<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von kalzithaitigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden, wie z. B. Flotationsrückständen aus der Anreicherung von Kalkstein.
Die Gewinnung von Kalkstein für die Herstellung von hochreinen Zuschlagstoffen in der Zement- bzw. Eisenherstellung aus kalzithaitigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Insbesondere bei stark verunreinigten oder verwachsenen kalzithaltigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden gelingt mit Flotationsverfahren nur eine unvollständige Anreicherung bzw. Reinigung von Kalkstein, und es verbleiben grosse Mengen an Kalkstein enthaltenden Rückständen, welche nicht mehr unmittelbar verwendbar sind und verhaldet werden müssen.
Hinzukommt, dass derartige Rückstände noch organische Substanzen enthalten, welche als Flotationshilfsmittel eingesetzt wurden, sodass das zu verhaldende Material mit organischen Substanzen verunreinigt ist, welche eine mehr oder minder starke Geruchsbelästigung und/oder Umweltbelastung darstellen können.
Üblicherweise enthalten derartige Flotationsrückstände 20 bis 30 Gew. % Kalziumkarbonat bei kalzithaltigem Quarzsand bzw. 60 bis 70 Gew. % Kalzit bei quarzhaltigem Kalzitsand, welches durchaus noch gewinnungswürdig wäre, wenn ein einfaches, beispielsweise im Rahmen eines Zementwerkes oder im Rahmen einer metallurgischen Anlage, durchführbares Verfahren zur Verfügung stünde, welches eine Gewinnung und Reinigung derartig abgereicherter kalzithältiger Quarzsande bzw. quarzhältiger Kalzitsande ermöglicht.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, derartige schwach kalzithaltige Quarzsande bzw. quarzhaltige Kalzitsande und im besonderen derartige Flotationsrückstände aufzuarbeiten, um auf diese Weise den durch die Verhaldung entstehenden Umweltproblemen zu begegnen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die kalzithaltigen Quarzsande bzw. quarzhaitigen Kalzitsande bei Temperaturen zwischen 800 und 12000C geglüht werden und anschliessend mit Wasser aufgeschlämmt bzw. gelöscht werden, dass
<Desc/Clms Page number 2>
die Aufschlämmung mechanisch in Kalkmilch und Sand getrennt wird und anschliessend Kalkbrei sedimentiert wird, wobei überstehendes Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw.
zum Löschen rückgeführt wird und dass hochreines Kalziumkarbonat aus dem überstehenden Kalkwasser ausgefällt wird. Dadurch, dass die kalzithaltigen Quarzsande bei Temperaturen zwischen 800 und 12000e geglüht werden, erfolgt eine zumindest teilweise Kalzinierung und Abspaltung von Kohlendioxid. Das zum Unterschied von Kalziumkarbonat relativ gut wasserlösliche Kalziumoxid kann in der Folge mit Wasser aufgeschlämmt bzw. gelöscht werden, wobei Kalziumhydroxid oder Kalkmilch entsteht und aufgrund der exothermen Reaktion Wärme abgeführt bzw. wiedergewonnen werden kann.
Dadurch, dass die Aufschlämmung mechanisch in Kalkmilch und Sand getrennt wird und anschliessend Kalkbrei sedimentiert wird, kann das überstehende Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw. zum Löschen rückgeführt werden, wobei durch Ausfällen von hochreinem Kalziumkarbonat aus dem Kalkwasser Basisstoffe für die pharmazeutische, Futtermittel-, Düngemittelindustrie etc. gewonnen werden.
Dadurch, dass die Aufschlämmung mechanisch, in vorteilhafter Weise durch Filtration oder in einem Zyklon, in Kalkmilch und Sand getrennt wird, lässt sich der Quarz bzw. Siliciumoxidanteil in einfacher Weise mechanisch abtrennen, wobei ein wesentlich kalziumreicher Kalkbrei sedimentiert werden kann und dadurch eine Anreicherung von Kalziumhydroxid im Kalkbrei erfolgt. Dadurch, dass nun überstehendes mit Ca (OH) 2 gesättigtes Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw. zum Löschen rückgeführt wird, wird eine weitestgehende Kreislaufführung und damit ein umweltschonendes Verfahren vorgeschlagen.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Löschwärme zum Trocknen des Kalkbreies eingesetzt werden, wobei je nach dem Ausmass der mechanischen Abtrennung des Quarzsandes bzw. des Si02-Anteiles überaus reines Ca (OH) 2 bzw. CaO hergestellt werden kann.
In besonders einfacher Weise kann unter weitestgehender thermischer Nutzung der Glühwärme die Kühlung des geglühten Produktes so geführt werden, dass das geglühte Produkt über einen
<Desc/Clms Page number 3>
rekuperativen Luftkühler geführt wird und dass die erwärmte Kühlluft Brennern zum Glühen zugeführt wird.
Die mechanische Trennung von Kalkmilch und Sand kann, wie bereits eingangs erwähnt, durch beispielsweise einen Filter oder bei trockenem Löschvorgang durch Sichtung erfolgen, wobei das Siliciumdioxid bzw. der Quarzsand als Kopffraktion anfällt. In besonders einfacher Weise kann dieses Trennverfahren jedoch so durchgeführt werden, dass die mechanische Trennung von Kalkmilch und Sand im Anschluss an das Löschgefäss in wenigstens einem Hydrozyklon vorgenommen wird, wodurch insbesondere bei Verwendung einer Hydrozyklon-Batterie mit hohen Durchsatzmengen eine sehr rasche Abtrennung von Kalkmilch und Sand vorgenommen werden kann.
Anstelle einer direkten Einleitung des Produktes aus dem Luftkühler in das Löschgefäss, kann das Verfahren vorteilhaft dadurch verbessert werden, dass das gekühlte Produkt über eine weitere, dem Luftkühler nachgeschaltete Löscheinheit geführt wird und Fein-Ca (OH) 2 ausgesichtet und ausgetragen wird.
Je nach dem Ausmass der gewünschten Trennung lassen sich die beiden zu trennenden Fraktionen in beliebig gereinigter Weise darstellen. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, Quarzsand mit einer vorbestimmten Menge an Kalk herzustellen, um auf diese Weise unmittelbar ein für metallurgische Prozesse einsetzbares Produkt zu gewinnen. Eine derartige Einstellung des jeweils noch mitausgetragenen Kalksatzes, welcher gemeinsam mit dem Sand ausgebracht wird, lässt sich in besonders einfacher Weise durch Verwendung von Hydrozyklonen erzielen. Bei weitestgehender Reinigung des Quarz (Kalzit)-Sandes durch Magnetscheidung zum Abtrennen allfälliger Eisenträger lässt sich dieser Sand je nach verbleibendem Kalkanteil für die Grün- bzw. Braunglasherstellung verwenden.
Der von Kalkmilch abgetrennte Sand kann aber auch für Bauzwecke, insbesondere für Fertigmörtel eingesetzt werden, wobei in allen diesen Fällen eine vollständige Abtrennung von Kalziumoxid nicht erforderlich ist.
Prinzipiell lässt sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren durch iterative Verfahrensführung und zumindest teilweiser Kreislaufführung auch ein Anreicherungsprozess fahren, wobei mit
<Desc/Clms Page number 4>
Vorteil so vorgegangen wird, dass die Aufschlämmung nach dem Abtrennen von Sand im Kreislauf geführt und neuerlich geglüht und gelöscht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Anlage für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Kalzinator bezeichnet, welcher bei Temperaturen zwischen 800 und 1200 C betrieben wird. Dem Kalzinator wird der kalzithaltige Quarzsand bzw. quarzhaltige Kalzitsand obenauf gegeben, wobei die Glühtemperatur durch Brenner 2, welche mit Gas gespeist werden, erzielt wird. Unterhalb der Austragsöffnung ist ein rekuperativer Kühler 3 angeordnet, welcher mit Luft gekühlt wird. Die auf diese Weise gebildete Heissluft wird den Brennern 2 zugeführt. Zusätzlich ist eine Trockenlöschanlage 4 mit Windsichter und Fein-Ca (OH) 2 Austrag nachgeschaltet.
Das abgekühlte zumindest teilweise kalzinierte Material besteht zu etwa 40 bis 55 Gew. % aus CaO und Quarzsand. Dieses kalzinierte Material wird in ein Löschgefäss 5 übergeführt, in welchem CaO mit Wasser zu Ca (OH) 2 umgesetzt wird. Im Inneren des Löschgefässes sind Rührwerke schematisch ersichtlich, der Grobsand kann über die Austragsöffnung 6 abgezogen und für die Bauund Glasindustrie verwendet werden. Die Kalkmilch sowie der Sand werden ebenfalls abgezogen. Die entstehende Löschwärme kann gleichfalls abgeführt werden.
Die aus dem Löschgefäss 5 abgezogene Kalkmilch und der Feinsand gelangen in eine Hydrozyklon-Batterie, wobei ein Hydrozyklon mit 7 bezeichnet ist. In einem derartigen Hydrozyklon fällt die Kalkmilch im Überlauf an und wird in einen Dekanter 8 übergeführt. Am Fussende des Hydrozyklons kann in Richtung des Pfeiles 11 Quarzsand für Bauzwecke oder die Glasindustrie abgezogen werden, wobei hier im Falle von Abfallprodukten einer Flotation aufgrund der hohen Glühtemperaturen keine Flotationsmittelreste mehr vorliegen.
Aus dem Dekanter 8 wird Kalkbrei abgezogen und gelangt in einen Trockner 9. Überstehendes, mit Ca (OH) 2 gesättigtes Kalkwasser im Dekanter 8 wird durch die Rückführungsleitung dem
<Desc/Clms Page number 5>
Löschgefäss 5 und 4 rückgeführt, wobei es im zwischengeschalteten Kristallisator 10 durch Einleitung von COs-Gas sowohl in die Mineralphase Kalzit als auch zu (reaktiveren) Aragonit gefällt wird.
Der Trockner kann als Abwärmetrockner ausgebildet sein und mit der Abwärme des Löschgefässes 5 betrieben werden, wobei hier Ca (OH) 2 getrocknet wird. Das gebildete Ca (OH) 2 bzw. CaO kann für Bauzwecke, für die Papierindustrie, für die Zuckererzeugung, für die Metallurgie oder im Falle einer nicht vollständigen Trennung von Siliciumdioxid auch als Zementrohmehlkomponente zum Einsatz gelangen.