebehandlungsstufe das Vorbrennen
bzw. der Kausterbrand und in der zweiten Wärmebehandlungsstufe das Sintern (also
in gesonderten Brenneinrichtungen), wobei zwischen der Vorbrennstufe tKausterbrand)
und der Sinterstufe das vorgebrannte Rohmaterial vermahlen und beispielsweise in
Brikett-Pressen kompaktiert wird.
-
Bei bekannten Verfahren werden für die Sinterherstellung Schachtöfen
verwendet, die jedoch aufgrund ihrer Betriebsweise nur eine verhältnismäßig grobe
Körnung mit enger Körnungsbandbreite (z.B. 60 bis 150 mm Kantengröße) zulassen,
da Rohmaterial kleinerer Körnungen die Durchlässigkeit im Schachtofen erheblich
verringern und somit dessen Effektivität beträchtlich herabsetzen können. Die kleineren
Körnungsgrößen (also unterhalb etwa 60 mm Kantengröße) können vielfach nur schwierig
abgesetzt werden, wobei der Feinkorn.lnteil (z.B. kleiner als 5 mm Kantengröße)
wegen fehlender Absatzmöglichkeiten meist verhaldet werden muß.
-
Bei anderen bekannten Verfahren werden für die Herstellung von Sintermaterialien
Drehrohröfen eingesetzt.
-
In diesen Drehrohröfen können zwar generell Materialien mit einem
breiteren Kornspektrum gebrannt werden als in Schachtöfen, es empfiehlt sich jedoch
auch hier, ein nicht zu breites Kornspektrum zu verarbeiten, da sonst starke Unterschiede
im Brenngrad zwischen kleineren und größeren Materialstücken auftreten können. Ähnliches
gilt auch für zweistufige Verfahren bzw. Anlagen, in denen als erste Wärmebehandlungsstufe
(Vorbrennen) eine Wanderrosteinrichtung und als zweite Wärmebehandlungsstufe (Sintern)
ein Drehrohrofen zum Einsatz kommen. Da hierbi die heißen Drehrohrofenabgase zum
Vorwärmen der auf dem Wanderrost liegenden Materialschicht ausgenutzt werden, ergibt
sich zwar eine wärmewirtschaftlich recht günstige Anlage; es müssen jedoch auch
in diesem Falle die kleineren Körnungsfraktionen in irgendeiner Weise abgesetzt
oder verhaldet werden.
-
Nach der ersten Wärmebehandlungsstufe muß das gebrannte Rohmaterial
- wie bereits erwähnt - kompaktiert werden, um die durch die Co2-Austreibung in
der Vorbrennstufe (Kausterbrand) gebildeten Porenräume zu verkleinern.
-
Zur Erzielung möglichst dichter Agglomerate wird im allgemeinen das
vorgebrannte Rohmaterial zwischen den beiden Wärmebehandlungsstufen zunächst zerkleinert
und dann in einem Preßvorgang zu dichten,etwa gleich großen Körl)erl verpreßt .
Um diese Zerkleinerung durchführen zu köniiii, muß das vorgebrannte Rohmaterial,
das beispielsweise Temperaturen zwischen 500 und 600"C aufweist, relativ stark abgekühlt
werden (z.B. bis 1500C). Hinzu kommt noch, daß die Vermahlung und Brikettierung
des abgekühlten Materiales
die Gefahr einer teilweisen Hydratisierung
mit sich bringt, die ungünstige Auswirkungen auf den Sinterbrand haben kann.
-
Die obigen Erläuterungen bekannter Ausführungsformen lassen folgende
Mängel und Nachteile besonders deutlich werden: Stark begrenztesKornspektrum des
Rohmateriales (Feinanteil ist schwierig absetzbar oder muß verhaldet werden), und
im zweistufigen Brennverfahren muß das vorgebrannte Rohmaterial (Kauster) abgekühlt
und dann vermahlen werden, wobei aufgrund der Hydratisierungsgefahr zusätzliche
Schwierigkeiten für den Sinterbrand auftreten können.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art (und eine dafür geeignete Anlage) zu schaffen, das sich gegenüber
den bekannten Verfahren durch seine Einfachheit, seine Wirtschaftlichkeit und seinen
relativ niedrigen apparativen Aufwand auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohmaterial
vor der ersten Wärmebehandlungsstufe auf Mehlfeinheit zerkleinert, dann in der ersten
Wärmcbehanc3-lungsstufe im Schwebe- oder Wirbelzustand vorqchrirint Ii.
-
danach im heißen Zustand kompuktiertwird.
-
Im Gegensatz zu den weiter oben erläuterten bekannten Ausführungen
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Rohmaterial also bereits vor jeglicher
Wärmebehandlung ausreichend fein zerkleinert, worauf dann das gesamte zerkleinerte
Rohmaterial (also ohne irgendwelche anderweitig abzusetzenden Anteile) im Schwebe-
oder Wirbelzustand vorgebrannt wird. Das gesamte feinzerkleinerte RohmateriaI r'jnn
auf
diese Weise äußerst wirtschaftlich und auch äußerst gleichmäßig vorgebrannt werden.
-
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist darin Zu sehen, daß das ausreichend zerkleinerte und vorgebrannte Rohmaterial
vor dem Kompaktieren dann - im Gegelhsatz zu den bekannten Verfahren - nicht mehr
abgekühlt und zerkleinert werden muß, sondern daß es im heißen Zustand gepreßt bzw.
kolpaktiert wird, was zu festeren, dichteren Preßlingen und vielfach auch zu höherefl
Preßleistungen führt.
-
Es versteht sich von-sellbst, daß eine Anlage, die nach diesem erfindungsgemäßien
Verfahren arbeitet, gegenüber den bekannten Ausführungen einen erheblich herabgesetzten
apparativen Aufwand besitzt. Auch bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird das
zur Herstellung von Sintermagnesit, Sinterdolomit oder dgl. zu verarbeitende Rohmaterial
- aus einem Steinbruch kommend - zunächst vorgebrochen, worauf es dann in Kugelmühlen
oder anderen geeigneten Zerkleinerungseinrichtungen zu Mehlfeinheit mit einer Körnung
kleiner als 1,0 mm, vorzugsweise kleiner als 0,2 mm, vermahlen wird.
-
Das so auf Mehlfeinheit zerkleinerte Rohmaterial wird dann - ohne
jegliche Ausfallkörnung - insgesamt der ersten Wärmebehandlungsstufe aufgegeben,
in der es - wie später noch anhand der Zeichnung erläutert wird - in mehreren Etagen
bzw. Stufen vorgebraflnt und teilweise oder ganz entsäuert wird. Je nach Art und
Eigenschaften des Aufgabenmateriales können die ltemperaturen dieser Vorbrennstufe
bzw. dieses Kausterbrandes zwischen etwa 800 und etwa 1200"C liegen; hierbei entsteht
dann ein äußerst
feinkörniger und sehr gleichmäßig wärmebehandelter
Kauster, dessen Einzelkörner infolge der Co2-Austreibun(! sehr mürbe sind.
-
Auf einfache und sehr wirtschaftliche Weise werden zweckmäßig die
heißen Abgase der zweiten Wärmebehandlungsstufe zum Aufheizen und/oder Entsäuern
des Rohmateriales in der ersten Wärmebehandlungsstufe verwendet.
-
Das vorgebrannte sowie vollständig oder nahezu vollständig entsäuerte,
Mehlfeinheit aufweisende Rohmaterial wird dann direkt (ggf. bei kurzer Zwischenlaqerung
in gut isoliertem Zwischenbehälter) im heißen Zustand kompaktiert, wobei es vorzugsweise
durch Pressen in etwa gleich große brikettartige Stücke verdichtet wird. Dieses
heiße Vorpressen des Rohmateriales erfolgt bei Temperaturen zwischen etwa 500 und
800"C.
-
Bei den der Erfindung zugrundelviegenden Versuchen hat sich gezeigt;
daß die Teilchen des vorgebrannten, feinkörnigen Rohmateriales aufgrund des günstigen
Vorbrennens so mtrbe sindt daß sie beim Agglomeriervorgang zusätzlich noch etwas
zerkleinert werden, wodurch eine den Sintervorgang in der anschließenden Stinterstufe
begünstigende Aktivierung erzielt werden kann. Die durch das heiße Vorpressen dichteren
und festeren Kauster-Preßlinge führen in der zweiten Wärmebehandlungsstufe ferner
zu einer äußerst caleichmäßigen Sinterqualität.
-
Während - wie bereits erwähnt - bei den bekannten Ausführungsformen
ein Teil der an sich hochwertigen Rohmaterialien (feinere Kornfraktionen) anderweitig
verarbeitet oder ggf. verhaldet werden mußten, können sie bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in gleicher Weise für die 11erstellung von Sintermagnesit, Sinterdolomit
oder dgl. verwendet
werden. Falls erforderlich, können in vorteilhafter
Weise ferner in der ersten Wärmebehandlungsstufe Sinterhilfsstoffe (z.B. Eisenoxyde,
Tonerde, Kieselsäure oder dgl.) dem feinzerkleinerten Rohmaterial genau dosiert
und homogen zugemischt werden. Bei den konventionelleru Verfahren werden auch von
Fall zu Fall SinterhiLfen (ingesetzt. Diese wirken jedoch wegen der grobstü(R Beschaffenheit
des Sintergutes nur an der Oberfläche der Magnesit- bzw. Dolomitstückchen. Der Sinter
ist dann hinsichtlich Dichte und chemischer Zusammensetzung sehr inhomogen. Die
äußere Schale des Sinters weist zwar die geforderte Dichte auf, ist jedoch infolge
zu hoher Konzentration der Sinterhilfsstoffe von stark verringerter Feuerfestigkeit.
Zum Kern hin nimmt der Gehalt an Sinterhilfsstoffen ab, d.h. hier liegt die Dichte
immer noch unter dem Sollwert.
-
Anhand der rein schematisch gehaltenen Zeichnung sei im folgenden
ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Anlage näher beschrieben.
-
Die Anlage enthält eine übliche Vorbrecheinrichtung 1, eine beispielsweise
als Kugelmühle 2 ausgeführte Feinzerkleinerungseinrichtung, die der Vorbrecheinrichtung
1 nachgeschaltet ist, ferner eine aus mehreren zyklonartigen Wärme tau scheretagen
zusammengesetzte Vorbrenneinrichtung 3 (als erste Wärmebehandlungsstufe) , einen
als Zweite Wärmebehandlungsstufe dienenden Drehrohrofen 4 sowie eine zwischen den
beiden Wärmebehandlungsstufen (3, 4) angeordnete Kompaktiereinrichtung, die beispielsweise
durch eine Brikett-Presse 5 bekannter Ausführung gebildet ist.
-
In der Verbindungsleitung 6 zwischen der Vorbrecheinrichtung 1 und
der Kugelmühle 2 kann ferner ein Dosierorgan 7 eingesetzt sein. Die Kugelmühle 2
ist im übrigen in der für diesen Einsatzzweck günstigen Konstruktion ausgeführt,
der Einfachheit halber jedoch nur in Rohrform dargestellt.
-
Die in der Zeichnung veranschaulichte mehrstufige bzw.
-
mehretagige Vorbrenneinrichtung 3 enthält zwei die erste Etage bildende,
parallelgeschaltete Zyklonwärmetauscher 8, zwei ebenfalls parallelgeschaltete, eine
zweite Etage darstellende Zyklonwärmetauscher 9, einen darunter liegenden, zyklonartigen
zentralen Wärmetauscherschacht 10 (als dritte Etage) sowie zwei unter dem Wärmetauscher
10 liegende, wiederum parallelgeschaltete Zyklonwärmetauscher 11 als vierte Wärmetauscheretage.
Alle vier Wär;,etauscheretwagen sind in an sich bekannter Weise durch Gas- bzw.
Materialrohre derart miteinander verbunden daß das auf Mehlfeinheit zerkleinerte
Rohmaterial (Pfeil 12) die Vorbrenneinrichtung 3 von oben nach unten durchsetzt,
während die heißen Drehofenabgase (gestrichelte Pfeile 13) die Vorbrenneinrichtung
3 insgesamt gesehen von unten nach oben durchsetzen und dabei das oben aufgegebene
Rohmaterial im Schwebezustand vorbrennen.
-
Das vorgebrannte feine Rohmaterial wird dann der Brikett-Presse 5.vorzugsweise
über ein Zuteilorgan 14 gleichmäßig dosiert aufgegeben. Gegegenenfalls kann über
dem Dosierorgan 14 noch ein entsprechend isolierter Zwischenbehälter 15 (nur gestrichelt
angedeutet) für das vorgebrannte Rohmaterial vorgesehen sein.
-
Das in der Brikett-Presse 5 im heißen Zustand zu brikettartigen Preßlingen
verdichtete Rohmaterial wird tfann über ein Rohr oder eine Schurre 16 dem nur zum
Teil lngedeuteten Drehrohrofen 4 aufgegeben und dort in bekannter Weise fertig gesintert.
~ ~
Während bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel
einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage die Vorbrenncinrichtung
3 durch mehrere zyklonartige Wärmetauschereta, in denen das Rohmaterial in der Schwebe
vorgebrannt wird, gebildet ist, kann in ebenso vorteilhafter Weise die Vorbrenneinrichtung
aus einem Wirbelschichtwärmetauscher bestehen, so daß das auf Mehlfeinheit zerkleinerte
Rohmaterial im Wirbel zustand vorgebrannt werden kann. Hierbei können z.B. Wirbelbettkammern
und sonstiye Wirbelschichtereinrichtungen in allgemein bekannter Ausführung eingesetzt
werden, so daß sich eine weitere Erläuterung des konstruktiven Aufbaues erübrigen
dürfte.