JPS6247828B2 - - Google Patents

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JPS6247828B2
JPS6247828B2 JP53031151A JP3115178A JPS6247828B2 JP S6247828 B2 JPS6247828 B2 JP S6247828B2 JP 53031151 A JP53031151 A JP 53031151A JP 3115178 A JP3115178 A JP 3115178A JP S6247828 B2 JPS6247828 B2 JP S6247828B2
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JP
Japan
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stage
calcination
exhaust gas
smelting
preheating
Prior art date
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JP53031151A
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English (en)
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JPS53121028A (en
Inventor
Doisuneru Heruberuto
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz AG
Publication of JPS53121028A publication Critical patent/JPS53121028A/ja
Publication of JPS6247828B2 publication Critical patent/JPS6247828B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434—Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/003—Cyclones or chain of cyclones

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原料を予熱段階、仮焼段階、半融
段階、冷却段階による段階的熱処理することによ
つて原料からセメントクリンカーを製造する方法
に関する。この方法では各種の燃料から出る熱を
仮焼段階でも半融段階でも供給する。この発明は
以上の方法を実施するための装置にも関するもの
である。
セメント原料を仮焼段階での燃料供給と原料側
に後接続した半融段階での燃料供給とによつて熱
処理するための方法と装置は知られている。この
公知の態様では半融段階がその燃焼空気を直接冷
却段階から得るのに対して、半融段階か或いは冷
却段階から仮焼段階へガスと空気を送るための方
法はいくつかある。
仮焼段階に特別に供給された燃料の燃焼に必要
な空気は、冷却段階からきて過剰量が半融段階を
通つて流れて半融段階の排ガスと混合してこの半
融段階から仮焼段階に流れ込む。即ち仮焼段階の
燃焼帯域で必要な酸素の全量はロータリーキルン
の排ガスと共に寄せてくる（ドイツ連邦共和国特
許出願公開第2324565号公報）。
仮焼段階に必要な燃焼空気を半融段階の回避の
下に仮焼段階に直接供給することも知られてい
る。その場合該燃焼空気は混合しないで仮焼段階
での燃料の燃焼に役立つ。そうすると仮焼段階の
排ガスは仮焼段階を通過する半融段階の排ガスで
浄化されて予熱段階に供給される（ドイツ連邦共
和国特許出願公開第2248030号公報）。
更に、仮焼段階に必要な燃焼空気を、やはり半
融段階を回避して仮焼段階に直接供給するが、し
かし半融段階からでる排ガスと混合した後に供給
することが知られている。燃焼空気と半融段階の
排ガスとの混合は仮焼段階に供給される燃料の燃
焼に役立つ。その後仮焼段階の排ガスが全部予熱
段階に供給される（ドイツ連邦共和国特許出願公
開第2360580号公報）。
これらの公知の方法には、仮焼工程の経過の速
度と熱需要の点に関する著しい欠点がある。これ
らの欠点は石灰石粒子からのCO2の追い出し機構
によるものである。
石灰石粒子の仮焼が三つの標軸によつて異なつ
ていることは知られている。即ち１粒子の粒度、
２加熱媒体の雰囲気中での粒子の滞留時間、３仮
焼温度である。
工業的に製造された原料粉末の粒度と粒子分布
は殆ど影響を受けない。即ち熱交換器中の塊状化
工程によつては制御できない。仮焼段階での石灰
石粒子の滞留時間はたとえば懸垂式熱交換器の場
合には数秒以上にはのばせない。
従つて経済的に実施可能な対策としては次の理
由から標軸「仮焼温度」の変更のみが行なわれ
る。
石灰石粒子を囲んで、通常はガス状である加熱
媒体から必要な脱酸熱が粒子に伝導されなければ
ならない。そのために加熱媒体は必要に応じて石
灰石粒子より高い温度でなければならない。粒子
の外層が脱酸されるや否や、脱酸熱はこの粒子に
通されなければならない。工程、熱伝導及び熱伝
達は温度差が大きくなればなる程それだけ早くな
る。熱伝導と熱供給は他面、追い出されたCO2に
よつて妨げられる。このCO2は粒子内部で熱供給
の方向に逆らつて流れて、粒子表面から出る際に
この表面と加熱媒体が熱伝導するのを妨げる。
脱酸工程中に熱を発散する媒体に最早熱を供給
しないと、即ち脱酸のために利用できる熱量を脱
酸されるべき材料に関する比量による以外に脱酸
工程開始時の温度と脱酸温度自体との差によつて
のみ定めてあり且つそれによつて限定されている
場合には吸熱の脱酸工程の結果この熱を発散する
媒体の温度は急速に低下する。しかし既に前記し
たように、仮焼工程の経過に対する関係は次第に
悪化する。
しかし熱放散媒体としての脱酸されるべき粒子
を囲む雰囲気を、中で燃料が燃焼できるように形
成する場合には、仮焼工程の経過はそれ自体が改
善される。何となれば熱放散媒体の温度は粒子の
前進する脱酸の場合にも、燃料の熱が供給される
間低下しないからである。反対にこの温度は、脱
酸が増加すると共に粒子内部への熱の輸送が妨げ
られる場合にさえ理論的には上昇する。
しかし実際には、粒子を囲む雰囲気が既に燃焼
と可成りの量の脱酸の開始時に不活性ガスから成
り、脱酸のためのより高い初温度の該部分が有効
な熱を供給する場合でさえこの工程は明らかに妨
げられる。このために他面比ガス量も非常に増大
し、それは再び純粋な空気中の予定の大量の燃料
の燃焼の場合よりずつと早く加熱媒体の温度低下
が結局は、最早脱酸のための充分な熱輸送が行な
われない下限に達する結果になる。成る程仮焼温
度を上げるために更に燃料の熱を供給すると理論
的には仮焼工程を改善することにはなるが、しか
し一方予熱段階の終りの排ガス損失は多くなり、
その結果この対策は経済的には最早実施不可能に
なる。
始めに記載した公知の方法では前に記載した欠
点があれこれの態様で常に生じて、結局セメント
クリンカーの燃焼のための熱の比消費量が増大す
る。前記の欠点は更に次のことによつて大きくな
る。即ちこの方法の実施のために用いる装置の技
術によつて制限された時間と、仮焼工程と原料の
影響されない粒度と粒子分布の結果、加熱媒体が
理論的には放出できない熱量を残らず放出できる
ことになる。
従つてこの発明の基本課題は、前記の欠点を除
去し改善された方法とセメントクリンカーの多段
式燃焼のための装置を作つて、仮焼段階で原料を
妨げられず且つ急速に仮焼することができるよう
にして同時に燃焼過程の熱経済性を改善すること
にある。
その課題はこの発明に従つて、仮焼段階を予備
仮焼段階と二次仮焼段階に区分して、処理される
べき原料を先ず予備仮焼段階に、次に二次仮焼段
階に通して、予備仮焼段階を専ら半融段階の排ガ
スとそして二次仮焼段階を空気を使う燃料燃焼に
よつて加熱することによつて解決される。原料の
仮焼を二つの段階に通常に区分することには、仮
焼段階における仮焼工程を正確に制御して予定の
仮焼度に合わせることができるという利点があ
る。このようにして予備仮焼段階で原料の高温加
熱と初めに始まる仮焼のための熱伝達が比較的抵
抗なしに、従つて急速に行なわれて、その結果熱
放出媒体、即ち半融段階の排ガスの温度が低下す
るにも拘らず、材料への熱伝達が速く進む。二次
仮焼段階では空気中での燃焼の際の燃料の熱の供
給によつて、仮焼に好都合な雰囲気と仮焼の進行
の際に行なわれる重要な熱伝達に必要な、熱放出
媒体と仮焼すべき原料との間の温度差を最善の状
態に調整することができる。このようにして最善
の燃料利用が保証されており、仮焼過程の案内が
最良の場合に燃焼工程の熱経済性も改善される。
その場合二次仮焼段階での燃焼空気として冷却段
階からの排気が使われるのが好都合である。
この発明の態様では、予備と二次の仮焼段階の
排ガスが予熱段階の加熱に共通に使用される。こ
のようにして半融段階から出る加熱排ガスの総量
と、仮焼段階から出る加熱燃焼ガスの総量とが原
料の予熱のために利用される。予熱段階では著し
い化学的過程、特に石灰石粒子からのCO2追放が
行なわれないので、加熱ガスの感知可能な熱の単
位を原料の予熱のために有利に利用することがで
きる。
この発明の別の態様では、半融段階の排ガスの
一部を予備板焼段階に入る前に抜き出して燃焼過
程から遠ざける。この対策は特にアルカリ含有材
料の場合に有利と証明されている。何となれば半
融段階で原料から大量に蒸発したアルカリを燃焼
過程から少なくとも部分的にとり除くことができ
るからであり、従つて燃焼過程におけるアルカリ
循環を最も代表的な程度に軽減して、燃焼過程に
おける障害の危険が回避されるからである。
この発明は前記の方法を実施するための装置に
も関する。この装置はセメント原料又はセメント
クリンカーの予熱仮焼、半融、冷却のための装置
から構成される。この装置の特徴は次の通りであ
る。即ち仮焼のための装置が相互に分離された二
つの装置、即ち予備と二次の仮焼装置とに分かれ
ていて、これらの装置を順に処理されるべき原料
が通過し、その場合ガス側で予備仮焼装置が半融
装置とそして二次仮焼装置が燃焼空気を供給する
ための装置と結合している。セメントクリンカー
製造装置はこのように構造上は簡単な態様になつ
ていて、この装置で始めて、セメント原料を相互
に分れた二つの段階で最善状態に仮焼することが
可能になる。予備仮焼段階では原料が専ら半融段
階の加熱排ガスと接触させられ、その結果そこで
は材料への熱伝達が極めて速く進む。続いて高温
加熱され且つ予備仮焼材料が加熱ガス雰囲気中に
入れられ、この雰囲気中で再び材料のその後の完
全な仮焼のための最善の条件が支えられている。
これによつて石灰石粒子の仮焼工程が著しく制御
されて、供給された熱の完全な利用が行なわれ
る。その場合、二次仮焼装置が冷却装置と連結し
て、冷却段階の排気が二次仮焼段階に供給される
のが好都合である。
この装置の構成では、予備仮焼装置と二次仮焼
装置がガス側で予熱装置と結合している。これに
よつて、予備仮焼段階と二次仮焼段階で集まる加
熱排ガスの総量を原料の予熱のために利用するこ
とができる。
この発明の更に別の態様では、予熱、予備仮
焼、二次仮焼のための装置がサイクロン式熱交換
器から構成されている。このようにすることによ
つて特に有利な態様で、浮遊中のセメント原料粉
末に対するこの発明の方法の実施が可能になり、
熱ガス流中での原料の細かい拡散の結果予備と二
次の仮焼段階における仮焼過程の点で特に好都合
な条件が保証される。
一実施例を示した図について更に詳しく説明す
る。
第１図にはこの発明による方法を図式的に示し
てある。冷却原料１が予熱段階２に供給され、こ
こから加熱原料３として予備仮焼段階４に入り、
そこで高温に加熱されて予備仮焼される。続いて
予備仮焼された原料５は二次仮焼段階６へ導入さ
れ、脱酸された材料７としてここから出て行く。
それが半融段階８に供給されて、ここからセメン
トクリンカー９として出て行く。クリンカーの冷
却はこれに続いて冷却段階１０で行なわれる。冷
却されたクリンカー１１が冷却段階１０から出る
と共にセメントクリンカーの多段式燃焼の過程が
終了する。
冷却段階１０での直接及び（或いは）間接の冷
却のために特に空気１２が使われる。この空気は
部分流１３と共に加熱された燃焼空気として半融
段階に、他の部分流１４と共に二次仮焼段階６に
導入される。半融段階８では燃料１５の燃料が行
なわれる。半融段階の排ガス１６は予備仮焼段階
４に導かれる。二次仮焼段階６では燃料部分１７
が燃焼される。この段階の排ガス１８は予備仮焼
段階の排ガス１９と共に加熱媒体として予熱段階
２で使用される。この予熱段階２から最後に排ガ
ス２０が出て行く。この排ガスは場合によつては
原料乾燥又は燃焼過程に先がけた先の方法段階の
ために利用することができる。排ガス１６の部分
流２１は、半融段階と予熱段階との間に有害な材
料循環の発生するのを防ぐために、この発明によ
つて部分ガス出口２２を介して燃焼過程から除く
ことができる。
この発明による方法は、特に原料粉末の形の原
料を加工する際に使用されるが、無論原料をたと
えば粒状化する加工の際にも使用することができ
る。
第１図に個々に図式で示した方法過程を実施す
るための諸装置は原則的には原料の予熱高温加
熱、予備仮焼及び二次仮焼のための装置と、原料
をセメントクリンカーに半融するための装置と更
に焼いたクリンカーの冷却のための装置とから構
成される。これらの装置は、セメント製造設備の
熱経済性を最善の状態にするために対流中で働く
べきであり、セメント原料の予備と二次の仮焼の
ための装置もやはり対流中で働くべきである。し
かしこの発明による方法過程に対して横流或いは
直流中でも作動する装置が可能であり、結局すべ
ての組み合せも無論可能である。
第２図にこの発明の方法を実施するためのセメ
ント設備の好ましい実施態様を示してある。この
セメント設備は、上下に重ねた四つのサイクロン
２４を有する浮遊ガス熱交換器２３から構成され
ていて、サイクロンはロータリーキルン２５に前
置接続してあり、このロータリーキルンには格子
クーラー２６が後置接続されている。熱交換器２
３は三つのサイクロンを有する予熱段階２、最下
位のサイクロンと炉排ガス導管２７とから形成さ
れた予備仮焼段階４、原料粉末側に後置接続され
た、たて型反応装置２８と分離サイクロン２９と
から構成される二次仮焼段階６とから形成されて
いる。たて型反応装置２８はガス側で格子クーラ
ー２６に連結されている。ロータリーキルン２５
から最下位のサイクロンに通じる排ガス導管２７
内にはロータリーキルンから出る排ガスの出口に
部分ガス出口２２のための装置３０を配設してあ
る。浮遊ガス熱交換器２３は上部に冷却原料粉末
を供給する導管３１を有し、下部には予熱されて
仮焼された粉末を排出するための導管３２を有す
る。排出導管は二次仮焼段階６の分離サイクロン
２９をロータリーキルンの炉入口ヘツド３３に結
合している。熱交換器２３には最後に排ガス側に
調節可能な送風機３４が接続されている。
第２図に図式的に示した設備にはセメント製造
の近代的方法技術から知られている測定・調節技
術があり、これがプログラム化された電子計算機
を使用してもセメント製造過程の監視と調節に役
立つ。
以上に記載した設備の作動態様は次のようなも
のである。即ち冷却セメント原料粉末は浮遊ガス
熱熱交換器２３内で上部の供給導管３１を介して
供給され、上昇してくる加熱ガスとの流中で熱交
換器を通過する。上部の三つのサイクロン２４か
ら構成される予熱段階２で予熱されたセメント原
料粉末は第３サイクロンから出て予備仮焼段階４
に入り、そこで排ガス導管２７の下部に入れら
れ、加熱された炉排ガス流中で細かに分散され
る。この加熱ガス雰囲気中では予熱された原料粉
末の高温加熱と、ここで始まる仮焼のための熱伝
達が比較的抵抗なく且つ急速に進行するので、
個々の石灰石粒子からCO2追放が急速に達成され
て、熱を発散する媒体の温度が下るにも拘らず材
料への熱伝達が極めて速く進み、石灰石粒子の仮
焼は粒子核の近く迄滲透することができる。
浮遊ガス熱交換器の予備仮焼段階からは予備仮
焼された材料が導管３５を経て二次仮焼段階６に
入り、そこでたて型反応装置２８に移り、ここで
燃料熱が燃料燃焼時バーナー３６によつて加熱さ
れたクーラー排気１４中に供給される。これによ
つて、原料粒子の核に到る迄進行する仮焼の際の
重要な熱伝達に必要な、熱放出媒体と仮焼すべき
材料との間の温度差を最善状態に設定することが
保証される。この場合も材料の流れの分散による
細かい溶解が最良の熱伝達と従つて又燃料利用に
好都合である。二次仮焼段階６で完全に仮焼され
た材料は分離サイクロン２９によつて加熱された
燃焼ガスからの分離の後に導管３２を経てロータ
リーキルン２５の炉入口ヘツド３３の中へ導入さ
れて、そこで専ら半融される。ロータリーキルン
２５では加熱されたクーラー排気１３によつて燃
焼過程に必要な残りの燃料１５が燃焼される。こ
れによつて所謂短ロータリーキルンの装入も可能
になり、その結果仮焼工程の最善の調節と燃焼過
程の最善の経済性の他に設備投資さえも安くする
ことができる。
予備仮焼段階４の排ガス１９と二次仮焼段階６
の燃焼ガス１８は合一されて予熱段階の加熱、原
料の予熱のために共通して浮遊ガス熱交換器の上
部の三つのサイクロン段階で使われる。
アルカリ含有量の多い原料から作られるセメン
トクリンカーを燃焼させたい場合には、この発明
による方法は、炉排ガスの一部分２１を部分ガス
引出装置３０を介して燃焼過程から除いて、半融
段階と予熱段階の間の有害な材料循環の成立を防
ぐ。
セメント設備の構造上の構成に関してこの発明
の枠内で多数の変形が可能である。そういうわけ
でたとえば図示の浮遊ガス熱交換器が図示のと異
なるサイクロン段階を有することができる。ま
た、二次仮焼段階の排ガスをすべての当業者に周
知のガス案内構造を介して部分ガス排出装置３０
の上の排ガス導管２７に案内して、次に予備仮焼
段階の全排ガスを直接浮遊ガス予熱器の予熱段階
に送ることも可能である。
第１図に示したこの発明の方法は成る程特に原
料粉末の形の原料の加工に際して且つ第２図に示
したセメント設備中で使用されるが、更に、原料
をたとえば、粒に加工する場合にも無論使用可能
で、且つこれに対応する処理装置が使用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は個々の方法過程の特別の実施態様の記
載のないこの発明による方法の経過の図式図、第
２図はこの発明による方法の実施のためのセメン
ト製造施設の図式図である。 図中符号、２…予熱装置、４…予備仮焼装置、
６…二次仮焼装置、８…半融装置、１０…冷却装
置、２２…部分ガス出口、２３，２９…サイクロ
ン式熱交換器、２５…ロータリーキルン、２６…
格子クーラー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 予熱段階、仮焼段階、半融段階、冷却段階に
    よつて原料を段階的に熱処理し、仮焼段階でも半
    融段階でもすべての種類の燃料から熱を給送し、
    仮焼段階を予備仮焼段階と二次仮焼段階とから構
    成し、予熱された原料を予備仮焼段階と二次仮焼
    段階とに通し、予備仮焼段階を半融段階の排ガス
    により且つ二次仮焼段階を燃料の燃焼により冷却
    機熱気中で加熱する、原料からセメントクリンカ
    ーを製造する方法において、原料の全量をまず予
    備仮焼段階で、続いて二次仮焼段階で加熱し、予
    備仮焼段階の排ガスと二次仮焼段階の排ガスと
    を、予熱段階の加熱のために使用する前に混合す
    ることを特徴とする、方法。 ２ 半融段階の排ガスの一部を予備仮焼段階に入
    れる前に取り出して且つ燃焼工程から除去する、
    特許請求の範囲１に記載の方法。 ３ セメント原料、セメントクリンカーの予熱、
    仮焼、半融、冷却のための装置から成り、予熱さ
    れた原料のために予備および二次の仮焼装置を配
    設し、ガス側では予備仮焼装置を半融装置と、二
    次仮焼装置を冷却装置から出る熱い排気を給送す
    るための装置と連結してある、原料からセメント
    クリンカーを製造するための装置において、原料
    側で予備仮焼装置と二次仮焼装置とを前後に連結
    して、予熱装置２から出る全原料をまず予備仮焼
    装置４に、続いて二次仮焼装置６に通し、予備仮
    焼装置４を半融装置２５の排ガス導管２７と後置
    接続した最下段のサイクロン２４とから構成し、
    原料側に後置接続された二次仮焼装置６をたて型
    反応装置２８と分離サイクロン２９とから構成
    し、全サイクロン２４と分離サイクロン２９が浄
    化された排ガスをわきへ引きだし、予備仮焼装置
    ４の、最下段のサイクロン２４と二次仮焼装置６
    の分離サイクロン２９を排ガス側で連結して且つ
    予熱装置２と連結してあることを特徴とする装
    置。 ４ 半融装置２５から出る排ガスの排出口に直接
    部分ガス出口２２を配設してある、特許請求の範
    囲３に記載の装置。
JP3115178A 1977-03-21 1978-03-20 Method and apparatus for multistage combustion of cement clinkers Granted JPS53121028A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2712238A DE2712238C2 (de) 1977-03-21 1977-03-21 Verfahren und Vorrichtung zum mehrstufigen Erbrennen von Zementklinker

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53121028A JPS53121028A (en) 1978-10-23
JPS6247828B2 true JPS6247828B2 (ja) 1987-10-09

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ID=6004172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3115178A Granted JPS53121028A (en) 1977-03-21 1978-03-20 Method and apparatus for multistage combustion of cement clinkers

Country Status (8)

Country Link
US (2) US4183762A (ja)
JP (1) JPS53121028A (ja)
BR (1) BR7801699A (ja)
DE (1) DE2712238C2 (ja)
DK (1) DK151874C (ja)
ES (1) ES467881A1 (ja)
FR (1) FR2384727A1 (ja)
GB (1) GB1595573A (ja)

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