DE2722635A1

DE2722635A1 - Verfahren zur herstellung von zementklinger aus einer chlorhaltigen rohmischung

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Publication number: DE2722635A1
Application number: DE19772722635
Authority: DE
Inventors: Boris Samuilovitsch Albats; Gennady Andreevitsch Babin; Marsel Yanovitsch Bikbau; Raschida Gafievna Bodyagina; Guzal Abdulchaevna Galimova; Alevtina Anatolievna Gasanova; Arnold Arnoldovitsch Kevvai; Vadim Aleksandrovit Kulabuchov; Boris Izrailovitsch Nudelman; Boris Abramovitsch Perlin; Valentina Petrovna Scharova; Valentin Vasilievits Scheludko; Michail Gavrilovi Schepkalenko; Albert Pavlovitsch Simon; Lev Matveevitsch Sosenko; Grant Leonidovitsch Ter-Aganov; Geb Nistratova Ida Tim Uvarova
Original assignee: GVNII TSEMENTNOJ PROMY; TASCHKENTSKIJ NI I PI STR MATE
Current assignee: GVNII TSEMENTNOJ PROMY; TASCHKENTSKIJ NI I PI STR MATE
Priority date: 1976-06-16
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2354981B1; DE2722635C3; JPS5632263B2; DK159143B; DK159143C; FR2354981A1; JPS52152927A; DE2722635B2; DK254177A

Description

BEETZ. LAMPRECHT. BEETZ 8000 MUnchen 22 - Steinsdorfstr. IO

TELEFON (O88) 22 72 Ol · 99TS44 - 29MMO PATEMTANWALTE Wr ί f tO^J HpL-mc.H.UUMPRECH

53O-26.924P

18. 5- 1977

1. Tashkentsky nauchno-issledovateleky i proektny institut stroitelnykh materialον "NIISTROMPROEKT", Tashkent - UdSSR

2. Gosudarstyenny Vsesojuzny nauchno-issledovatelsky institut tsementnoi promyshlennosti "NIITSEMENT", Moskau - UdSSR

Verfahren zur Herstellung von Zementklinger aus
einer chlorhaltigen Rohmischung

Die Erfindung bezieht sich im Rahmen der Zementtechnologie auf ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus einer chlorhaltigen Rohmischung.

Die vorliegende Erfindung kann in der Baustoffindustrie bei der Herstellung vom Zement aus gewöhnlichem Rohstoff sowie bei der Herstellung von Zementen mit verschiedenen Eigenschaften angewandt werden.

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Gegenwärtig erhält man den gewöhnlichen Zementklinker raacfci rerschiedenen Verfahren, denen die Umsetzung des KaI-zlumkarbonates mit Tonerde und Kieselerde bei Sinterungstemperaturen von 1350 bis 1500 ⁰C und die Abkühlung des erhaltenen Sinters zugrundeliegen, wodurch man Klinker Bd.t vorgegebenen Eigenschaften erhält.

Die hauptsächlichen Verfahren zur Herstellung von Klinker sind das "Naß"- und das "Trocken"-Verfahren, die sich im wesentlichen durch Methoden zur vorbereitung der Rohmischung unterscheiden. Beim NaSverfahren erzeugt man Rohschlamm, den man dem Ofen zum Sintern zuführt. Nach dem Trockenverfahren stellt man eine Rohmischung, beispielsweise in Form von Rohmehl, her, die man vorher einer Wärmebehandlung mit Ofenabgasen in einem hinter dem Ofen liegenden Wärmeaustauscher unterwirft.

Die Sinterung wird gewöhnlich in einem Drehofen durchgeführt. Es können aber auch stationäre öfen angewandt werden. Zur Erzeugung der erforderlichen Temperatur verbrennt man in der Ofenanlage einen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoff.

Das Brennen des Zementklinkers erfordert eine große Wärmemenge und folglich einen bedeutenden Brennstoffverbrauch. Beim Mahlen des Klinkers zur Herstellung von Zement daraus ist ein bedeutender Energieverbrauch infolge der hohen Dichte seiner Granalien erforderlich. Auf die Selbstkosten des Klinkers wirkt sich besonders der Brennstoffverbrauch aus, weil infolge der Energiekriese der Brennstoff im Preise steigt.

Der wachsende Bedarf an Zement macht es notwendig, nach wirtschaftlicheren Wegen zu seiner Herstellung zu suchen, die es ermöglichen, die Leistungsfähigkeit der bestehenden und projektierten Betriebe zu erhöhen und

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die Energieintensität der Zementfabrikation zu senken.

Einer der Wege zum Erreichen dieser Ziele ist die Entwicklung eines Verfahrens, das es ermöglicht, Zementklinker bei niedriger Brenntemperatur zu erhalten, der dazu noch eine gute Wählbarkeit aufweist.

Ein bekanntes Verfahren besteht in der Zugabe bedeutender Mengen chlorhaltiger Verbindungen, beispielsweise von Kalziumchlorid zur Rohmischung. Beim Brennen einer solchen Rohmischung kommt es zur Bildung einer Salzschmelze auf der Basis chlorhaltiger Verbindungen, welche das hauptsächliche Reaktionsmedium ist. Die physikalisch-chemische Zusammensetzung der Schmelze macht es möglich, die Reaktionen der Mineralbildung bei Temperaturen von 900 bis 1200 ⁰C, statt der üblichen Temperaturen von 1350 bis 15OO ⁰C, zum Abschluß zu bringen. Der erhaltene Sinter wird abgekühlt.

Durch die Senkung der Brenntemperatur verringert sich die Energieintensität des Prozesses zur Herstellung von Klinker erheblich.

Es ist auch ein modernes Verfahren zur Herstellung von Klinker aus einer chlorhaltigen Rohmischung bekannt, bei dem man der Rohmischung Kalziumchlorid in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent, umgerechnet auf die entkohlte Rohmischung, zugibt. Beim Brennen einer solchen Rohmischung wird eine Senkung der Sinterungstemperatur auf 900 bis 1200 °C erreicht, die Menge der chlorhaltigen Verbindungen im Sinter übersteigt aber die für die Herstellung von Klinker mit erforderlichen physikalischchemischen Eigenschaften höchstzulässige Menge. Zum Entfernern der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter saugt man vor der Abkühlung durch seine Schicht ein

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Dampf-Gas-Luft-Gemisch bei (fer Sinterungstemperatur durch. Bei der Berührung der Sinterteilchen mit dem Dampf-Gas-Luft-Gemisch kommt es zur thermischen Zersetzung der chlorhaltigen Verbindungen, wobei sie in den gasförmigen Zustand als Chlorwasserstoff übergehen. Der Chlorwasserstoff gelangt in den Strom der durch die Verbrennung des Brennstoffes gebildeten Rauchgase. Ein Teil des Chlorwasserstoffes wird durch die Oberflächenschicht des Materials absorbiert und setzt sich mit den Karbonatverbindungen der Rohmischung unter Bildung von Chloriden, beispielsweise Kalziumchlorid, um. Außerdem wird der Chlorwasserstoff durch die im Gasstrom suspendierten staubförmigen Teilchen, die sich bei der Wanderung des Materials im Ofen gebildet haben, absorbiert und bildet in diesen ebenfalls chlorhaltige Verbindungen. Diese Verbindungen setzen sich zusammen mit dem Staub in die Schicht des Rohmaterials ab. Auf diese Weise werden sie teilweise in den Prozeß zurückgeleitet, d. h. regeneriert. Der andere Teil der chlorhaltigen Verbindungen wird mit den Rauchabgasen in die Atmosphäre ausgetragen.

Dem bekannten Verfahren haften eine Reihe von Nachtellen an. Beim Durchsaugen des Dampf-Gas-Luft-Gemisches befindet sich die Sinterschicht in der Anlage in wenig beweglichem Zustand, der beispielsweise durch die Rotation des Ofens erzeugt wird. Dabei kommt es zu einem ungenügend wirksamen Wärme- und Stoffaustauech infolge unwirksamer Durchmischung des Materials und des Dampf-Gas-Luft-Gemisches. Deshalb wird für die Entfernung chlorhaltiger Verbindungen aus dem Sinter bis zum vorgegebenen Gehalt an Restchloriden längere Zeit benötigt, wodurch die Leistungsfähigkeit des Ofens sinkt, oder die Abmessungen der Ofenanlage müssen vergrößert werden, was zu einem zusätzlichen Aufwand führt.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist es, daß nicht mehr als 30 % des Gesamtgewichts der chlorhalti-

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gen Verbindungen regeneriert werden, well der Kontakt des Chlorwasserstoffes mit dem Rohmaterial begrenzt ist. Dabei wird der größte Teil der chlorhaltigen Verbindungen mit den Abgasen in die Atmosphäre geleitet und belastet die Umwelt. Außerdem verursacht der in der Ofenanlage befindliche Chlorwasserstoff sowohl im gasförmigen Zustand als auch in Form der sich bei dessen Kondensation an den kalten Metallflächen, beispielsweise der HSnaeaustauscheinrichtungen, bildenden Salzsaure Korrosion des Metalls.

Noch ein Nachtel 1 des bekannten Verfahrens besteht darin, daß bei unvollständiger Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen ihr Mangel für die Durchführung des Prozesses durch Zugabe einer zusätzlichen Menge an chlorhalti ger Komponente zu der Ausgangsrohmischung gedeckt werden muß, was zusätzliche Mated, alkosten mit sich bringt.

Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus einer chlorhaltigen Rohmischung durch eine wirksame Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter und deren maximale Regenerierung durch Aktivierung der physikalisch-chemischen Prozesse zu vervollkommnen.

Gegenstand der Erfindung, womit die gestellte Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus einer chlorhaltigen Rohmischung, gemäß dem die Rohmischung in eine Ofenanlage eingebracht und darin gesintert wird und aus dem erhaltenen Sinter die chlorhaltigen Verbindungen durch Einwirkung eines Dampf-

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Gas-Luft-Gemisches auf die Sinterschicht unter anschließender Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen und Abkühlung des erhaltenen Klinkers entfernt werden, mit dem Kennzeichen, daß man den Sinter mit dem Dampf-Gas-Luft-Gemisch verwirbelt und die Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen durch Zerstäuben der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase durchführt.

Man bricht zweckmäßig den Sinter auf eine 20 mm nicht übersteigende Teilchengröße.

Als Dampf-Gas-Luft-Gemisch können die Verbrennungsprodukte des in der Ofenanlage verbrannten Brennstoffs verwendet werden.

Neben den Verbrennungsprodukten des Brennstoffs kann man zusätzlich eine gewisse Menge Wasserdampf unmittelbar unter die Sintersdricht einleiten.

Die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes kann man vorteilhaft in die Sinterschicht unter einem gewissen Winkel einleiten.

Bei der Durchführung des Prozesses in einem Drehofen, der mit einem flüssigen Brennstoff betrieben wird, führt man diesen zweckmäßig in der der Rotation des Ofens entgegengesetzten Richtung zu.

Der flüssige Brennstoff kann auch in den Drehofen längs desselben auf die Oberfläche der Sinterschicht eingeleitet werden.

Die Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen führt man zweckmäßig durch Zerstäuben der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase mit einer Temperatur von 200 bis 1000 ⁰C durch.

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Die Zerstäubung· der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase kann mittels Durchblasens der Schicht der Rohmischung mit Preßgasen durchgeführt werden.

Das Durchblasen der Rohmischung kann z. B. mit Luft oder mit den Abgasen durchgeführt werden.

Bei der Durchführung der Regenerierung in einem Drehofen führt man zweckmäßig die Zerstäubung der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase längs der Achse des Ofens durch.

Bei der Durchführung des Prozesses der Regenerierung in einer Ofenanlage, die einen hinter dem Ofen liegenden Wärmeaustauscher aufweist, führt man zweckmäßig die Zerstäubung der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase im Wärmeaustauscher durch.

Dabei kann der Strom der chlorhaltigen Abgase verwirbeIt werden.

Das Wesen der Erfindung läßt sich folgendermaßen zusammenfassen.

Eine durch Vermischen der tonhaltigen und der karbonat-, kieselerde- und eisenhaltigen Komponenten erhaltene Rohmischung mit einer dazugegebenen chlorhaltigen Verbindung, beispielsweise Kalziumchlorid, gelangt in eine Ofenanlage, wo sie die Stufe der Trocknung, Vorwärmung und Entkohlung nach der üblichen Technologie passiert.

Die nächste Stufe des Brennens, das Sintern, wird bei einer Temperatur von 900 bis 1200 ⁰C durchgeführt. Zur · Entfernung der überschüssigen chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter setzt man diesen vor der Abkühlung der Einwir-

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lcung eines Dampf-Gas-Luft-Gemisches aus. Dabei hält man in der Sinterschicht eine konstante Temperatur im Bereich von 900 bis 1200 °C während 3 bis 20 Minuten aufrecht. Das Halten des Materials bei dieser Temperatur wird durch Verbrennung des Brennstoffes in der Sinterschicht durchgeführt.

Bei der Umsetzung des in den Verbrennungsprodukten enthaltenen Wasserdampfes mit den Sinterteilchen kommt es zur thermischen Zersetzung der chlorhaltigen Verbindungen unter Bildung von Kalziumoxid und Chlorwasserstoff. Das Kalziumoxid liegt im Sinter in gebundenem Zustand vor.

Zur Intensivierung des Prozesses der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter verwirbelt man diesen mittels Durchblasens eines Dampf-Gas-Luft-Gemisches durch die Schicht. Dabei kommt es zu einem aktiven Vermischen der festen und der Gasphase in der Wirbelschicht, was zu einem intensiven Wärme- und Stoffaustausch führt, der eine beschleunigte Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter bewirkt.

Zur zusätzlichen Intensivierung des Kontaktes der Sinterteilchen werden diese auf eine Teilchengröße von höchstens 20 mm, vorzugsweise 5 bis 5 mm, zerkleinert.

Beim Durchblasen des Dampf-Gas-Luft-Gemisches durch die Sinterschicht kann man zusätzlich eine gewisse Menge Wasserdampf unter die Schicht einleiten. Dies kann durch Einleiten von Wasser in die Sinterschicht erreicht werden. Die sich dabei in den glühenden Sinterteilchen bildenden Risse und Mikrorisse vergrößern die Kontaktfläche mit der Gasphase. Es ist möglich, die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes unter einem gewissen Winkel zur Sinterschicht einzuleiten, der vorher das Dampf-Luft-Gemisch zugeführt

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wurde. Dabei wird die Sinterschicht durch das unter die Schicht eingeleitete Dampf-Luft-Gemisch und die durch die Oberfläche der Schicht eingeleiteten Verbrennungsprodukte verwirbelt.

Bei der Durchführung des Prozesses in einem mit flüssigem Brennstoff ("Masut") betriebenen Drehofen führt »an diesen in der der Rotationsrichtung des Ofens entgegengesetzten Richtung zu. Dabei leitet man in die Brennstoffzufuhr zone die für das Verbrennen des Brennstoffes notwendige Luft ein. Der flüssige Brennstoff, der mit den Sinterteilchen vermischt und durch die Luft oxydiert wird, verbrennt an der Oberfläche der Teilchen. Dabei wird der Prozeß des Wärme- und Stoffaustausches stark aktiviert.

Der flüssige Brennstoff ("Masut") kann längs des Drehofens auf die Oberfläche der Sinterschicht eingeleitet werden. Der Brennstoff wird in grobdispersem Zustand auf die Sinterschicht geleitet, die diesen bei ihrer Wanderung mitreißt. Unter gleichzeitiger Zufuhr von Luft unter die Schicht kommt es zu einer intensiven Vermischung des Brennstoffes mit dem Material und zum Verbrennen des Brennstoffes an der Oberfläche der Materialteilchen. Dabei wird neben der Intensivierung des Wärme- und Stoffaustausches das Einleiten des Brennstoffes in die Materialschicht vereinfacht.

Der Sinter stellt nach der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen daraus handelsüblichen Klinker dar, der nach einem beliebigen bekannten Verfahren abgekühlt und mit den entsprechenden Zusätzen zur Herstellung von Zementen mit den vorgegebenen Eigenschaften gemahlen wird.

Der sich durch die thermische Zersetzung der chlorhaltigen Verbindungen entwickelnde Chlorwasserstoff vermischt

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sich rait den Rauchgasen und kommt in Berührung mit den Karbonatverbindungen des in der Ofenanlage befindlichen Rohmaterials. Zur Steigerung der Intensität der Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen zerstäubt man die Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase. Da die Adsorption der chlorhaltigen Verbindungen durch das Rohmaterial in einem Temperaturenbereich von 200 bis 1000 °C besonders wirksam ist, führt man zweckmäßigerweise das Zerstäuben in einem Gasstrom durch, der die gleiche Temperatur aufweist. Man leitet die Rohmischung vorzugsweise in einen Gasstrom, der die höchste Temperatur aufweist, beispielsweise im Drehofen näher zu seinem Austragende ein. Dabei nimmt die Dauer des Kontaktes der chlorhaltigen Abgase mit dem Rohmaterial zu, was für eine möglichst vollständige Regenerierung notwendig ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt.

Beispiel 1

Eine chlorhaltige Rohmischung unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung in einer Ofenanlage, wonach man sie in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1120 ⁰C bis zur Erzielung eines körnigen Sinters sinterte, der bis 50 % Körner von mehr als 20 mm Durchmesser enthielt.

Der Gehalt des Sinters an Cl_? betrug 6,6 %. Die Struktur des Körnersinters war durch eine niedrige Porosität (40 bis 45 %) gekennzeichnet.

Unmittelbar hinter der Sinterungszone leitete man mittels spezieller Brenner unter die Sinterschicht 40 % (be-

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zogen auf die zum Brennen benötigte Menge) gasförmigen Brennstoff und Preßluft bei einem Luftverbrauchskoeffi-zient vA = 2 ein. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches betrug 150 m/s. Außerdem leitete man unter die Schicht 200 g Wasser je 1 kg Klinker ein.

Kit dem Dampf-Gas-Luft-Gemisch wurde die Sinterschicht verwirbelt.

Beim Verbrennen des gasförmigen Brennstoffs und der Zufuhr einer zusätzlichen Menge von Wasser bildete sich in der Schicht eine genügende Menge Wasserdampf, die für einen aktiven Ablauf der Reaktionen der thermischen Zersetzung von CaCIp notwendig ist, bei denen man aus dem Sinter Chlor und Wasserstoff unter Bildung von gasförmigem Chlorwasserstoff herausleitete. Das der glühenden Schicht zugeführte Wasser begünstigte auch das Bersten größerer Granalien, wodurch sich die Kontaktfläche der festen und der Gasphase stark vergrößerte.

Die Dauer der Wärmebehandlung des Sinters in der Wirbelschicht im Inneren des Drehofens betrug 6 Minuten. Die beim Verbrennen des Brennstoffs in der Schicht gewonnene Wärme hielt während 6 Minuten die Temperatur der Sinterschicht auf 1100 ⁰C konstant. Die der Schicht zugeführte Wärme wurde zum Ausgleich der Verluste an die Umwelt, für die Wasserverdampfung und den Ausgleich der Verluste infolge der endothermischen Reaktion der thermischen Zersetzung von CaCIp verbraucht.

Nach der Behandlung in der Wirbelschicht führte man den Sinter mit einem Clp-Gehalt von 3,3 % bei einer Temperatur von 1100 ⁰C einer Brecheinrichtung und dann einem stationären oder Wirbelschichtapparat zu. In diesem Falle leitete man in die Schicht 10 % Gas bei Of. = 2 und 50 g Wasser je 1 kg Klinker bei einer Ausflußgeschwindigkeit

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des Gas-Luft-Gemisches in die Sinterschicht von I50 m/s ein.

Nach der endgültigen Behandlung in der Wirbelschicht bei intensivem Wärme- und Stoffaustausch betrug 'der Cl_p-Gehalt (Endgehalt) etwa 1,5 %. Nach der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen bis zum vorgegebenen Wert (in dem vorliegenden Fall bis zu 1,5 %) kühlte man den handelsüblichen Klinker nach üblichen Methoden im Klinkerktihler bekannter Konstruktion ab.

Beispiel 2

Eine chlorhaltige Rohmischung unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung in einer Ofenanlage und sinterte sie dann in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1000 ⁰C bis zur Erzielung eines bis zu 40 % Körner von über 20 mm Durchmesser enthaltenden Sinters. Der Clp-Gehalt des Sinters betrug etwa 6,6 %. Die Körnerstruktur war durch niedrige Porosität (40 bis 45 $) gekennzeichnet.

Hinter der Sinterungszone leitete man unter die Sinterschicht 15 % (bezogen auf die zum Brennen des Klinkers benötigte Gesamtmenge) Gas, Luft mit qC = 1,5 und Wasser in einer Menge von 75 g Je 1 kg Klinker ein. Die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches am Austritt aus den Brennerdüsen hielt man auf 75 m/s. Dabei wurde die Schicht der Sinterkörner verwirbelt und bei konstanter Temperatur (etwa 1000 ⁰C) während 6 Minuten im Inneren des Drehofens behandelt. Dann brach man am Austritt aus dem Ofen den Sinter mit einem Chlorgehalt von 5,1 % auf eine Korngröße von 10 bis 15 mm und unterwarf ihn einer weiteren Wärmebehandlung im Wirbelschichtapparat. Dabei waren die Parameter der Wärmebehandlung wie folgt: Temperatur der Sinterschicht

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Ab

1000 ⁰C; Menge des der Schicht zugeführten Gases 10 $>, bezogen auf die zum Brennen benötigte Gesamt menge; Luftverbrauchskoeffizient beim Verbrennen des Gases et = 1,5; Austrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches aus den Brennerdüsen in die Sinterschicht 75 m/s; Menge des der Schicht zugeführten Wassers 50 g je 1 kg Klinker; Dauer der Wärmebehandlung in dem hinter dem Ofen liegenden Wirbelschichtapparat 10 Minuten.

Nach der Wärmebehandlung in dem Wirbelschichtapparat erhielt man handelsüblichen Klinker mit einem Clp-Gehalt von 1,9 %. Dann kühlte man den handelsüblichen Klinker in an sich bekannter Weise ab.

Beispiel 3

Eine granulierte chlorhaltige Rohmischung (mit einer Granaliengröße von 5 bis 10 mm) unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung in einer Ofenanlage und sinterte sie danach in einem Drehofen bei einer Temperatur von 900 ⁰C bis zur Erzielung eines körnigen Sinters, der bis zu 17 % Körner von über 10 mm Durchmesser enthielt. Der Clp-Gehalt im Sinter betrug 7,45 %. Die Struktur der Körner war durch hohe Porosität (bis zu 60 %) gekennzeichnet. Hinter der Sinterungszone leitete man unter die Sinterschicht 1 bis 1,5 % Gas, bezogen auf die zum Brennen des Klinkers benötigte Gesamtmenge, Luft zur Verbrennung des Gases mit Ot = I und Wasser in einer Menge von 5 g Je 1 kg Klinker ein. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches aus der Brennerdüse betrug 10 m/s.

Dabei wurde an der Stelle der Zufuhr des Gas-Luft-Gemisches eine lokale Wirbelschicht gebildet. Der Clp-Endgehalt im handelsüblichen Klinker soll 4,8 bis 4,3 % be tragen. Durch die hohe Porosiät des Materials erfolgte die

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Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen intensiv und ohne bedeutende Einleitung des Gas-Luft-Gemisches in die Schicht.

Die Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen und das Halten der Temperatur in der Schicht auf 900 ⁰C während 10 Minuten erfolgten durch die Einwirkung der Hauptflamme des Drehofens, die so angeordnet war, daß die Gase in die Oberflächenschicht des Materials eindrangen. Durch Verbrennung des Gases in der Schicht regulierte man den Gehalt des handelsüblichen Klinkers an chlorhaltigen Verbindungen.

Der Endgehalt an Chlor betrug in dem vorliegenden Fall 4,9 *.

Dann wurde der Klinker in an sich bekannter Weise abgekühlt.

Beispiel 4

Eine chlorhaltige Rohmischung unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung und sinterte sie dann in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1100 C bis zur Erzielung eines Sinters, der bis zu 45 % Körner von über 20 mm Durchmesser enthält. Der Clp-Gehalt in dem Sinter betrug 6,6 %. Die Struktur der Körner war durch niedrige (35-bis 40#ige) Porosität gekennzeichnet.

Hinter der Sinterungszone leitete man unter die Sinterschicht ein Dampf-Luft-Gemisch ein, das bis zu 100 g Wasser je 1 kg Klinker enthielt.

Auf die Sinterschicht richtete man unter einem Winkel von 45° einen zu dem längs der Ofenachse angeordneten Hauptbrenner zusätzlichen Brenner, durch den man 10 %

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Brennstoff und Luft mit oü = 1,1 einführte. Unter die Materialschicht wurde Luft in einer Menge eingeleitet, daß der Gesamtkoeffizient des Luftverbrauchs durch den zusätzlichen Brenner 2 betrug.

Das Dampf-Luft-Gemisch und die Produkte der Verbrennung des Brennstoffes, die in die Schicht durch ihre Oberfläche eingeleitet wurden, verwirbelten die Sinterkörner. Eine solche Wärmebehandlung bei konstanter Temperatur dauerte 6 Minuten. Der Clp-Gehalt am Austritt aus dem Ofen betrug 4,2 %.

Dann wurde der Sinter gebrochen und einer weiteren Wärmebehandlung in dem Wirbelschichtapparat unterworfen. Dabei waren die Parameter der Wärmebehandlung folgende: Temperatur der Sinterschicht 1100 ⁰C; Menge des in die Schicht eingeleiteten Gases 10 %', Luftverbrauchskoeffizient bei der Gasverbrennung Q^ = 2; Austrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches aus den Brennerdüsen in die Sinterschicht 75 m/s.

Wasser wurde in die Sinterschicht in dem hinter dem Ofen liegenden Apparat nicht eingeleitet. Die Dauer der Wärmebehandlung in diesem Apparat betrug 10 Minuten.

Nach der Wärmebehandlung in dem hinter dem Ofen liegenden Wirbelschichtapparat erhielt man handelsüblichen Klinker mit einem Cl_?-Endgehalt von 2,1 %.

Dann wurde der handelsübliche Klinker in an sich bekannter Weise abgekühlt.

In dem angeführten Beispiel ist eine der Varianten der Wärmebehandlung im Drehofen zwecks Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen gezeigt, bei der das Einleiten der Verbrennungsprodukte des Brennstoffes in die Schicht

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vereinfacht wird. Ein solcher Verfahrensschritt senkt bedeutend den Aufwand für die Herstellung der Einrichtung zum Einleiten des Brennstoffes und der Luft in den Ofen.

Beispiel 5

Eine chlorhaltige Rohmischung unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung, wonach sie in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1100 bis II50 ⁰C bis zur Erzielung eines körnigen Sinters gesintert wurde, der bis zu 30 % Körner von über 20 mm Durchmesser enthielt.

Der Cl₂-Gehalt im Sinter betrug 5 %.

Die Struktur der Körner war durch niedrige Porosität (35 bis 4o #) gekennzeichnet. Unmittelbar hinter der Sinterungszone behandelte man die Sinterschicht mit einer Flame, die beim Verbrennen von 2 % Brennstoff bei dessen Oxydation mit Luft mit oc = 1,1 erzeugt wurde. Die Flamme war auf die Sinterschicht unter einem Winkel von 40° gerichtet. Die Dauer der Behandlung in dem Ofen nach der Beendigung des Sinterungsprozesses betrug 2 bis 3 Minuten.

Dann wurde der Sinter mit einem Clp-Gehalt von 4 % auf eine Korngröße von nicht über 0,5 mm gebrochen und einem Wärmeaustauscher vom Schachttyp zugeführt. Den in den Schacht fallenden Sinterkörnern entgegen führte man den Ofen verlassende wasserdampfhaltige Abgase zu.

Die Temperatur in dem Schacht hielt man durch Verbrennen von 3 % Brennstoff in Panelbrennern konstant auf 1100 ⁰C. Die Dauer der Wärmebehandlung in der Wirbelschicht betrug 1,5 Minuten.

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Der Cl₂-Endgehalt in handelsüblichen Klinker am Austritt aus dem Schacht betrug 2 %.

In den angeführten Beispiel wurden zur Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen ein hochintensiver Prozeß der Behandlung des Sinters in der Wirbelschicht in Gegenwart einer größeren Menge von Wasserdampf angewandt und die Wärme der Abgase des Ofens ausgenutzt. Eine solche Variante findet in nach dem Trocken- und dem kombinierten Verfahren zum Brennen von Zementklinker betriebenen Ofenanlagen Anwendung.

Beispiel 6

Eine chlorhaltige Rohmlschung simulierte man auf eine Korngröße von 5 bis 10 mm und unterwarf sie einer thermischen Vorbehandlung, wonach sie in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1100 bis II50 °C bis zur Erzielung eines Sinters gesintert wurde, der über 80 % Granalien von 3 bis 7 mm Durchmesser enthielt.

Der Clp-Gehalt in dem Sinter betrug 5,1 %.

Nach der Sinterung wurden die Sintergranalien mit einer Temperatur von 1100 bis II50 ⁰C durch die Austrageöffnungen im Ofen den mit dem feuerfesten Material ausgekleidete Trommeln eines Planetenkühler zugeführt. Der Sinter wurde nicht gebrochen.

In den Trommeln des Planetenkühlers leitete man durch spezielle Brenner, deren Düsen unter ehern Winkel von 90° zur Oberfläche der Schicht gerichtet waren, In die Sinterschicht ein Gas-Luft-Gemisch ein, wobei man bis zu I5 % des für das Brennen des Klinkers benötigten Gases verbrauchte, indem man es mit Luft mit oc = 2 oxydierte. Außerdem

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führte man der Sinterschicht durch die Schichtoberfläche Wasser in einer Menge von 15O g je 1 kg Klinker zu. Durch die Strahlen des Gas-Luft-Gemisches und die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes wurde der granulierte Sinter verwirbelt und bei konstanter Teaaperatur von 1100 bis II50 ⁰C während 6 Minuten behandelt. Der Endgehalt des handelsüblichen Klinkers an Chlor betrug 2,5 %.

Dann wurde der Klinker nach einer bekannten, in den Planetenkühlern üblichen Kühlmethode abgekühlt.

Beispiel 7

Eine chlorhaltige Rohmischung zur Herstellung von weißem Klinker granulierte man auf eine Korngröße von 5 bis 10 mm und unterwarf sie einer thermischen Vorbehandlung, wonach sie in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1100bis II50 °C bis zur Erzielung eines kornartigen Sinters gesintert wurde, der über 85 % 3 bis 7 mm große Granalien enthielt. Der CIp-Gehalt des Sinters betrug 4,9 %. Nach der Sinterung wurden die Sintergranalien mit einer zu der Materialschicht unter einem Winkel von 35° gerichteten Flamme behandelt, Indem man die Temperatur auf 1000 bis 1050 ⁰C hielt. Dabei betrug der Gasverbrauch 10 %, bezogen auf die zum Brennen benötigte Gesamtmenge des Gases. Die Luft zur Verbrennung des Brennstoffes führte man mit einem Verbrauchskoeffizienten von 0,95 zu. Außerdem leitete man in die Materialschicht Wasserdampf in einer Menge von 50 g je 1 kg Klinker ein.

Dann führte man den Sinter durch die Austragöffnungen einem Schachtwärmeaustauscher zu, der am Gehäuse des Ofens an der Stelle der Anordnung der Austragöffnungen aufgehängt war.

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In dem Schachtwärmeaustauscher wurden die Sintergranalien durch Einleiten von 10 % Brennstoff, Luft mit ot = 0,9 und Wasser in einer Menge von 200 g je 1 kg Klinker in die Schicht verwirbelt. Die Temperatur in der Schicht hielt man während 10 Minuten auf 1000 ⁰C, wonach der Klinker in an sich bekannter Weise abgekühlt wurde. Der handelsübliche weiße Klinker enthielt bis zu 1,5 % Cl .

Beispiel 8

Flüssigen Brennstoff ("Masut") leitete man in einen Drehofen in der Zone der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen, nahe dem Austragende des Ofens, auf einen 8 m langen Abschnitt ein. Den Brennstoff in einer Menge von 20 %, bezogen auf seine Gesamtmenge, leitete man in nichtverwirbelten Strahlen längs der axialen Bewegung des Sinters auf den Unterteil der Schrägfläche des Materials ein. Die Luft zur Verbrennung führte man bei oe = 1,8 durch Düsen unter die Sinterschicht an der Stelle der Zufuhr des Brennstoffs zu.

Die Zufuhr des Brennstoffes in nichtverwirbelten Strahlen verhinderte das Ausbrennen des ganzen Brennstoffs an der Oberfläche des Materials.

Die schweren Fraktionen des Brennstoffes brannten dabei in der Schicht aus, was einen guten Kontakt des Materials mit den Verbrennungsprodukten gewährleistete. Dabei stieg die Temperatur des Sinters, was eine intensive Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen a us diesem bewirkte.

Beispiel 9

Eine chlorhaltige Rohmischung unterwarf man einer thermischen Vorbehandlung unter anschließender Sinterung

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in einem Drehofen bei einer Temperatur von 1200 ⁰C bis zur Erzielung eines kornartigen Sinters, der mehr als 50 % über 20 mm große Körner enthielt.

Der Cl₂-Gehalt im Sinter betrug 6 %. Die Struktur der Körner war durch niedrige Porosität (35 bis 40 %) gekennzeichnet.

deich nach der Sinterung wurde der Sinter aif eine Korngröße von 5 bis 10 mm gemahlen und einem Wirbelschichtafärmeaustauscher vom Kaskadentyp (mit stufenweiser Anordnung der Reaktoren) zugeführt. Dabei wurden die Sinterkörner durch Verbrennung von 30 % Brennstoff, bezogen auf die zu« Brennen des Klinkers benötigte Gesamtmenge, in der Schicht verwirbelt. Der Luftverbrauchskoeffizient ot betrug 1,8. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches in die Materialschicht betrug 100 m/s.

Außerdem führte man der Sinterschicht Wasser in einer Menge von 100 g je 1 kg Klinker zu. Die Dauer der Wärnebehandlung in der Wirbelschicht betrug 14 Minuten.

Der Endgehalt des handelsüblichen Klinkers an Chlor betrug 1,9 %. Der Klinker wurde nach üblicher Methode abgekühlt .

Beispiel 10

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter zerstäubte man in die Ofengase mit einem Gehalt an Chlorwasserstoff von 2,5 9^ (bezogen auf das Gesamtvolumen der Abgase) auf dem Abschnitt des Ofenraumes mit einer durchschnittlichen Temperatur des Gases von 1000 ⁰C mittels Durchblasens der Schicht der Rohmischung feindisperse Komponenten der Rohmischung, welche CaCO, und CaO enthielten. Die Schicht wurde mit Preßluft mit einer Temperatur von I50 °C und einer Austrittsgeschwindigkeit

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aus den in der Auskleidung des Ofens befestigten Düsen von 200 m/s durchgeblasen. Dabei betrug die Kontaktfläche des Materials mit der Gasphase 100 m /irr. Die Kontaktdauer betrug 3 Sekunden. Nach 3 Minuten Umsetzung von HCl mit den Karbonatverbindungen betrug der HCl-Gehalt der Gase weniger als 0,005 %· Die chlorhaltigen Verbindungen kehrten als CaCIp in die Rohmischung zurück.

Beispiel 11

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter wurde den Rauchgasen Chlorwasserstoff beigemischt. Sein Gehalt machte 1,5 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Gase, aus. Auf dem Abschnitt des Ofenraumes mit einer durchschnittlichen Temperatur von 700 C zerstäubte man in den Gasstrom feinkörnige Fraktionen der Rohmischung. Das Zerstäuben erfolgte durch Durchblasen der Schicht mit Preßabgasen, die eine Temperatur von 200 ⁰C und eine Geschwindigkeit von 20 m/s aufwiesen. Dabei betrug die Kontaktoberfläche des Materials mit der Gasphase 20 m /nr. Die Kontaktdauer betrug 1,5 Sekunden.

Der Endgehalt der Abgase an Chlorwasserstoff nach der Umsetzung des Chlorwasserstoffs mit den karbonathaltigen Materialien während 1,5 Sekunden betrug weniger als 0,01 %.

Beispiel 12

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter wurde den Rauchgasen Chlorwasserstoff beigemischt. Am Eintritt in den Abschnitt des Ofens mit einer durchschnittlichen Temperatur der Gase von 200 ⁰C betrug der HCl-Gehalt 0,2 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Ofengase. Im gleichen Abschnitt des Ofens wurde die Schicht der Rohmischung mit Preßluft mit einer Temperatur von 100 ⁰C und einer Eintrittsgeschwindigkeit in die Schicht von 100 m/s durchgeblasen.

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Dabei zerstäubte man feindisperse Teilchen der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Gase. Die Kontaktoberfläche des Materials mit der Gasphase betrug 70 m /nr bei einer Kontaktdauer von 0,5 Sekunden. Der Endgehalt der Abgase an HCl nach der Umsetzung von HCl mit den karbonathaltigen Materialien während 0,5 Sekunden betrug weniger als 0,01 %.

Beispiel 13

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter wurde den Ofengasen Chlorwasserstoff beigemischt. Am Austritt aus dem Ofen in die hinter dem Ofen liegende Wärmeaustauscheinrichtung (Schacht oder Zyklone) betrug der HCl-Gehalt in den Gasen 2 %.

Die durchschnittliche Temperatur der Abgase in dem hinter dem Ofen liegenden Wärmeaustuascher betrug 300 ⁰C.

In den Strom der chlorhaltigen Gase zerstäubte man trockenes Rohpulver mit einer Temperatur von 200 °C. Die Kontaktdauer betrug 8 Sekunden, die Kontaktoberfläche der

2 3 Gasphase mit dem Material 15 m /nr. Der HCl-Endgehalt nach 8 Sekunden Umsetzung von HCl mit den Karbonaten betrug weniger als 0,005 %'

Beispiel 14

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter wurde den Ofengasen Chlorwasserstoff beigemischt. Beim Austritt in die hinter dem Ofen liegende Entstaubungseinrichtung betrug der Gehalt der Gase an HCl 0,2 %. Dabei lag die durchschnittliche Temperatur der Gase bei 200 C. In den Strom der chlorhaltigen Gase führte man in zerstäubtem Zustand Rohschlamm mit einer

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a»

Feuchtigkeit von 37 % und einer Temperatur von 20 ⁰C ein. Die Kontaktdauer der Teilchen des Rohmaterials mit dem Gas betrug 3 Sekunden, die Kontaktfläche 20 m /nr. Der HCl-Endgehalt nach 3 Sekunden Kontaktierung betrug weniger als 0,005 %.

Es kam zur Regenerierung der Chloride durch das Zurückleiten von CaCl₂ in den Prozeß.

Beispiel 15

Im Prozeß der Entfernung der chlorhaltigen Verbindungen aus dem Sinter wurde den Rauchgasen Chlorwasserstoff beigemischt. Beim Austritt in die hinter dem Ofen liegende Wärmeaustauscheinrichtung betrug der HCl-Gehalt der Gase 1,1 %. Dabei betrug die durchschnittliche Temperatur der Gase 250 ⁰C. In den Strom der chlorhaltigen Gase zerstäubte man den aus dem Elektrofilter genommenen Staub mit einer Temperatur von 100 ⁰C. Die Kontaktdauer betrug 5 Sekunden bei einer Kontaktoberfläche von 30 m /ve?. Der HCl-Endgehalt nach 5 Sekunden Kontaktierung betrug weniger als 0,005 %.

Beispiel l6

Bei der Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen in einer Ofenanlage, die einen hinter dem Ofen liegenden Wärmeaustauscher enthielt, verwirbelte man den Strom der chlorhaltigen Abgase in diesem Wärmeaustauscher. Dabei wurde die Verwirbelung bei Re = 8.1O-⁵ bis 4.10 ohne Vergrößerung des Volumens der Abgase durchgeführt. Die Verwirbelung wurde durch Zufuhr der Abgase in zwei Strömen gegeneinander mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 200 m/s er eugt. In den Wirbelstrom leitete man die Rohmischung, das Zementrohmehl, ein. Das Verfahren wurde in einem 3 "> hohen Behälter von 0,7 m Durchmesser bei der Erzeugung eines Wirbelstroms mit Re = 1.10 erprobt.

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Der Regenerierungsgrad wurde in Abständen des Behälters von jeweils 0,5 ^m gemessen.

Der Abschluß der Reaktionen der Mineralbildung bei Temperaturen 1000 bis 1100 °C (statt der üblichen 14OO bis 1500 ⁰C) macht es möglich, die Energieintensität des Prozesses zur Herstellung von Zementklinker wesentlich zu senken und die Wirksamkeit der Wärmeapparate zu erhöhen. Die Leistungsfähigkeit der Drehofen wächst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Klinker um 50 % und darüber. Der spezifische Brennstoffverbrauch zum Brennen des Klinkers sinkt um 30 bis 40 %.

Außerdem haben die angestellten Untersuchungen der Mahlfähigkeit der Klinker ergeben, daß sich ein nicht in einer Silikat-, sondern in einer Salzschmelze von Kalziumchlorid bei niedrigeren Temperaturen synthetisierter Klinker um 3 bis 4 Male rascher als der gewöhnliche zermahlen läßt. Dadurch wird es möglich, den Energieaufwand zum Zermahlen des Klinkers bedeutend zu senken.

Die Umstellung bestehender Zementbetriebe auf die Technologie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann einen bedeutenden Zuwachs der Zementfabrikation bewirken. Die Selbstkosten des Zementes sinken um I5 bis 20 %.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus einer chlorhaltigen Rohmischung, gemäß dem die Rohmischung in eine Ofenanlage eingebracht und darin gesintert wird und aus dem erhaltenen Sinter die chlorhaltigen Verbindungen durch Einwirkung eines Dampf-Gas-Luft-Gemisches auf die Sinterschicht unter anschließender Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen und Abkühlung des erhaltenen Klinkers entfernt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß man den Sinter mit dem Dampf-Gas-Luft-Gemisch verwirbelt und die Regenerierung der chlorhaltigen Verbindungen durch Zerstäuben der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Sinter auf eine 20 mm nicht übersteigende Teilchengröße gebrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dampf-Gas-Luft-Gemisch die Verbrennungsprodukte des Ofenanlagen-Brennstoffes verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch ]5, dadurch gekennzeichnet, daß man neben den Verbrennungsprodukten des Brennstoffes zusätzlich eine gewisse Menge Wasserdampf zuführt, der unmittelbar unter die Sinterschicht eingeleitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, J>, 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes auf die Sinterschicht unter einem gewissen Winkel leitet.

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ORIGINAL INSPECTED

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Durchführung des Prozesses in einem Drehofen, der mit flüssigem Brennstoff betrieben wird, den Letzteren in der der Rotation des Ofens entgegengesetzten Richtung zuführt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Durchführung des Prozesses in einem Drehofen, der mit flüssigem Brennstoff betrieben wird, den letzteren längs des Ofens auf die Oberfläche der Sinterschicht leitet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerstäubung der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase mit einer Temperatur von 200 bis 1000 ⁰C durchführt .

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerstäubung der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase mittels Durchblasens der Schicht der Rohmischung mit Preßgasen durchführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Durchblasen mit Luft durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchblasen mit den Abgasen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Durchführung des Prozesses in einem Drehofen das Zerstäuben der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase längs der Ofenachse durchführt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zerstäuben der Rohmischung im Strom der chlorhaltigen Abgase in einem hinter dem Ofen liegenden Wärmeaustauscher durchführt.

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l4. Verfahren nach Anspruch IJ>, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der chlorhaltigen Abgase verwirbelt wird.

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