WO2012175415A1 - Verfahren sowie eine anlage zur herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen stoffes - Google Patents

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Kathrin Rohloff
Dirk Schefer
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Thyssenkrupp Polysius Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method and a system for producing a hydraulic or latent hydraulic substance.
  • a method for the thermal treatment of ladle slag is already known in which liquid metallurgical slag is poured into a rotating drum partially filled with steel balls. Due to the rotational speed of the steel balls they are not covered by the liquid steel cooled by the steel balls. After plasticizing and curing the slag, the steel balls transport the slag to a cooling water area. The water-cooled slag and the steel balls pass through a grate-shaped grate into an outer cylinder where the slag is again cooled with water. The high-speed steel balls separate slag and steel.
  • a disadvantage of this known method that the cooling of the slag in the
  • a disadvantage of this method is the high energy consumption.
  • DE 40 21 329 C2 describes a method in which hot, liquid slag is applied to the surface of a fluidized bed, which consists of sand as a carrier material.
  • the slag is due to the fluidized bed movement in small Particles split, which slowly sink and solidify while cooling.
  • the dry granulated slag is removed from the container through an opening. As far as still adhering to the withdrawn from the container slag sand, this is sieved in a screening machine and returned.
  • the invention is based on the object to provide a method and a system that allow a simple, thermally favorable and precisely controllable production of a hydraulic or latent hydraulic material (for possible use as a binder and / or binder additive) from a molten raw material, wherein it it is possible to recover a considerable proportion of the energy contained in the molten starting material for further use and thus additionally to save C0 2 , for example in the production of a binder.
  • a molten-liquid starting material is brought into contact with carrier elements in such a way that it solidifies by cooling on the carrier elements as a glassy layer which at least partially envelops the individual carrier elements.
  • This type of solidification of the starting material makes use of a large contact surface between the molten material and the carrier elements, which leads to a particularly good heat transfer.
  • the material of the layer is removed by mechanical action of the support elements before it is further processed to the final product.
  • This type of detachment of the layer-forming material from the carrier elements is energy-saving and can be associated, if necessary, with a comminution or pre-shredding of this material.
  • the removal of the material of the layer of the carrier elements by mechanical action can be carried out in a rotating drum, wherein the coated carrier elements form either the entire amount of filler or (in addition to uncoated balls) only a portion of the amount of filler.
  • the coating of the carrier elements with the molten starting material may take place either outside or inside the aggregate (eg the drum) in which the subsequent removal of the material of the layer takes place.
  • carrier elements are particularly well suited for the adhesion of material, if they consist of a material which has a good conductivity and thus can effectively extract energy from the melt.
  • a jacket of molten material is formed around the individual carrier elements.
  • the support elements made of a metal or a metal alloy, preferably a metal-copper alloy.
  • support members made of steel are preferably hollow and the cavity is filled with a material whose state of aggregation during the
  • Coating and / or solidification process of the carrier elements with the molten starting material changes.
  • Good results have been obtained in the experiments with a salt or salt mixture as a filling material which, during the coating and / or solidification process, changes from the solid to the liquid state of aggregation when the carrier elements come into contact with the molten starting material.
  • the energy necessary for the liquefaction of the filling material is removed from the molten starting material, the temperature of which thereby decreases and which solidifies after a very short time as a layer adhering to the carrier element.
  • the molten starting material can be brought into contact with the carrier elements in different ways.
  • the support elements may be immersed, for example, in the molten material or with the molten material to be poured over. Also a spraying of the carrier elements with molten material is conceivable.
  • the carrier elements are passed through a rotating aggregate, in which the carrier elements initially come into contact with the molten starting material and in which the solidification of the sheathing layer then takes place by cooling.
  • the removal of the material of the layer from the carrier elements can be carried out at least partially in a cooling device, through which the carrier elements are passed after passing through the rotating aggregate.
  • Another possibility is to carry out the removal of the material of the layer from the carrier elements at least partially already in the rotating aggregate, in which the coating of the carrier elements takes place.
  • the carrier elements are recirculated after removal of the material of the layer and after cooling for re-coating with molten starting material.
  • the heat introduced into the process by the molten starting material, which is stored in the carrier elements, in the material of the layer and / or in the material removed from the carrier elements, can be at least partially recovered in a heat exchanger system in an expedient embodiment of the method.
  • the heat introduced by the molten starting material and stored in the carrier elements, in the material of the layer and / or in the material removed from the carrier elements can be removed in a first section of the heat exchange system from the carrier elements, the material of the layer and / or the carrier elements Material at least partially be transferred at least one cooling medium and at least partially recovered in a second portion of the heat exchange system.
  • various cooling media can be used, of which z. B. a gaseous and / or liquid cooling medium from the outside to the support elements, the material of the layer and / or removed from the support elements material acts, while another cooling medium by the support elements themselves (optionally with salt or salt mixture contained therein) is formed which, so to speak, cool the enveloping layer from within.
  • the cooling device through which the support elements are passed after passing through the rotating aggregate, may preferably be a cooler, as used in the cement field, such as a traveling grate, sliding grate or walking floor cooler.
  • a cooling medium is preferably used air, which is performed in cross-flow or countercurrent to the bed of the support elements.
  • the cooling device can also be constructed such that it initially quenches the carrier elements with a liquid veil and then cools them down to final temperature in the further course of the cooling with a cooling gas.
  • the energy recovered in the heat exchange system can be used for power generation or for heat engineering purposes. This can also save energy for the further comminution of the material removed from the carrier elements of the layer.
  • Trials also looked at how to best remove the material of the layer from the substrates. Basically, it is possible, the coated support elements by sound, ultrasound or vibration in To put vibration until the natural frequency of the support elements is exceeded and the material of the layer separates from the support elements.
  • a mechanical action is usually simpler by a relative movement between adjacent carrier elements or between carrier elements and the walls of a unit receiving them, for example a rotating drum.
  • the detached fine-grained material can be branched off in a suitable manner (for example by screening or sifting) from the material flow supplied to the further cooling and grinding. After fines have been separated, coarser particles can be further ground to a desired Blaine value depending on the end product requirements. For this purpose, a grinding circuit or an interconnection of several grinding units can be provided.
  • the carrier elements After the material of the layer has been removed from the carrier elements and the carrier elements have been sufficiently cooled by a gas and / or a liquid, they are recirculated and brought into contact again with the molten starting material.
  • the carrier bodies should be cooled to a temperature which is below the solidification temperature of the molten starting material, preferably less than 800 ° C, more preferably less than 100 ° C, and finally preferably less as -5 ° C.
  • the support elements can be guided along corresponding heat exchanger units.
  • the removed from the support elements material of the layer has hydraulic or latent hydraulic properties at the latest after the grinding. It can serve as a binder and / or as an additive for a binder. By its use, a high proportion of C0 2 is saved compared to conventionally produced Portland cement or metallurgical cement.
  • FIG. 1 Two embodiments of the invention are illustrated schematically in Figs. 1 and 2 of the drawing.
  • the plant according to FIG. 1 contains a casing reactor 1, a cooling device 2, a power generator or heat exchanger 3, a heat exchanger or power generator 4, mills 5 and 6, a cooling device 12 and a mixer 15.
  • the wrapping reactor 1 is a unit rotating about its longitudinal axis, slightly inclined in the longitudinal direction and can, for example, by a
  • the cooling device 2 is designed, for example, as a traveling grate, sliding grate or walking floor cooler. It is supplied from below with cooling gas 20 and may contain a device for supplying a liquid cooling medium 18 in the front region.
  • the power generator 3, the heat exchanger 4, the mills 5 and 6, the cooling device 12 and the mixer 15 may be formed in a conventional manner and require no further explanation here.
  • a molten starting material 7 in the first (left) region of the casing reactor 1 is brought into contact with spherical cold carrier elements 8b.
  • the molten starting material cools and solidifies on the carrier elements 8 as a glassy layer which at least partially encases the individual carrier elements 8.
  • the support elements migrate in a rotating manner
  • Envelope reactor 1 from left to right.
  • the first (left) region of the cladding reactor 1 serving for coating the cold carrier elements is delimited in the drawing by a dashed line 1a.
  • a screening intermediate wall or a storage ring can be provided.
  • a heating device may be provided in the said first region of the cladding reactor 1 serving for coating in order to prevent caking of the molten starting material on the inner wall of the cladding reactor 1.
  • a gaseous and / or liquid, preferably inert or oxygen-free cooling medium 19 is introduced into the sheath reactor 1, either (solid arrow 19) in countercurrent or (dashed arrows 19) in Direct current or cross current is guided to move the coated support elements.
  • the coated and already slightly cooled carrier elements 8 enter the cooling device 20, in which by a liquid cooling medium 18 and / or a gaseous cooling medium 20, a further cooling of the support elements 8, the material of the layer and of the carrier elements 8 remote Materiales done.
  • the material 9a removed from the carrier elements in the casing reactor 1 and the material 9 removed from the carrier elements 8 in the cooling device 2 are further comminuted in the mill 5 (and possibly in a second mill 6).
  • the thus obtained latent hydraulic material 11 can be deducted as the final product or in Mixer 15 are processed with a binder 16 to a binder mixture 17 on.
  • the heated gaseous cooling media 19 and 20 are withdrawn from the jacket reactor 1 or from the cooling device 2 and enter (for example in the form of water vapor 10) in the power generator 3, the current 13 provides.
  • a heat exchanger could be used for energy recovery.
  • the cooled cooling medium e.g., water / gas
  • the already cooled in the heat exchanger 4 support elements of the cooling device 12 are supplied and further cooled therein before they are recirculated to the inlet side of the jacket reactor 1 and again covered with molten starting material 7.
  • the heat stored by the molten starting material 7 into the system and stored in the carrier elements 8, in the material of the layer and in the material 9, 9a removed from the carrier elements 8, is stored in a first section (cladding reactor 1 and Cooling device 2) of the entire heat exchange system partially to a plurality of cooling media (cooling media 18, 19, 20 and support elements 8) transmitted and then partially recovered in a second section (power generator 3 and heat exchanger 4) of the heat exchange system.
  • FIG. 2 the same reference numerals as in FIG. 1 are used for corresponding elements.
  • the removal of the material of the layer from the carrier elements 8 and the cooling of the material of the layer take place completely in the rotating jacket reactor 1. From this reactor 1, the material removed from the carrier elements is removed Layer fed to the mills 5 and 6, while the liberated from the material of the layer carrier elements from the reactor 1 pass directly into the heat exchanger 4.
  • a cooling device 2 may be provided in the system according to FIG. 2 in order to further cool the latent hydraulic substance 11 after leaving the mill 5 (and possibly the further mill 6).
  • the heated gaseous cooling medium 19 can be fed to the heat exchanger 4 as water vapor 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes, wobei a)ein schmelzflüssiges Ausgangsmaterial mit Trägerelementen so in Berührung gebracht wird, dass es sich durch Abkühlung an den Trägerelementen als eine die einzelnen Trägerelemente wenigstens teilweise ummantelnde, glasige Schicht verfestigt, b)und dass das Material dieser Schicht durch mechanische Einwirkung von den Trägerelementen entfernt wird, c)während die Trägerelemente nach Entfernung des Materials der Schicht und Kühlung der Trägerelemente zur erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial rezirkuliert werden.

Description

Verfahren sowie eine Anlage zur Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes. Durch die CN 101545018 A ist bereits ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Pfannenschlacke bekannt, bei dem flüssige metallurgische Schlacke in eine teilweise mit Stahlkugeln gefüllte rotierende Trommel gegossen wird. Aufgrund der Drehgeschwindigkeit der Stahlkugeln werden diese durch den von den Stahlkugeln gekühlten flüssigen Stahl nicht ummantelt. Nach Plastifizierung und Aushärtung der Schlacke befördern die Stahlkugeln die Schlacke in einen Kühlwasserbereich. Die mit Wasser abgekühlte Schlacke sowie die Stahlkugeln gelangen durch einen gitterf rmigen Rost in einen Außenzylinder, in dem die Schlacke erneut mit Wasser gekühlt wird. Durch die mit hoher Geschwindigkeit drehenden Stahlkugeln werden Schlacke und Stahl voneinander getrennt. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, dass die Kühlung der Schlacke in der
Trommel unzureichend und mit einem beträchtlichen Wasserverbrauch verbunden ist und dass die Schlacke dabei in einer Form erstarrt, die für ihre Weiterbehandlung nicht optimal ist. Ungünstig ist ferner, dass es bei unsachgemäßer Handhabung von schmelzflüssiger Schlacke und Kühlwasser leicht zu Explosionen kommt. Aus der DE 10 2008 059 369 ist ferner ein Verfahren sowie eine Anlage zur
Herstellung von Hüttensand bekannt, der durch Abschrecken und Zerkleinern von Schlacke entsteht, die in einem Schmelzprozess anfällt, bei dem schlackenbildendes Rohmaterial zugeführt und als Hauptprodukt die Schlacke abgezogen wird, während die Schmelze weitgehend erhalten bleibt. Der so hergestellte Hüttensand wird dann fein vermählen und in möglichst großen Mengen einem Bindemittel zugemischt, um
Kohlendioxid-Emissionen bei der Herstellung eines Zements einzusparen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Energiebedarf.
Die DE 40 21 329 C2 beschreibt ein Verfahren, bei dem heiße, flüssige Schlacke auf die Oberfläche einer Wirbelschicht aufgebracht wird, die aus Sand als Trägermaterial besteht. Dabei wird die Schlacke aufgrund der Wirbelschichtbewegung in kleine Partikel zerteilt, die langsam absinken und sich dabei unter Abkühlung verfestigen. Die trocken granulierte Schlacke wird dem Behältnis durch eine Öffnung entnommen. Soweit an der aus dem Behältnis abgezogenen Schlacke noch Sand anhaftet, wird dieser in einer Siebmaschine abgesiebt und zurückgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Anlage bereitzustellen, die eine einfache, wärmetechnisch günstige und genau steuerbare Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes (zur möglichen Verwendung als Bindemittel und/oder Bindemittelzusatz) aus einem schmelzfiüssigen Ausgangsmaterial gestatten, wobei es möglich ist, einen erheblichen Anteil der im schmelzflüssigen Ausgangsmaterial enthaltenen Energie zur weiteren Nutzung zurückzugewinnen und damit zusätzlich C02, etwa bei der Herstellung eines Bindemittels, einzusparen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 16 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein schmelzfiüssiges Ausgangsmaterial mit Trägerelementen so in Berührung gebracht, dass es sich durch Abkühlung an den Trägerelementen als eine die einzelnen Trägerelemente wenigstens teilweise ummantelnde, glasige Schicht verfestigt. Diese Art der Erstarrung des Ausgangsmaterials nutzt eine große Kontaktfiäche zwischen dem schmelzfiüssigen Material und den Trägerelementen aus, was zu einem besonders guten Wärmeübergang führt.
Nach der Erstarrung und einer gegebenenfalls folgenden weiteren Kühlung wird das Material der Schicht durch mechanische Einwirkung von den Trägerelementen entfernt, ehe es zum Endprodukt weiterverarbeitet wird. Diese Art der Ablösung des schichtbildenden Materials von den Trägerelementen ist energiesparend und kann im Bedarfsfall mit einer Zerkleinerung bzw. Vorzerkleinerung dieses Materials verbunden sein. Das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen durch mechanische Einwirkung kann in einer rotierenden Trommel erfolgen, wobei die beschichteten Trägerelemente entweder die gesamte Füllkörpermenge oder (neben unbeschichteten Kugeln) nur einen Teil der Füllkörpermenge bilden. Das Beschichten der Trägerelemente mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial kann entweder außerhalb oder innerhalb des Aggregates (z.B. der Trommel) erfolgen, in dem das spätere Entfernen des Materials der Schicht geschieht.
Versuche haben gezeigt, dass Trägerelemente zur Anhaftung von Material besonders gut geeignet sind, wenn sie aus einem Material bestehen, das eine gute Leitfähigkeit besitzt und so der Schmelze wirksam Energie entziehen kann. Dabei bildet sich um die einzelnen Trägerelemente jeweils ein Mantel von Schmelzmaterial. Zweckmäßig bestehen die Trägerelemente aus einem Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise einer Metall-Kupfer-Legierung. Versuche haben gezeigt, dass Trägerelemente aus Stahl vorzugsweise hohl ausgebildet werden und der Hohlraum mit einem Material befüllt wird, dessen Aggregatzustand sich während des
Beschichtungs- und/oder Erstarrungsprozesses der Trägerelemente mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial ändert. Gute Ergebnisse wurden bei den Versuchen mit einem Salz oder Salzgemisch als Füllungsmaterial erzielt, das während des Beschichtungs- und/oder Erstarrungsprozesses vom festen in den flüssigen Aggregatszustand übergeht, wenn die Trägerelemente mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial in Berührung kommen. Die für die Verflüssigung des Füllungsmateriales notwendige Energie wird dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial entzogen, dessen Temperatur dadurch abnimmt und das sich bereits nach sehr kurzer Zeit als eine am Trägerelement anhaftende Schicht verfestigt.
Das schmelzflüssige Ausgangsmaterial kann in unterschiedlicher Weise mit den Trägerelementen in Berührung gebracht werden. Die Trägerelemente können beispielsweise in das schmelzflüssige Material eingetaucht oder mit dem schmelzflüssigen Material Übergossen werden. Auch ein Bespritzen der Trägerelemente mit schmelzflüssigem Material ist denkbar.
Vorzugsweise werden die Trägerelemente durch ein rotierendes Aggregat hindurchgeführt, in dem die Trägerelemente zunächst mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial in Berührung kommen und in dem dann durch Abkühlung die Verfestigung der ummantelnden Schicht erfolgt.
Das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen kann wenigstens teilweise in einer Kühleinrichtung vorgenommen werden, durch welche die Trägerelemente nach Durchlaufen des rotierenden Aggregats hindurchgeführt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen wenigstens teilweise bereits in dem rotierenden Aggregat durchzuführen, in dem die Beschichtung der Trägerelemente erfolgt.
Die Trägerelemente werden nach Entfernung des Materials der Schicht und nach Kühlung zur erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial rezirkuliert.
Die durch das schmelzflüssige Ausgangsmaterial in das Verfahren eingebrachte Wärme, die in den Trägerelementen, im Material der Schicht und/oder im von den Trägerelementen entfernten Material gespeichert ist, kann bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens in einem Wärmeaustauschsystem wenigstens teilweise zurückgewonnen werden.
Dazu kann die durch das schmelzflüssige Ausgangsmaterial eingebrachte und in den Trägerelementen, im Material der Schicht und/oder im von den Trägerelementen entfernten Material gespeicherte Wärme in einem ersten Abschnitt des Wärmeaustauschsystems von den Trägerelementen, dem Material der Schicht und/oder dem von den Trägerelementen entfernten Material zumindest teilweise auf wenigstens ein Kühlmedium übertragen und in einem zweiten Abschnitt des Wärmeaustauschsystems zumindest teilweise zurückgewonnen werden.
Nach wenigstens teilweiser Rückgewinnung der in den Trägerelementen gespeicherten Wärme im zweiten Abschnitt des Wärmeaustauschsystems erfolgt zweckmäßig eine weitere Kühlung der Trägerelemente vor ihrer erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial.
Zur Abkühlung und Wärmerückgewinnung können verschiedene Kühlmedien Verwendung finden, von denen z. B. ein gasförmiges und/oder flüssiges Kühlmedium von außen auf die Trägerelemente, das Material der Schicht und/oder das von den Trägerelementen entfernte Material wirkt, während ein anderes Kühlmedium durch die Trägerelemente selbst (gegebenenfalls mit darin enthaltenem Salz bzw. Salzgemisch) gebildet wird, die gewissermaßen von innen die ummantelnde Schicht kühlen.
Die Kühleinrichtung, durch welche die Trägerelemente nach Durchlaufen des rotierenden Aggregats hindurchgeführt werden, kann vorzugsweise ein Kühler sein, wie er im Zementbereich zum Einsatz kommt, etwa ein Wanderrost-, Schubrost- oder Walking-Floor-Kühler. Als Kühlmedium dient vorzugsweise Luft, die im Kreuzstrom oder Gegenstrom zur Schüttung der Trägerelemente geführt wird. Die Kühleinrichtung kann jedoch auch so aufgebaut sein, dass sie die Trägerelemente zunächst mit einem Flüssigkeitsschleier abschreckt und sie dann im weiteren Verlauf der Kühlung mit einem Kühlgas auf Endtemperatur abkühlt.
Die im Wärmeaustauschsystem zurückgewonnene Energie kann zur Stromerzeugung oder für wärmetechnische Zwecke verwendet werden. Damit lässt sich auch Energie für die weitere Zerkleinerung des von den Trägerelementen entfernten Materiales der Schicht einsparen.
Im Rahmen von Versuchen wurde auch geprüft, wie sich das Material der Schicht am besten von den Trägerelementen entfernen lässt. Grundsätzlich ist es möglich, die umhüllten Trägerelemente per Schall, Ultraschall oder durch Vibration in Schwingung zu versetzen, bis die Eigenfrequenz der Trägerelemente überschritten wird und sich das Material der Schicht von den Trägerelementen ablöst. Einfacher ist jedoch meist eine mechanische Einwirkung durch eine Relativbewegung zwischen benachbarten Trägerelementen oder zwischen Trägerelementen und den Wänden eines sie aufnehmenden Aggregates, etwa einer rotierenden Trommel.
Das abgelöste feinkörnige Material kann in geeigneter Weise (etwa durch Sieben oder Sichten) aus dem der weiteren Kühlung und Mahlung zugeführten Materialstrom abgezweigt werden. Nachdem Feinstpartikel abgetrennt wurden, können gröbere Partikel je nach Anforderungen an das Endprodukt bis auf einen gewünschten Blainewert weiter vermählen werden. Hierzu kann ein Mahlkreislauf oder eine Zusammenschaltung mehrerer Mahlaggregate vorgesehen werden.
Nachdem das Material der Schicht von den Trägerelementen entfernt und die Trägerelemente durch ein Gas und/oder eine Flüssigkeit ausreichend abgekühlt wurden, werden sie rezirkuliert und erneut mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial in Berührung gebracht.
Um eine schnellstmögliche Umhüllung der Trägerelemente mit Schmelzmaterial zu realisieren, sollten die Trägerkörper auf eine Temperatur abgekühlt werden, die unterhalb der Erstarrungstemperatur des schmelzflüssigen Ausgangsmateriales liegt, vorzugsweise auf weniger als 800 °C, weiter vorzugsweise auf weniger als 100 °C, schließlich vorzugsweise auf weniger als -5 °C. Dazu können die Trägerelemente an entsprechenden Wärmetauschereinheiten entlanggeführt werden.
Das von den Trägerelementen entfernte Material der Schicht weist spätestens nach der Vermahlung hydraulische bzw. latent hydraulische Eigenschaften auf. Es kann als Bindemittel und/oder als Zusatz für ein Bindemittel dienen. Durch seine Verwendung wird gegenüber herkömmlich hergestelltem Portland-Zement oder Hüttenzement ein hoher Anteil an C02 eingespart.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Die Anlage gemäß Fig. 1 enthält einen Umhüllungsreaktor 1, eine Kühleinrichtung 2, einen Stromerzeuger bzw. Wärmetauscher 3, einen Wärmetauscher bzw. Stromerzeuger 4, Mühlen 5 und 6, eine Kühleinrichtung 12 sowie einen Mischer 15.
Der Umhüllungsreaktor 1 ist ein um seine Längsachse rotierendes, in Längsrichtung leicht geneigt angeordnetes Aggregat und kann beispielsweise durch eine
Kugelmühle gebildet werden.
Die Kühleinrichtung 2 ist beispielsweise als ein Wanderrost-, Schubrost- oder Walking-Floor-Kühler ausgebildet. Er wird von unten mit Kühlgas 20 versorgt und kann im vorderen Bereich eine Einrichtung zur Zuführung eines flüssigen Kühlmediums 18 enthalten.
Der Stromerzeuger 3, der Wärmetauscher 4, die Mühlen 5 und 6, die Kühleinrichtung 12 und der Mischer 15 können in üblicher Weise ausgebildet sein und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung.
Die Funktion der Anlage gemäß Fig. 1 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wie folgt.
Zur Herstellung eines hydraulischen bzw. latent hydraulischen Stoffes wird ein schmelzflüssiges Ausgangsmaterial 7 im ersten (linken) Bereich des Umhüllungsreaktors 1 mit kugelförmigen, kalten Trägerelementen 8b in Berührung gebracht. Zu diesem Zweck werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die kalten Trägerelemente 8b beim Eintritt in den Umhüllungsreaktor 1 mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial 7 Übergossen bzw. sie tauchen im Umhüllungsreaktor 1 in ein Schmelzebad ein. Infolge der Berührung mit den kalten Trägerelementen kühlt das schmelzflüssige Ausgangsmaterial ab und verfestigt sich an den Trägerelementen 8 als eine glasige Schicht, die die einzelnen Trägerelemente 8 wenigstens teilweise ummantelt. Die Trägerelemente wandern im rotierenden
Umhüllungsreaktor 1 von links nach rechts. Der zur Beschichtung der kalten Trägerelemente dienende, erste (linke) Bereich des Umhüllungsreaktors 1 ist in der Zeichnung schematisch durch eine gestrichelte Linie la begrenzt. Hier kann gegebenenfalls eine Sieb-Zwischenwand oder ein Stauring vorgesehen sein. In dem genannten, zur Beschichtung dienenden ersten Bereich des Umhüllungsreaktors 1 kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, um Anbackungen des schmelzflüssigen Ausgangsmaterials an der Innenwand des Umhüllungsreaktors 1 zu vermeiden.
Zur weiteren Abkühlung der ummantelten Trägerelemente 8 und zur weiteren Verfestigung der ummantelnden Schicht wird in den Umhüllungsreaktor 1 ein gasförmiges und/oder flüssiges, vorzugsweise inertes oder sauerstofffreies Kühlmedium 19 eingeleitet, das entweder (durchgezogener Pfeil 19) im Gegenstrom oder (gestrichelte Pfeile 19) im Gleichstrom bzw. Kreuzstrom zur Bewegung der ummantelten Trägerelemente geführt ist.
Aus dem Umhüllungsreaktor 1 gelangen die ummantelten und bereits etwas abgekühlten Trägerelemente 8 in die Kühleinrichtung 20, in der durch ein flüssiges Kühlmedium 18 und/oder ein gasförmiges Kühlmedium 20 eine weitere Abkühlung der Trägerelemente 8, des Materials der Schicht und des von den Trägerelementen 8 entfernten Materiales erfolgt.
Das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen 8 beginnt bereits im Umhüllungsreaktor 1 aufgrund der rotierenden Bewegung dieses Reaktors. Das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen 8 setzt sich dann fort in der Kühleinrichtung 2 aufgrund der Relativbewegung benachbarter Trägerelemente (etwa durch Reibung innerhalb benachbarter Schichten sowie zwischen den bewegten Trägerelementen und den Platten eines Kühlrostes).
Das von den Trägerelementen im Umhüllungsreaktor 1 entfernte Material 9a und das in der Kühleinrichtung 2 von den Trägerelementen 8 entfernte Material 9 wird in der Mühle 5 (und eventuell in einer zweiten Mühle 6) weiter zerkleinert. Der so gewonnene latent hydraulische Stoff 11 kann als Endprodukt abgezogen oder im Mischer 15 mit einem Bindemittel 16 zu einer Bindemittelmischung 17 weiter verarbeitet werden.
Die erhitzten gasförmigen Kühlmedien 19 und 20 werden aus dem Umhüllungsreaktor 1 bzw. aus der Kühleinrichtung 2 abgezogen und treten (beispielsweise in Form von Wasserdampf 10) in den Stromerzeuger 3 ein, der Strom 13 liefert. Anstelle des Stromerzeugers könnte auch ein Wärmetauscher zur Energierückgewinnung genutzt werden. Das abgekühlte Kühlmedium (z.B. Wasser/Gas) könnte so wenigstens teilweise als Kühlmedium dem Prozess erneut zugeführt werden.
Die vom Material der Schicht befreiten warmen Trägerelemente 8a gelangen aus der Kühleinrichtung 2 in den Wärmetauscher 4, der die in den Trägerelementen 8 a enthaltene Wärme teilweise zurückgewinnt und rekuperierte Energie 14 liefert.
Anschließend werden die im Wärmetauscher 4 bereits abgekühlten Trägerelemente der Kühleinrichtung 12 zugeführt und hierin weiter abgekühlt, ehe sie zur Einlassseite des Umhüllungsreaktors 1 rezirkuliert und erneut mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial 7 ummantelt werden.
Bei der Anlage gemäß Fig. 1 wird also die durch das schmelzflüssige Ausgangsmaterial 7 in das System eingebrachte und in den Trägerelementen 8, im Material der Schicht und im von den Trägerelementen 8 entfernten Material 9, 9a gespeicherte Wärme in einem ersten Abschnitt (Umhüllungsreaktor 1 und Kühleinrichtung 2) des gesamten Wärmeaustauschsystems teilweise auf mehrere Kühlmedien (Kühlmedien 18, 19, 20 sowie Trägerelemente 8) übertragen und dann in einem zweiten Abschnitt (Stromerzeuger 3 und Wärmetauscher 4) des Wärmeaustauschsystems teilweise zurückgewonnen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind für entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Im Unterschied zu Fig. 1 erfolgt bei der Anlage gemäß Fig. 2 das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen 8 und die Kühlung des Materials der Schicht vollständig in dem rotierenden Umhüllungsreaktor 1. Aus diesem Reaktor 1 wird das von den Trägerelementen entfernte Material der Schicht den Mühlen 5 und 6 zugeführt, während die vom Material der Schicht befreiten Trägerelemente aus dem Reaktor 1 direkt in den Wärmetauscher 4 gelangen.
Eine Kühleinrichtung 2 kann bei der Anlage gemäß Fig. 2 vorgesehen sein, um den latent hydraulischen Stoff 11 nach Verlassen der Mühle 5 (und gegebenenfalls der weiteren Mühle 6) weiter abzukühlen. Das erhitzte gasförmige Kühlmedium 19 kann als Wasserdampf 10 dem Wärmetauscher 4 zugeleitet werden.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein schmelzflüssiges Ausgangsmaterial (7) mit Trägerelementen (8b) so in Berührung gebracht wird, dass es sich durch Abkühlung an den
Trägerelementen als eine die einzelnen Trägerelemente (8) wenigstens teilweise ummantelnde, glasige Schicht verfestigt, b) und dass das Material dieser Schicht durch mechanische Einwirkung von den Trägerelementen (8) entfernt wird, c) während die Trägerelemente (8) nach Entfernung des Materials der Schicht und Kühlung der Trägerelemente (8) zur erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial rezirkuliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das schmelzflüssige Ausgangsmaterial (7) eingebrachte Wärme, die in den Trägerelementen (8), im Material der Schicht und/oder im von den
Trägerelementen (8) entfernten Material (9, 9a) gespeichert ist, in einem Wärmeaustauschsystem (1, 2, 3, 4) teilweise zurückgewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (8) durch ein rotierendes Aggregat (1) hindurch geführt werden, in dem die Trägerelemente zunächst mit dem schmelzflüssigen Ausgangsmaterial (7) in
Berührung kommen und in dem dann durch Abkühlung die Verfestigung der ummantelnden Schicht erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen (8) wenigstens teilweise in einer Kühleinrichtung (2) erfolgt, durch welche die Trägerelemente nach Durchlaufen des rotierenden Aggregats (1) hindurchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Materials der Schicht von den Trägerelementen (8) wenigstens teilweise in dem rotierenden Aggregat (1) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das schmelzflüssige Ausgangsmaterial (7) eingebrachte und in den Trägerelementen (8), im Material der Schicht und/oder im von den Trägerelementen (8) entfernten Material (9, 9a) gespeicherte Wärme in einem ersten Abschnitt (1, 2) des Wärmeaustauschsystems (1, 2, 3, 4) von den Trägerelementen, dem Material der Schicht und/oder dem von den Trägerelementen (8) entfernten Material (9, 9a) teilweise auf wenigstens ein Kühlmedium übertragen und in einem zweiten Abschnitt (3, 4) des Wärmeaustauschsystems (1, 2, 3, 4) teilweise zurückgewonnen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach teilweiser Rückgewinnung der in den Trägerelementen (8) gespeicherten Wärme im zweiten Abschnitt (4) des Wärmeaustauschsystems (1, 2, 3, 4) eine weitere Kühlung der Trägerelemente (8) vor ihrer erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung und Wärmerückgewinnung wenigstens zwei Kühlmedien Verwendung finden, von denen das eine, gasförmige und/oder flüssige Kühlmedium von außen auf die Trägerelemente (8), das Material der Schicht und/oder das von den Trägerelementen (8) entfernte Material (9, 9a) wirkt, während das andere Kühlmedium durch die Trägerelemente (8) selbst gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des schmelzflüssigen Ausgangsmaterials bis zu seiner Verfestigung allein durch die Trägerelemente (8) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des schmelzflüssigen Ausgangsmaterials bis zu seiner Verfestigung durch die Trägerelemente (8) und/oder durch das andere, gasförmige und/oder flüssige Kühlmedium erfolgt, das vorzugsweise inert oder sauerstofffrei ist und vorzugsweise im Gegenstrom oder Kreuzstrom zu den Trägerelementen geführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Abkühlung des schmelzflüssigen Ausgangsmateriales bis zu seiner Verfestigung eine weitere Abkühlung der Trägerelemente (8), des Materials der Schicht und/oder des von den Trägerelementen (8) entfernten Materials (9, 9a) durch ein gasförmiges und/oder flüssiges Kühlmedium erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Ausgangsmaterial (7) des Stoffes durch Tauchen, Gießen und/oder Spritzen mit den Trägerelementen (8b) in Berührung gebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (8) vor der erneuten Beschichtung auf eine Temperatur abgekühlt werden, die unterhalb der Erstarrungstemperatur des schmelzflüssigen Ausgangsmateriales liegt, vorzugsweise auf weniger als 800 °C, weiter vorzugsweise auf weniger als 100 °C, vorzugsweise auf weniger als -5 °C.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerelemente (8) wenigstens teilweise Hohlkörper Verwendung finden, die mit einem Material, vorzugsweise einem Salz und/oder einem Salzgemisch, gefüllt sind, das während des Beschichtungsprozesses seinen Aggregatzustand wechselt.
15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auch das gasförmige und/oder flüssige Kühlmedium wenigstens teilweise im Kreislauf geführt wird.
16. Anlage zur Herstellung eines hydraulischen oder latent hydraulischen Stoffes, gekennzeichnet durch a) Mittel, durch die ein schmelzflüssiges Ausgangsmaterial (7) mit Trägerelementen (8b) so in Berührung gebracht wird, dass es sich durch Abkühlung an den Trägerelementen (8) als eine die einzelnen Trägerelemente wenigstens teilweise ummantelnde, glasige Schicht verfestigt, b) sowie Mittel zur Entfernung des Materials dieser Schicht von den Trägerelementen (8) durch mechanische Einwirkung, c) und Mittel, die die Trägerelemente (8) nach Entfernung des Materials der Schicht und nach Kühlung der Trägerelemente (8) zur erneuten Beschichtung mit schmelzflüssigem Ausgangsmaterial rezirkulieren.
17. Anlage nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch wenigstens eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Trägerelemente (8), des Materials der Schicht und/oder des von den Trägerelementen (8) entfernten Materials (9, 9a) durch wenigstens ein festes, gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium.
18. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel gemäß b) durch eine rotierende Trommel gebildet werden.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel gemäß a) außerhalb oder innerhalb der rotierenden Trommel angeordnet sind.
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