Entstehung von Kalk Die meisten Kalksteinlagerstätten in Deutschland sind vor Jahrmillionen aus den Schalen und Skeletten im Meer lebender Organismen entstanden. Kalkschlamm bildete sich auf dem Grund des Meeres, Korallenstöcke wuchsen und wurden überlagert. Der Schlamm verfestigte sich. Teilweise reagierte er mit magnesiumhaltigen Wässern und bildete so den dem Kalkstein nahe verwandten Dolomit.
Durch die Auflast jüngerer Sedimente, die Kompaktion, wurde der Untergrund immer fester und bildete sich im Laufe von Millionen Jahren zu festem Gestein um. Unter besonderen Bedingungen entstanden auch Fossilien, wie der ca. 170 Millionen Jahre alte Ammonit aus dem Jura.
Die heutigen Kalksteinlagerstätten in Deutschland sind bis zu 600 Millionen Jahre alt. Der Geologe teilt sie nach der Entstehungszeit in verschiedene Epochen ein: Kreide,
Jurakalk, Trias (u.a. Muschelkalk) und Paleozoikum (u.a. der bedeutendste Rohstoff, der devonische Massenkalk).
Abbau des Rohmaterials
In der Regel wird der Kalkstein im Tagebau gewonnen. Es werden stufenförmige Abbausohlen entsprechend der Topographie der Lagerstätte gebildet. Sobald der Grundwasserspiegel erreicht ist, muß der Wasserhaushalt beachtet werden. Das abgepumpte Wasser wird zum Waschen des Steines verwendet und im Kreislauf für den Betrieb eingesetzt.
Das anstehende Gestein wird durch Sprengung gewonnen. Die Sprengverfahren sind im Laufe der Zeit verfeinert worden, um die Gefahren durch den Sprengstoffeinsatz zu reduzieren und die Erschütterungen zu minimieren. Allen Sprengverfahren ist jedoch gemeinsam, dass mit Großbohrlochmaschinen in regelmäßigen Abständen Löcher mit Durchmessern von 95 bis 380 mm in den Stein gebohrt werden. Diese Bohrlöcher werden mit Sprengstoff gefüllt und anschließend mit elektrischen Zündern versehen.
Die Zünder in den Sprenglöchern (manchmal mehrere in einem Sprengloch) werden im Tausendstel-Sekunden-Abstand gezündet. Für den Beobachter scheint zwar die Sprengung gleichzeitig abzulaufen, er vernimmt auch nur einen Detonationsknall; diese kurze Verzögerung reduziert aber die Erschütterung in der Umgebung auf ein Minimum. Durch die Sprengung wird das Gestein leicht angehoben und fällt als grobstückiges Haufwerk in unterschiedlicher Korngröße am Fuß der Wand zusammen.
Nur wenige übergroße Gesteinsbrocken, die Knäpper, müssen nachträglich zerkleinert werden, meistens durch eine Fallbirne.
Transport und BrechenDer gesprengte Stein, das Haufwerk, wird vor der Wand durch Bagger oder schwere Radlader aufgenommen und auf Schwerlastkraftwagen geladen. Verladen wird das Haufwerk auf entsprechend dimensionierte Lastfahrzeuge, sogenannte Skw, Schwerlastkraftwagen von der Größe eines Einfamilienhauses. Mit einer Nutzlast von fast 100 t transportieren sie das Material zum Brecher.
Im Brecher wird durch schlagende oder drehende Bewegung der Stein auf eine definierte Korngröße herunter gebrochen. Teilweise sind mehrere Brecher hintereinander geschaltet. Die Härte des Gesteins, die angestrebte Korngrößenverteilung und die täglich zu bewältigende Rohsteinmenge bestimmen Art, Größe und Konstruktion des Brechaggregates. Dabei unterscheidet man zwischen Kreiselbrechern, Backenbrechern, Kniehebelbrechern und anderen.
Sieben, Waschen und Klassieren
In den meisten Kalkwerken lassen sich die Feinstanteile und die Verunreinigungen durch einfaches Absieben vom Stein trennen. In anderen Werken folgt nach dem Brechen ein Waschvorgang der sicherstellt, dass alle Fremdbestandteile entfernt sind. In diesem Fall durchlaufen die Kalksteine eine Waschtrommel und werden anschließend über Siebanlagen geleitet, so dass Verunreinigungen und Feinstanteile mit dem Wasser abfließen können. Sie werden in einen Klärteich geleitet.
Dort sedimentieren die Feststoffe und das reine Betriebswasser kann wieder dem Wasserkreislauf des Werkes zugeführt werden. Die ausgewaschenen Feststoffe setzen sich im Klärteich ab. Das Reinwasser geht wieder in den Betrieb zurück.
Das gereinigte Korngemisch wird auf Siebanlagen nach Korngrößen klassiert. Ständig rotierende, exzentrisch gelagerte oder mit Unwuchtgewichten versehene Wellen versetzen die großen Siebkästen mit unterschiedlich großen Maschenweiten in starke Schwingungen. Das Korngemisch wandert auf diese Weise langsam über die Gitter und wird in verschiedene Größen, die Kornfraktionen, zerlegt.
Nach dieser Klassierung wird das Steinmaterial nach Verwendungsbereichen getrennt. Die Körnungen werden gelagert, zum Teil nachgebrochen, teilweise wird der Rohstein gemahlen. Der klassierte oder der gemahlene Rohstein können jetzt bereits verkauft werden. Große Mengen Kalkstein werden als Schotter, Splitt und Sand in den Straßenbau geliefert, große Mengen Kalksteinmehl (pulverfein gemahlen) werden für die verschiedensten industriellen Zwecke, für den Umweltschutz und an die Landwirtschaft verkauft. Ein großer Teil des Kalksteins wird in definierter Korngröße den Brennbetrieben des Kalkwerkes zugeführt.
Brennen - aus Kalkstein wird Kalk
Kalkstein und auch der verwandte Dolomitstein verändern beim Erhitzen ihre chemische Zusammensetzung. Bei Temperaturen zwischen 900 und 1.200 ºC wird der Kalkstein (CaCO
3) in gasförmiges Kohlendioxid (CO
2) und Calciumoxid (CaO = Branntkalk) zerlegt.
Der chemische Vorgang beim Dolomitstein ist ähnlich. Die Wünsche der Verbraucher stehen bei der Herstellung des Branntkalkes im Vordergrund. Für Baukalke wurde eine spezielle Kalknorm entwickelt, die DIN 1060. Sie legt die verschiedenen physikalischen und chemischen Kenndaten von Kalk- und Dolomitprodukten fest, beschreibt aber auch die Prüfverfahren für die Qualitätssicherung.
Mit diesen Kalktypen können die meisten Kundenwünsche befriedigt werden. Die Eisen- und Stahlindustrie, aber auch die chemische Industrie stellen spezifische Anforderungen, damit der Kalk für ihren Einsatzzweck die idealen Eigenschaften aufweist.
Die Einhaltung dieser Anforderungen bei jeder Auslieferung trotz der unterschiedlichen, naturgegebenen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Rohsteins verlangt eine ausgefeilte Produktionstechnik. Die Höhe der Brenntemperatur, die Verweildauer des Kalksteins im Ofen und die Art des eingesetzten Brennstoffes werden so variiert, dass das Endprodukt den Anforderungen optimal genügt. So entstehen Kalkprodukte von hoher Qualität und Gleichmäßigkeit.
Bereits im Steinbruch wird der Kalkstein für den Brennprozess ausgewählt. Dieser selektive Abbau ist sehr aufwändig, weil an mehreren Stellen gleichzeitig abgebaut werden muss.
Die Kalkindustrie zählt wegen des hohen Wärmebedarfs zu den energieintensiven Industrien. 4 bis 6 Mio. Kilojoule Energie sind notwendig zur Produktion von nur einer t Kalk. So braucht man beispielsweise 13 t Koks, um 100 t Kalk herzustellen.
Das Prinzip des Kalkbrennens ist seit Jahrtausenden bekannt. Allerdings haben sich die Öfen seither erheblich verändert, die Kontrolle des Brennprozesses ist optimiert und die Brennzeit verkürzt worden. So haben die heutigen modernen Brennaggregate nur noch das Prinzip mit den von Archäologen ausgegrabenen Öfen gemeinsam; das Äußere und das Innere sind nicht mehr miteinander vergleichbar. Im Zuge der industriellen Entwicklung haben sich verschiedene Ofentypen für die Kalkindustrie herausgebildet; dabei standen sowohl die Energieeinsparung als auch die Qualität des Endproduktes immer im Vordergrund der Entwicklung.
Quelle: Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie e.V.
http://www.kalk.de/