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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Fig. 2 zeigt einen Rötierofen, welcher zur Ausführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung benutzt werden kann.
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Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.