DK150269B - Fremgangsmaade og apparat til termisk behandling af pulverformet materiale - Google Patents

Description

150269 -l-

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til termisk behandling af pulverformet materiale, d.v.s. en behandling, ved hvilken man holder materialet på en Λ given temperatur, behandlingstemperaturen, i et ønsket tids-5 interval, især sintring af pulverformet materiale, i en roterovn med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse.

Fremgangsmåden er særlig anvendelig ved termisk behandling af materialer, der er tilbøjelige til at blive klæbrige 10 ved behandlingstemperaturen, i særdeleshed til sintrering af pulverformede materialer, d.v.s. agglomerering af disse ved opvarmning uden fuldstænding smeltning. Fremgangsmåden kan imidlertid også anvendes til almindelig termisk behandling, hvor sintrering ikke tilsigtes, f.eks. til brænding af bauxit, 15 mesa og fosfatholdige malme.

Fremstilling af cementklinker er et eksempel på en sintringsproces, som opfindelsen er særlig anvendelig til.

X dette tilfælde er det pulverformede materiale, der skal sintres, varmt kalcineret cementråmel.

20 Ved den traditionelle og inden for cementindustrien indtil nu eneste praktisk gennemførlige fremgangsmåde til sintring af pulverformede materialer, indføres materialet som et materialelag og sintres på dets vej gennem en roterovn, eventuelt i medstrøm, men sædvanligvis i modstrøm 25 til en strøm af gennem roterovnen ført forbrændingsgas, frembragt ved forbrænding af brændsel indført ved roterovnens luftindløbsende. Sædvanligvis undergår råmaterialerne forvarmning og kalcinering, d.v.s. nedbrydning af CaCOg til CaO og CC^ri suspension uden for roterovnen. Imidler-30 tid finder i det mindste opvarmningen fra kalcinerings- temperaturen til sintringstemperaturen samt selve sintringen sted i roterovnen.

‘ -2- 150269

Denne roterovnstype er imidlertid ikke noget ideelt apparat. Den væsentligste ulempe er den relativt utilstrækkelige varmeoverførsel under opvarmningen af materialet til behandlingstemperaturen, f.eks. sintringstemperaturen. Af 5 denne grund må maskindiraensionerne nødvendigvis være store, hvilket medfører store apparat anlægsudgifter, et betydeligt varmetab og en betragtelig termisk inerti, som både fører til lange opstartsperioder og kontrolproblemer.

En anden af roterovnens ulemper er det ret begrænsede 10 antal variable procesparametre, der er til rådighed; dette medfører, at det er svært £>å samme tid at optimere opvarmningsprocessen og den termiske behandlingsproces.

Der er blevet stillet talrige forslag til eliminering af disse ulemper. De kan klassificeres i to grupper: 15 Den første gruppe omfatter fremgangsmåder til til vejebringelse af en forbedret varmeøkonomi i roterovnen.

Den anden gruppe omfatter forsøg på at erstatte roterovnen med et andet mere effektivt varmebehandlingsapparat.

20 Den første gruppe omfatter en fremgangsmåde til for bedring af varmeudvekslingen mellem råmaterialepartikler og de varme forbrændingsgasser ved skiftevis at løfte partiklerne og lade dem falde under deres passage ned gennem ovnen ved hjælp af fremføringsskovle, således at der på tværs af 25 ovnen tilvejebringes gardiner af faldende partikler, som beskrevet i beskrivelsen til US patent nr. 3,799,735 (Jensen).' Herved opnås en bedre varmeøkonomi, men man kan ikke sige, at de ovenforomtalte ulemper ved den traditionelle roterovn er blevet tilfredsstillende elimineret.

30 Den samme gruppe omfatter to fremgangsmåder, hvor roterovnen også anvendes som en suspensionsforvarmer, beskrevet i beskrivelsen til japansk patent nr. 3916 (Mamoto) fra 1963 og beskrivelsen til engelsk patent nr. 1,396,402 (KHD).

-3- 150269

Det japanske patentskrift angår en fremgangsmåde og en ovn til brænding af cement, hvori varmeoverførslen til det ikke-forvarmede materiale tilført ovnen søges maksimeret. Ifølge denne fremgangsmåde indføres cementrå-5 materialer enten forrest eller ved en mellemposition i ovnen suspenderet i en strøm af varm luft, og opvarmes mens de strømmer med ovngasserne mod ovnens bageste ende. Før ovngasserne når ovnens bageste ende skal materialet være udskilt på ovngulvet inde i ovnen, og det udskilte materiale 10 underkastes derefter yderligere varmebehandling, mens det bevæger sig langs den hældende ovribund mod ovnens lavere liggende forreste ende. Denne fremgangsmåde har af mange grunde ikke været i brug i praksis. Hvis der skulle opnås ordentlig udskillelse af det suspenderede materiale, ville 15 det være nødvendigt med meget store ovndimensioner både med hensyn til ovnlængde og ovndiameter ved den bageste ende.

En anden fremgangsmåde og en anden ovn, hvor materialet passerer gennem en reaktionstromle, f.eks. en roterovn, to gange, først i suspension og derefter i udskilt 20 tilstand er beskrevet i beskrivelsen til engelsk patent nr. 1,396,402: materialet føres gennem et reaktionskammer, der er konstrueret som en roterende tromle forsynet med en brænder, f.eks. en roterovn, som en suspension i en gas, og udtages derefter fra roterovnen i suspension, hvorefter det 25 udskilles fra gassen i en separator og atter indføres i roterovnen som et materialelag, der underkasten yderligere varmebehandling, mens det bevæger sig langs den skrånende ovnbund.

I stedet for at anbringe en brænder i den roterende 30 tromle, kan man anbringe et forbrændingskammer før reaktionskammeret. I så tilfælde bliver materialet suspenderet i og opvarmet af den varme røggas fra forbrændingskammeret.

I begge tilfælde løses udskilningsproblemerne kendt fra den japanske fremgangsmåde, men disse fremgangsmåder er 35 ikke egnede til behandling af klæbrige materialer såsom cementråmel ved en temperatur, nær ved sintringstemperaturen, fordi materialet vil ophobes i separatoren og hurtigt blokere denne.

-4- 150289

Den anden gruppe omfatter forslag til fuldstændig afskaffelse af roterovnen.

Således angår US patent nr. 2,776,132 (Pyzel) en fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker, ifølge 5 hvilken cementråmel og brændsel indføres i en fluid-bed reaktor, hvor den varme, der er frembragt ved forbrænding af brændslet, forårsager dels kalcinering af råmel og dels opvarmning af det kalcinerede råmel til den temperatur (ca. 1400oc-1450°c) ved hvilken materialet sintres til 10 cementklinker.

Et senere US patent, nemlig nr. 3,013,786 (Pyzel), beskriver en lignede metode, der adskiller sig fra den foregående ved, at råmaterialet kalcineres, ikke i en fluid-bed, men suspenderet i en varm gas, hvorefter det kalcinerede 15 materiale separeres fra gassen og sintres i en fluid-bed reaktor under samtidig tilførsel af brændsel.

Ved begge fremgangsmåder opnås en forbedret varme-økonomi, fordi varmeoverførsien i suspension og i fluidbed er langt mere effektiv end i en roterovn. På den anden 20 side støder man på en anden betydelig ulempe, som har hindret den praktiske anvendelse af disse fremgangsmåder.

De pulverformede materialer er delvis smeltede og ekstremt klæbrige ved sintringsteraperaturen. Følgelig har en fluidbed med sådanne materialer en udtalt tendens til dannelse af 25 påbagninger, hvilket fører til hyppige driftsforstyrrelser.

Det har tidligere, f.eks. i beskrivelsen til US patent nr. 2,489,211 (Witt), været foreslået at sintre cementråmel i suspension ved direkte kollision mellem en strøm af råmel suspenderet i luft og en strøm af varm gas.

30 Denne kollision finder sted i et reaktionskammer, i hvilket det faste materiale separeres fra gassen og synker ned, mens gassen forlader reaktionskammeret foroven.

Denne metode har ikke været anvendt i praksis, for det første fordi materialet ikke gives tilstrækkelig reak-35 tionstid til den mineraldannelse, der sker ved sintringstemperaturen, og for det andet fordi materialet, hvis der skulle ske nogen sintring, ville aflejres på reaktions-kammerets vægge i separationsfasen som en følge af dets klæbrige karakter med blokering af kammeret til følge.

-5- 150269 I beskrivelsen til engelsk patent nr. 959,446 (Heidelberg) foreslås en anden fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker ved suspensionssintring, ifølge hvilken fint råmateriale i en reaktionszone indføres i en 5 opadstigende varm gasstrøm, hvis temperatur er tilstrækkelig til at forårsage kalcinering og sintring af råmaterialet, og hvis strømningshastighed er tilstrækkelig til at holde råmaterialet suspenderet i gasstrømmen, indtil det er kalci-neret og sintret. Det kalcinerede og sintrede materiale ud-10 skilles fra suspensionen og udtages fra reaktionszonen ved kortvarig afbrydelse af tilførslen af råmateriale og varm gas.

Heller ikke denne fremgangsmåde har fundet praktisk anvendelse, dels fordi dens diskontinuerte karakter gør det 15 meget vanskeligt at opnå et homogent produkt, og dels fordi denne fremgangsmåde også fører til alvorlige problemer med dannelse af påbagninger, hvor det klæbrige materiale kolliderer med reaktionszonens vægge.

I beskrivelsen til US patent nr. 3,603,568 (Ritzmann) 20 beskrives en kontinuert proces med opvarmning til sintringstemperatur og sintring af materialer i suspenderet tilstand, samt et apparat til sådan varmebehandling af fint materiale, f.eks. cementråmateriale, omfattende en flercyklons-materialeforvarmer og en flercyklons-køler, og en brænder-25 sektion omfattende et tubulært brændkammer, i hvilket en suspension af forvarmet materiale brændes, hvor brændkaramer-et er forbundet med et separeringskammer, der er konstrueret som en almindelig cyklon, hvori produktet udskilles.

Heller ikke dette apparat har fundet praktisk 30 anvendelse i cementindustrien, dels på grund af en udtalt tilbøjelighed til dannelse af påbagninger i separeringscyklonen, dels fordi realistiske gashastigheder og apparat-dimensioner kun tillader en meget kort behandlingsperiode, som er utilstrækkelig til at opnå den ønskede mineraldan-35 nelse.

-6- 150269

Endelig angår engelsk patent nr. 457,957 (Saint Jacques) en ovn til behandling af pulverformet materiale, som siges at være særdeles egnet til brug i produktionen af cementklinker. Råmaterialet, suspenderet i en luftstrøm, 5.. indføres tangentialt foroven i denne ovn, der har form som en vertikalt orienteret cylinder. Længere nede indføres yderligere luft sammen med brændsel. Under forbrændingen opvarmes råmaterialet til sintringstemperatur i suspenderet tilstand. Da det eneste udløb for gassen er et udløb foroven 10 i ovnen vil gassen med de suspenderede råmaterialepartikler beskrive en spiralformet bevægelse nedad inden i ovnen, hvorefter gassen skifter retning og forlader ovnen gennem gasudløbet, hvorimod materialepartiklerne udskilles og synker ned på en roterende hærd med en eller flere tangent-15 iale brændere anbragt i bunden af ovnen.

Dette apparat har ikke været anvendt i cementindustrien. En af årsagerne hertil er en stærk tilbøjelighed til dannelse af påbagninger på ovnvæggene.

Det er formålet med opfindelsen af tilvejebringe en 20 fremgangsmåde til termisk behandling, især sintring, af pulverformet materiale i en roterovn med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, der udviser de varme-økonomiske fordele, der opnås ved at opvarme til behandlingstemperatur i suspension, og tillader en variabel 25 og kontrollerbar behandlingsperiode, mens man samtidig und går de ovenfor nævnte ulemper, der skyldes det behandlede materiales klæbrige karakter.

Det er endvidere formålet med opfindelsen at tilvejebringe et kompakt apparat til udførelse af fremgangsmåden 30 ifølge opfindelsen.

Det har nu overraskende vist sig at opfindelsens formål kan opnås ved en fremgangsmåde til termisk behandling, især sintring, af pulverformet materiale i en roterovn med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse. I-35 følge denne fremgangsmåde indfører man materialet i roterovnens øverste del suspenderet i en oxygenholdig gas, opretholder en flamme i roterovnens øverste ende ved her at indføre brændsel, separerer materialet fra suspensionen i roterovnens øverste ende, og underkaster det separerede -7- 150269 materiale termisk behandling, især agglomerering og sintring, under dets passage gennem roterovnen, udtømmer det termisk behandlede materiale fra roterovnens nederste del og udtager gassen fra roterovnen gennem en af dennes ender, 5 idet fremgangsmåden kendetegnes ved, at suspensionen indføres i roterovnens øverste ende med en tangential hastighedskomponent .

Den termiske behandling kan herved udføres på en særdeles fordelagtig måde. Det materiale, der skal 10 behandles, indføres i roterovnen suspenderet i en oxygen- holdig gas, og da der samtidig indføres brændsel, overføres varme fra det brændende brændsel til det suspenderede materiale, hvorved der tilvejebringes en langt hurtigere og mere effektiv opvarmning end i den traditionelle roterovn.

15 Den kritiske fase, hvorunder materialet separeres fra suspensionen, finder hovedsagelig sted i roterovnens øverste del, der virker som en horisontal cyklon, idet suspensionens tangentiale hastighedskomponent får suspensionen til at foretage en hurtig spiralformet 20 bevægelse i roterovnen.

Der overføres også varme til materialet på en yderst effektiv måde, medens materiale under separationen roterer langs den indre overflade af tromlens Øverste del i et ringformet materialelag, som frenibyder en langt større 25 varmeoverføringsoverflade end i en traditionel roterovn.

De forbedrede varmeoverføringsegenskaber tillader én radikal reduktion af apparatdimensionerne med deraf følgende fordele, og anvendelse af brændsel af ringe kvalitet, der ikke kan anvendes ved traditionel sintring på grund af en 30 utilstrækkeligt høj flammetemperatur.

Eftersom roterovnen holdes langsomt roterende vil materialets tilbøjelighed til at klæbe sammen og danne påbagninger ikke føre til problemer, fordi roterovnen vil virke ikke blot som separator men også som roterende 35 agglomereringstromle.

-8- 150269

Tværtimod vil materialets klæbrige karakter være fordelagtig, idet det forårsager en indledningsvis agglomerering af det fine materiale under separeringen, hvilket medfører en forbedret separationsefektivitet.

5 Endog en tilbøjelighed til dannelse af påbagninger vil være fordelagtig, fordi den vil føre til foringsbeskyttende skorpedannelse i roterovnen på samme måde som i de varme zoner i en traditionel roterovn.

Selve den termiske behandling, især en endelig 10 agglomerering og sintring, vil finde sted mens det separerede materiale passerer gennem roterovnen d.v.s under forhold som kan kontrolleres uafhængigt af opvarmings- og separeringsprocesserne, f.eks. ved variation af roterovnens rotationshastighed .

15 Det fra roterovnen udtømte materiale kan indføres direkte i en køler af kendt type, f.eks. en ristkøler eller en roterende tromlekøler, men det kan også underkastes en efterbehandling i en lille roterende tromle før det indføres i køleren.

20 Fordelen ved at udføre den termiske behandling i to trin er, at materialeseparationsfasen og en del af den termiske behandlingsfase holdes adskilt, således at sidstnævnte kan finde sted i en tromle med særlig lille radius, d.v.s. med særligt lille varmetab.

25 Suspensionens tangentiale hastighedskomponent kan tilvejebringes ved indførelse af suspensionen tæt ved roterovnens cylindriske væg i en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del af væggen og på det nærmeste vinkelret på roterovnens akse.

30 Kollisioner mellem suspenderede partikler og mellem partikler og vægge udenfor roterovnen kan således holdes på et minimum, d.v.s., at risikoen for dannelse af påbagninger uden for reaktionskammeret er minimeret.

Alternativt kan suspensionens tangentiale hastigheds- 35 komponent tilvejebringes ved, at man bringer suspensionen i rotation, før den indføres aksialt i roterovnen.

-9- 150269

Fordelen ved aksial indføring af en roterende suspension er, at det er muligt at reducere arealet af en stationær del af ovnens øverste endevæg og fastgøre den perifere del af den øverste endevæg til roterovnen. Derved reduceres 5 problemerne med tilvejebringelse af en lufttæt forbindelse mellem bevægelige og stationære apparatdele.

Man kan udtage gassen fra roterovnen gennem dennes øverste eller nederste ende.

Fordelen ved at udtage gassen gennem roterovnens 10 øverste ende er, at al risiko for at gensuspendere det udskilte materiale udelukkes.

Ved at udtage gassen gennem roterovnens nederste ende opnås flere fordele, f.eks. kompensation for varmetab i roterovnens nederste del, forbedrede gasstrømningskarakter-15 istika og lavere tryktab.

Ifølge en fordelagtig udførelsesform for opfindelsen opnås en forbedret varmeøkonomi ved, at materialet forvarmes til en mellemtemperatur, der ligger under behand-lingstemperaturen, før det suspenderes i den oxygeriholdige 20 gas.

Der vælges en mellemtemperatur, ved hvilken materialet ikke udviser tilbøjelighed til at blive klæbrigt. Materialet kan forvarmes f.eks. af røggas fra roterovnen og/eller afgangsluft fra en luftkøler til køling af 25 slutproduktet.

Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen forvarmes suspensionen til en mellemtemperatur under behandlingstemperaturen, før den indføres i roterovnen, ved indføring af yderligere brændsel i suspensionen uden for '30 roterovnen.

Der opnås således en meget effektiv opvarmning til behandlingstemperaturen, dels i suspension uden for roterovnen, dels i suspension inden i roterovnen og dels i ovennævnte ringformede lag af separeret materiale, der roterer 35 langs den indre overflade af roterovnens øverste del.

1S02S9 -ίο

Den foreliggende opfindelse angår også et apparat til termisk behandling, især sintring af pulverformet materiale ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, og som omfatter en roterovn med en i forhold til det vandrette plan 5 svagt skrånende akse, forsynet med stationære endevægge og et brændselsindløb i den øverste ende, et suspensionsindløbsrør, der er forbundet med roterovnens øverste ende, et gasudløbsrør, der er forbundet raed roterovnens 10 ene ende, og et udløb for termisk behandlet materiale ved roterovnens nederste ende, og som kendtegnes ved, at suspensionsindløbsrøret ved ovnens øverste ende er anbragt i et plan, som praktisk taget udgør et tangentialplan til roterovnens 15 indvendige overflade.

I en udførelsesform er roterovnen forsynet med en indsnævring, der er anbragt i en afstand fra suspensionsindløbsrøret, der udgør ca. en tredjedel af roterovnens totale længde.

20 Denne indsnævring, som fortrinsvis er tilvejebragt som en fortykkelse af roterovnens foring og fortrinsvis har en indre diameter, der udgør 40-80% af roterovnens indre diameter, tilvejebringer en opdeling af roterovnen i en separerings- og en termisk behandlingssektion, hvilket 25 sikrer en yderst effektiv materialeseparation.

Ifølge en foretrukken udførelsesform tilvejebringes den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbsrøret og roterovnens øverste ende ved at suspensionsindløbsrøret udmunder i en indløbsåbning i den øverste endevæg tæt på 30 roterovnens cylindriske væg og har en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del af den cylindriske væg og på det nærmeste vinkelret på roterovnens akse.

-11- 150269

Ifølge en anden foretrukken udførelsesform tilvejebringes den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbsrøret og roterovnens øverste ende via en stationær cylindrisk del, der er ko-aksial med og mindre i diameter 5 end roterovnen og definerer et spiralstrømningskammer med et tangentialt suspensionsindløb og et aksialt suspensionsudløb, der står i forbindelse med roterovnen.

Forbindelsen mellem gasudløbsrøret og roterovnen tilvejebringes ved, at man forbinder gasudløbsrøret med en 10 udløbsåbning i en af roterovnens stationære endevægge.

Udløbet for det termisk behandlede materiale kan være en åbning i den nederste del af roterovnens nederste endevæg, som kan stå i forbindelse med en køler for det udtømte materiale.

15 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken figur 1-5 viser modifikationer af apparatets suspensionsindløbsende, figur 7-12 viser modifikationer af apparatets 20 materialeudløbsende, og figur 13 og 14 viser cementfremstillingsanlæg omfattende apparatet ifølge opfindelsen som en sintringsreaktor, der erstatter den traditionelle roterovn.

25 I figurerne anvendes de samme referancetal for identiske apparatdele.

Figurene 1 og 3 viser skematisk, set fra siden, og figur 2 og 4 tilsvarende, set forfra, et suspensionsindløbsrør 1 med direkte tangentialt indløb i en roterovn 2 med en 30 endeflange 3 tætnet med en tætningsring 4 til en stationær endevæg 5 forsynet med et brændselsindløbsrør 9 og en åbning 6, der står i forbindelse med suspensionsindløbsrøret. I eksemplet vist i figur 1 og 2 er der anbragt et gasudløbsrør i den modsatte ende af roterovnen 2. I eksemplet vist i -12- 150269 figur 3 og 4 er der anbragt et gasudløbsrør 7 i den øverste ende af roterovnen 2, som står i forbindelse med roterovnen via en åbning S i endevæggen 5. Suspensionsindløbsrøret 1 er forsynet med et indløb 10 for materiale og kan være forsynet 5 med.et indløb 9' for yderligere brændstof som vist i figur 1 og 2. Figur 3 og 4 viser endvidere en indsnævring 21, der er tilvejebragt som en fortykkelse af foringen i roterovnen 2.

Figur 5 og 6 viser skematisk henholdsvis set fra siden og set forfra et suspensionsindløb med et spiralstrøm-10 ningskammer 11 forsynet med et tangentialt suspensionsindløbsrør 1 og et aksialt brændselsindløbsrør 9, der rager ind i den øverste ende af roterovnen 2. Spiralstrømningskammeret 11 har en flange 12, tætnet med en tætningsring 13 til en flange 14 på den øverste ende af roterovnen 2, der definerer 15 en aksial suspensionsindløbsåbning 15. En perifer del 16 af endevæggen af roterovnen 2 er fastgjort til roterovnen. Suspensionsindløbsrøret 1 er forsynet med et indløb 10 for materiale og kan være forsynet med en indløb 9' for yderligere brændsel.

20 Figur 7, 9 og 11 viser skematiske sidebilleder af detaljer af materialeudløbsenden af roterovnen 2. Figur 8, 10 og 12 viser skematiske snit taget i linierne VIII-VIII, X-X og XII-XII i henholdsvis figur 7, 9 og 11.

Figur 7-12 viser den nederste del af roterovnen 2 25 forsynet med en indre foring 17 og en flange 18, der er tætnet med en tætningsring 19 til en stationær endevæg 20, som er fastgjort på et luftudløb 21 for en køler 22. Den nederste del af endevæggen 20 er forsynet med en åbning 23, der definerer roterovnen 2's materialeudløb og køleren 22's 30 materialeindløb.

I figurerne 7, 8, 11 og 12 er den øverste del af endevæggen 20 forsynet med en anden åbning 24, der definerer en røggasudløb, som står i forbindelse med et gasudløbsrør 7 anbragt i den nederste ende af roterovnen 2.

-13- 150269 I figur 7 og 8 er køleren 22 en ristkøler med dobbelt luftudløb 21, et første til fjernelse af overskydende varm afgangsluft fra køleren, anbragt oven på køleren, og et andet, kasseformet med sidevægge 124, cif hvilke en er for-5 synet med en åbning 25, som står i forbindelse med gasindløbsenden af suspensionsindløbsrøret 1.

I figurerne 9-12 er køleren 22 en roterende tromlekøler, der omfatter en tromle med en endeflange 26 som ved hjælp af en tætningsring 27 er tætnet til en flange 28 på en 10 afgangslufthætte, der definerer kølerluftudløbet 21.

Afgangslufthætten er forsynet med en skrånende bundplade 29, der fører materialet fra materialeudløbsåbningen 23 til kølertromlen og har sidevægge 124, hvoraf en er forsynet med en åbning 25, der står i forbindelse med gasindløbsenden af 15 suspensionsindløbsrøret 1.

I figur 9 og 10 er toppen af afgangslufthætten forsynet med et rør 30 til fjernelse af overskydende varm afgangsluft fra køleren 22.

I figur 11 og 12 er arealet af materialeudløbs-20 åbningen 23 større end i figur 9 og 10, hvorved en del af afgangsluften fra køleren 22 kan passere gennem åbningen 23, hvorved gassen bratkøles i den nederste ende af roterovnen 2, og der samtidig tilvejebringes en forkøling af produktet, før det udtømmes i køleren 22.

25 Ved driften af det i figur 1-12 viste apparat suspenderes det materiale, der skal behandles termisk, i varm afgangsluft fra køleren 22 i suspensionsindløbsrøret 1. Dette materiale er fortrinsvis forvarmet, f.eks. i suspension ved hjælp af røggas fra roterovnen 2. Om ønsket 30 kan materialetemperaturen yderligere hæves ved indføring af brændsel i suspensionsindløbsrøret 1 ovenfor, nedenfor eller på samme højde som materialet.

Gashastigheden i suspensionsindløbsrøret 1 holdes på et sådant niveau, at de suspenderede partikler og gassen har 35 næsten samme hastighed.

-14- 150269

Material et underkastes den endelige opvarmning til behandlingstemperaturen i den øverste ende af roterovnen 2, hvor suspensionen indføres med en tangential hastighedskomponent, idet brændsel indføres samme sted.

5 På grund af den tangentiale hastighedskomponent vil den brændende materialesuspension beskrive en hurtig spiralformet bevægelse i den øverste del af roterovnen 2, og materialet vil udskilles fra suspensionen som i en almindelig horisontal cyklon.

10 I den øverste del af roterovnen 2 vil det udskilte materiale rotere langs den indre overflade i et ringformet materialelag, men på grund af friktion vil rotationshastigheden aftage, når materialet bevæger sig længere ind. i roterovnen 2, og til sidst vil det udskilte materiale, der 15 nu er opvarmet til behandlingstemperaturen, lejre sig på bunden af roterovnen 2 og danne et materialelag, som vil blive ført gennem og underkastet termisk behandling i roterovnen, idet retentionstiden afgøres af roterovnens rotationshastighed.

20 Materialet udtømmes gennem materialeudløbsåbningen 23 i den nederste ende af roterovnen 2 og indføres i luftkøleren 22, hvor det afkøles i modstrøm til køleluften. Den varme afgangsluft fra køleren 22 eller en del deraf indføres i suspensionsindløbsrøret 1, idet luftstrømmen tilveje-25 bringes ved hjælp af en ventilator (ikke vist) og, om ønsket, kontrolleres ved hjælp af en ventil (ikke vist) i luftindløbsenden af suspensionsindløbsrøret 1.

En vis mængde (falsk) luft kan by-passes suspensionsindløbsrøret 1 og passere direkte fra køleren 22 til den 30 nederste ende af roterovnen 2 via materialeudløbsåbningen 23. Imidlertid kan mængden af falsk luft, om Ønsket, holdes meget lille ved at minimere arealet af materialeudløbsåbningen 23. Som ovenfor nævnt kan en vis mængde falsk luft være ønskelig, især når gasudløbet findes i den nederste 35 ende af roterovnen 2, fordi den tilvejebringer en bratkøling af røggassen fra roterovnen og en forkøling af det termisk behandlede materiale.

-15- 150289

Anlægget vist i figur 13-14 omfatter en suspensionsforvarmer med cykloner 31, 32 og 33 et indløb 34 og et udløb 35 for varmegas, og et indløb 36 og et udløb 37 for pulverformet cementråmateriale; en suspensionskalcinator raed 5 et kalcineringskammer 38 forsynet med en separeringscyklon 39, et indløb 40 til brændsel, og et indløb 41 til forbrændingsluft og forvarmet råmateriale, og et udløb 42 til kalcineret materiale fra separeringscyklonen 39; og. et sintringsapparat 43 omfattende en om i forhold til det vand-10 rette plan svagt skrånende akse roterbar roterovn med et brændselsindløb 9, og et suspensionsindløbsrør 1 med indløb 9' og 10 til henholdsvis brændsel og materiale, hvor indløbsrøret 1 har en første ende forbundet med en luftkøler 22 og en anden ende forbundet med den øverste ende af roterovn-15 en 2, idet roterovnen 2 er forsynet med et gasudløbsrør 7 forbundet med den Øverste/nederste ende af roterovnen 2 som vist i henholdsvis figur 13 og 14.

Den øverste ende af den i figur 13 viste roterovn 2 kan være udformet som vist i figur 1, 2 eller figur 5, 6, og 20 den nederste ende som vist i figur 7, 8 eller 11, 12. Som nævnt kan den roterende tromlekøler 22 erstattes af en ristkøler. Den øverste ende af den i figur 14 viste roterovn 2 kan være udformet som vist i figur 3, 4 eller 5, 6, den nederste ende som vist i figur 14 eller som vist i figur 25 9 og 10. Gasudløbsrøret 7 kan være aksialt forbundet med roterovnen 2.

En luftkøler 22 til køling af det sinterede materiale har et luftudløb 21 forbundet med både sintrings-apparatets indløbsrør 1 og kalcinatorens luftindløb 41.

30 Indløbsrøret 1 er anbragt således, at materiale ind føres med en tangential komponent i roterovnen 2, som nærmere illustreret i figur 1-4.

Pigur 13 og 14 viser en ristkøler som køler 22, der kan være forsynet med et rør (ikke vist) til overskydende 35 varm køleluft. Ristkøleren kan naturligvis erstattes med en roterende tromlekøler.

-16- 150269

Den heromhandlede fremgangsmåde til termisk behandling af pulverformet materiale er velegnet til sintring af materiale, der indeholder oxider af calcium, silicium, aluminium og jern, f.eks. kalcineret cementråmel til cement-5 klinker. Fremgangsmåden kan også med fordel anvendes ved udvinding af aluminium af fattige aluminiumholdige malme, f.eks. ved de såkaldte kalk- og kalk/soda-processer, hvor en fintmalet blanding af aluminiumholdige malme og henholdsvis kalksten og kalksten plus alkalimetalkarbonat kalcineres og 10 sintres til klinker, der indeholder aluminiumkomponenten i opløselig form som henholdsvis kalciumaluminat og alkalimetalaluminat og urenhederne i uopløselig form , f.eks. S1O2 komponenten som uopløseligt dicalciumsilicat.

Når man anvender apparatet vist i figur 13 eller 14 15 til fremstilling af cementklinker vil den normale fremgangsmåde være at indføre og forvarme det kolde cementråmel i suspensionsforvarmeren, idet det forvarmede råmel suspenderes i en oxygenholdig gas i kalcineringskammeret 33 under samtidig tilsætning af brændsel. Det kalcinerede materiale 20 separeres derpå fra gassen i separeringscyklonen 39 og suspenderes i varm oxygenholdig gas, d.v.s. varm afgangsluft fra klinkerkøleren 22, i suspensionsindløbsrøret 1.

Det varme kalcinerede materiale fra kalcinatoren har en oxid-sammensætning, der typisk ligger inden for området 25 CaO: 62-66%, AI2O3 s 6-10%, SiC^s 17-24% og : 1-6% og har en temperatur på 800-850°C.

Brændsel, såsom olie, gas eller kulstøv, kan indføres i varmluftstrømmen i suspensionsindløbsrøret 1 før, efter, samtidig med, eller sammen med det varme forkalciner-30 ede cementråmel.

I løbet af få sekunder hæves materialetemperaturen til en mellemtemperatur mellem kalcinerings- og sintringstemperaturen. Det varme suspenderede materiale indføres .derpå i den øverste ende af roterovnen 2, idet der tilføres 35 brændsel samme sted via røret 9, eventuelt under tilsætning af yderligere sekundær luft. Materialetemperaturen hæves yderligere til 1350-1450°c, som er de pågældende materialers sintringstemperatur.

-17- 150269 I den øverste ende af roterovnen 2 separeres materialet fra suspensionen og det separerede agglomererende materiale sintres derpå på dets vej ned mod materialeudløbet. Retentionstiden kan kontrolleres ved at fastsætte roter-5 ovnens rotationshastighed. Rotationshastigheden vil normalt være 7-12 min.

De udtagne cementklinker har typisk en temperatur på ca. 1400-1500°C. De udtagne klinker luftkøles derpå i klinkerkøleren 22.

10 En del af den varme køleluft, der typisk har en temperatur på 750-900°C anvendes som ovennævnte varme luft, i hvilken det kalcinerede råmel suspenderes i suspensionsindløbsrøret 1. Den resterende del ledes til kalci-natoren, hvor den anvendes som forbrændingsluft ved råmels- 15 kalcineringen.

Den fra roterovnen 2 udtømte varme gas har typisk en temperatur på 1400-1500°C og indføres gennem røret 1 til bunden af kalcineringskammeret 38, og anvendes som en supplerende varmekilde til kalcinering af materialet.

20 Røggassen fra kalcinatoren anvendes på kendt vis til for-varmning af det råmel, der skal kalcineres.

For at undgå problemer med tilstopning af udløbsrøret for røggassen fra roterovnen, er det fordelagtigt at indføre ukalcineret eller kalcineret råmel i den varme 25 gasstrøm tæt ved roterovnen 2. Råmelet suspenderes straks i gassen, hvorved gastemperaturen falder til ca. 850°C/ 1050°C, når ukalcineret/kalcineret materiale indføres. Ved disse temperaturer er risikoen for påbagninger fuldstændig elimineret. Derpå kan gasstrømmen indføres i en separator, 30 f.eks. en cyklonseparator til separering af fast materiale, som tilledes kalcinatoren eller suspensionsindløbsrøret, når kalcineret materiale indføres.

Typiske dimensioner for roterovnen 2 er diameter 4m, længde 12-20m. Roterovnens rotationshastighed er typisk 1-4 35 omdr. pr. min. En typisk hældning for roterovnen er 3°.

Fyldningsgraden i roterovnen er typisk 15-20%. Et sådant anlægs produktionskapacitet er 2000 t pr. 24 timer.

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til termisk behandling af pulverformet materiale i en roterovn (2) med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, hvorved man indfører materialet i roterovnens øverste del suspenderet i en oxygenholdig 5 gas, opretholder en flamme i roterovnens øverste ende ved her at indføre brændsel, separerer materialet fra suspensionen i roterovnens Øverste ende, underkaster det separerede materiale termisk behandling under dets passage gennem roterovnen, udtømmer det termisk behandlede materiale fra 10 roterovnens nederste del og udtager gassen fra roterovnen gennem en af dennes ender, kendetegnet ved, at suspensionen indføres i roterovnens øverste ende med en tangential hastighedskomponent.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at man tilvejebringer suspensionens tangentiale hastighedskomponent ved indførelse af suspensionen tæt ved roterovnens cylindriske væg i en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del .af væggen og på det nærmeste vinkelret på roterovnens akse.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man tilvejebringer suspensionens tangentiale hastighedskomponent ved at bringe suspensionen i rotation, før den indføres aksialt i roterovnen.

4. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af de foregående 25 krav, kendetegnet ved, at mah udtager gassen fra roterovnen gennem dennes øverste ende.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at man udtager gassen fra roterovnen gennem dennes nederste ende.

6. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at materialet forvarmes til en mellemtemperatur, der ligger under behandlingstemperaturen, før det suspenderes i den oxygenholdige gas.

7. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af de foregående 35 krav, kendetegnet ved, at suspensionen før indføringen i roterovnen forvarmes til en mellemtemperatur, der 150269 -19- ligger under behandlingstemperaturen, ved tilsætning af yderligere brændsel til suspensionen uden for roterovnen.

8. Apparat til termisk behandling af pulverformet materiale ved en fremgangsmåde ifølge et eller flere af de 5 foregående krav og omfattende en roterovn (2) med en i forhold til det vandrette plan svagt skrånende akse, forsynet med stationære endevægge (5) og et brændselsindløb (9) i den øverste ende, et suspensionsindløbsrør (1), der er forbundet 10 med roterovnens øverste ende, et gasudløbsrør (7), der er forbundet med roterovnens ene ende, og et udløb (23) for termisk behandlet materiale ved roterovnens nederste ende, kendetegnet ved, at 15 suspensionsindløbsrøret (1) ved ovnens øverste ende er anbragt i et plan, som praktisk taget udgør et tangentialplan til roterovnens indvendige overflade.

9. Apparat ifølge krav 8, kendetegnet ved, at roterovnen (2) er forsynet med en indsnævring (2‘), der er 20 anbragt i en afstand fra suspensionsindløbsrøret (1), der udgør ca. en tredjedel af roterovnens totale længde.

10. Apparat ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbsrøret (1) og roterovnens øvreste ende er tilvejebragt 25 ved at suspensionsindløbsrøret udmunder i en indløbsåbning (6) i den øverste endevæg (5) tæt på roterovnens cylindriske vægog har en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del af den cylindriske væg og på det nærmest vinkelret på roterovnens akse.

11. Apparat ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbsrøret og roterovnens øverste ende er tilvejebragt via en stationær cylindrisk del (11), der er ko-aksial med og mindre i diameter end roterovnen og definerer et spiral-35 strømningskammer med et tangentialt suspensionsindløb (1) og et aksialt suspensionsudløb (15), der står i forbindelse med roterovnen.