Zement, Kalk und Papier

Das Gewölbe ist hauptsächlich gasgetragenem Abrieb durch flüchtige Partikel des Rohmaterials ausgesetzt. Die Temperatur- und mechanische Belastung ist gering, weshalb die Betriebsbedingungen als moderat gelten. Das Gewölbe wird mehrschichtig ausgekleidet – insbesondere mit Keilsteinen für Arbeits- und Dämmschichten. Ideal geeignet sind niedrigaluminahaltige EXTRATON-Steine sowie leichte ISOLUX-Dämmprodukte, die Abriebfestigkeit mit guter Isolierleistung kombinieren.

Auch im Zylinder des oberen Zyklons wirken mechanische und abrasive Belastungen, jedoch in moderatem Maße. Die mehrlagige Auskleidung – erneut mit Keilsteinen – gewährleistet gleichmäßige Lastverteilung und langlebigen Schutz. Die gleichen Materialien wie im Gewölbe kommen zum Einsatz: EXTRATON für Abriebfestigkeit, ISOLUX für Wärmedämmung.

Der Konus ist der mechanisch am stärksten belastete Teil, allerdings bleibt das Gesamtrisiko für das Mauerwerk relativ niedrig. Aufgrund seiner komplexen Geometrie wird hier bevorzugt Beton eingesetzt, da er sich besser anpasst und gleichmäßig aufgetragen werden kann. Ziel ist eine homogene Verteilung des Materials auf der unregelmäßigen Oberfläche.

Das Gewölbe des unteren Zyklons ist v. a. gasgetragenem Abrieb durch flüchtige Partikel ausgesetzt. Obwohl Temperatur und mechanische Belastung relativ moderat sind, ist die Beanspruchung höher als im oberen Zyklon. Zusätzliche Herausforderungen: chemische Angriffe und Anbackungen, die die Auskleidung schädigen können. Die mehrschichtige Struktur mit Keilsteinen in Arbeits- und Dämmlagen gewährleistet gute Belastungsverteilung und Schutz.

Der Zylinderbereich ist einer Kombination aus Abrieb, mechanischen Belastungen und aggressiven chemischen Angriffen – v. a. durch Alkalien – ausgesetzt. Die Auskleidung muss sowohl mechanischer Erosion als auch chemischer Degradation widerstehen. Auch hier kommt eine mehrschichtige Struktur mit Keilsteinen zum Einsatz, die eine lange Standzeit ermöglicht.

Stożek, jako fragment cyklonu dolnego, jest najbardziej obciążoną strefą pod względem oddziaływań mechanicznych, chemicznych oraz ściernych. Ze względu na trudności wynikające z nietypowego kształtu stożka oraz utrudnioną technologię murowania, obmurze w tej strefie wykonuje się z betonu. Takie rozwiązanie pozwala na precyzyjne dopasowanie materiału do skomplikowanej geometrii stożka, co minimalizuje ryzyko powstawania nierównomiernych naprężeń i miejscowych uszkodzeń. W strefie stożka kluczowym aspektem jest zapewnienie odporności na zarówno mechaniczne, jak i chemiczne oraz ścierne obciążenia.

In dieser Zone herrschen Temperaturen zwischen etwa 700 und 900 °C. Die Hauptgefahren für die Auskleidung sind mechanische Abrasion und chemische Erosion – bedingt durch den Eintritt von Rohmehl. Häufig kommt es zu Anbackungen durch Schwefel und Chlor (bei alternativen Brennstoffen). Es empfiehlt sich der Einsatz hochaluminahaltiger Feuerbetone mit ZrO₂- oder SiC-Zusätzen. Bei gemauerter Auskleidung sind hochalumina Steine mit hoher Abrieb- und Thermoschockbeständigkeit die beste Wahl.

In dieser Zone überschreiten die Temperaturen 1000 °C, im Bereich der Brenner sogar bis zu 1200 °C. Dies ist eine der extremsten Zonen für Feuerfestmaterialien im gesamten Zementwerk. Der Prozess – meist mit 100 % alternativen Brennstoffen – verursacht starken Alkalieinfluss auf die Auskleidung. Verwendet werden hochaluminahaltige Steine und Betone mit Zusätzen wie Zirkonoxid oder Siliziumkarbid zur Erhöhung der Beständigkeit gegen chemischen Angriff und Abrieb.

Hier herrschen weiterhin Temperaturen um 1000 °C. Das Hauptrisiko geht jedoch von Alkalien aus, die in der darüberliegenden Brennzone entstehen. Eingesetzt werden niederzement- oder zementfreie hochaluminahaltige Feuerbetone. Bei gemauerter Auskleidung empfiehlt man hochaluminahaltige Steine mit SiC-Zusätzen. Die Auskleidung ist häufig chemisch verkrustet – diese Ablagerungen müssen regelmäßig mit Luft oder Wasser entfernt werden. Die Materialien müssen auch mechanischen Aufprallkräften standhalten, da sich Ablagerungen aus höheren Zonen lösen und auf die schräge Engstelle prallen.

Die Herausforderung bei der Auskleidung des Tertiärluftkanals liegt im kleinen Durchmesser, der die Wirkung der abrasiven Umgebung verstärkt – Partikel strömen mit hoher Geschwindigkeit und unter Druck durch das Rohr. Zur Erhöhung der Standzeit empfiehlt PCO die Verwendung von geformten EXTRATON-Steinen sowie PCOCAST-Schamottbeton mit Zusätzen wie Siliziumkarbid oder Zirkon zur Abriebfestigkeit. Für noch anspruchsvollere Bedingungen wie höheren Druck oder höhere Temperaturen wird der Einsatz von ABRAL-Schamottsteinen mit Siliziumkarbid-Zusätzen empfohlen.

Im oberen Bereich des Steigrohrs (bis 700 °C) kommen als Arbeitslage Schamottsteine zum Einsatz. PCO empfiehlt EXTRATON oder ABRAL mit erhöhter Abriebfestigkeit. Bei anspruchsvolleren Bedingungen kann zusätzlich die bauxitbasierte Hochaluminasteinqualität BAUXITEX verwendet werden, um den Schutz zu erhöhen.

Hier steigen die Temperaturen auf bis zu 1100 °C und es treten intensive chemische Angriffe auf. Verwendet werden Hochaluminasteine auf Andalusit- oder Bauxitbasis, ergänzt durch Zusätze zur Erhöhung der mechanischen und chemischen Widerstandsfähigkeit. PCO empfiehlt ABRAL-, ANDALUX- oder ultraniederzementhaltige NxGel-Betone, die für schnelles Aufheizen geeignet sind.

Die Einlaufkammer ist starken chemischen Angriffen durch heiße Abgase ausgesetzt und gleichzeitig mechanischen Stößen – das fallende Material schlägt beim Übergang vom Steigrohr zur Kammer auf. Das führt zu starker Abrasion. Zudem sind Anbackungen durch Rohmehl typisch, die lokale Verstopfungen verursachen können. Die Auskleidung sollte Zusätze wie Siliziumkarbid oder Zirkon enthalten, um Schlagfestigkeit zu gewährleisten und Anhaftungen zu vermeiden – also niedrige Porosität und geringe Benetzbarkeit. So wird ein freier Materialfluss zum Drehrohrofen ermöglicht.

In der Flammenzone herrschen extrem hohe Temperaturen sowie ein aggressives Wirkungsumfeld durch alternative Brennstoffe – beides erfordert häufige Wartung. Die Anwendung des Betons in dieser Zone ist technisch anspruchsvoll, insbesondere beim direkten Gießen am Brenner. Sie verlangt spezielle Technologien sowie erfahrene Handwerker. Entscheidend ist eine homogene Betonmischung, die eine gleichmäßige Verteilung ermöglicht und ein schnelles Aufheizen sicherstellt – beides ist essenziell für einen kontinuierlichen Ofenbetrieb. Aufgrund der extremen Bedingungen muss das Material höchste Thermoschock- und Brennstoffresistenz aufweisen.

Diese Endzone des Ofens – auch als „Nose Ring“ bekannt – weist Bedingungen auf, die denen der Ofenaustrittszone ähneln. Die Temperaturen schwanken stark, und das verarbeitete Material übt einen hohen mechanischen Druck aus. Aufgrund der Konstruktion des Drehrohrofens werden in dieser Zone monolithische Produkte eingesetzt, die direkt vor Ort mit Beton gegossen werden. Entscheidend sind hier eine hohe Druck- und Abriebfestigkeit, um die strukturelle Integrität unter starker Belastung sicherzustellen. Empfohlen werden hochaluminahaltige Betone der Klasse MULCAST sowie niederzementhaltige Betone der Linie PCOCAST.

In der Kühlzone stellt die mechanische Belastung durch aufplatzenden Klinker die größte Herausforderung dar. Das Material verändert sein Volumen infolge plötzlicher Temperaturschwankungen, was zu Stößen gegen die Auskleidung führt. Die Temperaturen liegen in dieser Zone zwischen 900 und 1100 °C. Das Mauerwerk besteht aus einer einzelnen Lage Keilsteine. Die hier eingesetzten feuerfesten Materialien müssen eine hohe Beständigkeit gegen thermische Schocks sowie außergewöhnliche mechanische Festigkeit gegenüber Stößen und Abrieb aufweisen.

In der unteren Übergangszone beginnt der in der Brennzone gesinterte Klinker abzukühlen, wobei die Temperaturen auf etwa 1200 °C sinken. Trotz des Temperaturabfalls werden weiterhin feuerfeste Produkte mit hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Schwankungen verwendet. In dieser Phase dominieren magnesit-spinelhaltige Produkte, die für eine durchgängige Schutzwirkung sorgen und gleichzeitig thermische Spannungen begrenzen.

Die Brennzone ist der heißeste Bereich des Drehrohrofens mit Temperaturen von bis zu 1500 °C. In dieser Zone finden die vollständigen chemischen Umwandlungen statt, bei denen der Kalkstein in Klinkerminerale übergeht. Aufgrund der extremen thermischen und chemischen Belastungen empfiehlt sich der Einsatz von Magnesit-Produkten, die speziell für diese Bedingungen entwickelt wurden.

In der oberen Übergangszone wirken sehr hohe Temperaturen von über 1200 °C. Diese Zone ist durch instabile und stark schwankende Bedingungen gekennzeichnet. Die Auskleidung besteht aus einer einzigen Lage Keilsteine und muss in der Lage sein, plötzlichen Temperaturwechseln standzuhalten. In dieser Zone kommen überwiegend Magnesit-Spinell-Produkte zum Einsatz. An der Grenze zur Sicherheitszone werden hochwertige Alumosilikatprodukte eingebaut, die optimalen Schutz gegen thermische Schocks bieten.

In der Sicherheitszone herrschen Temperaturen von über 1000 °C, was den Zerfall von Kalkstein begünstigt. Die Bedingungen variieren stark und hängen insbesondere vom Anteil an RDF-Brennstoffen (Ersatzbrennstoffen) im Prozess ab. Die Auskleidung – ausgeführt als einzelne Lage Keilsteine – ist Angriffen durch Alkalien, flüssige Eutektika, instabile Spannungen sowie chemische und thermische Belastungen durch Einsatzstoffe und Brenngase ausgesetzt. Die Materialwahl muss flexibel sein, um den wechselnden Bedingungen gerecht zu werden. Hier eignen sich hochaluminahaltige Produkte mit SiC-Zusätzen – z. B. ABRAL, ANDALUX oder chemisch gebundene BAUXITEX.

In der Kalzinierzone des Drehrohrofens treten neben intensiver mechanischer Abrasion durch die Bewegung des Materials auch chemische Belastungen durch Alkaliverbindungen aus Rohmaterialien und Brennstoffen auf. Die Temperaturen liegen zwischen 1000 und 1100 °C. Das Mauerwerk besteht aus einer einzigen Keillage. Die Materialien in dieser Zone müssen sowohl mechanisch hochfest als auch korrosionsbeständig sein, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Je nach Prozessbedingungen sind hier besonders Produkte der ABRAL-Serie geeignet, die eine erhöhte Beständigkeit gegenüber chemischem Angriff und mechanischem Verschleiß bieten.

Diese Zone markiert den Anfang der Ofenauskleidung. Hier stellt intensive mechanische Abrasion – verursacht durch die Bewegung des einströmenden Materials – das größte Risiko dar. Eingesetzt werden abriebfeste Betone. Entscheidend ist der Einsatz von hochaluminahaltigem Beton; empfohlen werden mittelzementhaltige MULCAST-Betone oder zementfreie GELCAST-Betone, die ausreichende Festigkeit und Widerstand gegen mechanische Beanspruchung bieten.

Im Heißbereich des Kühlers steigen die Temperaturen auf bis zu 1000 °C, bevor sie in Richtung des Rostes abrupt abfallen. Solche Bedingungen führen zu starken thermischen Schocks. Die Hauptbelastung für das Mauerwerk entsteht durch intensive mechanische Abrasion – verursacht sowohl durch die Bewegung des Klinkers als auch durch dynamische Luft- und Staubströme. Die Auskleidung wird hier mit vorgefertigten Betonelementen – sogenannten Stützwänden – ausgeführt. Diese bieten nicht nur thermische Isolierung, sondern auch mechanische Stabilität unter wechselnden Temperaturbedingungen. Entscheidend für eine zuverlässige Performance ist der Einsatz hochaluminahaltiger Betone mit hoher Thermoschock- und Abriebfestigkeit, die selbst bei starken Temperatursprüngen ihre Eigenschaften behalten.

Im Kaltbereich herrschen sehr stabile thermische Bedingungen – die Temperatur liegt unterhalb von 500 °C. Aufgrund der moderaten Belastung und geringen Wechselbeanspruchung ist der mechanisch-thermische Stress hier niedrig, weshalb die Auskleidung relativ selten erneuert werden muss. In dieser Zone wird Spritzbeton eingesetzt, der eine gleichmäßige, durchgehende Auskleidungsfläche bietet. Zusätzlich werden entlang des Rostes vorgefertigte Stützwände eingebaut, gefertigt aus feuerfesten Materialien niedrigerer Qualität wie MULCAST BN45M S5.

Das Gewölbe erstreckt sich sowohl über die heiße als auch die kalte Zone und ist Abrieb durch flüchtige Staubpartikel sowie thermischen Wechselbeanspruchungen über die gesamte Kühlerlänge ausgesetzt. Die eingesetzten Materialien müssen sowohl mechanisch als auch thermisch beständig sein. Im Heißbereich verbessern Zusätze wie SiC die Festigkeit der Auskleidung. Im kälteren Bereich liegt der Fokus auf struktureller Stabilität bei niedrigeren Temperaturen, um einen langfristigen Betrieb ohne häufige Wartung zu ermöglichen.

Der Ofenkopf dient der Übergabe des Klinkers in den Kühler – unter intensiver mechanischer und thermischer Beanspruchung. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Bullnose-Ring, einer vertikalen Wand, die am stärksten belastet ist. Hier wirken mechanische Schläge durch herabfallenden Klinker in Kombination mit thermischen Wechsellasten. Im Ofenkopf kommen geformte Steine zum Einsatz, die thermische Stabilität und gute Isolierung bieten. Im Bereich des Bullnose-Rings hingegen werden – aufgrund der extremen mechanischen Belastung – hochwertige Feuerbetone oder vorgefertigte Betonelemente verwendet.

Die Vorwärmzone ist der Bereich, in dem zyklisch Kalkstein gemischt mit Brennstoff eingefüllt wird. Diese Bewegung verursacht intensive Abrasion, begleitet von hohen Temperaturen. Die verwendeten Materialien müssen daher besonders abriebfest sein – hier bewähren sich alumosilikatische EXTRATON-Produkte. Zur Minimierung von Wärmeverlusten wird eine Dämmschicht aus ISOLUX-Produkten in Kombination mit Mineralwolle eingesetzt, die hervorragende thermische Isolationseigenschaften bietet. Entscheidend ist die Kombination aus mechanischer Festigkeit und Dämmleistung, um die Lebensdauer der Auskleidung zu verlängern und gleichzeitig optimale Wärmeverhältnisse im Ofen aufrechtzuerhalten.

Die Brennzone – oft gleichgesetzt mit der Kalzinierzone – ist der Bereich intensiver thermischer Behandlung, in dem Kalkstein oder Dolomit unter hohem Temperatureinfluss umgewandelt wird. Die genaue Temperatur und die Zusammensetzung des Einsatzmaterials bestimmen die Art der chemischen und thermischen Belastung – einschließlich des Risikos von Hydratation. Normalerweise sind Aluminium- (Al₂O₃) und Siliziumoxide (SiO₂) chemisch stabil, doch die Auskleidung muss auch bei Feuchtigkeit formstabil bleiben. In dieser Zone sind Materialien mit hoher Hydratationsbeständigkeit und chemischer Stabilität bei hohen Temperaturen erforderlich. Besonders geeignet sind Produkte wie MULITEX, ANDALUX und BAUXITEX, die unter wechselnden Bedingungen zuverlässigen Schutz bieten.

In der Kühlzone sinkt die Temperatur stufenweise. Die thermische Belastung ist zwar geringer, dennoch ist eine gute Abriebfestigkeit erforderlich. In Einwellenöfen erfolgt die Abkühlung gleichmäßig über die gesamte Höhe, was den Einsatz homogener Dämmlösungen erlaubt. Am besten geeignet sind Schamottsteine, die hohe Druck- und Abriebfestigkeit aufweisen. Empfohlen werden SUPERTON-Produkte, speziell entwickelt für diesen Bereich. Die Dämmung besteht in Einwellenöfen aus ISOLUX-Modulen, ergänzt durch Mineralwolle, die eine durchgängige thermische Barriere bilden und Wärmeverluste reduzieren.

Die Vorwärmzone im Maerz-Ofen reicht vom unteren Brennerniveau bis in den oberen Teil des Schachts, in den zyklisch Kalkstein-Feststoffgemisch eingefüllt wird. In dieser Zone wirken intensive abrasive und thermische Belastungen durch den direkten Kontakt des Einsatzmaterials mit der Auskleidung und durch wechselnde Temperaturverhältnisse. Deshalb ist in diesem Bereich besonders auf hohe Abriebfestigkeit und die Minimierung von Wärmeverlusten zu achten. Die Auskleidung wird je nach Temperaturprofil mit unterschiedlichen Materialien ausgeführt: Im unteren Bereich (bei den Brennern) kommen Magnesit-Spinell-Produkte zum Einsatz, die gegen Abrieb und aggressive Verbrennungsprodukte resistent sind. Im oberen Bereich werden EXTRATON-Alumosilikatsteine mit hoher Abriebfestigkeit verwendet.

Für einen kontrollierten Übergang zwischen der Magnesit-Spinell-Auskleidung und der Alumosilikatschicht wird eine Zwischenlage aus hochtonerdehaltigen Andalusit-Produkten eingebracht. Der Raum zwischen Stahlmantel und Arbeitslage wird mit einem mehrlagigen Dämmkonzept ausgekleidet, das aus ISOLUX-Dämmplatten und Mineralwollmatten besteht. In einigen Ausführungen wird zusätzlich eine Dämmzwischenlage aus SUPERTON oder EXTRATON zwischen Arbeits- und Hauptdämmung eingebaut. Die gesamte Auskleidung wird mit einer konventionellen Betonschicht abgeschlossen, die als mechanische Schutzschicht dient.

Die Brennzone erstreckt sich vom unteren Bereich der Tragegewölbe bis zum unteren Rand der Brennerlanzen. In diesem Abschnitt wird der Einsatzstoff intensiv gebrannt – bei sehr hohen Temperaturen und abhängig vom verwendeten Material (Kalkstein, Dolomit) auch unter aggressiven chemischen Einflüssen. PCO Żarów liefert hier Schutz- und Dämmmaterialien, die mit speziellen Formsteinen (Typen AS1, AS2 u. ä.) aus MULITEX oder ANDALUX ausgeführt werden. Diese Lösung sichert strukturelle Stabilität und Betriebssicherheit bei wechselnden Belastungsbedingungen.

Die Pfeilerstruktur sowie die darüberliegenden Tragegewölbe und Flachdecken werden aus niederzementhaltigen oder zementfreien Betonen gefertigt. Die Pfeiler selbst bestehen aus Formstein-Kombinationen wie VK-76x und WL-76, die hohe Tragfähigkeit gewährleisten. In pfeilerlosen Maerz-Öfen wird der Boden des hängenden Zylinders ebenfalls aus hochfesten Betonen hergestellt. Das Flachgewölbe erhält eine Dämmschicht aus leichten Isolierbetonen (z. B. ISOCAST, ISOGUN) ergänzt durch Mineralwolle.

Die Kühlzone reicht vom Beginn der Auskleidung bis zur Unterkante der Tragegewölbe. In diesem Bereich sinkt die Temperatur stufenweise ab, was für die thermische Stabilisierung entscheidend ist. Trotz sinkender Temperaturen bleibt die Auskleidung mechanisch und abrasiv stark beansprucht. Die Arbeitslage wird mit Schamottsteinen der Typen SUPERTON oder EXTRATON ausgeführt, die sich unter diesen Bedingungen bewähren. Der Zwischenraum zwischen den Pfeilern wird meist mit EXTRATON-Steinen gemauert. Die Dämmung basiert auf ISOLUX-Modulen, kombiniert mit Calciumsilikatplatten und Mineralwollmatten, um eine durchgängige thermische Barriere zu bilden.

Die Vorwärmzone im Kalkdrehrohrofen umfasst den Temperaturanstieg von etwa 200 °C bis auf 1100 °C. In diesem Abschnitt wird die Kalkschlämme getrocknet und vorgekalziniert. Die feuerfeste Auskleidung ist hier Abrieb und chemischer Erosion ausgesetzt. Die Schlämme enthält alkalische Salze, Schwefelverbindungen und Chloride – diese können chemisch in die Auskleidung eindringen. Hinzu kommt die Feuchtigkeit des Einsatzmaterials (bis zu 20 %), weshalb das Mauerwerk gegen Wasseraufnahme beständig sein muss. Für die Arbeitslage empfiehlt sich der Einsatz von hochwertigen, niedrig porösen Schamottsteinen mit Alkalibeständigkeit – z. B. der Serie EXTRATON. Näher zur Brennzone, wo höhere Temperaturen auftreten, sind hochtonerdehaltige oder chemisch gebundene Produkte wie ANDALUX zu bevorzugen.

In dieser Zone herrschen Temperaturen zwischen 1100 °C und 1300 °C über die gesamte Länge. Die Betriebsbedingungen sind variabel – thermische Spannungen durch die Brennerflamme und chemische Angriffe durch die Prozessgase stellen die Hauptbelastungen dar. Die Kalkschlämme wird gesintert, wobei sie sich von einem karbonathaltigen Schlamm in reines gebranntes CaO umwandelt. Die Auskleidung muss Thermoschocks, hohe Temperaturen sowie chemisch und mechanisch aggressive Bedingungen aushalten. Hier wird eine zweischichtige Ausführung empfohlen. Für die Arbeitslage eignen sich chemisch gebundene Andalusitsteine der Klasse ANDALUX.

Dies ist der kürzeste Abschnitt des Drehrohrofens und liegt wenige Meter vor dem Übergang zum Kühler. Hier fällt die Temperatur schnell von 1000 °C auf etwa 200 °C ab – was zu extremen Thermoschocks führt. Das vollständig umgewandelte Kalkmaterial wirkt abrasiv auf das Mauerwerk. Durch die rotierende Bewegung und die konisch zulaufende Geometrie entstehen mechanische Spannungen, die für die Auskleidung gefährlich sein können. Die Auskleidung ist zweischichtig aufgebaut. In den verengten Bereichen kommt in der Arbeitslage ein hochtonerdehaltiger Feuerbeton, in der Dämmlage geformte ISOLUX-Dämmplatten mit erhöhter Druckfestigkeit zum Einsatz.

Die Stauschwelle besteht aus feuerfester Keramik und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Materials am Auslass des Drehrohrofens. In dieser Zone wirken erheblicher Abrieb und mechanischer Druck auf die Auskleidung. Empfohlen wird der Einsatz von hochbelastbaren Andalusitsteinen, die den Materialfluss gezielt regulieren.