Zementklinker wird heute in der Bundesrepublik größtenteils in Drehöfen, vereinzelt auch noch in Schachtöfen gebrannt. Die Ausgangsstoffe sind Kalkstein oder Kreide und Ton oder deren natürlich vorkommendes Gemisch, der Kalksteinmergel, gelegentlich mit Zusätzen von Sand oder/und Eisenerz, die im Ofen auf eine Temperatur von etwa 1450 °C erhitzt werden.
Die Ausnutzung der Ofenkapazität ist maßgeblich für die Produktion eines Zementwerks. Da das Brennen des Klinkers außerdem 40 bis 60% der gesamten Herstellungskosten des Zements erfordert, ist man bestrebt, einen störungsarmen, kontinuierlichen Ofenbetrieb mit niedrigen Energiekosten und großem Klinkerausstoß zu sichern.
Die Voraussetzung dafür ist ein möglichst gleichmäßiger Brenngut- und Rauchgasstrom durch den Ofen. Das gilt insbesondere für die Drehöfen und die ihnen meistens zur Verbesserung der Wärmeübertragung vorgeschalteten Rost- oder Zyklonvorwärmer. Die Strömungsverhältnisse können sich ändern, wenn sich Brenngut auf den Wänden der Öfen oder der Vorwärmer, auf den Schaufeln der Gebläse oder auf den Wänden der dazu gehörenden Rohrleitungen ansetzt. Der Ansatz verengt den freien Querschnitt des Ofens und/oder der Rohrleitung; er behindert infolgedessen den Rauchgas- und Brenngutstrom. In den Drehöfen treten die Ansätze meistens ringförmig, d.h. mit begrenzter Längsausdehnung auf. Die Ansatzringe stören den Betrieb, sofern sie nicht von selbst periodisch zusammenfallen, denn zu ihrer Beseitigung muß der Ofen angehalten werden.
Wie häufig Ansätze auftreten und den unterbrechen, zeigt Tafel 1. Ihr liegen Beobachtungen an 78 Öfen verschiedener Größe zugrunde. Nur 12% der beobachteten traten keine Störungen auf, 10% mußten aber auch wöchentlich mehr als einmal stillgesetzt werden, 40% und damit fast die Hälfte öfter als einmal monatlich.
Um einen Ansatzring in der Calcinierzone eines großen Trockenofens mit Zyklonvorwärmer zu beseitigen, sind nach dem Cardox-Verfahren im Durchschnitt 4 bis 5 h nötig. Das bedeutet einen Ausfall von rd. 700 bis 800 t Klinker. Beim Verwenden einer Industriekanone können 1'000 DM, in Extremfällen auch 15'000 DM Munitionskosten anfallen. Dazu kommt der zusätzliche Wärmeaufwand zum Wiederaufheizen des Ofens. Außerdem hat die Temperaturänderung und die mechanische Beanspruchung beim Abstoßen oder Absprengen des Rings einen schnelleren Verschleiß des Futters zur Folge.
Der Ansatz in den Zyklonvorwärmern läßt sich ohne Stillstand des Ofens entfernen. Das geschieht im allgemeinen ein- oder mehrmals täglich. Viele Öfen mit Rostvorwärmer setzt man einmal je Woche für mehrere Stunden still, um die Ansätze im Vorwärmer und in der Ofeneinlaufkammer zu beseitigen.
In der Sinterzone ist ein gleichmäßiger und beständiger Ansatz erwünscht, weil er das feuerfeste Futter schützt. Läßt sich ein Ansatz mäßiger Dicke konstant halten, dann kann sich die Futterstandzeit des Mauerwerks von z.B. durchschnittlich 6 Monaten auf mehr als 1 Jahr verlängern. Außerdem verringert der Sinterzonenansatz den Wandwärmeverlust eines Drehofens um etwa 20%. Da ein überdurchschnittlich dicker und an Dicke zunehmender Ansatz die Leistung eines Ofens stark vermindert und die Herstellkosten des Klinkers erhöht, haben sich Wissenschaftler und Techniker immer wieder bemüht, die Gesetzmäßigkeiten aufzuklären und Maßnahmen zum Vermeiden störender Ansätze auszuarbeiten. Ein einheitliches Bild hat sich bisher nicht ergeben. Da Zusammensetzung und Beschaffenheit des Ansatzes offenbar auch von Ofenbauart, Ofenbereich, Brenngut- und Brennstoffeigenschaften abhängt, kommen für die Bildung von störenden Ansätzen verschiedene Ursachen in Betracht. Deshalb widersprechen sich die Ergebnisse aus der Untersuchung einzelner Öfen oder Ofenbereiche oftmals, auch wenn sie sich im Einzelfall als Grundlage für die Entwicklung wirkungsvoller Abhilfemaßnahmen bewährt haben.
Wesentliche Aufgabe der vorliegenden Arbeit war es, eine möglichst große Zahl von Ansatzproben aus verschiedenen Ofensystemen und Ofenbereichen chemisch und mineralogisch zu untersuchen, die Bedingungen ihres Entstehens möglichst genau zu erfassen, ihre Erscheinungsform zu beschreiben und eine Systematik der Ansätze zu erarbeiten. Anhand der Ergebnisse sollte versucht werden, Aufschluß über die Ursachen des Haftens bei den verschiedenen Ansätzen zu erhalten. Durch Untersuchungen im Laboratorium sollte geprüft werden, ob und inwieweit die Beschaffenheit des Rohmehls Einfluß auf die Ansatzbildung hat. Die Bedeutung betriebstechnischer Einflüsse, die durch solche Untersuchungen nicht erfaßt werden konnten, sollte durch eine möglichst vollständige Auswertung des Schrifttums geklärt werden. Aus den Ergebnissen sollten Empfehlungen für betriebliche Maßnahmen abgeleitet werden, mit deren Hilfe man störende Ansätze vermeiden und beseitigen kann.
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