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Verfahren zur Herstellung von Zement und zementähnlichen Bindemitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement oder zementähnlichen
Bindemitteln, bei dem Flugasche verwendet wird, die vor der Verwendung einer Aufbereitung
zwecks Anreicherung unterworfen wird. Es ist bereits bekannt, Flugasche zur Herstellung
von Zement und ähnlichen Stoffen zu benutzen. Bei den bekannten Verfahren findet
jedoch die Flugasche in ihrer ursprünglichen und durch die bei der Verbrennung gegebenen
Betriebsbedingungen festgelegten Zusammensetzung Verwendung.
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Die bekannten Maßnahmen konnten jedoch keinen wesentlichen wirtschaftlichen
Nutzen bringen, weil einerseits die Anteile des Unverbrannten in der Flugasche allgemein
zu gering sind und andererseits auch die Anteile des Unverbrannten je nach. den
Verbrennungsbedingungen und der Art und Herkunft der Brennstoffe schwanken.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt
und damit eine wirtschaftliche Ausnutzung der Flugasche ermöglicht, während früher
das Auftreten von Flugasche in größeren Mengen erhebliche Kosten dadurch verursachte,
daß Flurschäden entstanden oder die Flugasche fortgeschafft werden mußte.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht nun darin, daß die Flugasche,
die bisher in ihrer ursprünglichen
Zusammensetzung zur Herstellung
von Zement und zementähnlichen Bindemitteln verwendet wurde, in den gebräuchlichen
Sieb-, Sicht- oder ähnlichen Anlagen derart aufbereitet wird, daß eine Flugasche
mit erhöhtem Gehalt an verbrennbaren . Anteilen gewonnen wird, die in dieser neu
gewonnenen Zusammensetzung zum Herstellen von Zement usw. dient. Hierbei ist auch
von besonderem Vorteil, daß die Flugasche stufenweise angereichert werden kann,
wodurch es möglich wird, und zwar sogar gegenüber den bisher verwendeten Brennstoffen,
unter Berücksichtigung d,er Art des verwendeten Kalksteins eine angereicherte Flugasche
zu gewinnen, die dem jeweils für die Zementfabrikation greifbaren Kalkstein oder
Kalkmergel hinsichtlich ihres Gehaltes an brennbaren Anteilen angeglichen werden
kann. -Wesentlich für die Erkenntnis, die zu der Erfindung führte, war die Feststellung,
daß das Brennbare in der Flugasche mit den anderen Bestandteilen, die vor allem
toniger Natur sind, nicht verschmolzen ist. Es hatte sich vielmehr ergeben, daß
die brennbaren Bestandteile von einer Beschaffenheit sind, daß sie aus der Flugasche
ausgesiebt oder ausgesichtet werden können. Hieraus ergab sich die Folgerung, daß
es mittels der an sich bekannten Geräte zum Sieben oder Sichten möglich sein könnte,
eine Anreicherung der Flugasche an brennbaren Bestandteilen in einem Maße zu erzielen,
das eine wirtschaftliche Verwendung der Flugasche möglich macht.
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Untersuchungen hatten nun ergeben, daß bei einem Schachtofenbetrieb
für das Brennen des Zements einschließlich der normalen Vertrocknung des Kalksteins
etwa i2oo WE/kg Zement erforderlich sind. Bei ZugrÜndelegung dieser Zahl wird davon
ausgegangen, daß automatische Schachtöfen benutzt werden, die für den vorliegenden
Fall als wirtschaftlichstes Brennsystem angesehen werden können. Weiter ging man
davon aus, daß i kg Koks etwa 7oooWE erzeugt, so daß für den Brennvorgang einschließlich
Vertrocknung etwa 17 % dieser Menge benötigt werden. Diese Zahl kann aber auch gelegentlich
bis auf zo bis 22 °/o ansteigen. -Die nächste Untersuchung mußte sich darauf erstrecken,
festzustellen, wie hoch der Prozentsatz des Unverbrannten in der Flugasche tatsächlich
ist, um zu erkennen, bis zu welchem Grad eine Anreicherung der Flugasche an Brennbarem
erfolgen muß. Dieser Prozentsatz ist eine Funktion des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen
der Kohle, der Mahlfeinheit der Kohle und des Aschengehaltes der Kohle. Es ergab
sich, daß bei der Untersuchung der Steinkohlensorten von etwa 4o bis 5 °/o Anteilen
an flüchtigen Bestandteilen der Gehalt an Unverbranntem etwa 11/2 bis 6 °/o, bezogen
auf das Gewicht der aufgegebenen Trockenkohle, war. Bei der Annahme eines Aschengehaltes
von io °/o in der ursprünglich aufgegebenen Kohle ergab sich mithin, bezogen auf
das Gewicht der Flugasche, ein Gehalt an Brennbarem von etwa 15 bis 6o °/o. Dieser
Anteil konnte eine Ausbeute von iooo bis 4000 WE pro Kilogramm Flugasche ergeben.
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Die weitere Überlegung erstreckte sich darauf, wieviel Flugasche unter
Zugrundelegung dieser Zahlen dem Kalkstein oder Kalkmergel beigemengt werden müßte,
um ein Vorprodukt in der richtigen Zusammensetzung für die Herstellung des Zements
in den dazu verwendeten Schachtöfen zu erzielen. Der Anteil an einer solchen Flugasche
für die Aufbereitung des Zements hängt weitgehend von der Reinheit des aufgegebenen
Kalksteins ab. Bei Verwendung eines hochprozentigen Kalksteins von mindestens 95
% Caco, und bei einem mittleren Gehalt an Brennbarem in der Flugasche, z. B. 37,5
°/o, werden für 3 kg Kalkstein etwa 1,2 kg Flugasche benötigt. Diese enthält o,45
kg Koks oder unter Zugrundelegung von 7ooo WE pro Kilogramm insgesamt etwa 3150
WE. Hiermit kann eine Rohmehlmischung von 3 -E- 0,75
= 3,75 kg erbrannt werden;
das bedeutet, daß etwa 850 WE pro Kilogramm Rohmischung und etwa i3oo WE
pro Kilogramm Zement zur Verfügung stehen, wenn man in der Flugasche einen mittleren
Gehalt an Brennbarem voraussetzt. Dieser Wert kann zwar theoretisch ausreichend
sein, genügt aber in der Praxis nicht, da der Gehalt an Brennbarem in der Flugasche
schwankt und stets unter oder über dem Soll an WE liegen wird. Eine Verwertung der
Flugasche in der anfallenden Zusammensetzung war deshalb bisher nicht möglich und
hat sich stets als unwirtschaftlich erwiesen.
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Die Erkenntnisse, die zu der Erfindung führten, stützen sich auf eine
Reihe von Siebversuchen, die mit der Flugasche eines Großkraftwerkes vorgenommen
wurden. Diese Versuche ergaben folgende Resultate:
Anmerkung: S = Schüttgewicht (g;"cm) lose eingelaufen! Die Siebergebnisse zeigten,
daß Flugasche nicht so feinkörnig ist, wie im 'allgemeinen angenommen wird. Das
bedingt zunächst,, daß für die Verarbeitung zu Zement die Flugasche auf jeden Fall
einer weiteren Vermahlung bedarf.:- -.Wichtiger war jedoch die Erkenntnis, daß in
der abgelagerten Flugasche die Kohlenkörnchen grundsätzlich größer sind als die
ihnen benachbarten Aschenteilchen. Diese Tatsache bedeutet eine neue Erkenntnis,
obgleich sie bei genauer Überlegung als selbstverständlich angenommen werden muß.
Da die Flugasche besonders bei Verwendung pneumatisch betriebener Mühlen fliegen
muß, bei denen der gemahlene Kohlenstaub gleichfalls durch einen Luftstrom mitgeführt
wird, müssen natürlich die schweren Aschenteilchen, um in derselben Luftgeschwindigkeit
mitkommen zu können, kleiner sein als die leichteren Koksteilchen.
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Bei ,den vorgenommenen Siebversuchen ergab sich dementsprechend, daß
die Schüttgewichte der Siebdurchgänge durchweg größer als die dazugehörigen Schüttgewichte
der Siebrückstände sind. Es ergab sich weiter bei Vorversuchen, bei welchen die
Flugasche
auf den Sieben mit 0,4 und o,i mm Maschenweite abgesiebt
wurde, daß eine Teilung der Flugasche etwa im Verhältnis 2 : 3 erfolgte, wobei der
erste Teil schätzungsweise eine Anreicherung von 3o auf 42 °/o an Brennbarem erfuhr,
während der zweite Teil eine Abnahme von 3o auf 22 °/o an Brennbarem erlitt. Hieraus
ergab sich, daß es durch eine Reihe von Siebvorgängen möglich sein muß, jede Flugasche
bis zu einem gewünschten Prozentsatz mit Brennbarem anzureichern.
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Je nach dem Gehalt an Aschenteilchen kann in jedem Fall der anfallende
koksarme Teil der Flugasche noch für die Herstellung von Betonteilen verwendet werden,
für die erfahrungsgemäß hochwertige Zemente nicht erforderlich sind, wodurch sich
der durch die Erfindung erzielte wirtschaftliche Nutzen noch erhöht.