DE2843128C2 - Verfahren zur Herstellung von Portlandzementklinker - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PortlandzementklinkerInfo
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- 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
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- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
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- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
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Description
25
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
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
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
1,5
10,0
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,
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.
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.
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.
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.
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 (1)
- 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
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