DE2843128C2

DE2843128C2 - Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker

Info

Publication number: DE2843128C2
Application number: DE19782843128
Authority: DE
Inventors: Ivan Ivanovi&ccaron; Krivoj Rog &Scaron;ev&ccaron;enko; Grigoryj Mitrofanovi&ccaron; Kiev Baklanov; Leonid Pimonovi&ccaron; Chlopkov; Nina Efimovna Chodotova; Nikolai Fedorovi&ccaron; Kiev Drepin; Lev Petrovi&ccaron; Zaporo&zcaron;'e Feofanov; Andrej Maksimovi&ccaron; Zaporo&zcaron;'e Frantsevi&ccaron;; Stanislav Ivanovi&ccaron; Ga&scaron;enko; Vladimir Ivanovi&ccaron; Garma&scaron;; Anatolij Vladimirovi&ccaron; Moskva Kolesnikov; geb. Ludina Lidija Ivanovna Zaporo&zcaron;'e Lekalova; Nikolaj Fedorovi&ccaron; Krivoj Rog Matygin; Geb. Tykva Vera Ivanovna Micheeva; Aleksandr Alekseevi&ccaron; Rogatkin; Geb. Chudas Larisa Aleksandrovna Telina; Vladimir Afanasievi&cacute; Tokar; Valentin Semenovi&ccaron; Ustinov; geb. Maletskaja Maria Ivanovna Krivoj Rog Zubik
Original assignee: KRIVOROZSKIJ CEMENTNYJ ZAVOD KRIVOJ ROG DNEPROPETROVSKAJA OBLAST' SU; ZAPOROZSKIJ TITANO-MAGNIEVYJ KOMBINAT ZAPOROZ'E SU
Current assignee: KRIVOROZSKIJ CEMENTNYJ ZAVOD KRIVOJ ROG DNEPROPETROVSKAJA OBLAST' SU; ZAPOROZSKIJ TITANO-MAGNIEVYJ KOMBINAT ZAPOROZ'E SU
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-10-03
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPS5473822A; FR2405223A1; FR2405223B1; CA1117557A; DE2843128A1

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker.

Der genannte Portlandzementklinker wird zur Herstellung von hochfesten Zementen benutzt, die in jo allen Baubereichen, wie Wohnungsbau, Brückenbau, Industriebau, Wasserbau usw. zur weiten Verwendung kommen.

An den Portlandzementklinker werden harte Forderungen gestellt Er muß einen bestimmten Komplex an physikalischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen. Die Güteverbesserung von Portlandzementklinker richtet sich in vielem nach der Vervollkommnung seiner Herstellungstechnologie, der Intensivierung der Arbeitsprozesse und der Entwicklung von neuen wirksa- meren und wirtschaftlicheren Verfahren zur Herstellung des Portlandzementklinkers.

Bei der Herstellung von Portlandzementklinker sind die Zusammensetzung der Rohstoffe, Verfahren zur Aufbereitung der Rohstoffe, die Entcarbonisierung und das Brennen der Rohmischungen von besonders hohem Wert.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker bekannt, die sich durch Zusammensetzung der Rohmischung, Verfahren zur Dosie- rung und Homogenisierung, Bindemittel, verwendet bei der Granulierung, gasdynamische und Temperaturverhältnisse, unterschiedliche technologische Methoden zur Durchführung des Verfahrens und eine Reihe der anderen Kenndaten kennzeichnen.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker bekannt, bei dem die Herstellung des Klinkers durch Veränderung der technologischen Methoden zur Durchführung des Verfahrens intensiviert wird, und zwar führt man das Mahlen und die Homogenisierung in der EntcäfbönisierungSZöne eines Drehofens durch (s. SU-PS 3 13 801).

In einem anderen Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker (s. SU-PS 3 82 590) führt man zusätzliche Arbeitsgänge zwecks Intensivierung der Klinkerbildung zur Beschleunigung der Entcarbonisierung ein, indem man z. B. zusätzlich Brennstoff in der Schicht des Materials in der Entcarbonisierungszone verbrennt und das entcarbontsierte Gemisch auf eine Temperatur von 1400 bis 150O⁰C stark erhitzt

Bei der Durchführung dieser Verfahren findet jedoch ein geringer Entcarbonisierungsgrad und ein Hochtemperaturbrennbetrieb statt

Es ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker bekannt, bei dem man die kalk-, ton- und eisenhaltige Komponente mahlt und eine Mischung erhält, die homogenisiert und granuliert wird, bis 8 bis 12 mm große Granalien von 12 bis 15% Feuchtigkeit hergestellt werden. Dann wird das Material auf einem Kalzinatorrost bei einer zwischen 800 und 1000⁰C liegenden Temperatur entearbonisiert, und anschließend in den Brennofen zugeführt Das Brennen erfolgt bei einer Temperatur von 1450 bis 1500⁰C (siehe Chodorow EI. »Öfen der Zementindustrie«, Verlag Literatur für Bauwesen, Leningrad, 1968, S. 39—50; in Russisch).

Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen hohen wärmetechnischen Verbrauch aus. Bei der Durchführung dieses Verfahrens besitzt der hergestellte Klinker jedoch eine ungenügend hohe Festigkeit weil das Verfahren die Herstellung der Granalien von hoher Festigkeit nicht sichert und der hohe Entcarbonisierungsgrad der Rohmischung nicht erreicht wird. Das Verfahren erfordert außerdem eine erhöhte Brenntemperatur und einen großen spezifischen Brennstoffverbrauch.

Die anfängliche (teilweise) Decarbonisierung (Zersetzung der Carbonate) durch chlorhaltige Produkte erfolgt bei niedrigen Temperaturen (300 bis 500⁰C), was sich großtechnisch deutlich erkennen ließ.

Was den Klinker mit erhöhtem Decarbonisierungsgrad betrifft, so erfolgt eine Decarbonisierung lediglich durch Verbrennung des Brennstoffes nicht immer vollständig, besonders dann, wenn die Brennstoffzufuhr eingestellt ist In diesem Falle enthält dann der Klinker schwer aufschließbare Carbonatteilchen. Die Anwesenheit von Cl-Ionen bei der Zersetzung der Carbonate und beim Brennen des Klinkers schließt die Anwesenheit von Carbonatkomponenten selbst bei Temperatursenkung völlig aus. Dies ist besonders deutlich bei Brennstoffmangel bzw. Unterbrechung der Brennstoffzufuhr während des Brennens.

Was den Gehalt an Titanoxid im Klinker (DE-PS 23 02 009) bzw. an Magnesiumoxid (US-PS 27 93 958) betrifft, so hat erfindungsgemäß der Gehalt an diesen beiden Komponenten keinen Einfluß auf die Klinkerqualität und die verfahrenstechnischen Parameter beim Brennen. Erst der Gehalt an verschiedenen Chloriden des aktiven Chlorions und der Oxide ermöglicht die Et zielung ausgezeichneter technisch-wirtschaftlicher Parameter bei der Herstellung von Portlandzementklinker.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, solch ein Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker zu entwickeln, das den Klinker von genügend hoher Festigkeit bei niedrigerer Brenntemperatur herzustellen gestattet

Diese Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch ersichtlich, gelöst.

Abfallstaubsublimate stellen ein feindisperses Gemisch von Chloriden (10 bis 100 μπι Teilchengröße) folgender chemischer Zusammensetzung in Gew,-°/o (umgerechnet auf Oxide und Elemente) dar:

TiO₂ FeO

2,0 3,0

bis 10,0 bis 20,0

Mn	2,0	bis	5,0
SiO₂	4,0	!>	15,0
AI2O3	2,0	bis	12,0
CaO	1,0	bis	3,0
MgO	0,7	bis	4,0
Cr₂O₃	1,7	bis	4,0
V₂O₅	0,05	bis	4,0
Cl	11,0	bis	35,0
C	10,0	bis	25,0

Zu diesem Gemisch gehört auch eine kleine Menge von Seltenerdmetallen.

Durch das Vorliegen von feindispersem Kohlenstoff (des Erdölkokses) in den festen Chloriden wird eine gute Wärmeleitfähigkeit des Gemisches gesichert, weil der Kohlenstoff, indem er verbrennt, die Masse im vollen Umfang durcherhitzt Das Vorliegen von Calcium-, Eisenchloriden usw. (Sublimationstemperatur Ober 300° C) ermöglicht die Entcarbonisierung in fester Phase schon bei einer Temperatur von 300 bis 500° C

Hierzu ist noch erläuternd hinzuzufügen, daß die Eisenchloride bei einer Temperatur über 300⁰C mit den Carbonaten unter deren Zersetzung und Bildung von freiem CaO und CO₂ reagieren. Dabei tritt freies CaO zum Brennen, wobei die Wärme nur auf die Bildung von Klinker verbraucht wird, d. h. die Decarbonisierung in Gegenwart von Chloriden findet -bei niedrigeren Temperaturen statt, was die Energiebilanz beim Brennen des Klinkers bedeutend günstiger gestaltet

Die Zufuhr von Abfallstaubsublimaten in einer Menge von unterhalb 0,5%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zur Mahlstufe sichert die Erhöhung des Entcarbonisierungsg! ddes nLht und setzt die Brenntemperatur nicht herab, während die Zugabe von Abfallstaubsublimaten in einer Menge - on über 6,0% wirtschaftlich unzweckmäßig ist

Bei der Zufuhr von Abfallstaubsublimaten zur Homogenisierungsstufe kommt es dazu, daß einige Komponenten der Abfallstaubsublimate mit den in der Rohmischung vorhandenen Carbonaten in Wechselwirkung treten. Dies wirkt sich günstig auf den Entcarbonisierungsgrad aus.

Die zur Granulierungsstufe zugeführte wässerige Suspension des Kuchens stellt eine pastenförmige Masse von 60 bis 80% Feuchtigkeit dar. Die Kuchen, die Abfallstoffe der Herstellung von Titan und Magnesium, weisen folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-%, umgerechnet auf die Trockensubstanz, auf:

TiO₂

FeO

Al₂O₃

SiO₂

CaO

CaCi₂

CaCO₃

MnO

MgO

V₂O₅

Cr₂O₃

Cl

Wasser bis zur

Auffüllung auf 100

bis 6,0
bis 13,0
bis 10,0
bis 10,0
bis 30,0
bis 30,0
bis 13,0
bis 50,0
0,18 bis 30,0
5,1 bis 9,0
0,12 bis 0,40
0,30 bis
0,3 bis
3,0 bis

2,0

10,0

2,0

7,0

15,0

5,0

20,0

wässerige Suspension in einer Menge von 10 bis 14%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmisehung, sichert eine hohe Festigkeit von Granalien, was seinerseits die Beständigkeit der gasdynamischen und Temperaturverhältnisse beim Brennen der Granalien begünstigt

Das gewählte Kuchen-Wasser-Volumenverhältnis bzw. die gewählte Menge der zugeführten wässerigen Suspension ist optimal, weil dabei die erforderlichen Festigkeitseigenschaften der Granalien gewährleistet werden und das Zusammenkleben der Masse auf der Granulierungsstufe nicht erfolgt

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker weist gegenüber den bekannten Verfahren eine Reihe von Vorteilen auf. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht beispielsweise der Entcarbonisierungsgrad der Rohmischung 35 bis 50%, was um 50% gegenüber den bekannten Verfahren höher ist. Dementsprechend sinkt die Brenntemperatur um 120 bis 150⁰C ab. Dadurch setzt sich der Verbrauch an Brennstoff um 17 bis 34% herab und die Ofenleistung steigt um 11 bis 13% an. Die Zufuhr der wässerigen Suspension der Kuchen zur Granulierungsstufe ermöglicht außerdem, den Klinker

i> von erhöhter Festigkeit auf Kosten der Steigerung der Porosität und Festigkeit von Granalien um 3 bis 10% herzustellen.

Das Verfahren ist in technologischer Darstellung einfach und wird wie folgt durchgeführt

w In eine Kugelmühle bringt man die zerkleinerte und getrocknete Kalkkomponente, die ton- und eisenhaltige Komponente sowie die Abfallstaubsublimate, Abfallstoffe der Titanherstellung, ein. Nach der Zerkleinerung wird die erhaltene Rohmischung in Korrektursilos zur Homogenisierung und dann in einen Granulierteller aufgegeben, in welchen das Wasser über Düsen geleitet wird. Im Ergebnis erhält man 8 bis 12 mm große Granalien. Dann werden die erhaltenen Granalien auf einen Kalzinatorrost gegeben, wo sie nach dem Trocknen bei einer Temperatur von 700 bis 1000° C der Entcarbonisierung um 35 bis 48% unterworfen werden. Dann kommen die Granalien in einen Lepolofen mit Wanderrosten zum Brennen bei einer zwischen 1200 und 1350⁰C liegenden Temperatur.

Gemäß der anderen Ausführungsform werden die Abfallstaubsublimate, Abfallstoffe der Titanherstellung, in die Korrektursilos zugeführt, und man leitet zur Granulierungsstufe statt Wasser die wässerige Suspension von Kuchen, Abfallstoffen der Herstellung von Titan und Magnesium.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden folgende konkrete Beispiele angeführt.

0,80
1,5
10,0

Beispiel 1

Da die Kuchen Si, Ca und Al enthalten, stellen sie ein gutes Bindemittel dar. Die Einführung von Kuchen als Man zerkleinert den Kalkstein zuerst in einem Backenbrecher, dann in einer Hammermühle, wonach er bis zur Erzielung von 5% Feuchtigkeit getrocknet wird. Der Ton wird ebenfalls bis 5% Feuchtigkeit getrocknet. Man bringt danach Kalkstein, Ton, Erzstaub und Abfallstaubsublimate in einer Menge von 0,5%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmisehung, in eine Kugelmühle ein. Die zerkleinerte Rohmischung wird ferner in die Korrektursilos zur Homogenisierung aufgegeben, bis die Rohmischung von einheitlicher chemischer Zusammensetzung hergestellt wird. Die einheitliche Mischung gelangt in einen Granulierteller, in welchen das Wasser auch über Düsen geleitet wird. Im Ergebnis erhält man 8 bis 12 mm große Granalien.

IO

Die Granalien werden dann auf einen Kalzinatorrost zugeführt, wo sie bei einer Temperatur von 1000° C thermisch behandelt werden, wobei der Entcarbdnisierungsgrad 35% beträgt Nach der Entcarbonisierung gibt man die Granalien in einen Lepolofen mit Wanderrosten zum Brennen auf. Das Brennen erfolgt bei einer Temperatur von 1350⁰C,

Der hergestellte Klinker weist eine Festigkeit von 48 N/mm² auf,

Beispiel 2

Man erhält ein Portlandzementklinker nach der Methodik gemäß dem Beispiel 1, nur daß Abfallstaubsublimate in einer Menge von 4%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zugeführt werden. Die Temperatur der Entcarbonisierung der Granalien beträgt 900° C und der Entcarbontsierungsgrad 40%. Das Brennen wird bei einer Temperatur von 1300° C durchgeführt

Der hergestellte Zement aus dem Portlandzementklinker weist eine Festigkeit von 495 N/mm² auf.

Beispiel 3

Man erhält den Portlandzementklinker nach der Methodik gemäß dem Beispiel 1, nur daß man statt Erzstaub Pyritabbrände verwendet und die Abfallstaubsublimate in einer Menge von 6%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zuführt Die Temperatur der Entcarbonisierung der Granalien beträgt 800° C und der Entcarbonisierungsgrad 50%. Das Brennen wird bei einer Temperatur von 1200°C durchgeführt Der hergestellte Klinker weist eine Festigkeit von 49 N/mni² auf.

Beispiel 4

Der Kalkstein wird vorher in einem Backenbrecher, dann in einer Hammermühle zerkleinert und dann bis zur Erzielung einer Feuchtigkeit von 5% getrocknet Der Ton wird ebenfalls bis zur Feuchtigkeit von 5% getrocknet Man bringt danach Kalkstein, Ton und Erzstaub in eine Kugelmühle ein, dann gibt man die zei kleinerte Mischung und die Abfallstaubsublimate in einer Menge von 0,5%, bezogen auf das; Gewicht der Gesamtrohmischung, in Korrektursilos zur Homogenisierung auf, bis die Rohmischung von einheitlicher chemischer Zusammensetzung erhalten wird. Die einheitliche Mischung gelangt in einen Granulierteller,

35

40 in welchen man über Düsen eine wässerige Suspension von Kuchen bei einem Wasser-Kuchen-Volumenverhältnis von 3 ; 1 in einet Menge von 10%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, leitet Man erhält im Ergebnis 8 bis 12 mm große Granalien, Die Granalien kommen ferner auf einen Kalzinatorrost wo sie bei einer Temperatur von 1000° C thermisch behandelt werden. Der Entcarbonisierungsgrad beträgt dabei 35%, Nach der Entcarbonisierung führt man die Granalien in einen Lepolofen mit Wanderrosten zum Brennen zu. Das Brennen wird bei einer Temperatur von 1350° C durchgeführt

Der hergestellte Klinker weist eine Festigkeit von 48 N/mm² auf.

Beispiel 5

Man erhält den Portlandzementklinker nach der Methodik gemäß dem Beispiel 4, nur daß Abfallstaubsublimate in einer Menge von 3%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zugeführt werden. Die Temperatur der Entcarbonisierung v.n Granalien beträgt 900⁰C, die wässerige Suspension von Kuchen gibt man in einem Wasser-Kuchen Volumenverhältnis von 5 :! in einer Menge von 11%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, auf, der Entcarbonisierungsgrad betragt 42% und die Brenntemperatur 1300°G

Der hergestellte Klinker weist eine Festigkeit von 49,5 N/mm² auf.

Beispiel 6

Man erhält den Portlandzementklinker nach der Methodik gemäß dem Beispiel 4, nur daß Abfallstaubsublimente in einer Menge von 6%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zugeführt werden. Die Temperatur der Entcarbonisierung von Granalien beträgt 800° C. Man gibt die wässerige Suspension von Kuchen in einem Wasser-Kuchen-Volumenverhältnis von 6:1 in einer Menge von 14%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, auf. Der Ectcarbonisierungsgrad beträgt 50% und die Brenntemperatur 1200° C.

Der hergestellte Klinker weist eine Festigkeit von 54 N/mm² auf.

Führt man das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Zusätze durch, dann erhält man einen Klinker mit einer Festigkeit von 37 N/mm². Dies zeigt eindeutig den technischen Fortschritt der Erfindung.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker durch Mahlen einer kalk-, ton- und eisenhaltigen Komponente unter Erhalten einer Mischung, die homogenisiert, granuliert, bei einer Temperatur von 800 bis 1000⁰C entearbonisiert und gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Mahlstufe oder Homogenisierungsstufe die chloridhaltigen Abfallstaubsublimate der Titanherstellung in einer Menge von 0,5 bis 6%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zuführt und bei einer zwischen 1200 und 1350⁰C liegenden Temperatur brennt, wobei man im Falle, wenn Abfallstaubsublimate zur Homogenisierungsstufe zugeführt werden, zur Granulierstufe auch eine wässerige Suspension von Abfallkuchen der Herstellung von Titan und Magnesium bei einem Wasser-Kuchen-Volumenverhältnis von 3 bis 6 zu 1 in einer Menge von 10 bis 14%. bezogen auf das Gewicht der Gesamtrohmischung, zugibt