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Verfahren zum Brennen und Sintern Um bei den bekannten Verfahren der
Saugzugsinterung einen Erfolg zu erzielen, sei es zur Agglomerierung von z. B. Feingut,
sei es zum Zersetzen von Karbonaten oder Sulfaten z. B. beim Brennen von Kalziumkarbonaten,
Dolomit, Magnesit, Anhydrit oder Gips, Ton, hochschmelzenden Ausgangsstoffen für
die Silikatherstellung oder Gemischen dieser Stoffe, wurden bisher die Rohstoffe
mindestens unter 7 mm zerkleinert. In verschiedenen Industrien, beispielsweise in
der Kalk-, Dolomit- und Magnesitindustrie, fällt das Rohgut bei der Aufbereitung
in verschiedenen Korngrößen an. Beispielsweise verwendet man für das Brennen oder
Sintern in Schachtöfen Korngrößen über 30, meist über 5o mm, um genügend Luftdurchgang
durch die Beschickung während des Brennvorganges zu gewährleisten. Die feineren
Körnungen könnte man in Drehrohröfen verarbeiten, aber wegen des Anteiles an gröberem
Korn wären dann lange Vorerhitzung und vor allem hohe Brenntemperatur in der Sinterzone
erforderlich. Durch die starke Temperaturbeanspruchung leidet das Ofenfutter. Es
muß deshalb öfter ersetzt werden als beispielsweise bei Zementdrehöfen. Bis heute
fehlt eine Apparatur und ein Verfahren, welches in der Lage ist, Körnungen von o
bis etwa 40 mm in wirtschaftlicher Weise zu brennen.
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Bei der normalen Saugzugsinterung wird häufig festgestellt, daß in
den unteren Schichten stärkere Schmelzbildung auftritt als in den oberen. Dies ist
durch
`Temperaturstauungen bedingt, welche dadurch entstehen, daß die angesaugte Luft
sich in immer stärkerem Maße an bereits gesintertem oder gebranntem Gut, an welchem
sie vorbeistreichen muß, um in die Brennzone zu gelangen, erwärmt. Die Schmelzbildung
ist bei den meisten Anwendungsgebieten der Saugzugsinterung unerwünscht und stellt
einen Nachteil des Verfahrens dar. Es sind deshalb Verfahren bekannt, welche dieser
Schmelzbildung durch Verminderung des Brennstoffes in den unteren Schichten entgegenwirken.
Es ist aber bisher noch nicht bekannt, daß man die Temperaturstauung zum wesentlichen
Merkmal eines neuen Verfahrens macht. Bisher sind bei der Sauzugsinterung - je nach
verwendeten Rohstoffen - Schütthöhen bis maximal 6o cm (Brennen von Portlandzement),
sonst bis 30 cm angewendet worden. Nach dem neuen Verfahren zum Brennen oder
Brennen und Sintern von schwerschmelzbaren Stoffen wie Karbonaten der Erdalkalien
oder schwerschmelzbaren Sulfaten wie Gips oder Schwerspat oder anderen Stoffen oder
Stoffgemischen mit hohem Schmelzpunkt, z. B. Phosphaten, Bauxit oder Sandkalkgemischen,
aus denen Ausgangsstoffe für die Industrie feuerfester Steine gewonnen werden sollen,
wird die Schichthöhe auf dem Rost auf r bis etwa 3 m oder mehr gesteigert und das
Gemisch nach Zündung behandelt, wobei das zu brennende bzw. zu sinternde Gut in
einer Korngröße bis zu etwa q.o mm, zweckmäßig etwa bis 30 mm, zur Verwendung
kommt. Durch die Steigerung der Schichthöhe erreicht die Temperaturstauung in den
unteren Schichten der Rostbeschickung ein Maximum, so daß das grobkörnige Gut in
der Aufgabemischung gebrannt bzw. gesintert wird, ohne daß jedoch eine Überhitzung
desselben unter gleichzeitiger unerwünschter Schmelzbildung eintritt.
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Ein Nachteil des Arbeitens in Schachtöfen ist das Voreilen der Feuerzone
an den Schachtwänden. Dieses verursacht außer starkem Verschleiß des Ofenfutters
einen ungleichmäßigen Brand, da das Feuer in der Schachtmitte nicht nachkommt. Es
sind besondere Maßnahmen erforderlich, um das Randfeuer einzudämmen. Diesem Nachteil
kann man nach der Erfindung dadurch begegnen, daß an den Seitenwänden eine zweckmäßig
brennstofffreie oder brennstoffarme Schicht bereits gebrannten oder auch frischen
Gutes bzw. eine Mischung dieser beiden Stoffe eingeführt wird. Durch das Einführen
dieser Schicht, welche zweckmäßig feinkörniger ist als das eigentliche Brenngut,
erhöht sich der Widerstand an den Seitenwänden und zwingt man Verbrennungsluft,
durch die Partien der Beschickung zu streichen, welche den Brennstoff enthalten.
Es ist weiterhin möglich, die Beschickung in einzelne Korngrößen aufzuteilen und
diese mit Brennstoff gemischt so auf den Rost zu geben, daß die gröberen Körnungen
nach unten und die feineren nach oben zu liegen kommen. Hierdurch haben die gröberen
Körnungen die Möglichkeit, länger erhöhten Temperaturen ausgesetzt zu sein. Um den
Brennprozeß von Anfang an möglichst intensiv zu gestalten, ist es empfehlenswert,
der oberen Schicht mit den feineren Körnungen einen höheren Brennstoffsatz zu geben
als den unteren.
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Das neue Verfahren eignet sich ganz besonders für das Brennen und
Sintern von Kalkstein, Dolomit, Magnesit oder anderer, hauptsächlich in der Industrie
feuerfester Stoffe benötigter Stoffe wie Ton oder spezieller Mischungen aus Dolomit,
Sand und anderen Zusätzen. Vor allem dann, wenn Flußmittel zugesetzt sind und man
dieses Brenngut als Vorstufe für die Herstellung feuerfester Steine verwendet, ist
ein möglichst dichter Scherben erwünscht. Das Aussehen des nach dem bisherigen Sinterverfahren
hergestellten Agglomerates ist korallen- oder schwammähnlich, während die nach dem
neuen Verfahren hergestellten Sinterstücke je nach Zusammensetzung stärker verschlackt
und verschmolzen sind.
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Bei der Saugzugsinterung in der bisher geübten Weise wurde das ungare
oder schlecht gesinterte Produkt von dem guten durch Absieben der gesamten Produktion
ohne Schwierigkeiten getrennt. Dies ist bei dem hier beschriebenen Verfahren insofern
nicht möglich, als beispielsweise gut gebrannte Kalkstückchen von 2o bis
30 mm neben schlecht gebrannten der gleichen Körnung liegen können und deswegen
durch Siebung nicht zu trennen sind. Es könnte aber festgestellt werden, daß die
Schütt- und spezifischen Gewichte verschieden stark gebrannter Stücke sich unterscheiden.
Unter Zunutzemachung dieser Eigenschaften ist es möglich, durch Anwendung eines
entsprechenden Aufbereitungsverfahrens, z. B. Luftsetzmaschinen, Luftherden od.
dgl., eine genügend scharfe Trennung der einzelnen Qualitäten zu erreichen.
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Bekanntlich werden auch hydraulische Bindemittel, wie Portlandzement,
nach dem Verfahren der Saugzugsinterung hergestellt. Wegen des Ineinandergreifens
endothermer Vorgänge (Dissoziation von Kalkstein) und exothermer Reaktionen (Bildung
der einzelnen Klinkermineralien) war die sorgfältige Aufbereitung der Beschickung
für den Rost der wesentliche Bestandteil des Verfahrens. Der Einsatz von etwa 6o
°/o und mehr Rückgut als Kondensationskeim für die Bildung dünner Rohmehlschalen
um .dieselben war eine verfahrensmäßige Notwendigkeit, welche in der Zementindustrie
als lästig und unnötig empfunden wurde. Aus diesem Grunde hat man oft versucht,
ohne oder nur mit wenig Rückgut auszukommen, konnte aber diese Arbeitsweise nicht
in die Praxis einführen. Bei mehreren in Betrieb befindlichen Werken, welche Zement
nach dem Saugzugsinterverfahren herstellen, liegt der Rückgutsatz etwa bei 6o bis
8511/o der Rohmehlmenge. Um auf jeden Fall eine gute Klinkerbildung zu erzielen,
wurden die Granalien in Spezialmischern hergestellt und vornehmlich in Körnungen
unter 6 mm auf den Rost gegeben. Sobald durch unvorsichtiges Arbeiten die Krümel
größere Körnungen hatten, brannten diese nicht mehr durch und erschienen als
weiße
Kugeln je nach ihrer Größe im Rostbelag oder in der Produktion, deren Qualität entsprechend
ändernd. Bei der Anwendung des neuen Verfahrens der hohen Schicht ist es möglich,
mit weniger Rückgut auszukommen, größere Krümel zu verwenden und den Brennstoffbedarf
zu senken. Um auch, wie beim Kalkbrennen, eine möglichst intensive Temperaturentwicklung
bereits in den obersten Schichten zu erhalten, ist es zweckmäßig, die oberste Schicht
etwa wie bisher in 1o bis 50 cm Dicke sorgfältig und mit genügend Rückgut zu krümeln,
während bei den darunterliegenden Schichten dieses nicht mehr notwendig ist. Der
erfindungsgemäß gewonnene Sinter ist härter als der bisherige Portlandzementklinker,
den man nach dem bekannten Saugzugsinterverfahren erhält, und um eine bestimmte
Menge Rückgut zu erzeugen, wäre das Zerkleinern von fertigem Portlandzernentklinker
.erforderlich. Um dies zu vermeiden, kann man auch in den oberen Schichten auf die
sorgfältige Krümelung und schärfere Zündung verzichten, s0 daß die Oberfläche in
mehreren cm Tiefe aus un- bzw. schlecht gebranntem Sinter besteht, der dann bei
der Absiebung des Sintergutes hinterher automatisch ins Rückgut gelangt. Ein wesentlicher
Erfolg der Anwendung der erfindungsgemäßen Sinterung in hoher Schicht für die Herstellung
von Portlandzement oder anderen Sinterprodukten ähnlicher Zusammensetzung ist die
Einsparung an Brennstoff. Es ist bekannt, daß zu stark verschmolzener Zementklinker
sich schwerer mahlen läßt und außerdem nicht so hohe Festigkeit entwickelt als nicht
so scharf gebrannter. Um also der durch die hohe Schicht eintretenden Schmelzbildung
entgegenzuwirken, kann man in den unteren Schichten entsprechend den Brennstoff
verringern.
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In diesem letzteren und in ähnlichen Fällen, in welchen im Gegensatz
zum Kalkbrennen Agglomerat entsteht, läßt sich die Trennung von guten und schlechten
Produkten durch Anwendung von Siebverfahren in der bisher üblichen Anordnung durchführen.
Ausführungsbeispiel i Kalkstein mit 98'% Ca CO, wird in einer Schicht von 3 m Höhe
auf einem feststehenden Rost von o,8 - o,8 m Seitenlänge nach folgender Maßgabe
aufgegeben: Den Rost bedeckt eine Schicht von 20 cm brennstofffreiem Kalkgemisch
in Körnungen von 15 bis 30 mm; darüber liegt eine Schicht von 2,1 t Kalkstein
(Körnung 5 bis 30 mm) mit 240 kg Koks gemischt; -darüber lagert eine
Schicht von o,25 t Kalkfeinkorn 0,5 mm mit 42,5 kg Koks gemischt. Der Koks
wird in Korngrößen bis zu 1o mm angewendet. Nachdem die Oberfläche z. B. durch eine
Gasflamme gezündet ist, wird mit einem Unterdruck von etwa 3 bis 400 mm WS Luft
durch die brennende Beschickung gesaugt. Das hierdurch entstandene Brenngut enthält
beispielsweise in der obersten Schicht in der Körnung o bis 5 mm o;61% C02, 5 bis
lomm 5,92% C02, 1o bis 15 mm 5,5'% C 02, 15 bis 2o mm 8,95 %, C 02, über 20 mm
11,:2 O/G C 02.
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In den darunterliegenden Schichten wurden für die gleichen Körnungen
die Werte o bis 5 mm o % CO., 5 bis t O mm 01,10/0' C02, 1 o bis 15 mm r,780/0,
C 02, 15 bis 2o mm 1,q.80/0 C 02, über 2o mm 1,450/0 C02 ermittelt. Mittels Setzmaschinen
werden die schlechter gebrannten Teile ausgeschieden und ein Gesamtbrenngut etwa
nach der letzten Zusammensetzung erhalten. , Ausführungsbeispiel 2 Auf einem anderen
Rost von o,6 - o,6 mm Seitenlänge und 1,5o mm hohen Seitenwänden wird ein gekrümeltes
Gemisch, bestehend aus 270 kg Dolomit-Sand-Gemisch, 270 kg Rückgut und 450
kg Koks aufgegeben und nach Zündung an der Oberfläche durch Hindurchführen von Luft
in Richtung von oben nach unten gesintert. Der Saugzug beträgt 400 mm. Durch die
Sinterung ist ein zusammenhängender Klotz von großer Festigkeit entstanden, welcher
durch entsprechende Zerkleinerungsmaschinen und Siebeinrichtungen von schlecht gebranntem
und feinkörnigem Gut befreit wird und dessen gröbere Körnungen in der Industrie
feuerfester Stoffe Verwendung finden.