DD262424A1 - Verfahren zur herstellung von branntkalk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Branntkalk aus tonhaltigen, feinkoernigen Kalksteinen mit variabel einstellbarer Branntkalkqualitaet. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass tonhaltiger Kalkstein mit Korngroessen von 10 bis 300 mm in einer zirkulierenden Wirbelschicht durch Einstellen der Temperatur auf Werte von 720...850C und Verweilzeit von 1...10 min thermisch so behandelt wird, dass Branntkalk des gewuenschten Brenngrades hergestellt werden kann, ohne dass das freigesetzte CaO in groesserem Umfang mit dem Al2O3 und SiO2 aus der Dehydratation der Tonmineralien zu unerwuenschten Calciumsilikaten oder Calciumaluminaten reagiert.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Branntkalk mit variabel einstellbarer Branntkalkqualität als Ausgangsstofffür die Silikatbeton-und Kalksandsteinherstellung zur Erzeugung von Kalkhydrat sowie als Ausgangsstoff für die Rauchgasentschwefelung nach nassen Verfahren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Branntkalk wird in großen Mengen als Industriekalk und Baukalk ungelöscht bzw. gelöscht verwendet. In zunehmendem Maße wird gebrannter Kalk für die Rauchgasentschwefelung nach den nassen Verfahren eingesetzt.

Branntkalk wird ganz überwiegend in Schachtöfen unterschiedlichster Bauart sowie in weit geringerem Maße in Drehrohröfen hergestellt. Vereinzelt werden Wirbelschichtreaktoren nach dem Pinzip der stationären Wirbelschicht eingesetzt. Der Schachtofen mit all seinen zahlreichen Modifikationen als wichtigstes Brennaggregat hat den Nachteil, nur ein eng begrenztes Kornband verarbeiten zu können. Feinkorn, das bei jedem Zerkleinerungsprozeß zwangsläufig anfällt, muß vor der Aufgabe in den Schachtofen abgesiebt werden. Nicht selten wird dieses Feinkorn verhaldet, was erhebliche Kosten verursacht. Des weiteren kann der Schachtofen immer nur Branntkalk eines bestimmten Brenngrades erzeugen. Eine Variation des Brenngrades je nach Verwendungszweck gestattet er kaum. Der Drehrohrofen kann ebenfalls nur Aufgabegut bestimmter Körnung, meist 10...50mm, verarbeiten. Drehöfen mit Suspensionsvorwärmer können zwar Kalkstein ab ca. 0,2mm bis 2,5mm verarbeiten, weisen aber relativ hohe Investkosten und einen höheren spezifischen Wärmeaufwand auf. Die Calcinafionstemperatur liegt in der Regel bei 1000⁰C und darüber. Klassische Wirbelschichten sind ebenfalls nur für ein eng begrenztes Kornband, meist 1 ...8mm, einsetzbar. Der Einsatz von stark tonhaltigen Kalkstein-Feinkornfraktionen, wie sie bei jeder Kalksteinaufbereitung anfallen, wird in keinem der o.g. Fälle praktiziert oder genannt, da diese Materialien leicht bei auch nur geringfügiger Temperaturerhöhung durch die Bildung von sinterungsfähiger Calciumsilicate und Calciumaluminate zu Produkten führen, die nur schwer mit Wasser zu Calciumhydroxid reagieren können und deswegen als „totgebrannter" Kalk bezeichnet werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Branntkalkherstellung unter Verwendung von Rohstoffen mit hohen Tonanteilen die Bildung von sinterungsfähigen Calciumsilikaten und Calciumaluminaten weitestgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hochreaktivem Branntkalk und variabel einstellbarer Branntkalkqualität aus feinkörnigem Kalkstein mit relativ hohem Tonanteil zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird gemahlener, tonhaltiger Kalkstein in einer zirkulierenden Wirbelschicht unter Verwendung gasförmiger, flüssiger oder fester Brennstoffe entsäuert. Der gewünschte Brenngrad zwischen Weich- und Hartbrand wird erreicht durch Variation von:

Korngröße des Kalksteins

Brenntemperatur

Materialverweilzeit

Die Verweilzeit des Materials im Reaktor mit integriertem Siphon kann sowohl über die Materialaustragswirbelrinne wie auch über Regelung des Siphonfüllstandes eingestellt werden. Zur Vermeidung der Reaktion des bei der CaCO₃-Zersetzung freiwerdenden CaO mit dem nach der Tonentwässerung in reaktiver Form vorliegenden SiC>2 und AI₂O₃ zu Dicalciumsilikat C₂S oder Tricalciumaluminat C₃A wird die Calcinationstemperatur so tief gewählt, daß diese Reaktionen nur in unbedeutendem Maße ablaufen, der Kalkstein dagegen praktisch vollständig entsäuert wird und in hochreaktiver Form anfällt. *

Erfindungsgemäß wird die Temperatur im Calcinierreaktor, d. h. der zirkulierenden Wirbelschicht, aufwerte zwischen 720 und 850 ⁰C, vorzugsweise 720...780⁰C, eingestellt und die notwendige Reaktionszeit in Abhängigkeit von der Aufgabekorngröße des Kalksteins, die 10 bis 300 μιτι beträgt, auf Werte von 1 ...10min eingestellt. Durch diese Wahl von Reaktionstemperatur und Verweilzeit wird erreicht, daß der überwiegende Teil des gebildeten CaO als hoch reaktiver Branntkalk im Endprodukt vorliegt und nicht in den unerwünschten Calciumsilikaten oder -aluminaten gebunden wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

Bei der Aufbereitung eines Reinstkalksteines mit einem CaCO₃-Gehalt von 98% fällt eine feinkörnige Fraktion mit einem CaCO₃-Gehaltvon 85% an. Diesertonhaltige Kalkstein kann in Schachtofen nicht verarbeitet werden und wird auf Halden deponiert. Die Verarbeitung dieses bisher ungenutzten feinkörnigen Kalksteins erfolgt erfindungsgemäß in einer zirkulierenden Wirbelschicht.

Dazu wird der tonhaltige Kaiksteinsplitt in bekannten Mahlaggregaten wie Kugelmühlen, Wälzmühlen u. ä. auf Korngrößen < 300 μηη gemahlen. Je nach Feuchtigkeit des Ausgangsstoffes kann eine Mahltrocknung angewendet werden.

Der gemahlene Kalkstein wird gemäß Fig. 1 dem Steigrohr 1 der unteren Stufe eines vierstufigen Zyklonvorwärmers 2, von dem nur die unterste Stufe dargestellt ist, aufgegeben. Im Gegenstrom zu den Abgasen aus dem Calcinierreaktor in Form einer zirkulierenden Wirbelschicht gelangt das Kalksteinmehl vollständig entwässert in den Reaktor 3 und wird dort durch Brennstoffzufuhr über zwei oder mehr Brenner4 im Reaktorkonus bei bei Temperaturen von 720...850⁰C so lange im Kreislauf über den Reaktorabscheider 5 und den integrierten Siphon 6 geführt, bis der Kalkstein praktisch vollständig entsäuert wird bzw. ist. Je nach Korngröße und Reaktivität des Kalksteins wird eine mittlere Materialverweilzeit von 1 bis min eingestellt.

Das nahezu vollständig entsäuerte Produkt wird über eine Materialaustragswirbelrinne 7 in einem zwei- oder mehrstufigen Zyklonkühler 8 eingetragen und dort von Reaktionstemperatur auf Temperaturen von 50... 100K über Umgebungstemperatur abgekühlt. Die so erhitzte Kühlluft wird als Verbrennungsluft der zirkulierenden Wirbelschicht zugeführt. Die ZWS kann mit Gas, Öl oder Kohlenstaub befeuert werden.

Aus Gründen des CO₂-Partialdruckes, der die Kinetik der CaCO₃-Zersetzung bekanntermaßen mitbestimmt, ist es am günstigsten.

Erdgas als Brennstoff einzusetzen, da in diesem Falle der CCvGehalt der Rauchgase gegenüber anderen Brennstoffen am geringsten ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aus feinkörnigem Kalkstein mit relativ hohem Tonanteil ein hochreaktiver Brannkalk mit variabel einstellbarer Brannkalkqualität herstellbar ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Branntkalk mit hoher Reaktionsfähigkeit aus feinkörnigen Kalkstein-Anfallstoffen mit höherem Verunreinigungsgrad, insbesondere höheren Tonanteilen, gekennzeichnet dadurch, daß tonhaltiger feinkörniger Kalkstein mit Korngrößen < 300 μητι bei Temperaturen von 720 bis 850⁰C, vorzugsweise 740 bis 780⁰C, und Materialverweilzeiten von 1 bis 10 min entsäuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Entsäuerung vorzugsweise in einer zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt.