DD277908A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE THERMAL TREATMENT OF ALKALI-CONTAINING STUFFS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur thermischen Behandlung alkalihaltiger Staeube, insbesondere alkalihaltiger Bypass-Staeube bei der Herstellung von alakaliarmem Zementklinker aus alakalihaltigen Roh- und Brennstoffen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass dem aus dem Sinterprozess abgezogenen Gas-Material-Teilstrom zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphaere mit CO-Gehalten von 0,1 bis 5% und der erforderlichen Temperatur zwischen 1 100 und 1 400C nach Zufuehrung von Waermeenergie regelbar Rueckfuehrstaub aus der elektrischen Gasreinigung oder Zementrohmehl zugemischt werden, die eine stoffumwandelnde Reaktion mit endothermer Enthalpieaenderung erfahren. FigurThe invention relates to a method and the associated apparatus for the thermal treatment of alkali-containing dusts, especially alkaline-containing bypass dusts in the production of alakaliarmem cement clinker from alakalihaltigen raw and fuels. According to the invention this is achieved in that the withdrawn from the sintering process gas-material partial flow for setting a reducing atmosphere with CO contents of 0.1 to 5% and the required temperature between 1 100 and 1 400C after supplying heat energy controllable return dust from the electrical gas cleaning or cement raw meal, which undergo a material-converting reaction with endothermic Enthalpieaenderung. figure
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur thermischen Behandlung alkaühaltiger Stäube, insbesondere alkalisulfathaltiger Bypass-Stäube bei der Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkalihaltigen Roh- und Brennstoffen mittels bekannter Apparate, wie Sinterreaktoren, Kalzinierreaktoren, Alkalibypass mit thermischer Abreinigung der Alkaliverbindungen vom Bypass-Staub, Rohmehlvorwärmer, Verdampfungskühler und elektrische G^sreinigungsanlagen.The invention relates to a method and the associated apparatus for the thermal treatment of alkaühaltiger dusts, especially Alkalisulfathaltiger bypass dusts in the production of low-alkali cement clinker from alkaline raw materials and fuels by known apparatus, such as sintered reactors, calcination reactors, Alkalibypass with thermal cleaning of the alkali compounds from the bypass Dust, raw meal preheaters, evaporative coolers and electrical scrubbers.
Zur Entlastung des Zementbrennprozesses von flüchtigen Kreislaufalkalien und/oder zur Verringerung des Alkaligehalts im Zementklinker werden heiße alkali- und staubhaltige Ofenabgase zwischen Sinterreaktor und Calcinator bzw. Rohmehlvorwärmer abgezogen. Die dabei anfallenden Stäube werden in der Regel verworfen.To relieve the cement burning process of volatile cycle alkalis and / or to reduce the alkali content in the cement clinker hot alkaline and dust-containing kiln exhaust gases between the sintering reactor and calciner or raw meal preheater are deducted. The resulting dusts are usually discarded.
Zur Verminderung hoher Material- und Wärmeverluste derartiger ßypassanlagen wurde gemäß dem DD-WP 237160 ein Recyclingverfahren vorgeschlagen, bei dem durch thermische Behandlung der alkalihaltigen Stäube in einer zusätzlichen Prozeßstufe des Zementklinker-Brennprozesses eine Auftrennung in alkalireiches und alkaliarmes Material erfolgt, wobei das alkalische Material als Kalikalkdüngemittel verwendet wird, während das alkaliarme Material in den Brennprozeß zu rückgeführtTo reduce high material and heat losses such bypass systems a recycling method was proposed according to the DD-WP 237160, in which by thermal treatment of alkali-containing dusts in an additional process stage of the cement clinker burning process separation into alkali-rich and low-alkali material, wherein the alkaline material as Kalikalkdüngemittel is used, while the low-alkali material is returned to the firing process
Nach dem Recyclingverfahren gehen die Chloride des Kaliums und des Natriums weitgehend vollständig in die Gasphase über.After the recycling process, the chlorides of potassium and sodium are largely completely in the gas phase.
Bei schwefelreichen Roh- und/oder Brennstoffen bilden sich jedoch in der Brennanlage, beispielsweise einem Drehrohrofen, größere Mengen der Sulfate des Kaliums und des Natriums, die weniger gut flüchtig sind. K2SO4 und Na2SO4 sind thermodynamisch sehr stabile Verbindungen. Die Dampfdrücke bei 1300°C liegen für K2SO4 bei 6 Torr und für Na2SO4 bei 10 Torr. Die zur Zersetzung notwendigen hohen Temperaturen sind wegen des möglichen Auftretens der silikatischen Schmelzphase und zu hoher Wärmeverluste im Bypass-System unzweckmäßig.With sulfur-rich raw materials and / or fuels, however, larger quantities of the potassium and sodium sulfates are formed in the firing plant, for example a rotary kiln, and are less volatile. K2SO4 and Na 2 SO 4 are thermodynamically very stable compounds. The steam pressures at 1300 ° C for K 2 SO 4 at 6 Torr and for Na 2 SO 4 at 10 Torr. The necessary for decomposition high temperatures are impractical because of the possible occurrence of the silicate melt phase and excessive heat losses in the bypass system.
Aus der DD 258798 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das staubhaltige aikalireiche Bypassgas in einem oder mehreren Zyklonabscheidern des Bypass-Systems in alkalireicheres feinstaubhaltiges Gas und aikaliärmeren Grobstaub zerlegt wird, wobei aus dem alkaliärmeren Grobstaub in einem Bypassreaktor die flüchtigen Alkaliverbindungen ausgetrieben werden, während das feinstaubhaltige Gas nach üblicher Kühlung in eine elektrische Gasreinigung gelangt.From DD 258798 a method is known in which the dust-containing aikalireiche bypass gas is decomposed in one or more cyclone separators of the bypass system in alkali-rich particulate gas and aikaliärmeren grit, wherein the alkali alkali coarse dust in a bypass reactor, the volatile alkali compounds are expelled while the fine dust-containing gas passes after conventional cooling in an electric gas cleaning.
Nachteilig sind auch hier die hohen notwendigen Temperaturen zum Austreiben der flüchtigen Alkaliverbindungen im Bypassreaktor. Durch die notwendig hohen Temperaturen wird der thermische Wirkungsgrad der Gesamtanlage verschlechtert.Disadvantageous here too are the high temperatures required for expelling the volatile alkali compounds in the bypass reactor. Due to the necessary high temperatures, the thermal efficiency of the entire system is deteriorated.
Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, daß der aus dem Sinterprozeß abgezogene Gas-Material-Teilstrom unter reduzierenden Bedingungen bei einem Kohlenmonoxidgehalt im Abgas des Bypass-Systems von 0,1 bis 3,0 Vol.-% CO auf Temperaturen von 1200°C bis 13000C ausheizt wird und die Oxydation des dabei gebildten Alkalisulfids und des CO durch Frischluftzufuhr oder durch heißo Kühlerabluft aus dem Klinkerkühler erfolgt.Furthermore, it has already been proposed that the withdrawn from the sintering process gas-material substream under reducing conditions at a carbon monoxide content in the exhaust gas of the bypass system from 0.1 to 3.0 vol .-% CO to temperatures of 1200 ° C to 1300 0 C is heated and the oxidation of the case formed alkali metal sulfide and CO by fresh air or by Heißo cooler exhaust air from the clinker cooler takes place.
Nachteilig hierbei ist, daß durch die unkontrollierbare Zufuhr von Falschluftanteilen im Bereich der Ofeneinlaufdichtung in dem BypassgLsstrom mehr Sauerstoff sein kann als stöchiometrisch notwendig ist. Das hat zur Folge, daß nur eine unvollständige Abreinigung des Bypass-Staubes von den Alkalien erfolgt. Um einen höheren Abreinigungsgrad zu erhalten, muß dem Bypass-System mehr Brennstoff zugeführt werden, wodurch der thermische Wirkungsgrad des Systems verschlechtert wird.The disadvantage here is that can be more oxygen than is stoichiometrically necessary by the uncontrollable supply of Faluchsuftanteilen in the field of kiln inlet seal in the bypass gas flow. This has the consequence that only an incomplete cleaning of the bypass dust is carried out by the alkalis. In order to obtain a higher degree of purification, more fuel has to be supplied to the bypass system, whereby the thermal efficiency of the system is deteriorated.
Ziel der Erfindung ist es, die thermische Effektivität der Abtrennung der Alkalien von dem Bypass-Staub beim Zementklinkerherstellungsprozeß bei einem !ionen Abreinigungsgrad weiter zu verbessern.The aim of the invention is to further improve the thermal efficiency of the separation of the alkalis from the bypass dust in the cement clinker production process at a ion cleaning degree.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Abtrennung der flüchtigen Alkaliverbindungen vom restlichen Staub aus Teilgasabzügen beim Brennen von Zementklinker zu entwickeln, bei dem eine stabile und regelbar reduzierende Brennbedingung bei der für die Alkalisulfatreduktion notwendigen Temperatur im Bypass-Brennsystem erreicht wird. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem aus dem Sinterprozeß des Zementklinkerbrennverfahrens abgezogenen Gas-Material-Teilstrom zur Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre *ur weitgehend vollständigen Abreinigung des Staubes von den Alkalien ein Stoff regelbar zugemischt wird, der eine stoffumwandelnde Reaktion mit endothermer Enthalpieänderung erfährt. Dabei wird im Bypass-System eine reduzierende Atmosphäre mit CO-Gehalten von 0,1 bis 5%, vorzugsweise 0,5 bis 1,0%, und einer erforderlichen Temperatur zwischen 1100 und 14000C, vorzugsweise 1200 bis 13000C, eingestellt.The object of the invention is to develop a method and the associated device for separating the volatile alkali compounds from the remaining dust from partial gas withdrawals during firing of cement clinker, in which a stable and controllable reducing firing condition is achieved at the temperature necessary for the Alkalisulfatreduktion in the bypass fuel system , According to the invention this is achieved in that the substance withdrawn from the sintering process of Zementklinkerbrennverfahrens gas material substream for adjusting a reducing atmosphere * ur largely complete cleaning of the dust from the alkalis is a substance controllably undergoes a substance-converting reaction with endothermic Enthalpieänderung. In this case, a reducing atmosphere with CO contents of 0.1 to 5%, preferably 0.5 to 1.0%, and a required temperature between 1100 and 1400 0 C, preferably 1200 to 1300 0 C, set in the bypass system ,
Der dem Bypass-System nach Beheizung zugeführte Stoff is. Staub aus der elektrischen Gasreinigungsanlage des Systems Drehofen, Rohmehlvorwärmer mit oder ohne Kalzinator und Verdampfungskühler. Dieser Staub enthält die für das erfindungsgemäße Verfahren wirksame Komponente Kalziumkarbonat sowie Alkaliverbindungen, die bei dieser Gelegenheit vorteilhafterweise mit abgereinigt werden. Weiterhin ist auch die Zugabe von Zementrohmehl oder Kalksteinmehl möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch beim Gipsschwefelsäureproznß anwendbar, bei dem die wirksame Komponente Kalziumsulfat ist.The material supplied to the bypass system after heating is. Dust from the electric gas cleaning system of the Drehofen system, raw meal preheater with or without calciner and evaporative cooler. This dust contains the component calcium carbonate which is effective for the process according to the invention and also alkali compounds which are advantageously cleaned off on this occasion. Furthermore, the addition of cement raw meal or limestone flour is possible. The method of the invention is also applicable to the gypsum sulfuric acid process in which the active component is calcium sulfate.
Durch die Zugabe des wärmebindenden Stoffes kann die zugeführte Brennstoffmenge der Bypassfeuerung zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre erhöht werden, ohne daß dabei die Tempertur über dem für die Alkalisulfatreaktion notwendigen Bereich erhöht wird. Durch die regelbare Material- und Brennstoffzuführung im Bereich des Bypass-Systems ist die Einstellung der reduzierenden Atmosphäre in dem entsprechend notwendigen Temperaturbereich leicht möglich, so daß eine nahezu vollständige Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub erfolgt.By adding the heat-binding substance, the supplied amount of fuel of the bypass furnace can be increased to produce a reducing atmosphere without increasing the temperature above the range necessary for the alkali metal sulfate reaction. Due to the controllable material and fuel supply in the area of the bypass system, the adjustment of the reducing atmosphere in the corresponding necessary temperature range is easily possible, so that an almost complete cleaning of the alkalis is done by the bypass dust.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Staubleitung, die von der elektrischen Gasreinigung des Vorwärrnersystems in das Steigrohr des Heißzyklons des Bypass-Systems, in Gasrichtung gesehen, unmittelbar nach der Brennstoffzufuhr mündet.The device according to the invention consists of a dust line, which flows from the electric gas cleaning of Vorwärrnersystems in the riser of the hot cyclone of the bypass system, seen in the gas direction, immediately after the fuel supply.
Bei Anordnung eines Wirbelschichtreaktors im Bypass-System mündet die Staubleitung direkt in den Wirbelschichtreaktor. Durch Anordnung eines Regelorgans in der Staubleitung wird die eingeführte Staubmenge geregelt. Damit ist neben der üblichen Regelung der Brennstoffmenge eine Temperatur- und Kohlenmonoxid-Regelung über die zugeführte Staubmenge möglich. Der Kohlenmonoxidgehalt wird im Bypass-System - wie oben dargelegt - zwischen 0,1 und 5,0%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,0%, eingeregelt.When arranging a fluidized bed reactor in the bypass system, the dust line opens directly into the fluidized bed reactor. By arranging a control element in the dust line, the introduced amount of dust is regulated. This is in addition to the usual regulation of the fuel quantity, a temperature and carbon monoxide control over the supplied amount of dust possible. The carbon monoxide content is in the bypass system - as set out above - between 0.1 and 5.0%, preferably between 0.5 and 1.0%, adjusted.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemjiße Vorrichtung schematisch dargestellt.The invention is explained in more detail below with reference to embodiments. In the accompanying drawing, the device according to the invention is shown schematically.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Zementklinker besteht bekanntermaßen aus einem Rohmehlvorwärmer 3, einem Calcinator 2 mit zusätzlicher Feuerung 18, einem Drehrohrofen 1 und einem Kühler 12, der über eine Kühlerabluftleitung 8 mit dem Calcinator 2 verbunden ist. Am Ofeneinlauf 4 des Drehrohrofens 1 ist eine Bypassleitung 6 angeordnet, der ein Zyklon 5 nachgeschaltet ist. Gasseitig ist dem Zyklon 5 ein Steigrohr 14, ein Zyklon 13, ein Verdampfungskühler 10 und eine elektrische Gasreinigung 11 nachgeschaltet.The device for producing cement clinker is known to consist of a raw meal preheater 3, a calciner 2 with additional furnace 18, a rotary kiln 1 and a cooler 12 which is connected via a cooler exhaust line 8 to the calciner 2 . At the kiln inlet 4 of the rotary kiln 1, a bypass line 6 is arranged, which is followed by a cyclone 5. On the gas side of the cyclone 5, a riser 14, a cyclone 13, an evaporative cooler 10 and an electric gas cleaning 11 is connected downstream.
Dem Rohmehlvorwärmer 3 ist gasseitig ein bekannter Verdampfungskühler 19 und eine elektrische Gasreinigung 20 nachgeschaltet. Oie von der elektrischen Gasreinigung 20 kommendp, mit einem Regelorgan 22 versehene Elek'rofilterstauhleitung 21 mündet gasseitig oberhalb der BypassfeL ?rung 7 in die Bypassleitung 6.The raw meal preheater 3, a known evaporative cooler 19 and an electric gas cleaning 20 is connected downstream of the gas side. Oe of the electric gas cleaning 20 coming pp, provided with a control element 22 Elek'rofilterstauhleitung 21 opens on the gas side above the BypassfeLerung 7 in the bypass line. 6
Die Wirkungswe se der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:The Wirkungswe se of the device according to the invention is the following:
Das zu behandel ide Zementrohmehl durchläuft in bekannter Weise den Rohmehlvorwärmer 3, den mit einer Feuerung 18 versehenen Calcinator 2, den Drehrohrofen 1 und erreicht nach der thermischen Behandlung den Kühler 12 als Klinker.The cement raw meal to be treated passes through the raw meal preheater 3, the calciner 2 provided with a furnace 18, the rotary kiln 1 in a known manner and reaches the cooler 12 as clinker after the thermal treatment.
Entsprechend bewegt sich das Abgas der Hauptfouerung 17 durch den Drehrohrofen 1, den Calcinator 2-dem über die Kühlerabluftleitung 8 vorgewärmte sauerstoffreiche Luft als Verbrennungsluft zugeführt wird -, den Rohmehlvorwärmer 3, den Verdampfungskühler 19 und die elektrische Gasreinigung 20.Accordingly, the exhaust gas of the main float 17 moves through the rotary kiln 1 supplied to the calciner 2 with the oxygen-rich air preheated via the cooler exhaust passage 8 as combustion air, the raw meal preheater 3, the evaporative cooler 19, and the electric gas purifier 20.
Nach dem Austritt des Abgases aus dem Drehiohrofen 1 wird ein Toil der alkali- und staubhaltigon Ofenabgase mittels der am Ofeneinlauf 4 angeordneten Bypassleitung 6 aus dem System abgezogen. In die Bypassleitung 6 wird regelbar Brennstoff über die Bypassfeuerung 7 und Hückführstaub über Leitung 21 aus der »!dktrischen Gasreinigung 20 oder Zemenirohmehl so zugegeben, daß in der Bypassleitung 6 eine reduzierende At.nosphäre mit CO-Gohalten von 0,5 bis 1,0% und einer Temperatur von 1.200 bis 13uO°C entsteht, bei der nahezu vollständig eine Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub erfolgt. Durch die Zugabe des Rückführstaubes oder des Zementrohmehls, die eine stoffumwandelndn Reaktion mit endothermer Energioänderung bewirken, kann die zugeführte Brennstoffmenge der Bypassfeuerung 7 zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre erhöht werden, ohne daß dabei die Temperatur über den für die Alkalisulfatreaktion notwendigen Bereich erhöht wird.After the exit of the exhaust gas from the rotary kiln 1, a Toil of the alkali and dust-containing furnace exhaust gases is withdrawn by means of the furnace inlet 4 arranged bypass line 6 from the system. In the bypass line 6 is controllably added fuel via the bypass furnace 7 and Hückführstaub via line 21 from the! Dktrischen gas cleaning 20 or Zemenirohmehl so that in the bypass line 6, a reducing At.nosphäre with CO Gohalten of 0.5 to 1.0 % and a temperature of 1,200 to 13uO ° C, at which almost completely a cleaning of the alkalis from the bypass dust occurs. By adding the recycle dust or the cement raw meal, which causes a substance-converting reaction with endothermic energy change, the supplied amount of fuel of the bypass furnace 7 can be increased to produce a reducing atmosphere without raising the temperature beyond the range necessary for the alkali sulfate reaction.
Durch die Anordnung des Regelorgans 22 in der Elektrofilterstaubleitung 21 wird die in die Bypassleitung 6 zugeführte Siaubmenge mengenmäßig regelbar. Damit erfolgt neben der üblichen Regelung der Brennstoffmenge eine Temperatur- und Kohlenmonoxic -Regelung über die zugeführte Staubmenge.Due to the arrangement of the control element 22 in the electrostatic filter dust line 21, the amount of siaub introduced into the bypass line 6 can be regulated in terms of quantity. This is done in addition to the usual regulation of the amount of fuel, a temperature and carbon monoxide control over the supplied amount of dust.
Das von den Alkul'an gereinigte Material wird im Zyklon 5 vom Gasstrom getrennt und über die Materialleitung 9 dem Drehrohrofen 1 im Bereich des Ofeneinlaufs 4 zugeführt. Im Zyklon 13 erfolgt eine weitere Abtrennung des Materials vom Gasstrom. Das im Zyklon 13 abgeschiedene Material wird über die Materialleitung 16 ebenfalls dem Drehofen 1 zugeführtThe material purified by the alkane is separated from the gas stream in the cyclone 5 and fed via the material line 9 to the rotary kiln 1 in the region of the kiln inlet 4. In the cyclone 13 there is a further separation of the material from the gas stream. The material deposited in the cyclone 13 is also fed via the material line 16 to the rotary kiln 1
Anstelle der befeuerten Bypassleitung zur Abreinigung der Alkalien vom Bypass-Staub kann auch ein separater Reaktor, beispielsweise ein zirkulierender Wirbelschichtreaktor, angeordnet sein. Instead of the fired bypass line for the purification of the alkalis from the bypass dust, a separate reactor, for example a circulating fluidized bed reactor, may also be arranged.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die geregelte Brennstoff- und Meterialzuführung in das Bypass-System auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Sinterprozesses im ersteren immer eine reduzierende Atmosphäre eingestellt werden kann, ohne daß dabei eine Erhöhung der Temperatur über den für die Alkalisulfatreduktion notwendigen Bereich hinaus erfolgt. Dadurch wird der Bypass-Staub von den Alkalien bei gleichzeitiger Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Gesamtsystems nahezu vollständig gereinigt.The advantage of the invention is that by the controlled fuel and Meterialzuführung in the bypass system, even at different operating conditions of the sintering process in the former always a reducing atmosphere can be set without causing an increase in temperature above the necessary for the Alkalisulfatreduktion area takes place. As a result, the bypass dust is almost completely cleaned of the alkalis while simultaneously improving the thermal efficiency of the overall system.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die zur Dekarbonatisierung des Elektrofilterrückstaubes zusätzlich verausgabte V\ arme in Form von Reaktionswärme und fühlbarer Wärme des behandelten Staubesdem Sinterprozeß wieder zugeführt wird. Weiterhin werden die im Staub der elektrischen Gasreinigung angereicherten Alkalien vor Rückführung in den Sinterprozeß zusätzlich abgereinigt und aus dem Prozeß entfernt.Another advantage is that the extra energy spent in decarbonating the electrostatic precipitator dust is returned to the sintering process in the form of heat of reaction and sensible heat of the treated dust. Furthermore, the alkalis enriched in the dust of the electrical gas cleaning are additionally cleaned before being returned to the sintering process and removed from the process.
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DD32306288A DD277908A1 (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | METHOD AND DEVICE FOR THE THERMAL TREATMENT OF ALKALI-CONTAINING STUFFS |
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DD277908A1 true DD277908A1 (en) | 1990-04-18 |
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DD32306288A DD277908A1 (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | METHOD AND DEVICE FOR THE THERMAL TREATMENT OF ALKALI-CONTAINING STUFFS |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19627660A1 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-02 | Krupp Polysius Ag | Cement production |
DE19718259A1 (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Kloeckner Humboldt Wedag | Process and plant for reducing pollutant cycles in the production of cement clinker from raw meal |
-
1988
- 1988-12-13 DD DD32306288A patent/DD277908A1/en not_active IP Right Cessation
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DE19718259B4 (en) * | 1997-04-30 | 2008-02-28 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Method for reducing pollutant cycles in the production of cement clinker from raw meal and plant for the production of cement clinker from polluted raw meal |
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