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Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Magnesit, Dolomit und Kalk
und Verfahren zu deren Betrieb Die thermische Behandlung von Magnesit kann einerseits
nur bis zum Punkt der Entsäuerung (kaustischer Magnesit) und andererseits darüber
hinaus aber bis zum Punkt der Sinterung (Sintermagnesit) durchgeführt werden. Das
Kaustischbrennen von Magnesit oder Dolomit wird meist in Drehrohröfen und Schachtöfen
oder auf Wanderrosten vorgenommen, das Sintern im Drehrohrofen und Schachtofen.
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Für die Behandlung im Drehrohrofen und Schachtofen oder auch auf dem
Wanderrost muß der Ma-Cr in einer bestimmten Stückgröße vorliegen und für den Drehrohrofen
und Schachtofen auch eine gewisse Formfestigkeit aufweisen. Solche Anlagen sind
in bezug auf die Erstellungskosten und den Platzbedarf sehr aufwendig; auch genügen
sie durchaus nicht den Anforderungen, welche hinsichtlich der Temperaturgrenzen,
der Gleichmäßigkeit der Behandlung und der Regelbarkeit von seiten des Prozesses
gestellt werden müssen.
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Andererseits machen es die steigenden Qualitätsansprüche an Magnesit
und Magnesitprodukte notwendig, den natürlich gewachsenen Magnesit erst einem Aufbereitungsverfahren
zu unterwerfen, welches je nach der geologischen Situation und der Beschaffenheit
des Rohmaterials verschieden sein kann. Bei bestimmten Magnesitsorten erfolgt der
Aufschluß über den Weg der Flotation, die den besonderen Vorteil bietet, exakte
Analysengrenzen einhalten und dazu das Material optimal homogenisieren zu können.
Das Rohmaterial muß hierfür auf ein Kornmittel von unter 100 g., vorzugsweise unter
60 g, aufgemahlen werden.
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Um die durch Flotation erhaltenen Magnesitkonzentrate im Drehrohrofen
und Schachtofen oder auch auf dem Wanderrost weiter verarbeiten zu können, ist es
notwendig, diese zu trocknen und zu brikettieren oder zu granulieren. Damit die
Briketts bzw. die Granalien den mechanischen Beanspruchungen im Brennofen gewachsen
sind, werden sie durch Beigabe eines Bindemittels, in vorliegendem Falle mit etwa
20% kaustisch gebranntem Magnesit und Kieseritlauge, brikettiert.
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Um kaustischen Magnesit mit höchster Aktivität zu erhalten, müssen
beim Brennprozeß enge Temperaturgrenzen eingehalten und auch eine ungleichmäßige
Erhitzung des Brenngutes vermieden werden. Dieser Magnesit stellt für viele Verwendungszwecke,
z. B. für das Herstellen von Leichtbauplatten, wie Heraklithplatten, bereits ein
Endprodukt dar, an welches hohe Anforderungen gestellt werden, die aber bei den
üblichen Brennverfahren nicht mit Sicherheit einzuhalten sind. Auch läßt sich die
Zwischenstufe des kaustischen Magnesits nicht immer mit Sicherheit erreichen.
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Um einerseits die genannten Nachteile des Drehrohrofens, Schachtofens
und Wanderrostes zu vermeiden und andererseits den hohen Kosten für die vorbereitenden
Verfahren des Brikettierens oder Granulierens und Feinstmahlens aus dem Wege zu
gehen, ergab sich der Wunsch, vom Drehrohrofen und Schachtofen oder Wanderrost überhaupt
abzugehen und den Magnesit in dem feinkörnigen oder staubförmigen Zustand, wie er
als Konzentrat vorliegt, in Wirbler- oder Zyklonanlagen unmittelbar zu einem Fertigprodukt,
insbesondere zu kaustischem Magnesit zu verarbeiten.
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Ähnliche Gesichtspunkte ergeben sich auch für das Brennen von Kalk,
das zwar unter Zugabe von Brennstoff meist im Schachtofen durchgeführt wird, wo
jedoch ebenfalls besondere Schwierigkeiten darin bestehen, die Heizgase so zu führen,
daß nicht nur eine bestimmte Brenntemperaturhöhe innerhalb enger Grenzen eingehalten
wird, sondern auch das gesamte Gut gleichmäßig behandelt wird. Auch hier bietet
sich eine Anwendungsmöglichkeit von Wirbler-oder Zyklonanlagen.
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Es ist bereits bekannt, staub- und feinkörniges Gut, wie Zementrohmehl,
in Wirbler- oder Zyklonanlagen als Vorstufe für die spätere Behandlung im Drehrohrofen
durch Ausnutzung der Abgase desselben im Schwebezustand vorzutrocknen und vorzuwärmen,
wobei
diese Abgase im Gegenstrom zum Fluß des Gutes durch die Wirbler- oder Zyklonstufen
hindurchgesaugt werden. Dabei wird jedoch die Beheizung des Drehrohrofens mit Rücksicht
auf das Erzeugnis (Zementklinker) konstant gehalten. Eine Regelung der Vorwärmstufe
findet schon insofern nicht statt, als die Abgastemperatur nicht sehr hoch ist.
Da aus den eingangs genannten Gründen der Drehrohrofen überhaupt in Fortfall kommen
soll, ergibt sich die Notwendigkeit, die Gaserzeugung in einer besonderen Brennkammer
vorzunehmen, wobei in. erster Linie ölbeheizte Brennkammern in Frage kommen. Hierbei
ist es jedoch von Nachteil, daß die in solchen Brennkammern erzeugten Gase für viele
Zwecke eine viel zu hohe Temperatur, z. B. über 1500° C haben, während z. B. bei
den eingangs beschriebenen Glüh- -und Brennprozessen von Magnesit, Dolomit und Kalk
nur solche von 1000 bis 1200° C in Anwendung kommen dürfen.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, das mit Hilfe der bekannten
Wirbler und Zyklone arbeitende Brennverfahren für die Behandlung von Magnesit, Dolomit
und Kalk im Sinne einer genauen Einstellungsmöglichkeit der Behandlungstemperaturen
und Gleichmäßigkeit des Verfahrens geeignet zu machen, ohne daß man dabei an den
Drehrohrofen als Wärmequelle unbedingt gebunden ist, und gleichzeitig die erzeugten
Ofengase möglichst vollkommen im Gesamtprozeß auszunutzen.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine hierfür geeignete Vorrichtung
zum thermischen Behandeln von Magnesit, Dolomit und Kalk sowie bestimmte Verfahrensmaßnahmen
zu ihrem Betrieb.
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Erfindungsgemäß ist die aus mehreren Wirblern oder Zyklonen bestehende
Vorrichtung, durch welche die genannten Stoffe in staubförmigem oder feinkörnigem
Zustand, wie er z. B. nach der Flotation vorliegt, im Gegenstrom zu den in einer
Brennkammer od. dgl. erzeugten, mittels eines Saugzuges angesaugten Gasen geführt
werden, gekennzeichnet durch Umgehungsleitungen, Klappen od. dgl. sowie eine derartige
Anordnung der Wirbler oder Zyklone, daß sie im ganzen oder nur zum Teil wahlweise
hintereinander oder parallel zueinander schaltbar sind, und zwar sowohl in bezug
auf die Ofengase wie auf den Stoffdurchsatz. Bei einer Parallelschaltung beträgt
z. B. die Verweildauer des Gutes und damit die Einwirkungszeit der Behandlungsgase
in den Wirbler- oder Zyklonstufen die Hälfte gegenüber derjenigen bei Hintereinanderschaltung.
Durch die Variation dieser Schaltungsmöglichkeiten in den einzelnen Stufen ist eine
treffsichere Einstellung der Behandlungstemperaturen bei einer gleichmäßigen Behandlung
des Gutes gegeben.
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Die Parallelschaltung der Gasströme und/oder auch der Behandlungsgutströme
wie auch deren Hintereinanderschaltung bei solchen aus Wirblern und Zyklonen bestehenden
Behandlungsanlagen, insbesondere in der Zementindustrie, ist zwar bekannt, jedoch
bleibt dort die einmal gewählte Schaltung der Wirbler und Zyklone in bezug auf die
Gas-und Gutströme unverändert.
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Weiter ist Gegenstand der Erfindung, daß vor einzelnen Wirbler- oder
Zyklonstufen weitere Brennkammern zur Erzeugung der dort notwendigen Behandlungsgase
und erforderlichen Temperaturen angeordnet sind. Dabei wird den einzelnen Wirblern
und Zyklonen nur die Wärmemenge zugeführt, welche in der- betreffenden Stufe jeweils
benötigt wird.
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Zur Homogenisierung des Gutes kann in weiterer Ausgestaltung der Wirbler-
oder Zyklonanlage ein Reaktionsbehälter - (Nachbrenntank) nachgeschaltet sein. In
ihm ist allein die aus der Behandlung stammende Eigenwärme des Gutes wirksam.
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Ferner erstreckt sich die Erfindung darauf, daß ein Wärmeaustauscher
zur anderweitigen Ausnutzung der Restwärme des behandelten Gutes z. B. zur Vorwärmung
der Verbrennungsluft für die Brennkammer vorgesehen ist. Dieser Wärmeaustauscher
ist vorzugsweise im Reaktionsbehälter (Nachbrenntank) angeordnet.
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Zur Ausnutzung der Restwärme der Behandlungsgase ist es weiterhin
vorteilhaft, wenn die zur obersten Wirbler- oder Zyklonstufe führende Steigleitung
mit der Aufgabevorrichtung für das zu behandelnde Gut verbunden ist. Auf diese Weise
wird die Restwärme der Gase zur Vertrocknung des zu behandelnden Gutes ausgenutzt.
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Weiter besteht die Erfindung darin, daß den in einer Brennkammer,
insbesondere einer ölbeheizten Brennkammer, od. dgl. erzeugten Ofengasen nach Verlassen
der Brennkammer oder bereits in dieser ein Teil der am Ende des Prozesses abgesaugten
Abgase zugesetzt wird. Durch die rückgeführten Abgase läßt sich so die Temperatur
der in die einzelnen Wirbler- oder Zyklonstufen eintretenden Ofengase in Anpassung
an die notwendige und günstige Behandlungstemperatur in einfachster Weise regeln.
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Eine weitere Möglichkeit der Einstellung der für die Behandlung notwendigen
Wärmemengen wird erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß in der Brennkammer unvollkommen
verbrannte Abgase erzeugt werden und die zur vollständigen Verbrennung derselben
notwendige Nachverbrennungsluft vor oder hinter den einzelnen Wirblern oder Zyklonen
zugesetzt wird.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, die insbesondere zum Erzeugen von kaustischem Magnesit
geeignet sind.
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F i g. 1 zeigt eine Anlage mit einer Brennkammer und F i g. 2 eine
Anlage mit mehreren Brennkammern. Es bezeichnet 1 die Brennkammer und 1' die einzelnen
Teilbrennkammern. 2, 3, 4 und 5 sind die Wirbler oder Zyklone. 6 ist die Entstaubungsanlage.
Der darin abgeschiedene Staub wird mit Hilfe der Austragsvorrichtung 7 über die
Leitung 8 dem Sammelbehälter 9 zugeführt, der gleichzeitig als Reaktionsbehälter
dient, in welchem eine Homogenisierung des aus den Zyklonen mit etwa 700° C zufließenden
Gutes durch die Eigenwärme desselben stattfindet.
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Im unteren Teil des Sammelbehälters 9 ist ein Wärmeaustauscher 10
angeordnet, mit dessen Hilfe die dann noch verbleibende Restwärme des Gutes für
die Vorwärmung der durch das Gebläse 11 geförderten Verbrennungsluft ausgenutzt
wird, welche durch die Leitung 12 der oder den ölbeheizten Brennkammern 1 bzw. 1'
zugeführt wird.
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Die in den Brennkammern 1 und 1' erzeugten Gase werden mit Hilfe des
Ventilators 13 über die Leitungen 14,14',15 und 16 durch die Zyklone 2, 3, 4 und
5 hindurchgesaugt, wobei durch Regelklappen 17 und 18 eine Veränderung der Verteilung
des Gasstromes
zwischen den Zyklonen 2 und 3 einerseits und zwischen
den Zyklonen 4 und 5 andererseits möglich ist.
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Den in den Brennkammern 1 bzw. 1' erzeugten Ofengasen, welche eine
Temperatur von etwa 1670° C haben, wird vor Eintritt in die Zyklonstufen über die
Rückführungsleitungen 19 bzw. 19' durch Klappen 10 bzw. 20' regelbare Menge der
am Ende der Anlage vom Ventilator 13 abgesaugten Abgase von etwa 350° C zugesetzt,
und zwar in F i g. 1 bereits in der Brennkammer 1, in F i g. 2 hinter den Brennkammern
1'. Bei einer Behandlung mit Gasen von 1670° C würde der Magnesit totgebrannt werden,
d. h., er würde sich mit einer angesinterten, glasierten Oberfläche überziehen und
keine Wirkung als aktives Bindemittel mehr haben. Das zu behandelnde Gut wird durch
die Aufgabevorrichtung 21 in die Steigleitung 15 zur obersten Zyklonstufe 4/5 aufgegeben,
in welcher es von den aufsteigenden Gasen hochtransportiert und durch deren Restwärme
vorgetrocknet wird. Nach Durchlaufen der Zyklone 4 und 5 fließt es durch die zusammengefaßten
Leitungen 22 und 23 in die Steigleitung 14 der unteren Zyklonstufe 2 und 3. Mit
Hilfe einer Regelklappe 24 und der Umgehungsleitung 25 ist es möglich, den Zyklon
3 zu umgehen und das Gut unmittelbar in die Abflußleitung 27 des Zyklons 3 aufzugeben.
Mit Hilfe einer weiteren Regelklappe 26, welche an der Einmündung der Leitung 27
in die Leitung 14 vorhanden ist, und der Umgehungsleitung 28 läßt sich auch der
Zyklon 2 umgehen.
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Es ist auf diese Weise möglich, je nach der Art des zu behandelnden
Gutes in der oberen Zyklonstufe mit einem oder zwei Zyklonen parallel ohne die Zyklone
der unteren Stufe zu arbeiten, jedoch auch mit dieser unteren Stufe, deren Zyklone
2 und 3 für sich parallel oder hintereinander geschaltet werden können. Im äußersten
Falle kann mit insgesamt drei hintereinander geschalteten Zyklonen gearbeitet werden,
wobei gegebenenfalls die obere Stufe zwei Zyklone aufweisen kann. Selbstverständlich
läßt sich die Zahl der auf diese Weise hintereinander oder parallel zu schaltenden
Zyklone noch beliebig vermehren. Im allgemeinen dürfte aber eine Hintereinanderschaltung
dreier Zyklone für die Behandlung der genannten Stoffe in diesen Temperaturbereichen
ausreichend sein. Wenn zur Erzeugung von gesinterten Materialien, z. B. von Sintermagnesit,
höhere Temperaturen erforderlich werden, so kann die Nachschaltung weiterer Zyklone
notwendig sein.
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Die Einrichtungen für die Nachverbrennung vor oder hinter den einzelnen
Zyklonen für den Fall, daß in den Brennkammern 1 bzw. 1' unvollständig verbrannte
Ofengase erzeugt werden, sind nicht besonders dargestellt. Sie weichen jedoch nicht
von den üblichen Nachverbrennungseinrichtungen ab.
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Eine weitere Ausnutzung der die Entstaubungsanlage 6 verlassenden
Abgase, welche eine Temperatur von etwa 350° C haben, ist noch durch Zuführen derselben,
z. B. in die Mahltrocknungsanlage für das Magnesitrohmehl möglich, wo eine Temperaturausnutzung
bis auf etwa 100° C erfolgen kann.