DE3820563A1 - Verfahren zur reduzierung des alkaligehalts in zementklinker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Al­ kaligehalts in Zementklinker, der vor dem Vermahlen zu Zement einer Zerkleinerung und Agglomeration in einer Walzenpresse und einer anschließenden Desagglomerierung zu unterziehen ist.

Alkalien in der Form von beispielsweise K₂O und Na₂O kommen in den zur Zementherstellung verwendeten Rohmaterialien in verschiedenen Mengen vor. Ein zu hoher Alkaligehalt im Zement führt zu einer Reduzierung seiner Qualität und kann den tatsächlichen Brennprozeß schwierig und teuer machen. Daher ist es bedeutungsvoll, den Alkaligehalt während des Zement­ herstellungsprozesses steuern zu können.

Die Reduzierung des Alkaligehalts während des tatsächlichen Zementbrennprozesses ist beispielsweise aus der NO-PS 1 16 662 bekannt, jedoch leidet dieses Verfahren unter verschiedenen Nachteilen, beispielsweise unter einer nicht ausreichenden Regelung des Alkaligehalts im Fertigprodukt und der Gefahr eines zu hohen Alkaligehalts in den Abgasen des Brennprozes­ ses mit der nachfolgenden Notwendigkeit einer vollständigen und kostspieligen Reinigung der Rauchgase, weshalb das Ver­ fahren als Ganzes Hilfsmittel erforderlich macht.

Ein anderes und wirksameres Verfahren zur Reduzierung des Al­ kaligehalts besteht in dem Auslaugen des während des Brenn­ prozesses sulfatierten Klinkers mit Wasser unmittelbar vor oder in Verbindung mit dem Vermahlen des fertigen Klinkers. Dieses Verfahren ist beispielsweise aus der NO-PS 1 30 003 be­ kannt, wo die Alkalien zu nicht-flüchtigen Sulfaten reduziert werden, indem Schwefelverbindungen den Rohmaterialien zugege­ ben werden oder indem schwefelhaltiger Brennstoff für den ei­ gentlichen Brennprozeß verwendet wird, wobei die nicht-flüch­ tigen Sulfate eine hohe Löslichkeit in Wasser besitzen und es so möglich machen, die Sulfate aus dem Klinker durch Ausspü­ len zu entfernen. Das Verfahren gestattet eine vernünftiger­ weise gute Regelung des Alkaligehalts im fertigen Klinkerpro­ dukt und macht es möglich, Kaliumsulfat als Nebenprodukt zu erzeugen, das für Düngezwecke verwendet werden kann. Dieses Verfahren leidet jedoch unter dem Nachteil, daß die Menge des extrahierten Alkali infolge der groben Stuktur des Klin­ kerprodukts verhältnismäßig klein ist. Dies kann nur durch ein feineres Vermahlen des Klinkers und eine anschließende Inkorporierung des Ausspülens in den Mahlprozeß verändert werden, was jedoch den Gesamtenergiebedarf des Verfahrens vergrößert, das somit in Hinblick auf die Hilfsmittel nicht sehr wirtschaftlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung des Alkaligehalts von durch Brennen in einem Ofen gesintertem Zementklinker zu schaffen, wobei dem Zementklinker während des Brennprozesses Bindemittel zugege­ ben werden, vorzugsweise schwefelhaltiges Material, zum Bin­ den der Alkalien als nicht-flüchtige Komponenten, beispiels­ weise als Sulfate, die in Wasser leicht löslich sind, durch eine Behandlung des fertigen Klinkerproduktes, das unmittel­ bar nach dem Verlassen des Ofens einer Agglomeration in einer Walzenpresse mit einem Walzendruck von 300 bis 500 MPa ausge­ setzt wird, wobei der Alkaligehalt reduziert wird durch das Ausspülen der nicht-flüchtigen Komponenten aus dem Produkt mit Wasser, woran ein Trocknen und anschließendes Vermahlen des getrockneten alkaliarmen Klinkerproduktes unter Zugabe von Gips zu Zement anschließen.

Aus Taggart "Handbook of Mineral Dressing", Kapitel 4 (John Wiley & Sons Inc., New Yourk, 1945) und aus der DE-PS 17 57 093 ist das Walzenpressen von Mineralprodukten vor dem Ver­ mahlen zu dem Endprodukt seit Jahren allgemein bekannt. Bis­ her ist jedoch das Walzenpressen von Zementklinker nicht all­ gemein verwendet worden mit den jetzt erreichbaren, ausrei­ chend hohen und wirtschaftlichen Drücken an Walzen, was als Vorzerkleinerung und Agglomeration von Klinker vor seiner weiteren Vermahlung oder Desagglomeration zu erheblichen En­ ergieeinsparungen im gesamten Mahlprozeß geführt hat. Eine Analyse der Klinkerpartikel, nachdem sie einer solchen Vor­ zerkleinerung mit einem Druck von 300 bis 500 MPa an den Wal­ zen ausgesetzt worden sind, hat gezeigt, daß die Zerklei­ nerung viel weiter durchgeht im Vergleich zu vorbekannten Zerkleinerungs- und Mahlprozessen, da die einzelnen Partikel Risse und Sprünge bekommen, die die spezifische Oberfläche des Produkts erheblich größer machen als unmittelbar erwartet werden sollte aufgrund des Studiums der Partikelkurve des walzengepreßten Produkts. Somit wird zu dieser Realisierung das Ausspülen des Klinkers vorteilhafterweise unmittelbar nach dem Walzenpressen durch Entfernen der nicht-flüchtigen Komponenten, wie beispielsweise der Sulfate, ausgeführt, die in Wasser leicht löslich sind und die als Bindemittel den Ze­ mentrohmaterialien vor oder während des Brennprozesses zuge­ geben worden sind und an denen die Alkalien während des Bren­ nens gebunden worden sind. Das jetzt gereinigte Klinkerpro­ dukt mit geringem Alkaligehalt wird dann getrocknet, vorzugs­ weise unter Verwendung der während des Zerkleinungs- und Mahlprozesses erzeugten Wärme, und anschließend wird das ge­ trocknete Produkt unter Zugabe von Gips zu Zement vermahlen, um eine bessere Regelung der Abbindezeit des hergestellten Zements zu erreichen.

Der Vorteil, die Alkalien aus dem walzengepreßten Klinkerpro­ dukt zu extrahieren, besteht darin, daß zusätzlich zu der vorerwähnten Verwendung der veränderten Struktur der Klinker­ partikel die Extraktion bereits in diesem Stadium ausgeführt wird, und zwar aus einem Produkt mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 90 µm, und daher schnell ausgeführt werden kann, was nach dem Verfahren des Standes der Technik erst bei einigen wiederholten Ausspülungen zuerst der groben Fraktion und dann in Verbindung mit dem Feinmahlen des Klinkers mög­ lich wäre.

Die wahre Extraktion wird in bekannter Weise als ein einfa­ cher Waschprozeß mit Wasser ausgeführt, dem, um ein Abbinden des Klinkers mit dem Wasser während des Ausspülprozesses zu verhindern, Zementverzögerungsmittel zugegeben werden können und das vorteilhafterweise bei einer relativ hohen Temperatur ausgeführt werden kann, was in einer schnelleren Alkaliaus­ spülung resultiert.

Die Ergebnisse von durchgeführten Vergleichsuntersuchungen der Alkalireduzierung bei walzengepreßtem und nicht-walzenge­ preßtem Klinker sind aus der nachfolgenden Tabelle ersicht­ lich.

Alkalireduzierung durch Ausspülung

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß eine erhebliche Alkalireduzierung bei walzengepreßtem Klinker erreicht wird. In gleicher Weise erheblich ist die Verkürzung der Mahlzeit beim nachfolgenden Vermahlen des Klinkers zu Zement. Die Un­ tersuchungen zeigen auch, daß die Veränderungen der Hydra­ tation des Klinkers durch Ausspülung bei dem walzengepreßten Produkt im Vergleich zu dem nicht-walzengepreßten Produkt un­ bedeutend größer ist; diese Veränderungen führen jedoch nicht zu einer bedeutenden Beeinträchtigung der Festigkeit des wal­ zengepreßten Klinkerprodukts.

Claims (1)

1. Verfahren zur Reduzierung des Alkaligehalts von durch Brennen in einem Ofen gesintertem Zementklinker, dem während des Brennprozesses Bindemittel, vorzugsweise schwefelhaltiges Ma­ terial, zugegeben werden zum Binden der Alkalien als nicht­ flüchtige Komponenten, beispielsweise als Sulfate, die in Wasser leicht löslich sind während einer Behandlung des fer­ tigen Klinkerprodukts, nach welcher Behandlung der Alkalige­ halt durch Ausspülen der nicht-flüchtigen Komponenten aus dem Produkt reduziert wird und eine Trocknung ausgeführt wird und das getrocknete Klinkerprodukt mit geringem Alkaligehalt un­ ter Zugabe von Gips zu Zement vermahlen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Behandlung umfaßt, daß der fertige Klinker unmittelbar nach dem Verlassen des Ofens einer Agglomeration in einer Walzenpresse mit einem Walzendruck von 300 bis 500 MPa ausgesetzt wird.