DE471295C - Verfahren zum Schmelzen von Zement - Google Patents

Description

• Verfahren zum-Schmelzen von Zement Bei den bisher üblichen Verfahren zum Schmelzen von Zement bereiteten insbesondere die im Rohstoff (Bauxit) enthaltenen Eisenoxyde Schwierigkeiten beim Brennprozeß. Sie werden bei der hohen im Ofen herrschenden Schmelztemperatur reduziert. Da nun das gebildete metallische Eisen einen höheren Schmelzpunkt hat als der erzeugte Zement. neigen diese Teile des Schmelzgutes zum Erstarren und damit auch zum Anbacken im Ofen, was nur dadurch - verhindert werden kann, daß die Temperatur am Auslaufende des Ofens so hoch gehalten wird. daß das metallische Eisen flüssig bleibt.
• Zu dieser Temperaturerhöhung der Heizgase hat man bisher verschiedene Hilfsmittel anwenden müssen, sehr hochwertige Brenn: stoffe, die künstliche Anreicherung der Verbrennungsluft seit zusätzlichem Sauerstoff oder auch eine hohe Vorerhitztmg der Verbrennungsluft.
• Um letzteres in ausreichendem -Mal ;e durchzuführen, mußte man die Heizkammern der Verbrennungsluft mit einer besonderen Feuerung versehen. Es gelang nicht, an Stelle einer solchen die Abwärme der Schmelze zu verwenden, da die auf diesem Wege erzielbare Lufttemperatur sich als nicht ausreichend erwies. Ebensowenig ließ sich dieser Zweck erreichen durch Verwendung der Abgas: des Ofens, da diese nach Durchführung der Kalzinierung und Trocknung zu weitgehend abgekühlt sind. Um beispielsweise feinkörnige oder beim Erhitzen feinkörnig werdende Erze verhüttungsfähia zu machen, ist bereits vorgeschlagen worden. einen Teil der Heizgase in Zonen hoher Ofentemperatur abzuziehen und zur Erhitzung von Gasen und Luft zu benutzen. Die vorliegende Erfindung macht von dieser Maßnahme teilweise Gebrauch, und zwar besteht das Wesentliche des Verfahrens darin, daß ein Teil der Heizgase in an sich bekannter Weise in der Schmelzzone abgezogen und zum Vorerhitzen von Verbrennungsluft oder auch von Heizgasen benutzt wird, während der übrige Teil zum Kalzinieren und Trocknen des Rohgutes dient.
• Wenn man beim Schmelzen von Zement nach diesem Verfahren arbeitet, so sind Nachteile durch dieses Mittel zu beseitigen, welche auf anderen Industriegebieten überhauptnicht auftreten.
• Es ist in erster Linie die exothermische oder thermisch indifferente Eigenschaft des Schmelzprozesses. welche daran zu erkennen ist, daß das noch feste Brenngut ganz plötzlich in den dünnflüssigen Zustand übergeht. Demnach ist auch die Schmelzzone gegenüber der ungleich erheblich größeren Sinterzone sehr kurz. Diese Erscheinung bewirkt, daß sich die Heizgase in der Schmelzzone nicht oder nur unwesentlich abkühlen. Sie haben daher am Ausgang der Schmelzzone die höchste Temperatur, die überhaupt im Ofen erzielt wird. Brenn von ihnen an dieser Stelle ein kleiner Teil abgezogen wird, kann man mit ihm in wirtschaftlicher Weise vermittels von Vorerhitzern beliebiger Ausführungsart eine weitgehende Vorerhitzung der Verbrennungsluft bzw.- des Brennstoffes erreichen.
• Eine weitere sehr wesentliche Erscheinung der Schmelzzementherstellung besteht darin, daß nach Durchführung der eigentlichen Schmelzung eine Abkühlung der Schmelze dadurch eintritt, daß die darin enthaltenen Eisenoxyde reduziert werden. Diese Reduktion ist an sich ein stark endothermischer Vorgang. Sie bewirkt eine Abkühlung der in den Ofen eintretenden Heizgase, vor allem aber eine Abkühlung der Schmelze vor ihrem austritt aus dem Ofen. Diese Abkühlung verursacht ein teilweises Erstarren der Schmelze und führt zum Anbacken des Gutes an die Ofenwandung, das unter dem Namen Ringbildung bekannt ist. TJm diese Erscheinung zu verhindern, bietet das an sich bekannte Verfahren der Vorerhitzung von Luft und Brennstoff besondere Vorteile. Wie oben erwähnt, wird hierdurch erreicht, daß unmittelbar nach dem Eintritt der Luft in den Drehofen die hohe Verbrennungstemperatur erreicht wird, welche der durch die Reduktion bedingten Temperaturverminderung der Schmelze entgegenwirkt und damit die Ringbildung und den schädlichen Einfluß der Reduktion der Eisenoxyde verhütet.
• Zur Erzeugung von Schmelzzement ist die Teilung der Heizgase bisher nicht in Vorschlag gebracht worden.
• Die abgezogenen hocherhitzten Verbrennungsgase werden in an sich bekannter Weise zur Vorerhitzung der Verbrennungsluft oder eines Teiles derselben oder auch zur Vorerhitzung des Heizgases verwendet, wenn ein solches als Brennstoff benutzt wird. Da die Temperatur der abgezogenen Gase fast der höchsten im ganzen Ofen herrschenden Temperatur Entspricht, gelingt es leicht, eine genügende Vorerhitzungstemperatur zu erzielen. Die Vermeidung der besonderen Feuerung der Heizkammern bedeutet eine wesentliche Ersparnis gegenüber den, bisherigen Verfahren; auch ermöglicht das neue Verfahren zugleich die Verwendung weniger hochwertiger und daher billigerer Brennstoffe für den gesamten Sclimelzprozeß.
• Ein Drehrohröfen zur Ausführung der Erfindung ist in den Abb. i bis 6 in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht nur bei DrehrohrschmeIzöfen anwendbar. sondern auch bei Einrichtungen, bei denen das Schmelzen in einem teststehenden oder kippbaren Muldenofen erfolgt, während das Trocknen und Kalzinieren des Schmelzgutes in einem besonderen Dreh-oder Schachtofen-durchgeführt wird. Auch in diesem Fall kann ein Teil der Heizgase des eigentlichen Schmelzofens vor Eintritt in den Trocknungs- und Kalzinierofen abgezogen «-erden, nun der Vorerhitzüng der Verbrennungsluft usw. zu dienen.
• Die eine Ausführungsform der Erfindung gemäß den Abb. i bis 3 zeigt einen für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens geeigneten Drehrohrofen, und zwar in Abb. i im senkrechten Schnitt. in Abb. 2 im Grundriß. in Abb.3 eine Seitenansicht von rechts gesehen.
• Der Brennstoff wird durch das in dem fahrbaren Ofenkopf vorgesehene Rohr "c= (Abb. i) am Auslaufende b2 des Ofens mittels einer Düse eingeführt. Diese Düse befindet sich innerhalb einer Eintrittsöffnung c2, durch welche die hocherhitzte Verbrennungsluft zugeführt wird. Im vorliegenden Falle ist als Brennstoff Kohlenstaub vorgesehen, der dem Silo d2 entnommen wird.
• Zum Transport desselben wird, geregelt durch die Drosselklappe e' , nur so viel der vom Ventilatorf2 geförderten Luft verwendet, wie für diesen Transport erforderlich ist. Die übrige Luft des Ventilators dient, geregelt durch die Drosselklappej2, und gegebenenfalls unter Verwendung eines Injektors /t2, zur Erzeugung eines Überdruckes in der Heizkammeri2 (Abb. 2@i und den Kanälen, die zur Vorerhitzung bzw. Führung der erhitzten Verbrennungsluft dienen. Zur Steigerung der )Virkung kann sowohl die vom Ventilator wie die vom Injektor angesaugte Luft durch die Abwärme der Schmelze, durch die Abwärme der den Drehofen nach Durchführung der Kalzinierimg und Trocknung ver-1ässenden Abgase oder durch die Abgase der Heizkammern v orerwärmt und durch die Rohrleitungenk2 (Abb. i) zugeführt werden.
• In der Schmelzzone teilt sich die Heizflamme. Der größte Teil h der Heizgase tritt in den oberen Teil des Ofens ein, um hier zur Kalzinierung und Trocknung des Rohgutes zu dienen. Ein kleinerer Teilm2 wird durch die öifnungen n2 dem Ofenkopf o2 zugeführt, von welchem .er durch den Kanalp2 in die Heizkammer q'- (Abb. a) -und von dort in den Schornsteinre tritt.- Durch Umstellung der Schieber oder der Ventiles2 kann je nach Bedarf umgeschaltet werden, so daß dann die Heizkammer g2 zur Lufterhitzung und die Heizkammer i= zur Anwärmung durch die Abgase dient. Der erforderliche Unterdruck, der in dem Ofenkopf 02 herrschen muß, wird durch den Schornsteinre erzeugt und durch den Schieber f= (Abb. i) geregelt.
• Die Austrittsöffnungen n2 im Drehofen sind dadurch, daß das im Durchmesset kleinere,

  zur Kalzinierung und Trockinunb dienende-

  Ofenrohr etwas in die erweiterte Schmelzzono

  hineinragt, davor geschützt, daß das den Dreh-

  ofen durchu-andernde Schmelzgut durch die

  Öffnung tz= herausfallen #kann. Der Ofen-

  kopf o2 umschließt den eisernen Mantel de

  oberen Teiles des Drehofens derartig durch

  einen feuerfesten Ring, daß dieser vor der

  Einwirkung der Beißen Abg asc geschützt wird.

  Der Ofenkopf selbst 'cann. ;sie aus Abb. z

  hervorgeht, zweiteilig angeordnet sein und

  kann zur Freilegung des Ofens nach beiden

  Seiten gerollt werden.

  Die Führung der aus der Schmelzzotte

  abgezogenen Verbremnnigsgase und- der vor-

  zuerhitzenden Luft ist in 36b. i bis 3 für das

  Gleichstromprinzip dargestellt. Es ist klar,

  daß durch entsprechende Führung der Kanäle

  die Vorerhitzung auch im (iegetistrompruizip

  erfolgen kann.

  Eine zweite Ausführungsart der Erfindung

  ist in Abb. t bis 6 dargestellt.

  Auch hier ist Kohlenstaub als Brennstoff

  angenommen. welcher durch die Rohrleitung a-

  3bb. .1'@ und die Uinti-ittsöünuii- c-i und

  die dieser in der Form angepaßte Düse x-

  'Abb. 6) dem Drehofen zugeführt wird. Der

  größere Teil der Heizgaseh *( 3bb. .l) tritt

  wiederum in den oberen Teil des Drehofens

  ein, uni zur lZalzinierung und Trocknung des

  Rohgutes zu dienen. Der kleinere Teil in-", des

  Heizgasstronies wird innerhalb der Schmelz-

  zone umgekehrt und durch eine unter der

  Ein'trittsöffnungcsliegende Austrittsöffnuttgu-'

  abgezogen. Dieser Teil der Heizgase, um-

  spült sodann die Heizrohre des Rekuperators

  v- und gelangt von hier in den Scliornsteui.l-@ ,

  welcher, geregelt durch den Schieberi3, den

  erforderlichen Unterdruck -erzielt.- um das Um-

  lenken und Anziehen der Heizgase zu ermög-

  lichen. Durch die tiefe Anordnung der Ab-

  zugsöffnung n@ gelingt es, den abgezogenen

  Teil der Hcizgasemj bis= dicht an die Ober-

  fläche des flüssigen Schmelzgutes tt,@@ herabzu-

  ziehen, um an dieser Stelle, wo rrfahrungs-

  gemäß die größte Gefahr des Erstarrens des

  reduzierten Eisens und des 3nbackens der

  Schmelze auftritt, die erforderliche hohe Tem-

  peratur zu -gewährleisten.

  Die vorzuerhi.tzende Verbrennungsluft wird,

  wie bei der vorheri,es@lirielirnen AusfUihrun@"s-

  art, durch einen Ventilator j, (Abb..l! und a@-

  ebenenfa11s einen Injektor h3 mit dein er-

  forderlichen i"berdruck zugcfüht-t. Siedurch-

  läuft bei der dargestellten Ausführungsart die Heizrohre im Gegenstrom zu den div Heizrohre umspülenden Abgasen. Bei dieser mittelbaren Heizung der Luft, bei der die zu üi,crtragende Wärme durch die Wandung der lIeizrohre hindurchtreten muß, ist natürlich eine L mschaltung nicht erforderlich. Will man au' den Vorzug des Herabziehens eines Teiles der Heizase bis dicht auf die Oberfläche des S;-hniclz-utes verzichten, kann man die Eintritts- und die Austrittsöffnung statt. wie dargestellt. untereinander auch tieben-"iit<<ncler anordnen und einmal durch die eine und das andere 11a1 durch die andere Öffnung die Heizaase abziehen. In diesem Falle empfiehlt es sich, für die @-orcrhitzung das Regenerativverfahren. ähnlich wie in Abb. i bis ;. zu verwenden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schmelzen von Zement, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Heizgase in an sich bekannter Weise in der Schmelzzone abgezogen und zum Vorerhitzen von Verbrennungsluft oder auch von Heizgas benutzt wird, während der übrige Teil zum Kalzinieren und Trocknen des Rohgutes dient.
2. 2. Drehrohr ofen nun Schmelzen von Zement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß etwa an der L`bergangsstelle von der Kalzinierzone zur Scinnelzzon e rin Ofenkopf (o=1 angeordnet ist, der Ofengase durch @i@Fnungen 1_t'1 im Drehofen ab-#augt, die ini oberen Teil der Schmelzzone derartig angeordnet sind, daß das Schmelzgut nicht durch -sie herausfallen kann.
3. 3. Drehrohrofen zum Schmelzen von Zement nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet. dar die C)tfnungen (n=) für den Gasabzug zwischen dem die Schmelzzone enthaltenden und dem im Durchmesser kleineren und in die Schmelzzone hervorragenden, die Kalzinier- und die Vortrocknungszone enthaltenden Teil des Ofens angeordnet sind. 4.. Drehrohrofen zum Scinnelzen von Zement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des durch den Ofenkopf in den Drehrohrofen eintretenden Heiz gasstromes in der Schmelzzone nach unten zurückgeführt und wieder aus dem ,--leichen Ofenkopf ab;-ezogen wird.