DE748873C

DE748873C - Verfahren zur Gewinnung oder Veredlung von Metall im Drehrohrofen bei gleichzeitiger Herstellung von Zement oder hydraulischem Kalk

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Publication number: DE748873C
Application number: DEV37874D
Authority: DE
Priority date: 1940-05-21
Filing date: 1941-07-11
Publication date: 1944-11-18

Description

Verfahren zur Gewinnung oder Veredlung von Metall im Drehrohrofen bei gleichzeitiger Herstellung von Zement oder hydraulischem Kalk Durch gemeinsame Erhitzung von Zementrohstoffen oder von Kalk mit zu verhüttendem Erz oder zu veredelndem Metall im Drehrohrofen kann man bei entsprechender Wahl der Ofenbeschickung neben der Erreichung des metallurgischen Zweckes auch Zement bzw. hydraulischen Kalk gewinnen: Aber den so gewonnenen Mörtelstoffen haften Verunreinigungen an, wie z. B. Sulfid, Sulfat, Metall- und Metallsauerstoffverbindungen, welche ihren Wert beeinträchtigen; auch weisen sie sonstige Mangelerscheinungen in ihrer Zusammensetzung auf, die mit der für das Verfahren erforderlichen Erfüllung metallurgischer Bedingungen zusammenhängen.
Vorliegende Erfindung bezweckt, als Ergebnis der gemeinsamen Erhitzung von Metall bzw. Erz und von Zementrohstoffen oder Kalk sowohl die gewünschte veredelnde Bearbeitung des Metall führenden Einsatzmaterials durchzuführen als auch hochwertigen Zement oder hydraulischen Kalk zu gewinnen. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die den Drehrohrofen verlassenden Mörtelmaterialien, gegebenenfalls nach erfolgter Metallabscheidung, mit auf die Mörtelmaterialien korrigierend wirkenden Stoffen, wie Kalk, Sand, Ton, Schiefer, Bauxit, Kaolin oder ähnlichen Stoffen, versetzt und dann einer oxydierenden Behandlung unterworfen werden.
Die oxydierende Behandlung von im Drehrohrofen gewonnenen Mörtelmaterialien zum Zweck ihrer Veredlung ist zwar an sich bekannt, dieselbe führt aber im Regelfall für sich allein nicht zum Ziel, wenn den Rohstoffen der Mörtelmaterialien die Aufgabe zugewiesen war, einen veredelnden Einfluß auf die Erze oder das Metall auszuüben, welche gleichzeitig mit ihnen im Drehrohrofen eihit-r_t wurden. Der auf die Mörtelmaterialien durch deren oxydierende Behandlung ausgeübte, noch unzulängliche Erfolg wird gemäß der Erfindung dadurch ergänzt, dali ihm die erwähnte Versetzung der Mörtelmaterialien mit Korrektionsstoffen vorausgeschickt wird. wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, sowohl Mangelerscheinungen in den den Ofen verlassenden Mörtelstoffen zu belieben als auch für sich unerwünschte, aus den Metallträgern aufgenommene Zusatzstoffe ini Sinlie einer Mischungskorrektur zu ergänzen.
Insbesondere ist Kalk ein wichtiges Korrektionsinaterial, dessen Aufgabe in erster Linie darin besteht, einen genügend hohen Gehalt an 3 CaOSi0. zu gewährleisten, weil diese Komponente in hohem Grade für die Festigkeit des Zementes entscheidend ist.
Der relativ hohe Gehalt an Fe. 03, welcher in den Zementklinkern während deren Oxydierung gebildet wird, bindet äquivalente :Moleküle von A103, welches in den blinkern als Aluminat vorhanden ist, und bildet danach zusammen mit dem Kalk die Komponente d. Ca O Ah 03 Fe, 03, nachstehend kurz als C., AF bezeichnet. Dies bedeutet, dali nur eine kleine Menge Al.. 03 zur Bildung der Komponente 3 Ca O AI. 03, nachstehend kurz als C,A bezeichnet, zurückbleibt. Aus dieseln Grunde ist der erhaltene Zement ein Zement mit niedriger Hydratisierungswärme, welcher außerdem eine gewisse Widerstandskraft gegenüber chemischen Angriffen besitzt.
Durch Regulierung des Gehalts an Fe, 03 in den Zementklinkern, der während der Oxydierung gebildet wird, ist es möglich, die Mengen der Komponenten C4AF und C.,A genau auf dasjenige Maß zu bringen, das erwünscht ist. um bestimmte Eigenschaften in dem fertigen "Zement zu erreichen.
Die Regulierung des Gehalts all Fe. 0.1 kann dadurch geschehen, daß die Oxydierung der Zementklinker in einer solchen Weise überwacht wird, daß nur eine teilweise Oxydierung von Fe und Fe 0 in Fe. 0,3 stattfindet.
Der Kalk kann in Form von Ca C 03: C a 0 oder Ca (O H)w zugesetzt werden, und zwar entweder in trockenem "Zustand oder in Foren von Schlamm und solchenfalls mit genügend großem Wassergehalt, um sog. Nodulen zu bilden, wenn dieser Schlamm z. B. in einer Trommel mit den zerkleinerten Zementklinkern, die oxydiert werden sollen, gemischt wird.
Versuche haben ergeben, daß eine Vorzer-Izleinert*ng der Zementklinker, z. B. bis weniger als etwa r bis 3 mm Korngröße, bevor diese einer mechanischen oder magnetischen Separation unterworfen werden, in den meisten Fällen die Verbindung zwischen den Klinkern und den Korrektionsstoften während der oxydierenden Behandlung gewährleistet. Wenn der Kalk zusammen mit etwaigen anderen Korrektionsstoffen und vorzugsweise in Form von Schlamm mit den zerkleinerten, magnetisch separierten Zementklinkern gemischt ist, kann die Oxydierung dieser Mischung, durch welche diese zu normalen Zementklinkern umgewandelt wird, in gleicher Weise stattfinden, wie wenn keine Korrektionsstoffe zugesetzt werden.
Falls das metallische Eisen oder andere Metall zuerst von den Klinkern separiert wird, kann die Oxydierung in einem besonders beheizten Rotierofen oder in irgendeinem anderen Ofen oder auf einem Wanderrost. Saugrost o. dgl. geschehen. Die Klinker können auch einem Rotierofen aufgegeben werden, in welchem Zement in normaler Weise gebrannt wird. In dieseln Falle können die Klinker dem oberen Ende des Ofens zusammen mit den Rohstoffen zugeführt werden; sie werden jedoch vorzugsweise an eitler Stelle -zugeführt, welche der wärmsten Zone des Ofens nahe liegt. In den beiden Fällen werden die Kliliker durch das Passieren der Brenn- und Kfihlzöne des Ofens zusammen mit den normalen Portlandzeinentl.;linkern oxydiert, weil normal in einem Rotierofen. in dem Zement gebrannt wird. init einem i1>erschuß von Luft gearbeitet wird. Falls die Menge an Klinkern, die einem solchen Ofen zugeführt wird, der Menge angepaßt .wird, die normal im Ofen behandelt wird. läßt sich ein Produkt erzielen. das mit Recht als Portlandzenient bezeichnet werden kann.
Zusammen mit den vorzerkleinerten. magnetisch separierten "Zementklinkern kann z. B. ein Überschuß an Kalk dem Rotierofen, in dem Zement in normaler NVeise gebrannt wird, zugeführt werden, indem der erwähnte Kalle in den dem Rotierofen normal zugeführten Rohstoffen enthalten sein kann. Es ist verständlich, däß Kalk und auch andere Korrektionsstoffe den normalen Zementrohstoffen auf irgendwelcher Stufe ihres Aufbereitungsprozesses zugesetzt werden können. _',ucli in den Fällen, wo überschüssiger Kalk nicht bewußt den Rohstoffen für den Zement, welcher in normaler `'eise im Rotierofen gebrannt wird, zugesetzt wird, werden doch die zu oxydierenden Zementklinker mit demj enigen freien Kalk reagieren, welcher in den normalen Rohstoffen vorkommt.
Falls das metallische Eisen von den Klinkern nicht abgeschieden wird. kann die Oxvdierung in verschiedener Weise. z. B. ini Auslauf des Ofens, in dem das Eisen hergestellt oder veredelt wird, erfolgen. -Natürlich nitila besonders Luft zugesetzt werden, weil es notwendig ist, das Eisen zu oxydieren, und weil die Menge an Luft, welche bei normalem Ofengang vorhanden ist, nicht für diesen Zweck genügt. Weiter kann die Oxydierung in irgendeinem Ofen, dem die Klinker direkt aus dem Rotierofen zugeführt werden, stattfinden. Schließlich kann die Oxydierung in Kühlern verschiedener,Bauart, welche unter dem Ofen oder auf Wanderrosten o. dgl. angebracht werden, geschehen. In den meisten Fällen besteht die Oxydierung einfach darin, daß Luft oder oxydierende Gase durch die Klinker geleitet werden, während diese warm sind: Die Klinker sind in einer, Schicht von passender Stärke zu halten, um zu verhindern, daß die ganze Masse schmilzt, oder- sie müssen in konstanter Bewegung gehalten werden.
In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, das Eisen oder das Metall, welches von den Zementklinkern separiert ist, nach dein Ofen zurückzuführen, in den es hergestellt oder behandelt worden ist. Das erwähnte Metall wird hierdurch von Zementunreinigkeiten befreit werden und kann in geschmolzenem Zustand zusammen mit dem übrigen Metall, welches den Ofen verläßt, entfernt werden.
Um die vorliegende Erfindung und - die Weise, wie dieselbe in der Praxis ausgeführt wird, näher zu erklären, wird auf die anliegende schematischeZeichnung verwiesen, in der F ig. i einen Apparat zeigt, in welchem die Oxydierung stattfinden kann.
Fig. 2 zeigt einen Rötierofen, welcher zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden kann.
Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt den unteren Teil eines anderen Rotierofens, welcher verwendet werden kann, teilweise in Seitenansicht und teilweise in einem Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 5. T Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den unteren Teil des in Fig. 4 gezeigten Ofens.
Der in Fig. i gezeigte Apparat ist dazu bestimmt, für die oxydierende Behandlung der Zementklinker, welche zerkleinert und von wenigstens dem Hauptteil ihres metallischen Eisengehaltes befreit sind, verwendet zu werden. Diese Klinker werden in eine körnige Masse umgewandelt und dem Trichter 5, welcher innen in einem perforierten rotierenden Rost i angebracht ist, zugeführt Der Rost i ist an der Innenseite einer perforierten Trommel 2 mittels Längsrippen 23 fest angebracht. Diese Rippen dienen dazu, den Rost tuld die Trommel in streifenförmige Abschnitte zu unterteilen. Der Rost und die Trommel rotieren wie ein Ganzes in der durch den Pfeil gezeigten Richtung, indem die Trommel mit Laufringen io versehen ist, welche von den Tragrollen 3 unterstützt werden. An jedem Ende ist die Trommel durch stillstehende Wände verschlossen. An einem Teil ihres Umkreises ist die Trommel von einem Mäte14 umgeben, in dem ein Unterdruck mitfel`s eines Ventilators erzeugt wird. Die durch die eine Endw=and geleitete Luft wird deshalb durch das Innere der Trommel und durch den vom Mantel 4 überdeckten Raum strömen. tas Saugen ist so stark, daß die Zementklinker, -welche aus dem Auslaß des Trichters 5 kommen und eine Schicht auf dein Rost bilden, gegen diesen letzteren an demjenigen Teil, welcher im Augenblick vom Mantel 4 überdeckt ist, festgehalten werden. Wenn die Klinker das obere Ende des Mantels d passiert haben, fallen sie von dem Rost in einen Trichter 9 und werden entfernt. Während ihrer Bewegung zusammen mit dem Rost werden die Kliniker der Einwirkung von Flammen von einem oder mehreren Brennern 8 ausgesetzt, welche in einem Teil 6 des Innern der Trommel, der von dem Rost durch eine feuerfeste Wand j getrennt ist, angebracht sind. Die heißen Gase von den Brennern werden durch die Klinkenschicht in den Mantel 4 gesaugt und bewirken hierdurch die Oxydierung- der Klinker.
In dem Apparat, welcher in Fig: i. gezeigt ist, kann der Brenner oder die Brenner weggelassen werden und statt dessen kann warme Luft in den Raum 6 eingeführt werden, um hierdurch die Oxydierung zu bewerkstelligen. Falls es sich um hohe Temperaturen handelt, kann es erforderlich sein, den Rost dadurch zu schützen, däß eine Schicht feuerfesten Materials, z. B. bereits behandelter Klinker, unter der Schicht der zu behandelnden Klinker angebracht wird, und zu diesem Zweck kann der Trichter 5 in zwei Teile geteilt sein. In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, die Schicht in zwei Teile zu teilen, wenn diese den Rost verläßt, so daß auch der Trichter 9 in zwei Räume geteilt sein kann.
Fig.2 und 3 zeigen, w=ie die Klinker in einem Ofen, in dem normaler Portlandzement in gewöhnlicher Weise gebrannt wird, oxydiert. werden können. Der Ofen ist bei i i gezeigt. Die Zementklinker, von welchen vorzugsweise alles Metall entfernt ist, können zusammen mit den Zementrohstoffen und etwaigen Korrektionsstoffen dem Ofen durch den Speisetrichter 1:,5 aufgegeben. werden. in den meisten Fällen ist es indessen vorzuziehen, die Zementklinker durch einen Zuführungsstutzen 13 eines Mantels i2 einzuführen, welcher den Ofen an einer Stelle in der Nähe von dessen Brennzone umgibt. Der Ofen ist solchenfalls mit einer oder mehreren Schaufeln 14 versehen, mittels welcher die Klinker aufgeschaufelt und dem Ofen während dessen Rotation zugeführt werden. Fig, 4- und 5 zeigen, wie sich die Oxydierung bewerkstelligen läßt am Auslaufende eines Ofens, in dem gleichzeitig Eisen und Zement hergestellt werden oder Metall gleichzeitig mit der Herstellung von Zement veredelt wird. Der Ofen ist bei 16 gezeigt und hat einen unteren Teil 17, in dem die Oxydierung vor sich geht. -Die Luft wird von einem Gebläse 22 durch das Rohr 21 einem Mantel 2o zugeführt, welcher einen 'feil des Rotierofenendes 17 umgibt. Dieser Teil ist unter dem Mantel 20 mit Löchern versehen, durch welche die Luft in den Ofen gelangen kann. Das Ofenende 17 ist inwendig in Kammern geteilt, und zwar durch längsgehende Wände 18 und jalousieplatten ig, so daß die Luft nur in den Ofen durch die Klinkerschicht,wie näher in Fig. 5 gezeigt, gelangen kailn. Da die Klinker sehr heiß sind, wird die Oxydierung stattfinden, wenn atmosphärische Luft in den Ofen geleitet wird. Da weiter die Oxydierungsreaktionen exothermisch sind, werden sie dazu mitwirken, eine genügend hohe Temperatur zu erzeugen.
Obschon die Erfindung im besonderen Hinblick auf Zement beschrieben worden ist, kann diese ebensowohl in allem wesentlichen in derselben Weise ausgeführt werden, wenn hydraulischer Kalk oder andere Bindemittel erzeugt werden sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren, um Zement oder hydraulischen Kalk, welcher im Rotierofen gleichzeitig mit der Herstellung oder veredeln -den Behandlung- von Metall, z. B. Eisen, gewonnen wurde. durch oxydierende Behandlung zu veredeln, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Brennprozeß im Rotierofen erhaltenen Zementklinker oder der hydraulische Kalk, gegebenen-,falls -nach vorausgegangener Metallabscheidung, mit einem oder mehreren von den Korrektionsstoffen Kalk, Sand, Ton, Schiefer, Bauxit, Kaolin oder ähnlichen Stoffen, die für Zementklinker oder hydraulischen Kalk korrigierend und veredelnd sind, versetzt werden, bevor ihre oxydierende Behandlung vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den zu oxydierenden .Zementklinkern Kalk zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk in Form von Schlamm mit genügendem Wassergehalt, um mit den zerkleinerten Zementklinkern, welche oxydiert werden :ollen, Nodulen bilden zu können, zugesetzt wird. .
Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk in Form von Schlamm mit den vorzerkleinerten Zementklinkern gemischt wird, nachdem diese einer magnetischen Separation unterworfen sind, wonach die Mischung einer oxydierenden Behandlung unterworfen wird, durch welche sie zu Zementklinkern gebrannt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß aus den Zementklinkern, die oxydiert werden, Portlandzement von besonders niedrigem 3 Ca O Al. 03-Gehalt hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Zementklinker oder des hydraulischen Kalks in einem Rotierofen, worin Zement auf gewöhnliche Weise gebrannt wird. stattfindet, indem die Klinker oder der hydraulische Kalk diesem Ofen aufgegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierende Behandlung in einem Rotierofen stattfindet, in dem Zement auf normale @N eise gebrannt wird, zu welchem Ofen aber Rohmaterialien aufgegeben «-erden, die einen Überschuß an Kalk enthalten, welcher mit den zu oxyierenden Zementklinkern reagieren kann.' B. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinker dem Ofen, in dem Portlandzement auf normale Weise gebrannt wird, an einer Stelle :n der wärmsten Zone des Ofens oder i:i der Nähe derselben zugeführt werden Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gAzogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 473 702, 531 416 561 412, 623 3.1.1.