DEP0005140DA - Verfahren zur Herstellung von Kalk und Drehofen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kalk aus Kreide oder Kalkstein im Drehofen nach dem Gegenstromverfahren. Bekannt ist die Herstellung von Kalk aus Kreide oder Kalkstein im Drehofen nach dem Gleichstromverfahren, dem jedoch gewissen Nachteile anhaften. Versuche, stückiges Gut - z.B. gebrochenen Kalkstein oder stückige Kreide - der mit festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff gespeisten Flamme im Drehrohr entgegenzuführen (Gegenstromverfahren) und dabei brauchbaren Kalk zu gewinnen, sind bekanntlich nicht gelungen. Daher wurde weiter vorgeschlagen, das Rohgut nach einer durch Schlammen erfolgten durchgreifenden Aufbereitung nass - ebenfalls im Gegenstromverfahren - in den Drehofen einzuführen, gegebenenfalls den Schlamm vor dem Brennen von einem Teil seines Wassers in bekannter Weise, z.B. durch Trocknen, zu befreien. Sowohl das Schlämmen, wie auch das Befreien von Wasser sind Umwege. Enthält z.B. Kreise im naturfeuchten Zustand etwa 18 bis 22% Wasser, so beträgt der Wassergehalt des Kreide- schlammes etwa 36 bis 44%, also rund das Doppelte. Die Beseitigung dieses bei der Art der Rohgutaufschliessung erforderlichen Wasserüberschusses bedeutet eine zusätzliche Verdampfung und damit eine zusätzliche Aufwendung von Brennstoff sowohl wenn das geschlämmte Gut als solches in den Drehofen gebracht, als auch, wenn es vorher getrocknet wird.

Der Erfindung liegt die doppelte Erkenntnis zugrunde, dass der Weg des Schlämmens und gegebenenfalls Vortrocknens des Gutes wegen der erwähnten Nachteile unwirtschaftlich ist und dass die Versuche, das Gut in stückiger Form in den Drehofen einzuführen, nicht nur wegen der zu schnellen Durchsatzgeschwindigkeit des Gutes durch den Ofen, sondern vor allem scheiterten, weil die Beschaffenheit des stückigen Gutes nicht zweckentsprechend und den besonderen Wärmeübertragungsverhältnissen des Drehofens nicht angepasst war. Durch eingehende Versuche sind die Bedingungen geklärt worden, unter denen aus stückigem Gut Kalk im Drehofen nach dem Gegenstromverfahren einwandfrei und mit bestem Ergebnis hergestellt werden kann. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der Grund für den Misserfolg der früheren Versuche darin bestand, dass das Rohgut zu grosstückig in den Drehofen gegeben wurde; demgegenüber wurde als für den Erfolg nötig erkannt, das Gut vor dem Aufgeben in den Drehofen mechanisch bis zu einer gewissen Korngrösse möglichst gleichmässig zu zerkleinern, sonst aber unbehandelt zu lassen, insbesondere es weder zu schlämmen noch es nach dem Schlämmen ausserhalb des Drehofens von einem Teil seines Wassers zu befreien. Hierin besteht die Erfindung, die sich durch beachtliche Verringerung des Brennstoff-, Kraft- und Arbeitsaufwandes von bekannten Verfahren vorteilhaft unterscheidet.

Die mechanische Zerkleinerung des Aufgabegutes kann in bekannter Weise, z.B. durch Abscheren, Druck, Schlag, Stoss u.dgl. und mit bekannten Mitteln, z.B. mit Hilfe von Brech- und Walzvorrichtungen, durchgeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Zerkleinerung erfindungsgemäss zweckmässig so weit zu treiben ist, dass das Rohgut etwa 10 bis 20 mm Korngrösse hat. In Ausnahmefällen können auch gute Erfolge mit 30 mm Korngrösse als äusserster Grenze erzielt werden. Meist genügt ein einfaches Doppel-Walzwerk für die Zerkleinerung, wenn z.B. das untere Walzenpaar sehr kräftig und grösser als das obere gewählt sowie eine stabil geformte Vorwalze angeordnet wird. Auch andere Brechvorrichtungen lassen sich benutzen, die der verschmierenden, klebenden und auftragenden Wirkung des mitunter sehr feuchten Rohgutes auf die Dauer zu widerstehen vermögen. Zur Erzielung einer gleichmässigen und ununterbrochenen Ofenbeschickung können bekannte, dem Rohgut angepasste Verteilereinrichtungen sowie gegebenenfalls besondere für diesen Zweck gebaute Rohgutsilos verwendet werden.

Weiter wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Zerkleinerungsvorrichtung in unmittelbarer Nähe des Ofeneinlaufs anzuordnen und das Gut durch ein die Zerkleinerungsvorrichtung mit dem Ofeneinlauf verbindendes, möglichst steiles Fallrohr in den Ofen einzuführen. Nur so kann man bei dem überaus schmierigen Rohgut ein Festfahren durch Verstopfen oder "Zubauen" vor dem Ofeneinlauf verhindern. Weiter ist zweckmässig, das Einfallrohr so zu legen, dass ein günstiger Einfallwinkel zur Ofeninnenwand entsteht, weil sonst innerhalb des Ofens ebenfalls ein Verstopfen durch Aufbauen des Gutes eintritt. Gegebenenfalls kann dies auch durch Einbau von spiralförmigen Wurfblechen verhütet werden.

Ein Fehler der bekannten Verfahren einschliesslich des Schlamm-Gegenstrom-Verfahrens war weiter, dass das Gut zu rasch durch das sich drehende Brennrohr gefördert wurde; das am Ofenauslauf austretende fertige Gut trat daher teils zu schwach, teils zu stark gebrannt aus. Um bei dem durch die Erfindung vorgeschlagenen Verfahren der unmittelbaren Einführung des auf bestimmte Korngrösse zerkleinerten Rohgutes ohne vorherige Behandlung, z.B. mit Wärme zum Trocknen, ein gleichmässig und einwandfrei gebrannte Enderzeugnis zu erzielen, muss das Gut innerhalb der Trocken- und Vorwärmzone in genügendem Masse der Wärme der Brenngase ausgesetzt werden. Die Erfindung sieht daher auch vor, dass das zerkleinerte Gut in der Trocken- und Vorwärmzone des Drehofens durch Ausdehnen der Verweilzeit und durch Erhöhen der Intensität der Berührung zwischen Heizgasen und Gut in dieser Zone möglichst weitgehend von seinem Wasser befreit wird.

Dieser Zweck wird nach der Erfindung unter Verwendung an sich bekannter, von der Innenwand des Drehofens in diesen ragender Stauringe dadurch erreicht, dass die Trocken- und Vorwärmzone durch die Stauringe in Stauabteilungen oder Staustufen unterteilt ist und dass die Stauringe oder einige von ihnen an den Innenkanten am Umfang etwa gleichmässig verteilte, radial verlaufende Ausnehmungen vorzugsweise rechteckigen Querschnittes, aufweisen, wodurch die Stauringe - in Richtung der Längsachse des Drehofens gesehen - ein zinnenartiges Aussehen haben. Diese Ausnehmungen, die Unterbrechungen der Innenkanten der Stauringe darstellen, bewirken durch ihre Kanten nicht nur ein besonders kräftiges Zerkleinern und Aufschliessen, sondern auch das starke Durchwirbeln des Gutes, so dass es den Brenngasen stärker und auf längeren Wegen ausge- setzt und besser erwärmt und getrocknet wird, als es bei glattem Verlauf der Stauring-Innenkanten der Fall sein würde.

Vorzugsweise werden drei Staustufen in der Trocken- und Vorwärmzone vorgesehen. Die erste Stufe kann mit grösseren Mitnehmerschaufeln ausgerüstet sein, um das noch feuchte Gut zu streuen und mit dem Gasstrom in möglichst innige Berührung zu bringen. In der zweiten Stauabteilung können kleinere Mitnehmerschaufeln angeordnet sein, da hier das Gut nur gewälzt zu werden braucht. In der dritten und letzten, an die Entsäuerungszone angrenzenden Abteilungen der Trocken- und Vorwärmzone brauchen keine Mitnehmerschaufeln vorgesehen sein. Das Gut gleitet hier über die umlaufende heisse Ofenausmauerung, wodurch sich die Temperatur der Kalksteinteilchen weiter erhöht.

Die bekannten Ofenketten lassen sich in üblicher Anordnung verwenden. Sie tragen durch Reibung und Schlag zur weiteren Zerkleinerung und somit zur besseren Aufschliessung des Ofengutes bei und fördern zugleich durch Wärmeabgabe den Temperaturanstieg und die thermische Durchdringung der Kalksteinteilchen.

Geht man über das genannte obere Zerkleinerungsmass von 20 mm hinaus, so tritt das Aufgabegut ohne genügende Austrocknung in die Entsäuerungszone. Es verbleiben nichtkalzinierte Kerne, sogenannte Krebse. Das Gelingen der Kalzinierung ist also funktionell abhängig von einer bestimmten Korngrösse. Der genannte Spielraum in der Korngrösse von 10 bis 20 mm ist nötig im Hinblick auf die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse und auf die verschiedene Beschaffenheit des Rohstoffes. Die obere Zer- kleinerungsgrenze des Aufgabegutes liegt etwa bei 30 mm in extremen Fällen.

Die Verringerung der Korngrösse auf das beschriebene Mass hat - verglichen mit grobstückigem Aufgabegut - eine Oberflächenvergrösserung und weiter eine Verringerung des Abstandes zwischen Oberfläche und Kern der Kalksteinteilchen zur Folge. Infolgedessen kann das als Oberflächenverdampfung in Form der Verdunstungstrocknung vor sich gehende Trocknen schneller und besser erfolgen als bei grobstückigem Aufgabegut. Vor allem kann infolge der intensiven Berührung von Ofengas und Aufgabegut in der Trocken- und Vorwärmzone des Drehofens das sonst vielfach übliche Vortrocknen ausserhalb des Drehofens eingespart werden.

Durch die beschriebenen Einbauten in der Trocken- und Vorwärmzone des Brennrohres wird das Ofengas nicht nur am Gut vorbeigeführt, sondern mehr als in einem normal installierten Drehofen gewirbelt und mit dem Gut in Berührung gebracht. Das eingeführte Ofengut wird ausserdem in den Stauabteilungen durch Streuen, Walzen und Gleiten so umfassend und vielartig bewegt, dass ein Höchstmass an Feuchtigkeitsabgabe in den Kalksteinteilchen erzielt wird. Konvektion und Diffusion sind so intensiviert, dass auf die kohleverzehrende Vortrocknung in der Aufbereitung verzichtet werden kann. Da diese Abgase hierbei erheblich in ihrer Temperatur herabgesetzt werden, verbessert das neue Verfahren zugleich die Wärmebilanz des Drehofens.

Zur Verringerung der Staubentwicklung innerhalb des Drehofens dienen schräg ur Drehofen-Längsachse verlaufende Austragsöffnungen in dem die letzte Staustufe der Trocken- und Vorwärmzone von der Entsäuerungszone trennenden Stauring.

Diese bewirken, dass das an dieser Stelle trockene Brenngut sanft und ohne Staubentwicklung in die Entsäuerungszone eingeführt wird.

Die Erfindung ist, soweit sie sich auf die Gestaltung des Drehofens bezieht, auf der Zeichnung schematisch in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Trocken- und Vorwärmzone des Drehofens.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1, in der Pfeilrichtung gesehen.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III von Fig. 1, in der Pfeilrichtung gesehen.

Die Trocken- und Vorwärmzone des Drehofens 1 ist in drei Abteilungen 2, 3 und 4 unterteilt, die drei Staustufen darstellen. Das zu brennende Gut strömt über das steile Fallrohr 14 in Richtung des Pfeiles A durch den Ofen, während die Brenngase im Gegenstrom dazu in Richtung des Pfeiles B strömen. Die Staustufe 2 wird von einem Stauring 6 begrenzt, die Staustufe 3 liegt zwischen Stauring 6 und einem Stauring 7, an den sich die bis zu einem Stauring 8 reichende Staustufe 4 der Trocken- und Vorwärmzone schliesst. Auf den Stauring 8 folgt die Entsäuerungszone 9.

Die Stauringe 6 und 7 haben an den Innenkanten am Umfang gleichmässig verteilte Ausnehmungen 10, die radial verlaufen und rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Stauringe haben infolgedessen - in Richtung der Drehofen-Längsachse gesehen - ein zinnenartiges Aussehen. Diese Durchbildung ergibt die erwähnten Vorteile des besonders guten Durchwirbelns und des kräftigen Zerkleinerns und Aufschliessens des Gutes.

Die Staustufen 2 und 3 haben Mitnehmerschaufeln 11 bzw. 12. Die Schaufeln 11 in der ersten Stufe sind grösser als die Schaufeln 12 der zweiten Stufe. Jene sollen das noch feuchte Gut streuen und mit dem Gasstrom in möglichst innige Berührung bringen; diese brauchen das schon in der ersten Stufe vorgewärmte und vorgetrocknete Gut nur zu wälzen. In der dritten Staustufe 4, die keine Mitnehmerschaufeln hat, gleitet das Gut unter weiterer Temperaturerhöhung über die umlaufende heisse Ofenausmauerung.

Der die letzte Staustufe 4 der Trocken- und Vorwärmzone von der Entsäuerungszone 9 trennende Stauring 8 hat Austragsöffnungen 13, die schräg zur Drehofen-Längsachse verlaufen, wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen. Hierdurch wird erreicht, dass das hier schon trockene Gut sanft und ohne Staubentwicklung in die Entsäuerungszone gelangt.

Die Entsäuerung des getrockneten Gutes in der Entsäuerungszone 9 geht wegen der weitgehenden Vorbehandlung des Gutes schnell und gleichmässig vonstatten, wodurch der Anfall an nicht vollständig durchgebrannten Stücken bei der gewählten Korngrösse vermieden wird. Das gewonnene Brenngut ist sehr gut. Rasch und gleichmässig löscht es ab. Dadurch, dass es vor der Ofenaufgabe dem stückigen Kalkstein ähnelt, besitzt es auch als Fertigprodukt ähnlich günstige Eigenschaften wie gebrannter Stückkalk. Die beachtlichen Ersparnisse an Kohlen beanspruchen heute und für absehbare Zeit erhöhtes Interesse.

Claims (6)

1) Verfahren zum Herstellen von Kalk und Kreide oder Kalkstein im Drehofen nach dem Gegenstromverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut vor dem Aufgeben in den Drehofen lediglich auf mechanischem Wege in kleine gleichmässige Stücke von vorzugsweise 10 bis 20 mm zerkleinert wird, sonst aber unbehandelt bleibt, insbesondere weder geschlämmt noch nach vorherigem Schlämmen ausserhalb des Drehofens von einem Teil des Wassers befreit wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte Gut in der Trocken- und Vorwärmzone des Drehofens durch Ausdehnung der Verweilzeit und durch Erhöhen der Intensität der Berührung zwischen Heizgasen und Gut in dieser Zone möglichst weitgehend von seinem Wasser befreit wird.

3) Drehofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit von der Innenwand des Drehofens in diesen ragenden Stauringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocken- und Vorwärmzone durch die Stauringe (6-8) in Stauabteilungen oder Staustufen (2, 3, 4) unterteilt ist und dass die Stauringe oder einige von ihnen an den Innenflächen etwa gleichmässig verteilte, radial verlaufende Ausnehmungen (10), vorzugsweise rechteckigen Querschnittes, aufweisen, wodurch die Stauringe - in Richtung der Längsachse des Drehofens gesehen - ein zinnenartiges Aussehen haben.

4) Drehofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch in den ersten Staustufen der Trocken- und Vorwärmzone angeordnete Mitnehmerschaufeln (11, 12) für das Gut, deren Grösse in der Durchlaufrichtung des Gutes von Staustufe zu Staustufe abnimmt, während die letzte Staustufe keine Mitnehmerschaufeln aufweist.

5) Drehofen nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die letzte Staustufe von der Entsäuerungszone (9) trennende Stauring (8) mit schräg zur Drehofen-Längsachse verlaufenden Austragsöffnungen (13) versehen ist.

6) Drehofen nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung in unmittelbarer Nähe des Ofeneinlaufs angeordnet und dieser mit jeder durch ein möglichst steiles Fallrohr (14) verbunden ist.