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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Energieeinsparung bei der Herstellung von
Metallen, Metallegierungen, Metalloxyden und/oder Metallsilikaten, ausgehend von einem Gemisch von Mineralien und brennbaren Materialien, insbesondere fossilen Brennstoffen.
Die Erfindung umfasst somit die gleichzeitige Erzeugung von Wärmeenergie und/oder elektrischer Energie, weiters von Metallen und/oder Metalloxyden und/oder Metallegierungen und Silikaten, vorwiegend von hydraulischen Bindematerialien und/oder synthetischem Gestein und/oder geschmolzenen Silikaten in einem komplexen energetisch-technologischen System aus einem System aus brennbarem Material, dessen Energiegehalt und dessen metallische und nicht-metallische Komponenten bekannt sind oder durch adäquate Additive reguliert werden.
Die Verwertung von Mineralsubstanzen und Energiequellen, die in der Erdkruste zu finden sind, nimmt proportional zur technischen Entwicklung zu. Diese Aktivität ist einerseits durch die kontinuierliche Zunahme der Entfernung zwischen Industriezentren und den Stellen der Gewinnung der Grundmaterialien und anderseits durch die Verlagerung des Abbaues in immer tiefere Horizonte gekennzeichnet. Weiterhin ändert sich beim Abbau von Rohmaterialien der Anteil der Bestandteile der Ablagerung innerhalb des Vorkommens und demgemäss ändert sich auch die Güte bzw. das Verhältnis der Bestandteile im Grundmaterial.
Die obigen Ausführungen gelten allgemein und beziehen sich somit unter anderem auch auf Mineralsubstanzen mit heterogener Zusammensetzung, wie Kohle, Lignit, Ölschiefer usw. Ein besonderes Merkmal der industriellen Entwicklung besteht darin, dass diese Materialien bei der Entwicklung neuer Industriezweige oder beim Auftreten potentieller neuer Verwendungsgebiete einander auf vielen Gebieten ersetzen können. So ist beispielsweise der Kohlepreis am Weltmarkt auch von der Entfernung des Verbrauchers vom Produzenten abhängig, wobei der Preis durch Frachtkosten wesentlich beeinflusst wird. Demgemäss ist die Konkurrenzfähigkeit von Kohle gegenüber andern Energieträgern, beispielsweise Öl, vermindert, weil die Frachtkosten der andern Träger relativ niedriger, der Energiegehalt höher und die Arten des Transports zeitgemässer sind.
Der derzeitige Stand der Technik ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die Verwertung von energiehaltige mineralischen Substanzen mit heterogener Zusammensetzung im allgemeinen auf lediglich einen ihrer Bestandteile beschränkt ist, beispielsweise auf den Energiegehalt im Fall von Kohle, und dies gilt meistens auch für andere mineralische Substanzen. Demgemäss sind die Verwertung und Verarbeitung vieler Mineralien und Erze wegen des grossen Anteils an Abraumstoffen, der in sogenannten Schutthalden angesammelt wird, nicht ökonomisch. Es sei allgemein beispielsweise auf Kohle mit geringem Heizwert, auf Erze sogenannter schlechter Qualität, auf bestimmte Ölschieferarten, auf Bauxite geringer Güte usw. verwiesen. Trotz verschiedener Anstrengungen in dieser Richtung ist derzeit kein ökonomisch durchführbares Verfahren zur Verwertung dieser Materialien bekannt.
Ziel der Erfindung ist es nun, brennbare Materialien, die einen hohen Anteil an mineralischen Substanzen enthalten, wie Kohle und Ölschiefer, und weiterhin auch andere, sonst nicht- - verarbeitbare mineralische Substanzen oder industrielle Nebenprodukte ökonomisch zu verwerten.
Dieses komplexe Verwertungsproblem kann lediglich durch Auffinden neuer Verwertungsgebiete gelöst werden, wobei von den konventionellen technologischen Verfahren abgegangen wird und lange Transportwege der zu verarbeitenden Materialbestandteile vermieden werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische und das brennbare Ausgangsmaterial, gegebenenfalls nach einer Destillation, unmittelbar bei oder nach Zusatz von für die Einstellung einer gewünschten Zusammensetzung nötigen Mineralstoffen selbsttätig oder durch eine Zusatzheizung verbrannt wird und dass gleichzeitig den erhaltenen festen und/oder flüssigen Produkten, gegebenenfalls nach an sich bekannter Reduktion ihres Eisen-, Aluminium- und Mangangehaltes, weitere Mineralzuschläge bis zu einem Molverhältnis von a) CaO : SiOz = 2, 2 bis 6, 4 und CaO : Al ! i Og = 4, 5 bis 8, 5, insbesondere 2Ca0. Si02, bzw.
12Ca0. yAlzOa, oder b) CaO : SiOz = 1, 8 bis 6, 0 und CaO : Al, 03 = 1, 1 bis 1, 3, sowie RO : SiO. = 1, 3 bis 2, 9, wobei
R = Ca, Mg, Na a oder Ka bedeutet, zugesetzt werden, wobei die bei obigem Prozess freigewordene Wärme zur Weiterverarbeitung des erhaltenen Produktes zu Zementklinker, Kunststein, Metallen und/oder Metallegierungen verwendet Arird.
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eine schichtweise Anordnung nicht zustande kommt. Praktisch sichert die technische Lösung die
Verhältnisse einer Wirbelbetterhitzung zwecks Erzielung des oben erwähnten Zieles.
Aus dem Beispiel dieser Patentschrift geht hervor, dass die Teilchen des ausgeglühten Schiefers und des Kalksteins voneinander trennbar sind und dass von diesen durch eine Dampfbehandlung Leichtbetonmaterialien hergestellt werden.
Erfindungsgemäss tritt zwischen den Teilchen des Kalksteins und der silikathaltigen Mate- rialien zwangsläufig eine chemische Reaktion entweder durch Sinter- oder Verschmelzungsverfahrens- schritte auf. Es entstehen in keiner Phase selbständige CaO-und SiOz-Teilchen und diese Teilchen werden nicht durch Dampfbehandlung in Beton verwandelt.
Gemäss der DE-AS 1027583 werden ausgebrannte Bauelemente in der Weise hergestellt, dass die schlammartigen Materialien mit Wasser oder Dampf behandelt und mit mit brennbaren Materialien versehener Flugasche vermischt werden. Zu der Trübe wird gemahlene Schlackenschmelze ein- dosiert, wonach die erhaltene Masse geformt, getrocknet und ausgebrannt wird.
Gemäss der Erfindung wird als Ausgangsmaterial Kohle minderer Qualität verwendet, die mit
Schlamm nicht aufgeschlämmt wird. Es werden keine ausgebrannten Bauelemente hergestellt, sondern nur Zement oder Kunststeine. Diese DE-AS bezweckt die Erzeugung von Ziegeln, bei welcher das Ausgangsmaterial eine Mischung von Schlacke und Flugasche ist. Gegebenenfalls wird der Eisen- und Aluminiumgehalt entzogen, mit Kalkstein gesintert oder eine Zement oder Kunststein bildende Schmelze hergestellt. Da ein wesentliches Material des erfindungsgemässen Verfahrens Kalkstein ist, sind somit sowohl die Reaktionswirkungen als auch das Endprodukt verschieden.
Das Wesen der DE-OS 1471021 liegt darin, dass Schlacke, Asche oder Lehmmaterialien bei einer Temperatur von 1400 bis 1800'C, gegebenenfalls über 2000 C, geschmolzen werden. Die Schmelze enthält 40 bis 50% Silo 2, 20 bis 30% Al. 0., 5 bis 15% FeOs, l bis 7% CaO + MgO und 3 bis 5% Nazca + Kz 0. Im Laufe einer Reduktion wird FeSi entfernt. Das Aluminium-Silikat mit hohem Mullitund/oder Korundgehalt wird für wärmefestes oder anderes Baumaterial verwendet.
Hiebei ist auch zu erwähnen, dass bei diesem Verfahren überhaupt kein Kalkstein verwendet wird, so dass weder die chemische Zusammensetzung noch die Zusammensetzung des Endproduktes mit der Erfindung zu vergleichen sind.
Die Erfindung ist durch Anwendung von Kohle schlechter Qualität mit Mineralzuschlagsstoffen sowie durch Einstellung der Zusammensetzung der Schmelze durch Zumischung von Kalkstein auch mengenmässig vom Gegenstand dieser DE-OS verschieden.
Gemäss der GB-PS Nr. 463, 942 wird Schiefer mit Kalkstein kalziniert, wobei der Schwefelgehalt des Schiefers zum Ca-Sulfat umgewandelt wird. Zum gemahlenen Material wird Wasser zugegeben, die Masse wird geformt und durch Dampfbehandlung unter Druck zu einem zementartigen Material gehärtet. Im Laufe der Kalzinierung entsteht aus dem Kalkstein CaO, das Ca-Silikate oder Ca-Aluminate bildet. CaO wird mit 33 bis 45%-Masse Wasser hydratisiert und das Material wird nach Dampfbehandlung gehärtet.
Der brennbare Gehalt des Schiefers wird also nur zur Kalzinierung des Kalksteins verwendet und somit wird nur die "hydrothermische Aufschliessung", die aus der Fachliteratur schon bekannt ist, angewendet. Aus den gebildeten Ca-Aluminaten wird Aluminium nicht entfernt, sondern die Mischung wird in wässeriger Atmosphäre durch Bedampfung zu einem Baumaterial gehärtet.
Dieses Verfahren ist somit vom erfindungsgemässen Verfahren ebenfalls verschieden. Erfindungsgemäss wird die Kohle schlechter Qualität verbrannt und die so erhaltene feste oder flüssige Schlacke derart behandelt, dass der Eisen- oder Aluminiumgehalt teilweise entfernt wird. Danach werden Mineralmaterialien beigemischt, wonach das Material entweder geschmolzen zu Kunststein geformt, oder, mit Kalkstein vermischt, zu einer festen Schlacke gesintert wird. Aus dieser wird der Aluminiumgehalt ausgelaugt. Erfindungsgemäss hingegen sind keine Kalzinierungs-, wässerige Hydratations- und Dampfbehandlungsverfahrensschritte vorgesehen.
Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass auch der Rückstand brennbarer Materialien, die mineralische Substanzen enthalten, beispielsweise Kohle, einen Anteil gut verwertbarer Bestandteile
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erzielt werden, d. h. das zweckmässigste Verhältnis der Bestandteile (vom Gesichtspunkt der Erzielung der gewünschten Produkte) kann aufrechterhalten werden. Erze, die Al, Si, Fe, Mn, Ca usw. enthalten, und Abfälle, weiterhin auch Nebenprodukte, wie Bauxite schlechter Qualität, carbonathaltige Manganerze, Siderit, roter Schlamm von Aluminiumoxydanlagen, u. dgl., können als mineralische Additive dienen. Diese werden im allgemeinen zusammen mit Energieträgern guter Qualität in auf Grund der jeweiligen Feuerung notwendigen Mengen in die Brenner eingebracht.
In der Praxis ist es zweckmässig, den Heizwert auf einen Bereich von mehr als 8374 kJ/kg der Mischung einzustellen, da sonst keine selbsttätige Verbrennung aufrechterhalten und die Mischung lediglich als Verbrennungszusatz verwendet werden kann. Im Falle einer adäquat verbrannten Mischung wird die Schlacke aus dem Zyklon in geschmolzenem Zustand mit einer Viskosität von 30 bis 140 Poise und in einer Zusammensetzung erhalten, die ähnlich jener von natürlichem magmatischem Gestein ist. Diese Schlacke kann bei entsprechender physikalischer Behandlung zu Gussstein kristallisieren gelassen werden.
Bei der Durchführung des komplexen energetisch-technologischen Verfahrens wird zweckmässig wie folgt verfahren : Zunächst wird der Teil des Materials, der frei von Energieträgern ist, jedoch die Metallverbindungen und die Silikate enthält, auf eine feste oder flüssige Phase eingestellt, was durch die Temperaturbedingungen bestimmt wird, welche zweckdienlicherweise in der technischen Verbrennungsanlage entwickelt wurden. Anschliessend wird eine Zwischenmodifizierung der Materialzusammensetzung durchgeführt, indem der Eisengehalt oder der Gehalt an Eisenlegierungen, wie FeSi, FeSiAl oder FeMn, in Form von Zwischenprodukten oder Endprodukten entfernt wird. Bei Zusetzen von Kalkstein zum auf diese Weise modifizierten Materialsystem wird Dikalziumsilikat gebildet. Je nach dem Zustand des Materials wird in fester Phase der Kalziumaluminatgehalt abgetrennt.
Aus diesem Material wird Aluminiumoxyd und dann aus dem Aluminiumoxyd Aluminiummetall mittels direkten Stroms, der im komplexen System erzeugt wird, hergestellt. In flüssiger Phase werden Aluminiummetall oder Aluminiumlegierungen, wie SiAl oder FeSiAl, als Zwischen- oder Endprodukte aus dem AI ;) Os-Gehalt der Schmelze durch die Aluminiumsubhalogenidmethode (carbothermische Reduktion unter Verwendung von Aluminiumhalogeniden) erhalten.
Darauf wird der hauptsächlich silikathaltige Rückstand der beiden Verfahren (in flüssiger oder fester Phase) derart behandelt, dass bei weiterem Zusatz von Kalkstein Zement aus dem festen Material hergestellt wird, während aus dem flüssigen Material geschmolzene Silikate oder zweckmässig bei Zusetzen von mineralischen Additiven Gusssteine oder bei weiterem Zusatz von CaO ein geschmolzener Zementklinker erzeugt wird.
Vorteilhafterweise wird beim oben beschriebenen technologischen Verfahren so gearbeitet, dass feste Schlacke oder Flugasche oder deren Mischung mit Kalkstein gemischt wird, wobei das
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wird und reduzierende Metallegierungen zugesetzt werden. Das geklinkerte Produkt wird mit einer Natriumcarbonatlösung oder mit Wasser extrahiert, bis sein AI 2 Oa-Gehalt auf einen Wert von 4 bis 10% vermindert ist, worauf das erhaltene Produkt, das 40 bis 70% CaCO und 5 bis 10% FeOa
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gen Schlacke vorhandenem Fie203 wird durch Entfernen des flüssigen Eisens, das bei carbothermischer Reduktion bzw.
durch Umwandlung des Eisengehaltes in FeSi erhalten wird, auf einen Wert unter 10% vermindert, worauf der AI, Og-Gehalt der auf diese Weise erhaltenen Schmelze durch carbothermische Reduktion unter Verwendung des Subhalogenidverfahrens auf einen Wert unter 10% vermindert wird, wonach der Schmelze, deren Zusammensetzung 20 bis 30% CaO, 1 bis 10% Fe203, 11 bis 13% ? 20s+ TiO : + MgO + SOs ist, Kalziumcarbonat zugesetzt und dann zu Zement der oben angegebenen Zusammensetzung geklinkert wird.
Man kann auch derart verfahren, dass bei der Herstellung des Gusssteins als Endprodukt in der geschmolzenen Silikatphase der Alkaligehalt durch weitere Modifikation der Zusammensetzung auf einen Wert über 3% erhöht wird, zweckmässigerweise durch Zusatz von Na2003 und/oder durch weiteren Zusatz von CaCOs oder durch Einblasen von 00,-Gas, das im komplexen System entwickelt wurde, in die Schmelze, bis deren Gasgehalt auf etwa 30% gestiegen ist, wobei ein geschäumter 3ussstein als Endprodukt erhalten wird.
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Die energetischen und Materialgleichgewichte der einzelnen Stufen oder der Stufen, die mit- einander beim oben diskutierten Herstellungsverfahren des komplexen energetisch-technologischen
Systems verbunden sind, werden derart reguliert, dass der Energiebedarf des Arbeitsverfahrens des Systems der Grundmaterialien durch die Energie gedeckt wird, die durch das komplexe System gebildet wird ; wenn gewünscht, wird die überschüssige Energie zur Herstellung von elektrischer
Energie verwendet, während der Materialverlust zufolge Abfallbildung aus den Materialien, die in das komplexe System eingebracht werden, auf einen minimalen Wert vermindert oder vollständig eliminiert wird.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiel 1 : 717 kg Kohle mit einem Heizwert von 12560 kJ werden in einer Energieanlage mit
Kohlenstaubfeuerung verbrannt und elektrische Energie von 1050 kWh erzeugt. Der Aschegehalt der
Kohle beträgt 34, 5% und die gebildete Asche enthält 34% AlzOs.
283 kg Bauxit werden mit der Asche gemischt, worauf etwa 4 kg der Asche-Bauxitmischung unter Verwendung von etwa 1% der erzeugten elektrischen Energie geschmolzen und so reduziert werden. 1 kg erhaltenes Ferrosilizium und 570 mg Kalkstein werden der Mischung aus Asche und Bauxit zugesetzt. Die erhaltene Mischung wird dann fein gemahlen (12% Siebrückstand, wenn durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 88 pm gesiebt wird) und danach in einen Drehofen, Schachtofen oder andern entsprechenden Ofen eingebracht, wo das Material 1/2 h bei 1300 C Endtemperatur gesintert wird.
Während des Sinterns werden Phasen von 2 Calo. Si02 und 12 CaO. 7Al2 03 gebildet, die für den Selbstzerfall oder die Extraktionsfähigkeit des Produktes erforderlich sind. Das den Ofen verlassende Material zerfällt in 2 h zu einem Pulver mit einer Korngrösse von 20 bis 30 pm ; der Rückstand am Sieb beträgt 25 kg, welche zur Herstellung von Gussstein verwendet werden können.
Das pulverförmige Produkt wird mit einer Natriumcarbonatlösung mit einer Konzentration von 50 g/l Aufschlämmung extrahiert, die Flüssigkeit filtriert und das Filtrat mit Kalkmilch behandelt, mit Kohlendioxyd zersetzt, das gebildete Aluminiumoxydhydrat gewaschen und durch Kalzinieren zu Aluminiumoxyd verarbeitet. Das auf diese Weise erhaltene Aluminiumoxyd (186 kg) wird unter Verwendung der erzeugten Energie (etwa 1450 kWh) zu 93 kg Aluminium elektrolysiert.
Der Extraktionsrückstand wird gewaschen, bis er frei von Alkali ist, dann in einem Drehofen der in der Zementindustrie verwendeten Art, einem Schachtofen oder einem andern entsprechenden Ofen gebrannt. Bei Mahlen des erhaltenen Klinkers werden 570 kg Zement erhalten.
Beispiel 2 : 1 t Schiefer mit einem Heizwert von 11723 kJ und einem Aschegehalt von 33% wird in einem Ofen mit Kohlenstaubfeuerung in Verbindung mit einem Schmelzzyklonofen, einem schlackeschmelzenden Ofen oder einem andern Ofen entsprechender Art verbrannt. Dabei werden 1000 kWh elektrische Energie erzeugt und die geschmolzene Schlacke vom Ofen bei 1680 C abgezogen. Die Schmelze wird in einen Lichtbogenofen übergeführt, wo das Material in Anwesenheit von Halbkoks in 36 kg Ferrosiliziumlegierung (Fe 47%, Si 53%) übergeführt wird.
Die Schmelze mit einem verminderten Gehalt an Eisen und Silizium wird in einen thermochemischen Reaktor übergeführt, wo unter Mitwirkung von überschüssigem Kohlenstoff, der als Rückstand des vorherigen Reduktionsverfahrens verblieb, die Aluminiumchloriddämpfe mit dem Aluminiumgehalt und teilweise mit dem Siliziumgehalt der Schmelze reagieren. Die in der Dampfphase gebildeten Subchloride von Aluminium und Silizium werden durch einen Kühler gelassen, wobei ein Rückstand von 45 kg Aluminiummetall und 31 kg einer Silizium-Aluminiumlegierung (Si 40%, Al 60%) verbleibt. Die erhaltene Schmelze (102 kg) wird als Additiv bei der Herstellung von Gussstein verwendet.
Beispiel 3 : 1 t Braunkohle schlechter Qualität mit einem Heizwert von 12560 kJ und einem Aschegehalt von 35% wird als Grundmaterial verwendet. Hauptbestandteile der Asche sind 45% Si02 und 35% Alzo.
Die Braunkohle wird in einem Ofen verbrannt, der entsprechend der konventionellen Technologie von Kraftanlagen mit Kohlenstaub beheizt wird. Es werden 1050 kWh elektrische Energie und 350 kg Schlacke erhalten.
Bei Verwendung von nicht mehr als 2% Schlacke und etwa 1% der in der Kraftanlage erzeugten elektrischen Energie wird etwa 1 kg FeSiAl, bezogen auf das Grundmaterial, durch die Licht-
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bogentechnologie erhalten. Die gebildete pulverförmige Schlacke wird mit 1 kg der vorher erhal- tenen und gemahlenen Ferro-Legierung und mit 650 kg Kalkstein, der auf eine Feinheit gemahlen wurde, die in der Zementindustrie üblich ist, in eine homogene Mischung mit einer Korngrösse über- geführt, welche für Reaktionen fester Phasen geeignet ist. Die Zusammensetzung der Mischung ent- spricht den Bedingungen der Bildung von Kalziumaluminaten mit einem stöchiometrischen Verhältnis zwischen den Grenzen 2 Ca0. Si02 und 12 Ca0. 7 A12 03-Ca0.
A12 03, das für spontanen Zerfall zu einem Pulver erforderlich ist. Die Wärmebehandlung erfolgt bei einer Temperatur von 13000C in einem Drehofen, Schachtofen oder einem andern Ofen entsprechender Art. Der günstige spontane
Zerfall des gesinterten Produktes zu einem Pulver wird durch eine Kühltrommel, einen Kühlrost oder eine andere adäquate Kühlvorrichtung gewährleistet, die durch ein entsprechendes Kühl- programm reguliert wird. Das Pulver wird durch Sieben klassifiziert und als Additiv bei der
Aluminiumoxydherstellung und bei der Herstellung von Gusssteinen verwendet.
Aus 700 kg Schlacke, die spontan zu einem Pulver zerfällt, können 70 kg Aluminiumoxyd unter Verwendung von 40 kWh elektrischer Energie erzeugt werden und dieser Anteil Aluminiumoxyd kann nach der herkömmlichen
Metallurgietechnologie unter Verwendung weiterer 650 kWh elektrischer Energie zu 35 kg Aluminiummetall verarbeitet werden.
630 kg trockener Extraktionsrückstand werden mit 120 kg Kalkstein vermischt, der auf eine in der Zementindustrie übliche Feinheit gemahlen wurde. Aus dieser Mischung können etwa 700 kg Zement mit Portlandzementqualität durch Wärmebehandlung unter Verwendung von 80 kWh elektrischer Energie erhalten werden.
Auf diese Weise werden durch Verbrennen von 1 t Braunkohle schlechter Qualität und 650 kg Kalkstein insgesamt 440 kWh elektrischer Energie, 35 kg Aluminiummetall, 700 kg Zement und Gusssteinadditiv produziert. 70 kg Aluminiumoxyd werden als Zwischenprodukt erhalten.
Beispiel 4 : 7, 17 t Kohle mit einem Heizwert von 12560 kJ werden in einer Energieanlage verbrannt, die mit Kohlenstaub beheizt wird, und so 10500 kWh elektrische Energie erzeugt. Die Kohle enthält 34, 5% Asche und die gebildete Asche enthält 34% Alzo. Nun werden 2, 83 t Bauxit mit der Asche vermischt, die Mischung zusammen mit 5, 7 t Kalkstein fein gemahlen (12% Siebrückstand bei Sieben durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 88 pm) und dann in einem Drehofen bei 1300 C wärmebehandelt, bis die Phasen 2 CaO. Si02 und 12 Ca0. 7 Al203 gebildet sind.
Beispiel 5 : 10 t Schiefer mit einem Heizwert von 11723 kJ und einem Aschegehalt von 33% werden in einem Ofen mit Kohlenstaubfeuerung verbrannt, der mit einem Schmelzzyklon ergänzt ist ; auf diese Weise werden 10000 kWh elektrische Energie erzeugt. Die den Ofen bei 1600 C verlassende Schlackenschmelze wird in einen Lichtbogenofen übergeführt. Aus der Schmelze werden 360 kg Ferrosilizium-Legierung (Fe 47%, Si 53%) durch Reduktion in Anwesenheit von Halbkoks erhalten.
Die Schmelze mit einem verminderten Gehalt an Eisen und Silizium wird in einen thermochemi- schen Reaktor übergeführt, wo unter Verwendung von Aluminiumchlorid in an sich bekannter Weise durch Abdestillieren von Subhalogeniden 450 kg Aluminiummetall und 310 kg Silizium-Aluminium (Si 40%, Al 60%) erhalten werden ; die restliche Schmelze wird auf ein Molverhältnis CaO/Si02= 4, 5 und CaO + MgO + Na20 + KsO/AlzOs, =2, 9 eingestellt.
Beispiel 6 : 10 t Braunkohle mit einem Heizwert von 12560 kJ und einem Aschegehalt von 35% werden als Grundmaterial verwendet ; deren Asche enthält 45% SiO : und 35% AI : Os als Hauptbestandteile. Bei Verbrennen der Kohle in einem Energieanlagenofen mit Kohlenstaubfeuerung werden 10500 kWh elektrische Energie und 3500 kg Schlacke erhalten. Die feste Schlacke wird mit 6,5 t Kalkstein zu einer homogenen Mischung mit feiner Korngrösse gemahlen und in einem Drehofen wärme-
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ist. Der Aluminiumgehalt des Produktes wird in an sich bekannter Weise durch Umwandlung in Aluminiumoxydhydrat und Extrahieren vermindert. Der Rückstand wird durch Zusetzen weiterer Anteile Kalkstein auf ein Molverhältnis CaO/SiO = 6, 0 und CaO/AlaOg = 8, 5 eingestellt.
Beispiel 7 : 10 t Kohle mit einem Heizwert von 11932 kJ und einem Aschegehalt von 36% werden in Anwesenheit von 6,8 t carbonathaltigem Manganerz in einem Wirbelbettofen verbrannt. Die erhaltene Schlacke wird mit 600 kg rotem Schlamm gemischt und die Mischung in Anwesenheit von Koks in einem Lichtbogenofen reduziert, wobei 1600 kg einer Ferromangan-Legierung erhalten werden.
Dann wird dem flüssigen Rückstand Kalkstein zugesetzt, bis das Molverhältnis CaO/SiOa= 2, 4 und
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CaO + MgO + Na20 + K20 = 1, 3 erreicht ist. Die auf diese Weise erzeugten Metalloxyde und Metalloxysilikate dienen als Grundmaterialien für die Herstellung verschiedener Endprodukte, hauptsächlich solcher für die Bauindustrie.
Beispiel 8 : 140 kg einer 1 t-Charge Kohle mit einem Heizwert von 20934 kJ werden destilliert, wobei 70 kg Halbkoks und 43 m3 Gas mit einem Heizwert von 18841 kJ/m3 erhalten werden. Dieser Gasanteil zusammen mit dem restlichen Kohleanteil werden mit 680 kg carbonathaltigem Manganerz ergänzt und in einer Kraftanlage verbrannt. Das an Mangan reiche Halbprodukt, das als Ofenschlacke erhalten wird, wird mit 60 kg rotem Schlamm und mit dem vorher erhaltenen Halbkoks gemischt und die Mischung in einem Lichtbogenofen reduziert. Die elektrische Energie für den Lichtbogenofen wird durch die in der Kraftanlage erzeugte Energie geliefert. Das Produkt des Reduktionsverfahrens sind 160 kg FeMn-Carburit, während die restliche Schlacke nach Umkristallisieren zur Herstellung eines Gusssteines mit hoher Stärke verwendet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Energieeinsparung bei der Herstellung von Metallen, Metallegierungen, Metalloxyden und/oder Metallsilikaten, ausgehend von einem Gemisch von Mineralien und brennbaren Materialien, insbesondere fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische und das brennbare Ausgangsmaterial, gegebenenfalls nach einer Destillation, unmittelbar bei oder nach Zusatz von für die Einstellung einer gewünschten Zusammensetzung nötigen Mineralstoffen selbsttätig oder durch eine Zusatzheizung verbrannt wird und dass gleichzeitig den erhaltenen festen und/oder flüssigen Produkten, gegebenenfalls nach an sich bekannter Reduktion ihres Eisen-, Aluminium- und Mangangehaltes, weitere Mineralzuschläge bis zu einem Molverhältnis von a) CaO : Si02 = 2, 2 bis 6, 4 und CaO : Al.
O3 = 4, 5 bis 8, 5, insbesondere 2Ca0. Si02, bzw.
12Ca0. 7AI203, oder
EMI7.1
wobei R = Ca, Mg, Na. oder K2 bedeutet, zugesetzt werden, wobei die bei obigem Prozess freigewordene Wärme zur Weiterverarbeitung des erhaltenen Produktes zu Zementklinker, Kunststein, Metallen und/oder Metallegierungen verwendet wird.