DK154897B - Fremgangsmaade og anlaeg til fremstilling af et hydraulisk bindemiddel - Google Patents

Description

DK 154897 B

Opfindelsen angår fremstillingen af et hydraulisk bindemiddel, d.v.s. et under vand hærdnende bindemiddel, især til puds- og murmørtel, hvor mindst én komponent brændes og om nødvendigt læskes samt eventuelt blan-5 des med andre komponenter.

De gængse metoder til fremstilling af hydrauliske bindemidler til puds- og murmørtel, f.eks. på basis af kalksten eller ler, er baseret på en teknik, der har været kendt i lang tid, og ved hvilken disse mineraler 10 aktiveres ad termisk vej. Under "aktivering" forstås herved uddrivningen af krystalvand, f.eks. ved gips, uddrivningen af bindingsvand, f.eks. OH-gruppernes bindingsvand ved lermineraler, eller uddrivningen af CO2, også kaldet afsyring, f.eks. fra calciumcarbonat.

15 Egnet til fremstilling af disse produkter er enkle skakt ovne og eventuelt forholdsvis små roterovne. Lejlighedsvis har man desuden allerede fremstillet hydrauliske bindemidler af den omtalte kategori ved svag forbrænding i anlæg til fremstilling af cementklinker, såfremt 20 anlæggets type principielt overhovedet tillod en sådan metode. Dette er f.eks. tilfældet ved anlæg, i hvilke der som udgangsmateriale anvendes pellets eller granuler .

Ved andre anlæg, f.eks. sædvanligvis med et svævegas-25 varmevekslersystem til forvarmning og kalcinering for synede anlæg til fremstilling af cementklinker efter tørmetoden, hvor råmaterialeblandingen kalcineres som mel, ville fremstillingen af sådanne produkter ikke være mulig af tekniske og økonomiske grunde.

30 Virksomheder, der driver sådanne anlæg, og som i deres salgsorienterede sortiment foruden cementsorter af høj kvalitet fører hydrauliske bindemidler til puds- og

DK 154897 B

2 murmørtel, er derfor ofte tvunget til at få leveret disse produkter via handelen, eventuelt med store transportomkostninger, for at undgå at skulle etablere et bekosteligt separat produktionsanlæg til fremstilling 5 af det hydrauliske bindemiddel.

Fra DE-offentliggørelsesskrift nr. 2 550 418 er det kendt at varmebehandle lerjord i et anlæg med en forvarmezone, en totrins-brændezone og en kølezone. Brændezonen er ved hjælp af en udskillecyklon, en materia-10 lefordeler og en returledning til brændezonen udformet som en cirkulationsstrækning for materialet. Dette kendte anlæg er ikke egnet til samtidig fremstilling af indbyrdes forskellige slutprodukter og ej heller beregnet til et sådant formål. Der afgrenes inden for pro-15 duktionslinien ikke nogen materialedelstrøm, som der næst uden for produktionslinien underkastes en særskilt varmeteknisk behandling, idet det samlede behandlede materiale efter en enkelt passage gennem brændezonen udskilles, og dette samlede materiale tilføres en køle-20 zone, eller idet en del af materialet recirkuleres til brændezonen (indre kredsløb), hvorved igen alt materialet tilføres kølezonen. Herved skal og kan der fremstilles kun ét produkt med såvidt muligt ensartet kvalitet og ensartede egenskaber.

25 Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en frem gangsmåde af den i krav l's indledning angivne art, ved hvilken man samtidigt kan fremstille flere produkter med forskellig brændingstilstand i ét og samme anlæg, især hydrauliske bindemidler til puds- og murmørtel.

30 Etablering af en speciel produktionslinie skal undgås, og der skal kunne anvendes et i sine hovedorganer uændret anlæg til fremstilling af cementklinker, uden at dette er til gene for anlæggets hovedproduktion, og især uden at anlæggets økonomi forringes ved driftstil-

DK 154897 B

3 stande, der er beliggende uden for anlæggets optimale punkt. Dette opnås ved det i hovedkravets kendetegnende del angivne. Herved opnås nemlig følgende fordele: - Der spares en separat produktionslinie og dermed 5 - investeringsomkostninger samt omkostninger til ener gi, drift og personale, - omkostninger til varmeforbrug på grund af integreringen af bindemiddelproduktionen i cementproduktionen , 10 - der opnås fleksibilitet i det ved anlægget fremstil lelige produktsortiment derved, at man i ét og samme anlæg samtidigt kan fremstille forskellige produkter, - der opnås besparelser ved bortfald af transportomkostninger på grund af produktionen af forskellige pro- 15 dukter på ét og samme sted, - uafhængighed af konkurrerende anlæg og fremmede anlæg, - man undgår et ved indkøb andet steds fra nødvendigt salgs-mellemlager, og - man opnår en rationaliseringseffekt.

20 Ved det i krav 2 angivne opnås en yderligere forøgelse af produktionsfleksibiliteten, især i tilfælde af forskellige og/eller skiftende udgangsblandinger. Således kræver f.eks. carbonater til deres afsyring en højere temperatur end den temperatur, der er nødvendig til 25 uddrivning af bindingsvandet fra lermineraler o.s.v.

Opfindelsen angår tillige et apparatur til udøvelse

DK 154897B

4 af fremgangsmåden ifølge opfindelsen i forbindelse med et anlæg til fremstilling af cement. Apparaturet er ejendommeligt ved det i krav 5's kendetegnende del angivne. Ved hjælp af dette apparatur kan der fremstilles 5 bestemte hydrauliske bindemidler, hvis egenskaber kan kombineres, så at der foruden egentlig cementklinker fra cementbrændeanlægget uden nævneværdige investeringer kan fremstilles yderligere produkter.

Ved det i krav 6 angivne opnås, at der kan udtages ma-10 terialeandele på steder med forskellige aktiveringstil stande .

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser en udførelsesform for anlægget 15 ifølge opfindelsen, fig. 2 i blokdiagram en anden udførelsesform for anlægget, og fig. 3 i større målestok og mere konstruktivt en detalje i fig 2.

20 Til det i fig. 1 viste anlæg hører en på sædvanlig måde som roterovn udformet cementbrændeovn, hvis røggas føres til en række cyklontrin 75, 74, 73, 72 og ved hjælp af en røggassugeblæser 77 suges ud af anlægget. På sin passage gennem anlægget møder den varme røggas det på 25 et materialeindføringssted 71 i anlægget indførte støv formede udgangsmateriale, der f.eks. kan bestå af mergel, kalkmergel og kalksten, hvorved der opretholdes en sådan sammensætning, at der i glødetabsfri tilstand fås omtrent følgende sammensætning:

DK 154897 B

5

CaO 60 - 70¾

Si02 18 - 24¾ A1203 4 - 8¾

Fe203 1 - 4¾ 5 MgO 0,5 - 5¾

Medens røggassen afkøles mere og mere på vej fra det fjerde cyklontrin 75 til det første cyklontrin 72, opvarmes det tilførte materiale progressivt i den modsatte retning. Gastemperaturen svinger efter det andet 10 cyklontrin 73 mellem 480° og 550°C, efter det tredje cyklontrin 74 mellem 650° og 700° og efter det fjerde cyklontrin 75 mellem 780° og 850°C.

Som beskrevet indtil nu svarer anlægget fuldstændigt til et konventionelt anlæg til fremstilling af cement.

15 Appareturet ifølge opfindelsen indbefatter i forbindel se med et sådant anlæg efter enkelte cyklontrin, på hvilke det tilførte materiale er blevet delvis afsyret, udtagesteder 78, hvor der fra anlægget kan fjernes udgangsmateriale til fremstilling af hydraulisk kalk.

20 Andelen af udtaget materiale i den samlede materiale mængde kan herved inden for vide grænser være bestemt af de pågældende økonomiske behov. Den nævnte materialeandels afsyringsgrad er som regel mellem 50 og 85¾, fortrinsvis mellem 62 og 12%. Man taler i denne forbin-25 delse om en tilsyneladende afsyring, fordi det udtagne materiale er en blanding af fuldstændigt afsyret støv, der er blevet medrevet af røggassen fra roterovnen, og af delvis afsyret tilført materiale, hvis afsyrings-grad i og for sig endnu ikke svarer til den i det ud-30 tagne blandingsmateriale konstaterede gennemsnitlige afsyringsgrad.

Det udtagne materiale underkastes først en køling og læskes dernæst til rumbestandighed. Ved reaktionen,

DK 154897 B

6 dør finder sted i forvarmeren, bindes nemlig ikke, som ved cementens endelige brænding, det ved calciumcarbo-natets afsyring dannede samlede calciumoxid til de resterende komponenter. Calciumoxidet forbliver nemlig 5 i fri tilstand i produktet, og dette calciumoxid skal læskes med vand, d.v.s. omdannes til calciumhydroxid.

Kalk, der ikke er læsket på korrekt vis, medfører under mørtelens tilberedning eller også efter hærdningen kraftig kalkdrivning under volumenforøgelse. Mørtelen 10 er med andre ord ikke rumbestandig (puds kan smuldre og falde af, og murværk kan blive ødelagt).

Til det læskede materiale kan der på sædvanlig måde tilsættes luftporedannere til forbedring af materialets forarbejdelighed. Som luftporedannere kan anven-15 des dels forsæbede naturlige harpikser m.m. og dels kunstige overfladeaktive stoffer af den art, der anvendes ved fremstilling af vaskemidler og badeskum. Ved tilsætning af formalet cementklinker kan styrken øges.

Er andelen af calciumhydroxid endnu for høj til det 20 ønskede anvendelsesformål, kan man ved tilsætning af formalet højovnsslagge, tras eller flyveaske forbedre slutproduktets evne til hydraulisk hærdning.

Ved den i fig. 2 viste udførelsesform for apparaturet indføres råmel fra en råmel-homogeniseringssilo 1 via 25 en dynamisk vejeanordning, fortrinsvis en båndvægt 2 ved 5 i et forvarme- og kalcineringstrin 3 hørende til et aggregat 4 til brænding af cementklinker. Råmelet passerer ned gennem forvarme- og kalcineringstrinnet 3 i intensiv varmeudveksling med varm gas, der ved 6 30 indføres i forvarme- og kalcineringstrinnet 3. Det kal- cinerede råmel føres ud af forvarme- og kalcineringstrinnet 3 ved 7 og indføres ved 8 i materialetilførselsdelen 9 hørende til et sintringstrin, i den viste udfø-

DK 154897 B

7 relsesform en roterovn med en brænder 11, der får tilført varm sekundær- og primærluft 12 fra en regnet i materialets fremføringsretning gennem anlægget efter roterovnen anbragt klinkerkøler 13, der via en ledning 5 14 er forbundet med brænderen 11. En fra ledningen 14 udgående forgreningsledning 15 fører varm friskluft fra klinkerkøleren 13 til en brænder 16 på en sekundær fyringsstation 17 inden for forvarme- og kalcine-ringstrinnet 3.

10 Den færdigbrændte klinker 18 køles i klinkerkøleren 13 og oplagres dernæst i en klinkersilo 19, hvorfra klinkeren ved hjælp af et doserende transportorgan 20 i pr. tidsenhed reguleret mængde tilføres en formalings-station 21. Den færdigformalede cement oplagres i en 15 oplagringsbeholder 22, hvorfra det færdige produkt fjer nes ved hjælp af transportkøretøjer 23, der transporterer cementen til forbrugsstedet.

Fra positionen 4 bortledes ved hjælp af en ikke vist forgreningsanordning samt en doserende indstillings-20 klap eller en. volumetrisk eller gravimetrisk doserende udtageanordning 24 en andel af det forvarmede og kal-cinerede materiale. Denne afgrenede materialeandel passerer dernæst kontinuerligt gennem et køleorgan 25 og tilføres fra dette kontinuerligt en læskestation 26, 25 i hvilken det læskes ved indsprøjtning af vand. Vandtilførselen er symboliseret ved brusere 27. Læskesta-tionen 26 er til fjernelse af støv ved hjælp af en ledning 28 sluttet til en central støvudskillelsesstation 29. Læskestationen 26 kan dog bortfalde, såfremt bin-30 demidlet ikke læskes på grund af en ringe aktiverings tilstand .

Det læskede materiale doseres gravimetrisk ved hjælp af en kontinuerligt arbejdende vejeanordning indbefat-

DK 154897 B

8 tende en båndvægt 30 og overføres til en silo 31, hvori det lagres, og hvorfra materialet på samme måde som cementen i siloen 22 borttransporteres til videreforarbejdningsstedet ved hjælp af transportkøretøjer 32. Røggassen, der føres ud fra forvarme- og kalcinerings-5 trinnet 3 ved 33, strømmer gennem en ledning 34 ind i støvudskilleren 29, fra hvilken udskilt støv gennem en ledning 35 atter tilføres processen ved 36, medens den rensede røggas gennem en røggasledning 37 og en varmgassugeblæser 38 samt en skorsten 39 slippes ud 10 i det fri.

Den kontinuerligt arbejdende vejeanordning 30 konstaterer det bortledte materiales faktiske vægt. Fra vejean-ordningen føres der vægtproportionale impulser gennem en styreledning 40 til en elektronisk komparator 41.

15 Fra en digital elektronisk forvælgeindretning 42 føres der gennem en styreledning 43 en nominel værdiimpuls til komparatoren 41, der ud fra en sammenligning af den nominelle værdi med den faktiske værdi danner en reguleringsimpuls, der som styresignal 45 via en sig-20 nalledning 44 tilføres den volumetrisk doserende udtage- anordning 24. Samtidigt føres den faktiske værdi fra båndvægten 30 gennem en styreledning 46 til en elektronregneenhed 47, som desuden får tilført en impuls 48 for den nominelle råmelværdi svarende til den i tids-25 enheden gennem sintringstrinnet 4 passerende materia lemængde. Begge disse værdier adderes og ledes som korrigeret nominel værdi 49 til den dynamiske vejeanord-ning 2 til dosering af råmeltilførselen til anlægget.

På denne måde korrigeres den ved 7 ved hjælp af udta-30 geanordningen 24 afgrenede delstrøm af delvis afsyret råmel praktisk taget uden tidsforsinkelse ved øget tilførsel af råmel. E symboliserer en til afsyringsgraden svarende faktor, der ligeledes tages i betragtning af regneenheden 47 til vægtudligning.

DK 154897 B

9

Fig. 3 viser i en med henblik på de enkelte funktions-elementers størrelsesorden tilnærmelsesvis realistisk udformning af apparaturets dele inden for et marterne cementklinker-produktionsanlæg. Fig. 3 viser mstteriale-5 udløbsenden 51 af den nederste cyklon 50 i et vearmeud- vekslingsaggregat med fire varmeudvekslingstrin.. Til cyklonens materialeudløbsende 51 er sluttet en anordning 52 med en reguleringsklap 53 til opdeling aaf materialestrømmen fra cyklonen 50 i to delstrømme. :T)en ene 10 delstrøm føres som vidtgående afsyret råmel gennem en faldledning 54 til materialeindløbshovedet 55 prat en roterovn 56 hørende til en iøvrigt ikke vist kJiinker-brændezone. Den anden delstrøm ledes gennem en fforgreningsledning 57 til en vandkølet kølesnegl 58, eder ikke 15 blot køler materialestrømmen, men er udformet sum et volumetrisk doserende bortledningsorgan. Det kø-lede materiale ledes fra kølesneglen gennem en faldledning 59 til en læskesnegl 60, i hvilken der i det ertdnu varme materiale fra dyser 61 indsprøjtes vand, der af sneglen 20 blandes intimt med materialet.

En allerede i fig. 2 ved støvledningen 28 antydet støvbortledningskanal 62 er med undertryk sluttet til et i fig. 3 ikke vist støvudskillelsesorgan svarende til støvudskilleren 29 i fig. 2.

25 Fra læskesneglen overføres læsket materiale ved hjælp af en gravimetrisk doserende båndvægt 63 til en laste-silo 64, fra hvilken materialet i silovogne 65 ttransporteres til forbrugsstedet. Siloen 64 har et hoved 66, der tjener som hermetisk støvtæt afskærmning for mate-30 rialets transportvej fra læskesneglen 60 via båndvægten 63 ind i siloen 64, og som derfor ligeledes .-er forsynet med en støvbortledningskanal 67, som mediet lille undertryk er sluttet til den centrale støvudskittler, der ikke er vist i fig. 3, men som svarer til sirøvudskil-35 leren 29 i fig. 2.

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et hydraulisk bindemiddel, især til puds- og murmørtel, hvor mindst én komponent brændes, om nødvendigt læskes og eventuelt blandes med andre komponenter, kendetegnet 5 ved, at der fra en med henblik på cementklinkerproduk- tion sammensat støvformet råmaterialestrøm, som i en materialeforvarmezone er dehydratiseret og i det mindste tildels kalcineret ved ca. 450°C, i forvarmezonen fra cementklinkerproduktionen fjernes en andel af det 10 således behandlede råmateriale, og at denne materiale andel køles i en fra klinkerproduktionen adskilt kølezone og anvendes til fremstilling af det hydrauliske bindemiddel, medens råmaterialets anden andel fra forvarmezonen brændes til cementklinker.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte delstrøm separat udtages fra forvarme-zonens område ved temperaturer mellem 450°C og 900°C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der mellem forvarmezonen og klinkerbræn- 20 dezonen på mindst tb steder udtages delstrømme med ind byrdes forskellige temperaturer og tilsvarende forskellige aktiveringstilstande, og at delstrømmene forenes i en blanding til fremstilling af et hydraulisk bindemiddel.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kende- 25 tegnet ved, at der afgrenes mindst én delstrøm med en afsyringsgrad på mellem 50¾ og 85%, fortrinsvis mellem 62¾ og 72¾.

5. Apparatur til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et vilkårligt af kravene 1-4 i forbindelse med et cement- DK 154897 Β ------- 11 produktionsanlæg med en forvarme- og kalcineringszone (3), en klinkerbrændezone (10) og en kølezone (13), kendetegnet ved, at der i området væd forvarmezonen er anbragt organer (24, 52, 78) til udtag-5 ning af en del af råmaterialet fra cementproduktions- anlægget, hvilke udtageorganer i materialets gennem-løbsretning står i forbindelse med et fra nævnte kølezone (13) adskilt køleorgan (25, 58) og om nødvendigt med en indretning (26, 60) til læskning af materialet.

6. Apparatur ifølge krav 5, kendetegn æt ved, at der mellem forvarmezonen og klinkerbrændezonen er anbragt mindst to udtageorganer (24, 52, 78).

7. Apparatur ifølge krav 5 eller 6, kende i± egne t ved et fortrinsvis doserende udtageorgan (52, 15 58).