AT402067B

AT402067B - Verfahren zum gewinnen von kalkstein aus kalzithaltigen quarzsanden

Info

Publication number: AT402067B
Application number: AT801295A
Authority: AT
Original assignee: Holderbank Financ Glarus
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1997-01-27
Also published as: ATA801295A

Description

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bei Flotationsverfahren zur Reinigung von Kalkstein verbleibenden Rückständen. In der Zementindustrie werden grosse Mengen an mehr oder minder gereinigtem Kalziumkarbonat bzw. CaO benötigt. Der zu diesem Zweck abgebaute Kalk kann dann, wenn er für eine derartige Verarbeitung nicht hinreichend rein ist, durch klassische und konventionelle Verfahren, wie beispielsweise Flotationsverfahren, gereinigt werden.

Zementwerke entstehen in der Regel in der Nähe von abbauwürdigen Mineralvorkommen, wobei Bauxitvor- kommen bzw. geeignete Tonvorkommen in der Regel neben Kalksteinvorkommen vorliegen, deren Reinheit für die Zwecke der Zementindustrie oder für metallurgische Zwecke nicht ausreicht. Die konventionellen
Flotationsverfahren führen nun zu einer Anreicherung von Kalkstein sowie einem Flotationsrückstand mit etwa 20 bis 30 Gew. % Kalzit sowie mikrokristallinem Quarz in einen Anteil von 70 bis 78 Gew. %. Ein relativ geringer Anteil an Tonen in der Grössenordnung von etwa 2 Gew. % kann bei derartigen Flotationsrückstän- den gleichfalls beobachtet werden.

Diese Flotationsrückstände enthalten somit noch 20 bis 30 Gew. %
Kalziumkarbonat, welches durchaus gewinnungswürdig wäre, wenn ein einfaches, und im Rahmen eines
Zementwerkes oder im Rahmen einer metallurgischen Anlage durchführbares Verfahren zur Verfügung steht. Der Flotationsrückstand kann bei bekannten Kalksteinvorkommen mit hohem Quarzsand- bzw.

Silikatanteil durchaus Werte von etwa 40 Gew. % des gesamten eingesetzten Materials erreichen, wobei in diesen Fällen Berge an nicht weiterverarbeitbarem Material gebildet werden, welche einer neuerlichen Verhaldung zugeführt werden müssen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, derartige Flotationsrückstände für die Herstellung von Kaliumsilikatziegeln einzusetzen. Derartige Versuche haben sich jedoch als unwirtschaftlich herausgestellt. Auch der Zusatz als Additiv In der Herstellung von Beton hat nur überaus beschränkte Verwendung gefunden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem es gelingt, derartige Flotationsrückstände bzw. derartiges kalzitarmes Material wirtschaftlich im Rahmen eines Zementwerkes oder einer Eisenhütte aufzuarbeiten. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass das CaCOs-häitige Ausgangsmatenal in Wasser aufgeschlämmt wird, dass C02 bel Temperaturen von unter 30. C durch die Aufschlämmung hindurchgeleitet wird, dass die so behandelte Aufschlämmung einer Phasentrennung unterworfen wird und dass die flüssige Phase auf Temperaturen über 30'C erwärmt oder mit aus Ofenstaub durch Löschen mit Wasser hergestelltem Ca (OH) 2 gefällt wird, worauf die als CaC03 ausfallende, gereinigten Feststoffe abgetrennt werden.

Sowohl in Zementwerken als auch in Eisenhütten ist C02 Im Ofenabgas in hinreichender Menge vorhanden. Für die Herstellung von Klinker wird üblicherweise mit 1, 5 m3 Abgasen per kg Klinker gerechnet, wobei 10 derartigen Abgasen ein Anteil von etwa 30 Vol. % C02 vorliegt. Aus dieser Hochrechnung ergibt sich, dass CO2 im Überschuss produziert wird. Durch die Aufschlämmung in Wasser gelingt es nun nicht, Kalziumkarbonat in Lösung zu bringen.

Wenn aber nun durch eine derartige Aufschlämmung C02 geleitet wird, und durch Absenken der Temperaturen auf unter 30. eine hinreichende Saturation mit CO2 ermöglicht wird, wird in einer derartigen Aufschlämmung Kalziumhydrogenkarbonat gebildet, welches nun wiederum wasserlöslich 1St. Die Umsetzung erfolgt auch bei tiefen Temperaturen relativ rasch, sodass ein hoher Durchsatz ermöglicht wird. Nach dem Abtrennen von Mikroquarz, beispielsweise durch Sedimentieren, kann die Fällung von hochreinem Kalziumkarbonat entweder thermisch oder chemisch erfolgen. Für die thermische Fällung genügt es, die flüssige Phase auf Temperaturen über 30. C zu erwärmen, wobei In der Regel mit Temperaturen von etwa 50. C bevorzugt das Auslangen gefunden wird.

Wenn, wie im vorliegenden Fall, das Verfahren in unmittelbarer Nähe eines Zementwerkes oder einer Eisenhütte durchgeführt wird, fällt auch Ofenstaub in entsprechend grosser Menge an. Eine sinnvolle Verwendung für derartigen Ofenstaub wurde In der Vergangenheit ebenso wenig wie für die Flotationsrückstände vorgeschlagen.

Erfindungsgemäss kann nun der Im Ofenstaub enthaltene Kalk mit Wasser gelöscht werden, wodurch aus dem Ofenstaub ein nicht unerheblicher Anteil Ca (OH) 2 gebildet wird. Eine derartige Kalkmilch kann in der Folge zum Fällen des Karbonates in hochreiner Form verwendet werden, wodurch gleichzeitig eine entsprechende Reinigung des Ofenstaubes gelingt.

Erfindungsgemäss kann mit Vorteil so vorgegangen werden, dass das nach der Abtrennung der gefällten, gereinigten Feststoffe verbleibende H20 abgekühlt und im Kreislauf geführt wird. Eine hinreichend rasche Reaktion lässt sich dann sicherstellen, wenn 1 t Kalzit in etwa 1000 m3 Wasser aufgeschlämmt wird. Bedingt durch die erforderlichen hohen Wassermengen ist die Möglichkeit einer Kreislaufführung besonders vorteilhaft
Bel der Sedimentation nach dem Umsetzen des Kalziumkarbonates zu Kalziumhydrogenkarbonat fällt, wie bereits erwähnt, silikatische Material an. Ein derartiger M ! kroquarz zochnet sich durch relativ hohe Reinheit aus und kann in einfacher Weise weiterverarbeitet werden.

Mit Vorzug wird das Verfahren hierbei so durchgeführt, dass die nach der Behandlung mit C02 und vor der Erwärmung der Lösung abgetrennten

silikatischen Feststoffe zu Silicagel oder 10 der Glasindustne welterverarbeitet werden
Um sicherzustellen, dass eine entsprechende COs-Menge in der Wasserphase der Aufschlammung tatsächlich aufgenommen wird, muss eine entsprechend tiefe Temperatur gewährleistet werden. Mit Vorteil wird daher so vorgegangen, dass C02 aus einem Hochofen oder einem Zementofen nach einem Abkühlen durch die Aufschlämmung hindurch geleitet wird.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird somit neben ultrareinem Kalziumkarbonat ein mikrokristalliner Quarz, welcher ggf. mit geringen Mengen an Tonen verunreinigt ist, hergestellt.

Der ultrareine Kalk in Form von Karbonat kann in der Folge für die Herstellung von Klinker eingesetzt werden und auf diese Weise den üblichen, relativ teuer zugekauften, hochgereinigten Kalk ersetzen.

Hochreiner Kalk kann aber auch in der Papierindustne als Filler oder als Polymeradditiv zum Einsatz gelangen. Für einen derartig hochreinen Kalk bestehen somit eine Reihe vernünftiger und wirtschaftlicher Verwendungen, sodass die grossen Mengen an Abfall durch das erfindungsgemässe Verfahren wiederum einer sinnvollen und wirtschaftlichen Verwendung zugeführt werden können.

Ausführungsbeispiel.

1 t des Flotationsrückstandes wurde 10 1000 m3 Wasser unter Rühren gelöst Es wurde bel einer Temperatur von 25'C C02 durch die Lösung hindurch gepumpt und die gebildete Lösung nach 2 Minuten einem Sedimenttonabehäiter zugeführt. Die Reaktionsgleichung beim Durchleiten von CO2 lässt sich wie folgt darstellen : CaC03 + H20 + C02- > Ca (HC03) 2
Diese Reaktion muss mit Rücksicht auf die gewünschte Sättigung des Wassers mit C02 in kaltem Wasser vorgenommen werden.

Nach Abtrennung von Mikroquarz im Sedimentationsbehälter oder nach einer Filtration kann die reine Flüssigkeit in einem weiteren Tank durch Aufheizen auf Temperaturen von über 50'C zur Fällung gebracht werden. Zu diesem Zweck wurden heisse Hochofenabgase durch den Reaktionsbehälter geleitet. Die entsprechende Reaktionsgleichung lässt sich wie folgt formulieren : Ca (HC03) 2 + AH- > CaCOst + H20 + C02t
Das gefällte hochreine Kalziumkarbonat wird durch Sedimentation oder Filtration abgetrennt. Das verbleibende Wasser wird der Herstellung der Aufschlämmung rückgeführt.

Anstelle einer thermischen Fällung kann eine chemische Fällung mit Kalkmilch vorgenommen werden Die Kalkmilch wurde hierbei durch Löschen von 10 Ofenstaub enthaltenem Kalziumkarbonat hergestellt. Die Reaktionsgleichung für die Fällung mit Kalkmilch lautet hierbei wie folgt : Ca (HC03) + Ca (OH) 2- > 2 CaC03 + 2 H20
Die Aufschlämmung kann auch mit Vorteil in einem Druckreaktor vorgenommen werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Gewinnen von Kalkstein für die Herstellung von hochreinen Zuschlagstoffen in der Zement- bzw. Eisenherstellung aus kalzrthaltigen Quarzsanden, wie z. B. bei Flotationsverfahren zur Reinigung von Kalkstein verbleibenden Rückständen, dadurch gekennzeichnet, dass das CaC03- hältige Ausgangsmaterial in Wasser aufgeschlämmt wird, dass C02 bel Temperaturen von unter 30'C durch die Aufschlämmung hindurchgeleitet wird, dass die so behandelte Aufschlämmung einer Phasen- trennung unterworfen wird und dass die flüssige Phase auf Temperaturen über 30'C erwärmt oder mit aus Ofenstaub durch Löschen mit Wasser hergestelltem Ca (OH) 2 gefällt wird, worauf die als CaC03 ausfallenden, gereinigten Feststoffe abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der flüssigen Phase nach dem Durchleiten von C02 auf Temperaturen von etwa 50'C vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Abtrennung der gefällten, gereinigten Feststoffe verbleibende H20 abgekühlt und im Kreislauf geführt wird. <Desc/Clms Page number 3>
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Behandlung mit C02 und vor der Erwärmung der Lösung abgetrennten silikatischen Feststoffe zu Silicagel oder In der Glasindustrie welterverarbeitet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass C02 aus einem Hochofen oder einem Zementofen nach einem Abkühlen durch die Aufschlämmung hindurch geleitet wird.