Brennen

Aus Kalkstein wird Kalk

Kalkstein und auch der verwandte Dolomitstein verändern beim Erhitzen ihre chemische Zusammensetzung. Bei Temperaturen zwischen 900 und 1200 °C wird der Kalkstein (CaCO3) in gasförmiges Kohlendioxid (CO2) und Calciumoxid (CaO = Branntkalk) zerlegt.

Moderne, energieoptimierte Schachtofenanlage
Schachtofenanlage zum Brennen von Kalk

Die Aufgabe eines guten Kalkbrenners besteht also darin, möglichst viel natürliches Kohlendioxid aus dem Stein zu treiben – der graue, schwere Kalkstein wird zu schneeweißem, leichtem Kalk.

Dieses Prinzip wird seit Jahrtausenden angewandt. Was sich geändert hat, ist die technologische Perfektion und Effizienz der Öfen. Denn Brennstoffe sind ein entscheidender Kostenfaktor für die Kalkbetriebe, so dass die deutschen Kalkhersteller schon aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten permanent in moderne, energiesparende Technologien investieren – die auch der Umwelt zugute kommen.

Hinzu kommt der Aspekt, dass im Brennprozess aus Kalkstein, einem Naturprodukt von unterschiedlicher Beschaffenheit, ein industrieller Rohstoff gewonnen wird: Kalk, ein genormtes Produkt von gleichbleibenden physikalisch-chemischen Eigenschaften. Diese Qualität zu steuern bedarf nicht nur eines ausgereiften Know-hows, sondern auch modernster Anlagen, die jede Abweichung im natürlichen Rohstoff beim Brennprozess ausgleichen. Selbst kundenspezifische Anforderungsprofile an das Endergebnis können so verlässlich erfüllt werden.

Bei der Ofenkonstruktion lassen sich zwei grundsätzliche Technologien unterscheiden:

1. Schachtofen

Beim Schachtofen werden die stückigen Kalksteine in einem senkrecht stehenden, zylinderähnlichen Brennaggregat oben auf der Gichtbühne, rund 30 m über dem Erdboden, aufgegeben und rutschen langsam in die Brennzone.

In der Brennzone wird der Kalkstein entsäuert, d. h., das mineralisch gebundene Kohlendioxid wird abgespalten. Der nunmehr gebrannte Kalk sinkt weiter nach unten, durchläuft die Kühlzone und wird am untersten Ende des Schachtofens abgezogen.

Für den Brennprozess können alle festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffe eingesetzt werden. Dabei werden die festen Brennstoffe – wie Kohle und Koks – dem Kalkstein vor der Beschickung zugemischt, während die übrigen Brennstoffe in der Brennzone zugeführt werden.

Besonders energieeffizient arbeiten Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Öfen, kurz GGR-Öfen genannt. Das sind leistungsstarke Schachtöfen mit 2 oder 3 Schächten, die durch einen zentralen Überströmkanal miteinander verbunden sind.

2. Drehrohrofen

Im Gegensatz zum feststehenden, senkrechten Schachtofen sind Drehrohröfen leicht geneigte, zylindrische Rohre, die sich um ihre Längsachse drehen. Die Länge eines solchen Ofens kann bis zu 120 m betragen.

Drehrohrofen
Drehrohrofen zum Brennen von Kalk

Der Durchmesser liegt zwischen vier und fünf Metern. Bei diesem Ofentyp wird der Kalkstein am leicht erhöhten Ende aufgegeben und durchwandert durch die Drehbewegung langsam den Ofen.

Am Ende des Ofens, direkt beim Eintritt der Flamme, wird der fertige Branntkalk über einen Kühlrost oder Kühlschacht abgezogen. Wegen der hohen Temperaturen sind die Brennaggregate mit feuerfesten Steinen (Dolomit- oder Magnesitsteinen, Schamotte) ausgemauert. 

 

Unabhängig vom Ofentyp ist das Ziel der Produktion eine möglichst gleichmäßige Qualität des Branntkalkes. Deshalb werden am Austrag ständig Proben gezogen und genau analysiert. 

Der ofenfallende Branntkalk ist stückig. Nach einer Grobzerkleinerung in Prall- und Hammermühlen wird ein Teil als Stückkalk verkauft (ca. 25 % der Produktion). Der Rest wird in Mühlen verschiedenster Konstruktion zu Feinkalk gemahlen oder zu Kalkhydrat gelöscht.

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