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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Brennen von Mineralien, insbesondere bei der Herstellung von Zement und Kalk, zwecks Entsäuerns,
Röstens oder Schmelzens von Mineralien, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgut in einem Gasstrom, in wenigstens eine Brennzone eines im wesentlichen langgestreckten
Ofenraumes und durch diesen transportiert wird, der unter
Unterdruck gehalten wird, und dass nach Beendigung der Re aktion das Reaktionsprodukt aus dem Gasstrom ausgeschie den wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Silo (2), einen langgestreckten mit einem feuerfesten Futter (4) ausgekleideten, wenigstens einen Brenner (8) aufweisenden Suspensions ofen (3), der mit seinem einen Ende (3u) an ein mit einem Ansaugventil (16) versehenes Mischrohr (17) für das Arbeitsgut und mit seinem anderen Ende (3') über einen Sichter (19) für das Brennprodukt an die Saugleitung (21) eines Ventilators (22) und einen Brennproduktsilo (40) angeschlossen ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Rohmehl vor dem Einführen in die erste
Brennzone im Gegenstrom an den Brennzonenmänteln entlangführt und unter Wärmeaustausch vorgewärmt
4. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das die letzte Brennzone verlassende Brennprodukt zwischen dem vorzuwärmenden Rohmehl und einem dasselbe im Abstand umgebenden Kühlmedium in derselben Richtung wie das vorzuwärmende Rohmehl hindurch führt und unter Wärmeaustausch kühlt.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsofen (3) vertikal und rohrförmig ist und wenigstens zwei, zentral in verschiedenen Höhen angeordnete Brenner (8) aufweist.
6. Vorrichtung nach Patentansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsofen (3), der mit seinem unteren Ende (3u) an das mit dem Ansaugventil (16) versehene und mit einer Zellenschleuse (15) für das Rohmehl zusammenarbeitende Mischrohr (17) und mit seinem oberen, ebenfalls als Diffusor ausgebildeten Ende (3') über den Sichter (19) an die Saugleitung (21) des Ventilators (22) angeschlossen ist, dessen Druckleitung (23) zu einem Auspuffventil (24) führt.
7. Vorrichtung nach Patentansprüchen 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsofen (3) von einem Vorwärmemantel (5) umschlossen ist, durch den das von einem Vorsilo (32) über eine Zellenschleuse (33) von oben zugeführte Rohmehl nach unten fliesst und über einen rotierenden Entnahmeteller (12) in einen mit der Zellenschleuse (15) in Verbindung stehenden Puffersilo (13) gelangt.
8. Vorrichtung nach Patentansprüche 2 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmemantel (5) als Rohrschlange ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Patentansprüchen 2 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmemantel (5) als Ringzylinder ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Patentansprüchen 2 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmemantel (5) von einem ringzylindrischen Wärmerückgewinnungsmantel (6) umschlossen ist, durch den das vom Sichter (19) über einen Vibrator (20) von oben zugeführte Brennprodukt nach unten fliesst und über eine rotierende Entnahmevorrichtung (35) in einen mit einer Zellenschleuse (37) in Verbindung stehenden Puffersilo (36) gelangt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Mineralien zwecks Entsäuerns, Rösten oder Schmelzens und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bisher wurden die im Tagebau, Halbtagebau oder Unter tagebau gewonnenen Mineralien, wie natürliche Bindemittel,
Eisen-, Kupfer-, Silbererze usw., in Korngrössen von etwa 10 bis 200 mm in Schacht-, Ring-, Dreh- oder Spezialöfen ge brannt. Hierbei ergaben sich verschiedene, z.T. schwerwie gende Nachteile:
Ein Drehofen für eine Tagesleistung von ca. 700 t ist ca.
bis 130 m lang und weist bei ca. 1 U/min einen Durchmes ser von bis 4,0 m auf. Der Strahlungs- und Wärmeverlust eines solchen Ofens liegt heute - selbst bei Anwendung der besten Wärmerückgewinnungseinrichtungen - bei ca. 29% und ein Stein in einer Korngrösse von ca. 20 mm benötigt etwa 20 bis 35 Stunden, um den Ofen zu durchlaufen. Ein
Drehofen benötigt zwischen 1350 und 1800 KgCal/per kg ausgetragenem Brenngut.
Im Schachtofen muss mit grösserem Korn - mindestens
30 mm - gefahren werden, wobei die Wärmeverluste heute ca 21 % betragen und der Wärmeverbrauch zwischen 900 und
1200 KgCal/Kg liegt. Die Durchlaufzeit eines Steines liegt bei 32 Stunden je nach Rohmaterial und Leistung des Ofen typs.
Die Herstellungskosten der bekannten Ofen sind verhältnismässig hoch. Ein Drehofen kostet bis 30 Millionen Fran ken, ein Schachtofen etwa gleicher Leistung ca. 6 Millionen Franken.
In allen bekannten Öfen wird mit Überdruck bis 300 mm WS (entsprechend 0,3 atü) und einem Korn von 20 bis 200 mm gefahren. Jeder Fachmann weiss aber, dass z.B. der Kalkstein während des Brennens eine gebrannte Haut auf seiner Oberfläche bildet, welche ausserordentlich wärmeisolierend wirkt und die Wärme nur sehr schwer in das Innere des Steines dringen lässt. Die gebrannte Haut verhindert bzw. verlangsamt die Festkörperreaktionen. Infolgedessen muss der Stein einer sehr langen Hitzeeinwirkung ausgesetzt werden, bis er vollkommen durchgebrannt ist; dann ist jedoch die äussere
Haut meistens geschädigt (überbrannt) oder aber sie löst sich als feines Mehl ab, welches den Ofen verstopft, sich auf den anderen Steinen absetzt und diese isoliert, solange der Ofen in Betrieb steht.
Dreh- und Schachtöfen benötigen ausserdem einen ungewöhnlich hohen Leistungsaufwand und erfordern selbst bei bester Automation mindestens einen Mann pro Schicht. Zudem ist es unmöglich, einen solchen Ofen innert kürzerer Zeit als 3 Tagen in Betrieb zu nehmen, und er kann auch nicht einfach wieder abgestellt werden. Die Kosten sind enorm hoch und die Inbetriebnahme erfordert meistens einen besonderen Aufwand.
Darüber hinaus kann ein konventioneller Ofen beliebiger Bauart nur für ein bis zwei Bindemittel benutzt werden; er ist ortsgebunden und wiegt ca. 1500 t und meist mehr.
Schliesslich ist jeder bekannte Ofen nur für eine bestimmte Korngrösse verwendbar, so dass in jeder Fabrik ein gewisser Anteil viel feineren Kornes aus dem Bruch anfällt. Dieses feine Korn kann nur für sehr wenige andere Zwecke verwendet werden und erzielt deshalb nur einen sehr niedrigen Preis (sog. Schleuderpreis). In den meisten Betrieben liegt solches Material haufenweise herum und versperrt den kargen Platz, obwohl es im Prinzip das beste Rohmaterial darstellt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, beim Brennen von Mineralien die Kalzinierung zu beschleunigen, den Energieverbrauch zu vermindern und das anschliessende Aufmahlen zu vereinfachen, um nur diese wesentlichen Vorteil zu nennen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Arbeitsgut in einem Gasstrom, insbesondere Luftstrom, in wenigstens eine Brennzone eines im wesentlichen langgestreckten Ofenraumes und durch diesen transportiert wird, der unter Unterdruck gehalten wird und,
dass nach Beendigung der Reaktion das Reaktionsprodukt aus dem Gasstrom ausgeschieden wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Silo, einen langgestreckten mit einem feuerfesten Futter ausgekleideten, wenigstens einen Brenner aufweisenden Suspensionsofen, der mit seinem einen Ende an ein mit einem Ansaugventil versehenes Mischrohr für das Arbeitsgut und mit seinem anderen Ende über einen Sichter für das Brennprodukt an die Saugleitung eines Ventilators und einen Brennproduktsilo angeschlossen ist.
Die Vorrichtung ist denkbar einfach im Aufbau und der Ofen kann jederzeit leicht zerlegt, innert längstens zwei Stunden umgestellt und bei Bedarf abgestellt bzw. wieder angefahren werden. Mit diesem Ofen können alle natürlichen Bindemittel - erstmalig - ein neuer natürlicher Zement hergestellt werden; ausserdem kann mit diesem Ofen Talkum, Eisenerz, Kupfererz usw. entscheidend vorbearbeitet werden.
Die Vorteile des Verfahrens bestehen im wesentlichen in folgendem: Durch den Unterdruck entsteht schnellere CO2 Ausscheidung mit geringerem Wärmebedarf für Kalzinierung.
Die direkte Wärmebeaufschlagung der Festkörper im Gleichstrom verhindert die Bildung der gebrannten Haut und beschleunigt die Reaktion. Das sich ausbildende Strömungsprofil im langgestreckten Ofen bewirkt eine Klassierung der Kornfraktion (bei feinen Körnern eine kleine Verweilzeit, bei groben Körnern eine lange Verweilzeit). Kein Zusammenbacken oder Sintern der Festkörper und die grosse spezifische Oberfläche der Körner bleibt erhalten. Der anschliessende Aufmahlvorgang wird vereinfacht, weil sich keine Klinkerbrocken bilden. Die geschilderten Vorteile, insbesondere die Einfachheit der Ofenbedienung, die eine Automatik entbehrlich macht, und die Vermeidung jeglichen Abfalls, überwiegen bei weitem den Mehraufwand für das Mahlen der abgebauten Mineralien.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles der Vorrichtung erläutert.
In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Zerkleinerungs- und Mahleinrichtung für die abgebauten Mineralien nicht gezeigt, da sie von bekannter Art ist. Die zerkleinerten und gemahlenen Mineralien werden als Rohmehl 1 in einer Korngrösse von vorzugsweise maximal 1,0 mm in einen Rohmehl-Silo 2 aufgegeben.
Neben oder unter diesem Rohmehl-Silo 2 ist ein vertikaler Suspensionsofen 3 angeordnet. Dieser Suspensionsofen 3 ist aus mehreren, kreisrunden Rohrschüssen 3a - 3h zusammengesetzt, die lösbar miteinander verbunden sind, und deren jeder einen lichten Querschnitt von 1 m2 aufweist; stattdessen könnte jedoch der Ofen 3 auch nur einstückig ausgebildet sein und einen lichten Querschnitt von anderer Grösse und/oder Form aufweisen. Das obere Ende 3' des Ofens 3 ist - ebenso wie sein unteres Ende 3u - als Diffusor ausgebildet. Der Ofen 3 ist nahezu über seine ganze Höhe mit einem feuerfesten Futter 4 ausgekleidet und von einem Vorwärmemantel 5 umschlossen, dessen Zweck an späterer Stelle erläutert wird.
Der Vorwärmemantel 5, der im gezeigten Ausführungsbeispiel die Form eines Ringzylinders aufweist, jedoch auch als Rohrschlange ausgebildet sein könnte, ist über den grössten Teil seiner Höhe von einem Wärmerückgewinnungsmantel 6 umschlossen, dessen Zweck ebenfalls später erklärt wird. Der Wärmerückgewinnungsmantel 6 ist wiederum über den grössten Teil seiner Höhe von einem Kühlwassermantel 7 umschlossen, dessen durchfliessendes Kühlwasser die überschüssige Wärme abführt. Der Suspensionsofen 3 ist mit drei, in verschiedenen Höhen angeordneten Ölbrennern 8 ausgestattet, statt deren selbstverständlich auch Gasbrenner vorgesehen sein könnten. Die Zahl der Brenner 8 kann auch grösser als drei sein.
Das durch eine Öl- oder Gasleitung 9 den Brennern 8 zuströmende Rohöl wird mittels Pressluft zerstäubt, die durch eine Pressluftleitung 10 den Spezialbrennern 8 zugeführt wird. An das untere Ende des Vorwärmemantels 5 schliesst sich ein von einem Elektromotor 11 angetriebener, rotierender Entnahmeteller 12 an, unter welchem sich ein Puffersilo 13 befindet; von diesem führt eine Leitung 14 über eine Zellenschleuse 15 in ein Ansaugventil 16 am oberen Ende des einen Schenkels eines U-förmigen Mischrohres 17, dessen anderer Schenkel in das als Diffusor ausgebildete untere Ende 3u des Suspensionsofens 3 mündet. Vom oberen, als Diffusor ausgebildeten Ende 3' des Suspensionsofen 3 führt eine Leitung 18 in einen Sichter 19, dessen unteres Ende über einen Vibrator 20 mit dem Wärmerückgewinnungsmantel 6 in Verbindung steht.
Vom oberen Ende des Sichters 19 führt eine Saugleitung 21 zum Saugstutzen eines Ventilators 22, dessen Druckleitung 23 zu einem Auspuffventil 24 führt. Ober letzteres gelangt der gasförmige Abgang (Rauch) vom Ölbrenner 8 in die freie Atmosphäre oder in eine CO2 Rückgewinnungsanlage. Als Antrieb für den Ventilator 22 ist ein Elektromotor 25 vorgesehen. Die Saugleitung 21 ist zumindest über einen Teil ihrer Länge von einem Kühlwassermantel 26 umschlossen, der über eine Leitung 27 mit dem Kühlwassermantel 7 des Suspensionsofens 3 in Verbindung steht. Für den Umlauf des Kühlwassers sorgt eine Kühlwasserpumpe 28.
Vom unteren Ende des Rohmehl-Silos 2 führt nach oben die Ansaugleitung 29 einer Förderpumpe 30, deren Druckleitung 31 in einem Vorsilo 32 führt. Der Vorsilo 32 steht über eine Zellenschleuse 33 mit dem oberen Ende des Vorwärmemantels 5 in Verbindung. Am unteren Ende des Wärmerückgewinnungsmantels 6 ist eine von einem Elektromotor 34 angetriebene, rotierende Entnahmevorrichtung 35 angeordnet, unter der sich ein Puffersilo 36 befindet. Vom unteren Ende des letzteren führt eine Leitung über eine Zellenschleuse 37 in eine Fördereinrichuntg 38, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Becherwerk ausgebildet ist, jedoch beispielsweise auch pneumatisch arbeiten könnte. Vom oberen Ende der Fördereinrichtung 38 führt eine Leitung 39 in einen Brennprodukt-Silo 40.
Der Rohmehl-Silo und der Brennprodukt Silo 40 können aus Beton oder Stahl bestehen und kreisrunden oder rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweisen.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung wird das erfindungsgemässe Verfahren folgendermassen durchgeführt:
Bei wenigstens teilweise gefülltem Rohmehl-Silo 2 wird der Suspensionsofen 3 durch Zünden der Brenner 8, Einschalten der vorzugsweise mit Gleichstrom (wegen der leichteren Drehzahlregulierung) arbeitenden Elektromotoren 11, 25 und 34 und Inbetriebsetzen der Förderpumpe 30 sowie der Fördereinrichtung 38 angefahren. Die Förderpumpe 30 fördert das Rohmehl 1 aus dem Rohmehl-Silo 2 über die Ansaugleitung 29 und die Druckleitung 31 in den Vorsilo 32, aus welchem das Rohmehl über die Zellenschleuse 33 in das obere Ende des Vorwärmemantels 5 gelangt. Im Vorwärmemantel 5 rieselt das Rohmehl infolge seines Eigengewichtes nach unten, wobei durch seine Berührung mit dem heissen Ofenmantel ein Wärmeaustausch stattfindet, durch welchen das herabrieselnde Rohmehl vorgewärmt wird.
Das auch dem unteren Ende des Vorwärmemantels 5 austretende, vorgewärmte Rohmehl gelangt über den rotierenden Entnahmeteller 12 in den Puffersilo 13 und von dort durch die Leitung 14 und die Zellenschleuse 15 in das Ansaugventil 16. Das Ansaugventil 16 steht unter einem vom Ventilator 22 stammenden Sog. Je nach der Einstellung des Ansaugventiles 16 wird aus der freien Atmosphäre eine bestimmte Luftmenge angesaugt, die ihrerseits infolge der Düsenwirkung die durch die stufenlos verstellbare Zellenschleuse 15 festgelegte Rohmehlmenge mitreisst. Das Luft/Rohmehl-Gemisch gelangt durch das Mischrohr 17 in das untere Ende 3u des Suspensionsofens 3.
Infolge der diffusorartigen Ausbildung des unteren Endes 3u wird die Luftgeschwindigkeit im Ofen 3 etwas reduziert, wodurch der Brennvorgang begünstigt wird. Im Gegensatz zum Rohöl, welches vor dem Zerstäuben vorgewärmt wird, (wozu der Kühlwassermantel 26 dienen kann, der dann in diesem Falle statt des Kühlwassers das vorzuwärmende Rohöl aufnimmt) soll die durch das Ansaugventil 16 einströmende Luft möglichst kalt sein, weil sie nicht nur als Sauerstofflieferant für das Rohöl dient, sondern auch als Transportmittel für das Rohmehl und als Kühlmittel für den Suspensionsofen 3.
Das von der Luft mitgerissene Rohmehl wird durch das von den Düsen 8 zerstäubte, verbrennende Rohöl in Sekundenschnelle gebrannt und im Gleichstrom von unten nach oben durch den Suspensionsofen gefördert, worauf es als fertiges Brennprodukt durch die Leitung 18 in den Sichter 19 gelangt und von dort in den Vibrator 20 und anschliessend in den Wärmerückgewinnungsmantel 6. Das den letzteren von oben nach unten durchrieselnde, noch heisse Brennprodukt gibt einen Teil seiner Wärme an das im Vorwärmemantel 5 ebenfalls von oben nach unten rieselnde Rohmehl ab (Wärmerückgewinnung!) und den restlichen Teil der Wärme an das Kühlwasser im Kühlwassermantel 7.
Aus dem unteren Ende des Wärmerückgewinnungsmantels 6 fliesst das nunmehr gekühlte Brennprodulct auf die durch den Elektromotor 34 angetriebene, rotierende Entnahmevorrichtung 35, die das Brennprodukt in den Puffersilo 36 abgibt. Vom Puffersilo 36 gelangt das Brennprodukt über eine Zellenschleuse 37 in die Fördereinrichtung 38, die das Brennprodukt nach oben fördert und über die Leitung 39 in den Brennprodukt-Silo 40 einfüllt. Durch entsprechende Einstellung der Ventile 16, 24, der Brenner 8, der Elektromotoren 11, 25, 34 der Förderpumpe 30 und der stufenlos verstellbaren Zellenschleusen 15, 33, 37 kann der Brennvorgang mit bestmöglichem Wirkungsgrad, d.h. mit den geringsten Wärmeverlusten, durchgeführt werden.
Der Diffusionsofen kann mit einer (in der Zeichnung nur angedeuteten) Löschanlage 41 ausgestattet sein.
Bei Grossanlagen kann es vorteilhaft sein, den Suspensionsofen 3 einschliesslich Zubehör zwischen einer Batterie von in einer Reihe stehenden Rohmehl-Silos 2 und einer Batterie von in einer parallelen Reihe stehenden Brennprodukt Silos 40 fahrbar anzuordnen.
Es können aber auch 1, 2, 3 und 4 Öfen parallel zusammengekoppelt werden, so dass sie eine Produktions-Batterie bilden.
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PATENT CLAIMS
1. Process for burning minerals, especially in the production of cement and lime, for deacidification,
Roasting or melting of minerals, characterized in that the work in a gas stream, in at least one burning zone of a substantially elongated
Furnace space and is transported through this, the under
Vacuum is maintained, and that after the reaction has ended, the reaction product is eliminated from the gas stream.
2. Device for performing the method according to
Claim 1, characterized by a silo (2), an elongated suspension furnace (3) lined with a refractory lining (4) and having at least one burner (8), with one end (3u) of which is connected to a suction valve (16 ) provided mixing tube (17) for the work item and with its other end (3 ') via a classifier (19) for the fired product to the suction line (21) of a fan (22) and a fired product silo (40).
3. The method according to claim 1, characterized in that raw meal before being introduced into the first
Passing the firing zone in counterflow along the firing zone jackets and preheated with heat exchange
4. The method according to claims 1 and 3, characterized in that one passes the combustion product leaving the last combustion zone between the raw meal to be preheated and a cooling medium surrounding it at a distance in the same direction as the raw meal to be preheated and cooled with heat exchange.
5. Device according to claim 2, characterized in that the suspension furnace (3) is vertical and tubular and has at least two burners (8) arranged centrally at different heights.
6. Device according to claims 2 and 5, characterized in that the suspension furnace (3), with its lower end (3u) to the provided with the suction valve (16) and with a cell lock (15) for the raw meal, mixing tube (17th ) and with its upper end (3 '), which is also designed as a diffuser, is connected via the classifier (19) to the suction line (21) of the fan (22), the pressure line (23) of which leads to an exhaust valve (24).
7. The device according to claims 2, 5 and 6, characterized in that the suspension furnace (3) is enclosed by a preheating jacket (5) through which the raw meal supplied from above is fed from a pre-silo (32) via a cell lock (33) flows and reaches a buffer silo (13) connected to the cell lock (15) via a rotating removal plate (12).
8. Device according to claims 2 and 5 to 7, characterized in that the preheating jacket (5) is designed as a coil.
9. Device according to claims 2 and 5 to 7, characterized in that the preheating jacket (5) is designed as a ring cylinder.
10. The device according to claims 2 and 5 to 7, characterized in that the preheating jacket (5) is surrounded by an annular cylindrical heat recovery jacket (6) through which the combustion product supplied from above by the classifier (19) via a vibrator (20) downwards flows and reaches a buffer silo (36), which is connected to a cell lock (37), via a rotating removal device (35).
The invention relates to a method for firing minerals for the purpose of deacidifying, roasting or melting and an apparatus for carrying out the method.
So far, the minerals, such as natural binders, obtained in open-cast, half-open-cast or underground mining,
Iron, copper, silver ores, etc., in grain sizes of about 10 to 200 mm in shaft, ring, rotary or special furnaces. This resulted in various, sometimes serious disadvantages:
A rotary kiln for a daily output of approx. 700 t is approx.
up to 130 m long and has a diameter of up to 4.0 m at approx. 1 rpm. The radiation and heat loss of such a furnace today - even when using the best heat recovery devices - is approx. 29% and a stone with a grain size of approx. 20 mm takes around 20 to 35 hours to pass through the furnace. A
Rotary kilns require between 1350 and 1800 kg cal / per kilogram of fired material.
In the shaft furnace with larger grain - at least
30 mm - are driven, whereby the heat losses today are approx. 21% and the heat consumption between 900 and
1200 kg / kg. The throughput time of a stone is 32 hours depending on the raw material and performance of the furnace type.
The manufacturing costs of the known furnace are relatively high. A rotary kiln costs up to 30 million francs, a shaft furnace of approximately the same capacity costs around 6 million francs.
In all known furnaces, overpressure of up to 300 mm water gauge (corresponding to 0.3 atm) and a grain size of 20 to 200 mm are used. However, every specialist knows that e.g. the limestone forms a burnt skin on its surface during firing, which has an extremely heat-insulating effect and makes it very difficult for the heat to penetrate into the interior of the stone. The burnt skin prevents or slows down the solid-state reactions. As a result, the stone must be exposed to very long heat until it is completely burned out; then, however, is the exterior
Skin mostly damaged (overburned) or it comes off as fine flour, which clogs the oven, settles on the other stones and insulates them as long as the oven is in operation.
Rotary and shaft furnaces also require an unusually high level of performance and require at least one man per shift, even with the best automation. In addition, it is impossible to put such an oven into operation in less than 3 days, and it cannot simply be switched off again. The costs are enormously high and the commissioning usually requires a special effort.
In addition, a conventional furnace of any type can only be used for one or two binders; it is tied to a location and weighs approx. 1500 t and mostly more.
After all, every known furnace can only be used for a certain grain size, so that in every factory a certain proportion of much finer grain is obtained from the break. This fine grain can only be used for very few other purposes and therefore only achieves a very low price (so-called centrifugal price). In most companies, such material is lying around in piles and blocks the barren space, although in principle it is the best raw material.
The object on which the invention is based is to accelerate the calcination when burning minerals, to reduce the energy consumption and to simplify the subsequent grinding, to name only these essential advantages.
In the method according to the invention, this object is achieved in that the work item is transported in a gas stream, in particular an air stream, into and through at least one combustion zone of an essentially elongated furnace chamber, which is kept under negative pressure, and
that after the reaction has ended, the reaction product is eliminated from the gas stream.
The device for carrying out the method is characterized by a silo, an elongated suspension furnace lined with a fireproof lining and having at least one burner, with one end connected to a mixing pipe for the work item provided with an intake valve and the other end via a classifier for the fired product is connected to the suction line of a fan and a fired product silo.
The device is extremely simple to set up and the furnace can be easily dismantled at any time, changed over within two hours at the longest and switched off or restarted if necessary. With this furnace, all natural binders - for the first time - a new natural cement can be produced; talc, iron ore, copper ore, etc. can also be decisively pre-processed with this furnace.
The main advantages of the process are as follows: The vacuum creates faster CO2 excretion with less heat for calcination.
The direct application of heat to the solids in direct current prevents the formation of burnt skin and accelerates the reaction. The flow profile that forms in the elongated furnace classifies the grain fraction (with fine grains a short residence time, with coarse grains a long residence time). No caking or sintering of the solids and the large specific surface area of the grains is retained. The subsequent grinding process is simplified because no clinker blocks form. The advantages described, in particular the simplicity of operating the furnace, which makes an automatic dispensable, and the avoidance of any waste, far outweigh the additional effort for grinding the minerals mined.
In the drawing, the invention is explained using an exemplary embodiment of the device.
In the exemplary embodiment of the device for carrying out the method according to the invention shown in the drawing, the comminution and grinding device for the minerals mined is not shown, since it is of a known type. The minced and ground minerals are fed into a raw meal silo 2 as raw meal 1 with a grain size of preferably a maximum of 1.0 mm.
A vertical suspension furnace 3 is arranged next to or below this raw meal silo 2. This suspension furnace 3 is composed of a plurality of circular pipe sections 3a-3h which are detachably connected to one another and each of which has a clear cross section of 1 m2; instead, however, the furnace 3 could also be formed in one piece and have a clear cross section of a different size and / or shape. The upper end 3 'of the furnace 3 - like its lower end 3u - is designed as a diffuser. The furnace 3 is lined with a refractory lining 4 almost over its entire height and enclosed by a preheating jacket 5, the purpose of which will be explained later.
The preheating jacket 5, which in the exemplary embodiment shown has the shape of a ring cylinder, but could also be designed as a coil, is enclosed over most of its height by a heat recovery jacket 6, the purpose of which will also be explained later. The heat recovery jacket 6 is in turn enclosed over most of its height by a cooling water jacket 7, the cooling water flowing through it dissipating the excess heat. The suspension furnace 3 is equipped with three oil burners 8 arranged at different heights, instead of which gas burners could of course also be provided. The number of burners 8 can also be greater than three.
The crude oil flowing through an oil or gas line 9 to the burners 8 is atomized by means of compressed air, which is fed to the special burners 8 through a compressed air line 10. At the lower end of the preheating jacket 5 there is a rotating removal plate 12 driven by an electric motor 11, below which there is a buffer silo 13; from this a line 14 leads via a cell lock 15 into a suction valve 16 at the upper end of one leg of a U-shaped mixing tube 17, the other leg of which opens into the lower end 3u of the suspension furnace 3 designed as a diffuser. A line 18 leads from the upper end 3 'of the suspension furnace 3, which is designed as a diffuser, into a classifier 19, the lower end of which is connected to the heat recovery jacket 6 via a vibrator 20.
From the upper end of the classifier 19, a suction line 21 leads to the suction nozzle of a fan 22, the pressure line 23 of which leads to an exhaust valve 24. Above the latter, the gaseous outlet (smoke) from the oil burner 8 is released into the free atmosphere or into a CO2 recovery system. An electric motor 25 is provided as the drive for the fan 22. The suction line 21 is enclosed at least over part of its length by a cooling water jacket 26, which is connected via a line 27 to the cooling water jacket 7 of the suspension furnace 3. A cooling water pump 28 ensures the circulation of the cooling water.
The suction line 29 of a feed pump 30 leads from the lower end of the raw meal silo 2, the pressure line 31 of which leads into a pre-silo 32. The pre-silo 32 is connected to the upper end of the preheating jacket 5 via a cell lock 33. At the lower end of the heat recovery jacket 6 there is a rotating removal device 35 driven by an electric motor 34, below which there is a buffer silo 36. From the lower end of the latter, a line leads via a cell lock 37 into a conveying device 38, which in the exemplary embodiment shown is designed as a bucket elevator, but could also work pneumatically, for example. A line 39 leads from the upper end of the conveying device 38 into a combustion product silo 40.
The raw meal silo and the firing product silo 40 can consist of concrete or steel and have circular or rectangular, in particular square, cross-section.
Using the device described, the method according to the invention is carried out as follows:
When the raw meal silo 2 is at least partially filled, the suspension furnace 3 is started by igniting the burners 8, switching on the electric motors 11, 25 and 34, which preferably work with direct current (because of the easier speed regulation), and starting up the feed pump 30 and the conveying device 38. The feed pump 30 conveys the raw meal 1 from the raw meal silo 2 via the suction line 29 and the pressure line 31 into the pre-silo 32, from which the raw meal reaches the upper end of the preheating jacket 5 via the cell lock 33. In the preheating jacket 5, the raw meal trickles downward due to its own weight, and when it comes into contact with the hot furnace jacket, heat exchange takes place, by which the trickling raw meal is preheated.
The preheated raw meal also emerging from the lower end of the preheating jacket 5 passes through the rotating removal plate 12 into the buffer silo 13 and from there through the line 14 and the cell lock 15 into the suction valve 16. The suction valve 16 is under a suction from the fan 22. Depending on the setting of the suction valve 16, a certain amount of air is sucked in from the free atmosphere, which in turn entrains the amount of raw meal determined by the continuously adjustable cell lock 15 due to the nozzle action. The air / raw meal mixture passes through the mixing tube 17 into the lower end 3u of the suspension furnace 3.
As a result of the diffuser-like design of the lower end 3u, the air speed in the furnace 3 is somewhat reduced, which favors the firing process. In contrast to the crude oil, which is preheated before atomization (for which the cooling water jacket 26 can serve, which then in this case takes the crude oil to be preheated instead of the cooling water), the air flowing in through the intake valve 16 should be as cold as possible, because it is not only as Oxygen supplier for the crude oil, but also as a means of transport for the raw meal and as a coolant for the suspension furnace 3.
The raw meal entrained in the air is burned by the burning crude oil atomized by the nozzles 8 and conveyed in cocurrent from bottom to top through the suspension furnace, whereupon it reaches the sifter 19 as a finished combustion product through line 18 and from there into the vibrator 20 and then into the heat recovery jacket 6. The still hot firing product which trickles through the latter from top to bottom gives off part of its heat to the raw meal trickling from top to bottom in the preheating jacket 5 (heat recovery!) and the rest of the heat to the cooling water in the cooling water jacket 7.
The now cooled combustion product flows from the lower end of the heat recovery jacket 6 onto the rotating removal device 35 driven by the electric motor 34, which dispenses the combustion product into the buffer silo 36. From the buffer silo 36, the fuel product passes through a cell lock 37 into the conveying device 38, which conveys the fuel product upwards and fills it into the fuel product silo 40 via line 39. By appropriate adjustment of the valves 16, 24, the burner 8, the electric motors 11, 25, 34 of the feed pump 30 and the continuously adjustable cell locks 15, 33, 37, the combustion process can be carried out with the best possible efficiency, i.e. with the least heat loss.
The diffusion furnace can be equipped with an extinguishing system 41 (only indicated in the drawing).
In large systems, it may be advantageous to arrange the suspension furnace 3 including accessories in a mobile manner between a battery of raw meal silos 2 in a row and a battery of firing product silos 40 in a parallel row.
However, 1, 2, 3 and 4 ovens can also be coupled in parallel so that they form a production battery.