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Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von aussergewöhnlich grobkörnigem Koks als Zusatz zum Rohmehl für das Gips-Schwefelsäureverfahren. Beim sogenannten Gips-Schwefelsäureverfahren wird aus Gips (vielfach Abfallgips) durch Umsetzung mit Koks und SiO, AlO und Fe Oj, enthaltenden Zuschlägen Zementklinker und Schwefel dioxyd bzw. Schwefelsäure hergestellt. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt in den bekannten Drehrohröfen, denen zur wirtschaftlicheren Vorwärmung des Rohmehles, bestehend aus der Calciumsulfatkomponente, Koks und den SiO, AlO und Fe O enthaltenden Zuschlägen, ein Schwebegaswärmetauscher vorgeschaltet werden kann.
Bei den bekannt hohen Reaktionstemperaturen verläuft die Reaktion in den verschiedenen Zonen des Drehrohrofens bzw. eventuell in einem vorgeschalteten Schwebegaswärmetauscher im wesentlichen wie folgt :
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wobei ausserdem noch CO gemäss der Gleichung C + CO ? 2 CO gebildet wird und an der Umsetzung teilnimmt.
Das gebildete CaO reagiert dann in der Sinterzone des Drehrohrofens mit den Zuschlägen zu Zementklinker, während das SO mit den Abgasen eventuell über den Schwebegaswärmetauscher und über entsprechende Reinigungsstufen der Schwefelsäureanlage zugeführt wird.
Bisher war man der Ansicht, dass die Rohmehlmischung sowohl vor ihrem Einsatz direkt in den Drehrohrofen als auch bei Verwendung eines vorgeschalteten Schwebegaswärmetauschers fein gemahlen sein muss bzw. die Einzelkomponenten von vornherein eine entsprechend geringe Korngrösse haben müssen (s. DE-OS 1671215). Eine etwas gröbere Korngrössenverteilung des Koks wird jedoch bereits in der AT-PS Nr. 335332 beschrieben, in der vorgeschlagen wird, den Koks nicht wie bis dahin üblich auf etwa 55 - 75% < 0, 06 mm 15 - 25% 0, 06 - 0, 09 mm
10 - 20% 0, 09 - 0, 20 mm zu vermahlen, sondern auf 20 - 40% < 0, 06 mm 8 - 15% 0, 06 - 0, 09 mm
45 - 70% > 0, 09 mm
Darüber hinaus zu gehen hielt man bisher für untragbar.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass man beim Gips-Schwefelsäureverfahren, u. zw. auch bei Vorschaltung eines Schwebegaswärmetauschers, den Koks mit einer Korngrösse einsetzen kann, die weit ausserhalb der bisher beschriebenen Mahlfeinheiten liegt, nämlich bei Korngrössen im wesentlichen zwischen 0, 2 bis 20 mm, ohne dass es einen nachteiligen Einfluss auf das C : SOg-Verhältnis hat. Der Drehrohrofen bzw. die aus dem Drehrohrofen und dem Vorwärmer bestehenden Brennanlagen können dabei nicht nur ohne irgendwelche Nachteile für den entstehenden Zementklinker bzw. die gewonnene Schwefelsäure wie üblich gefahren werden, es können vielmehr nicht unerhebliche Verbesserungen in der Qualität des resultierenden Zementes festgestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung eines grobkörnigen Kokses als Zusatz zum Rohmehl für das Gips-Schwefelsäureverfahren, welches Rohmehl in einem Drehrohrofen vorzugsweise unter Vorschaltung eines Schwebegaswärmetauschers zu Zementklinker gebrannt wird, wobei die Kokskomponente Korngrössenfraktionen unter 0, 1 mm enthält, mit der Massgabe, dass die Korngrössenanteile der Kokskomponente unter 0, 1 mm maximal 8, 7 Masse-% betragen, die
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Korngrössenanteile unter 20 mm mindestens 90 Masse-% betragen und Korngrössenanteile über 0, 2 mm mindestens 60 Masse-% betragen.
Bevorzugt verwendet wird eine Kokskomponente deren Korngrössenanteile unter 1 mm maximal 40 Masse-% und die Korngrössenanteile unter 5 mm mindestens 70 Masse-% betragen. Aber auch Koksgrus mit einem Korngrössenanteil zwischen 10 und 20 mm von mindestens 60 Masse-% hat sich im Schwebegaswärmetauscher bewährt.
Die Eignung eines derart grobkörnigen Kokses für das Gips-Schwefelsäureverfahren, insbesondere bei Verwendung eines Schwebegaswärmetauschers, war aus folgenden Gründen nicht naheliegend :
Einerseits kann gemäss den oben angeführten Umsetzungsformen eine Reaktion zwischen festen Körpern optimal nur ablaufen, wenn die Reaktionspartner feinkörnig genug und homogen miteinander vermischt vorliegen, was bei Verwendung des erfindungsgemäss groben Kokses zwangsläufig nicht der Fall ist. Aber selbst wenn man annimmt, dass es sich nicht um eine Festkörper-
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bedingte homogene Vermischung mit den andern Komponenten einen ungestörten Reaktionsablauf in Richtung auf die Bildung von normgerechtem Zementklinker und eine optimale Schwefeldioxydausbeute gewährleistet.
Eine weniger homogene Mischung der Komponenten, bedingt durch die erfindungsgemässe Grobkörnigkeit des Kokses, sollte zu einem lokalen Überangebot von CO führen, welches unverwertbar aus dem Reaktionsgemisch entweicht, während an andern Stellen ein CO-Mangel auftritt, der den regulären Reaktionsablauf stört.
Überraschenderweise hat sich dieses Vorurteil als unrichtig erwiesen. Einer der Vorteile der erfindungsgemässen Verwendung von grobkörnigem Koks ist, dass handelsübliche Koksgruse, wie sie z. B. auf Kokshalden als Abfall vorhanden sind, ohne zusätzliche Zerkleinerung eingesetzt werden können. Es entfällt also in diesem Fall die aufwendige Koksmahlung und im Falle des Einsatzes von feinkörnigem Abfallgips und Flugasche als Zuschlag überhaupt jegliche Mahlung der Einsatzstoffe, wodurch eine wesentliche Energieersparnis erzielt wird.
Hinsichtlich einer Begrenzung der Korngrösse nach oben sind in erster Linie mechanische Gesichtspunkte zu berücksichtigen, wie die Gefahr von Erosionsschäden, besonders bei Verwendung eines Vorwärmers. Aus diesen Gründen empfiehlt es sich, vor allem in diesem Fall, eine Korngrösse von 20 mm nicht wesentlich zu überschreiten.
Abgesehen vom Wegfall der bisher üblichen Feinmahlung der Kokskomponente - es genügt allenfalls der Einsatz üblicher Brecher zur Zerkleinerung, wenn gröberer Koks als Ausgangsmaterial dient-hat die erfindungsgemässe Verwendung von grobkörnigem Koks folgende Vorteile :
Durch den verminderten Gehalt des Ofenmehles an Feinanteilen ist der Staubkreislauf zwischen Drehrohrofen und Vorwärmer bzw. den nachgeschalteten Entstaubungsanlagen geringer, wodurch die Leistungsfähigkeit einer vorgegebenen Anlage steigt.
Die erfindungsgemässe Grobkörnigkeit des Kokses vergleichmässigt ausserdem den Materialfluss im Drehrohrofen. Dies erleichtert die Einhaltung optimaler Brennbedingungen und führt dadurch sogar zu einer Verbesserung der Klinkerqualität.
Die folgenden Beispiele sollen die erfindungsgemässe Verwendung von grobkörnigem Koks näher erläutern.
Beispiel 1 : In einer Gips-Schwefelsäureanlage, bestehend aus Drehrohrofen und Schwebegaswärmetauscher, wird ein Ofenmehl, bestehend aus 79, 5 Masse-% Phosphorsäureabfallgips, 15, 9 Masse-% Flugasche als Quelle für SiO., AIO und FeOg und 4, 6 Masse-% Koksgrus ohne jegliche Mahlung bei Temperaturen bis etwa 8000C im Schwebegaswärmetauscher und Temperaturen von 800 bis 1450 C in den verschiedenen Zonen des nachgeschalteten Drehrohrofens zu Zementklinker und S02 verarbeitet.
Der eingesetzte Koksgrus weist folgende Korngrössenverteilung auf :
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< 0, 1 mm 8, 7 Masse-% 0, 1-0, 2 mm 8, 8 Masse-% 0, 2-0, 5 mm 20, 8 Masse-%
0, 5-1 mm 30, 6 Masse-%
1 - 3 mm 24, 9 Masse-%
3 - 10 mm 6, 2 Masse-%
Aus dem anfallenden Klinker wird durch Vermahlung mit 3 Masse-% Gips Portlandzement hergestellt.
Die Leistung des Drehrohrofens beträgt bei Einsatz des oben angeführten Koksgruses 258 tato, die sogenannte 1-Tag-Druckfestigkeit (ÖNORM B 3310) 12, 8 N/mm2, während bei Einsatz eines in üblicherweise fein vermahlenen Kokses unter völlig analogen Bedingungen 250 tato
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wärmetauscher, wird ein Ofenmehl, bestehend aus 79, 5 Masse-% Phosphorsäureabfallgips, 15, 9 Masse-% Flugasche als Quelle für Spi02, Al2O3 und Fe O3 und 4, 6 Masse-% Koksgrus bei Temperaturen von etwa 800 C im Schwebegaswärmetauscher und Temperaturen von 800 bis 1450 C in den verschiedenen Zonen des nachgeschalteten Drehrohrofens zu Zementklinker und SO ; : verarbeitet.
Der eingesetzte Koksgrus wies folgende Korngrössenverteilung auf : < 0, 1 mm 4 Masse-% 0, 1-0, 2 mm 5 Masse-% 0, 2-0, 5 mm 7 Masse-%
0, 5 - 1 mm 20 Masse-%
1 - 3 mm 22 Masse-%
3 - 5 mm 19 Masse-%
5 - 10 mm 18 Masse-% > 10 mm 5 Masse-%
Aus dem anfallenden Klinker wird durch Vermahlung mit 3 Masse-% Gips Portlandzement hergestellt.
Die Leistung des Drehrohrofens betrug bei Einsatz des oben angeführten Koksgruses 260 tato, die sogenannte 1-Tag-Druckfestigkeit (ÖNORM B 3310) 13, 5 N/mm2, während bei Einsatz eines in üblicherweise fein vermahlenen Kokses unter völlig analogen Bedingungen 250 tato Klinker erzeugt werden und die 1-Tag-Druckfestigkeit 11, 9 N/mm2 beträgt.
Beispiel 3 : In derselben Gipsschwefelsäureanlage und unter denselben Brennbedingungen wird ein Ofenmehl, bestehend aus 80, 5 Masse-% Phosphorsäureabfallgips, 15, 0 Masse-% Flugasche und 4, 5 Masse-% ungemahlenem Koksgrus, zu Zementklinker und SO ; :-Gas verarbeitet. Der eingesetzte Koksgrus weist folgende Korngrössenverteilung auf : < 0, 1 mm 0, 5 Masse-%
0, 1 - 1 mm 2, 5 Masse-%
1 - 3 mm 4 Masse-% 3 - 5 mm 13 Masse-% 5 -10 mm 20 Masse-%
10-20 mm 60 Masse-%
Aus dem erzeugten Klinker wird durch Vermahlen mit 3 Masse-% Gips Portlandzement hergestellt.
Die Leistung des Drehrohrofens betrug 262 tato und die 1-Tag-Druckfestigkeit, bestimmt nach
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