DE102020126001B3

DE102020126001B3 - Mehrstufiges Tonkalzinationsverfahren zur Steuerung der Produktfarbe

Info

Publication number: DE102020126001B3
Application number: DE102020126001.6A
Authority: DE
Inventors: Marc Feiss
Original assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Current assignee: Khd Humboldt Wedag De GmbH
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-10-06
Also published as: CU20230020A7; US20230373853A1; BR112023005996A2; CN116323512A; MX2023003816A; WO2022073953A1; EP4225714A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Tonen aufweisend die folgenden Schritte: Vorwärmen des Tones in einem Trägergas suspendierten Tons in einem Wärmetauscher (150), thermisches Behandeln des Tones in einer unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (160), darauf folgend thermisches Behandeln des Tones in einer unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (170), Kühlen des Tones in einer unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Kühlstufe (180), Kühlen des Tones in einer unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Kühlstufe (190).Die wechselnde Abfolge des Redoxpotentials der Umgebung führt zu einem schwarzen bis grauen Produkt anstelle eine rötlich-braunen Produkts bei gleichzeitig wenig Schadgasemission. Das so geführte Verfahren lässt sich stabil betreiben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Tonen.
Zementklinker, eine Komposition aus Calciumsilikaten mit verschiedener Stöchiometrie, ist ein aktueller Baustoff als Ausgangsmaterial für Hochleistungsbeton. Bei der Herstellung von Zementklinker wird aus natürlich vorkommendem Kalk über eine thermische Behandlung formell CO₂ aus dem Kalk getrieben, wodurch die Herstellung von Zementklinker mit einer hohen CO₂-Emission einhergeht. Man ist in der aktuellen Erwartung eines Treibhauseffektes aufgrund einer zu hohen CO₂-Konzentration in der Erdatmosphäre bemüht, auf Bauersatzstoffe auszuweichen, die weniger CO₂-intensiv sind. Als Bauersatzstoff für Zementklinker greift man zunehmend auf kalzinierte Tone zurück. Diese haben zwar nicht die Festigkeit wie ein Hochleistungsbeton, der auf Zementklinker basiert, eignet sich jedoch für eine Vielzahl von Bauanwendungen, die nicht so hohe Anforderungen an die Festigkeit des Baustoffes stellen. Aktivierte, also kalzinierte Tone eignen sich auch als Betonzusatzstoff. Die Teilsubstitution des Baustoffes geht mit einer Verringerung der CO₂-Emission bezogen auf die Menge produzierten Baustoffes einher.
Aktivierter Ton wird durch chemisch/thermische Aktivierung von in Gruben abgebautem Ton hergestellt. Ton ist ein natürlich vorkommendes Material, das hauptsächlich aus feinkörnigen Mineralen besteht, bei ausreichenden Wassergehalten generell plastisch verformbar ist und spröde wird, wenn es getrocknet oder gebrannt wird. Obwohl Ton in der Regel Schichtsilikate enthält, kann er andere Materialien enthalten, die ihm Plastizität verleihen und aushärten, wenn sie getrocknet oder gebrannt werden. Als assoziierte Phasen kann Ton Materialien enthalten, die ihm keine Plastizität verleihen, z. B. Quarz, Calcit, Dolomit, Feldspat sowie organische Stoffe. Die Definition von Tonen ist nicht einheitlich geregelt. Jedoch gelten in den Geowissenschaften als Tonpartikel entsprechend der Norm EN ISO 14688, Partikel die kleiner sind als 2 µm, teilweise auch kleiner als 4 µm und in der Kolloidchemie gelten solche Partikel als Tonpartikel, die kleiner sind als 1 µm. Die wesentlichen Tone, auf die im Rahmen dieser Patentanmeldung eingegangen werden soll, sind Kaolinite, Illite und Montmorillonite mit den zuvor genannten Eigenschaften. Damit diese Tone als Zusatzstoff in Beton dessen Abbindeverhalten beeinflussen oder als Bindemittel im Beton teilnehmen, muss der Ton, wie eingangs erwähnt, chemisch/thermisch aktiviert werden, damit dieser mit gebranntem Kalk oder mit Zementklinker in erwünschter Weise reagiert.
Natürlich vorkommende Tone enthalten anorganische Verunreinigungen wie etwa Eisen, Titan und Mangan, welche durch Veränderung ihres Oxidationszustands die Farbe des aktivierten Tons bestimmen. Die rötlich-braune Farbe von italienischen Terracotta-Fliesen, aber auch die rötlich-braune Farbe der in Kalifornien bekannten Adobe-(Lehmstein)-Häusern ist auf die Farbe von Oxiden der zuvor genannten Metalle zurückzuführen. Eisenverunreinigungen in Ton können als strukturelles Eisen, zum Beispiel als Teil der Kaolinitstruktur bzw. der Struktur zusätzlicher Mineralien und als freies Eisen als Oxide, Hydroxide, Carbonate und auch als Sulfide vorliegen, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Ergebnisse von Tonuntersuchungen lassen eine Korrelation des Grades der roten Farbsättigung von Ton mit dem den Titan- und Eisenoxidgehalt zu, der direkt mit kolorimetrischen Parametern des äußeren Erscheinungsbildes von Ton zusammenhängt. Mangan färbt sich bei Oxidation braun. Der sogenannte Braunstein ist ein typisches Manganoxid, das dem aktivierten Ton auch seine Farbe verleiht.
Es gibt bisher keine verlässlichen Untersuchungen über die Farbe von aktiviertem Ton und dessen Festigkeit. Von einem modernen Baustoff wird jedoch erwartet, dass er farbneutral ist und keine Rotfärbung bis Rotbraunfärbung zeigt.
Bei der industriellen Kalzinierung oder Aktivierung von Tonen unter oxidierenden Bedingungen und der anschließenden Abkühlung der aktivierten Tone mit atmosphärischer Luft stellt sich die unerwünschte Rotfärbung der aktivierten Tone ein.
Bei der chemischen/thermischen Aktivierung von Tonen wird im betreffenden Ton strukturell enthaltenes Wasser (H₂O) durch thermische Behandlung ausgetrieben. Diese „Dehydratation“ des Tones wird auch „Dehydroxilierung“ genannt, wobei die Begrifflichkeiten „Dehydratation“ und „Dehydroxilierung“ in der Chemie und in der Zementindustrie unterschiedlich verwendet werden. Die Dehydroxilierung von Tonen findet in der Regel in einem Temperaturfenster zwischen 650°C und 800°C statt, wobei das optimale Temperaturfenster vom Wassergehalt im Ton und von der Präsenz von Begleitmaterialien im Ton abhängt.
Aufgrund der ähnlichen Verfahrensführung zwischen der Tonaktivierung und der Calcinierung von Rohmehl bei der Herstellung von Zementklinker überschneiden sich in der Fachliteratur die Begrifflichkeiten „Kalzinierung“, „Aktivierung“ und „Dehydroxilierung“. Im Rahmen dieser Patentanmeldung soll mit „Aktivierung“ die chemisch/ thermische Aktivierung von Ton gemeint sein.
In dem deutschen Patent DE 10 2016 005 285 B3 wird ein Verfahren zur Aktivierung von Tonen offenbart. Der mit dem dort gelehrten Verfahren hergestellte, aktivierte Ton eignet sich als Betonzusatzstoff. Spezielle Maßnahmen zur Farbkontrolle werden jedoch nicht angewendet.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 116 373 A1 wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung von natürlichen Tonen und/oder Zeolithen offenbart. Nach dem dort vorgestellten Gedanken ist es vorgesehen, die Calcinierung, also die Wärmebehandlung des Tons und/oder des Zeoliths unter reduzierenden Bedingungen durchzuführen. Dabei solle dreiwertiges Eisen, Fe(III), dessen Verbindungen eine rötlich braune Färbung zeigen, in zweiwertiges Eisen, Fe(II), überführt, dessen Verbindungen schwarz erscheinen. Dabei wird auch bei der Abkühlung des aktivierten Tons darauf geachtet, dass reduzierende oder zumindest sauerstofffreie Bedingungen herrschen. Die reduzierende oder sauerstofffreie Verfahrensführung ist im Bereich der Kühlung ohne weitere Maßnahmen nicht sehr leicht beherrschbar, ohne dass unerwünschte Emissionen entstehen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 106 417 A1 wird das Verfahren der zuvor genannten DE 10 2014 116 373 A1 mit Maßnahmen zur Reinhaltung der Abluft verfeinert. Dazu wird in dem Calcinierungsreaktor eine Verjüngung eingebracht, welche zu einer unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeit der Tonsuspension führt und es ermöglicht, den noch heißen Ton vom Gas des Calcinierungsreaktors zu trennen. Die reduzierende Abluft des Calcinierungsreaktors wird so dann von den reduzierenden Gasen, insbesondere CO oxidativ befreit, jedoch ohne dabei den Ton oxidativ mitzureißen. Die Verjüngung soll eine intensive Vermischung des reduzierenden Kalzinatorgases und des eingebrachten Oxidationsmittels sicherstellen. Das Oxidationsmittel kann so dosiert werden, dass das Material gerade so nicht wieder aufoxidiert wird, Die Trennung von Material und Gas geschieht aber im angeschlossenen Zyklonabscheider. Diese Betriebsweise erfordert ein genaues Dosieren des Oxidationsmittels, da zum einen CO komplett aufoxidiert werden soll um Emissionen zu vermeiden und zum Anderen verhindert werden muss das der Ton selbst wieder oxidiert wird. Die Auftrennung des Calcinierungsgases vom suspendierten, aber noch heißen Ton erfordert ein sehr gutes Ausbalancieren der Strömungs- und Druckverhältnisse im Calcinierungsreaktor, was bei der Verwendung von Sekundärbrennstoffen mit ungleichmäßigem Zündverhalten nicht ganz einfach ist.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 014 498 A1 wird ein Klinkerersatzstoff offenbart, der mit einem geringeren CO₂-Ausstoß hergestellt werden kann als Zementklinker. Der Klinkerersatzstoff umfasst thermisch aktivierten Ton. Eisenhaltiger Ton wird nach der dort stehenden Offenbarung zunächst vorgetrocknet und zerkleinert und anschließend bei einer Temperatur zwischen 600°C und 1.000°C calciniert und anschließend im gleichen Temperaturfenster mit Kohlenmonoxid reduziert. Das dabei entstehende Produkt wird sodann unter 300°C gekühlt und mit Luft und/oder Wasser weiter gekühlt. Damit der thermisch aktivierte Ton keine rötlich braune Farbe annimmt, wird dort gelehrt, dass die Kühlung auf unter 300°C unter Sauerstoffabschluss geschehen solle. Dazu wird eine Kühlschnecke eingesetzt oder ein Rieselkühler, wobei in den Kühler Öl eingedüst wird, um das bei den im Kühler herrschenden Temperaturen vergasende Öl als reduzierende Umgebung einzusetzen. Das Eindüsen von Öl erfordert weiteren Brennstoff der zu mehr Emissionen von Schadgasen in die Atmosphäre führt.
In dem europäisches Patent EP 0 165 034 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Weißzement offenbart. Zur Herstellung des Weißzements wird Rohmehl in einem Wirbelbettreaktor calciniert und gesintert, der durch ein reduzierendes Gas aus einem eigens dafür vorgehaltenen Reaktor hergestellt wird. Im Anschluss an die Calcinierungs- und Sinterstufe durchströmt der Zementklinker eine mit Wasser beaufschlagte Kühlkammer und Ausschluss von Sauerstoff. Erst in einer zweiten Kühlstufe wird der Zementklinker mit Luft gekühlt. Das dort gelehrte Verfahren zur Herstellung von Weißzement ähnelt dem Verfahren zur Herstellung von grauem bis schwarzem aktivierten Ton. Das Kühlen mit Wasser soll sicherstellen, dass der Zementklinker nicht in Gegenwart von Sauerstoff abgekühlt wird. Durch Wasser verliert der Zementklinker einen Teil seiner Reaktivität.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein stabiles und gut kontrollierbares Verfahren zur Aktivierung von Tonen zur Verfügung zu stellen, bei welcher die unerwünschte Rotfärbung aufgrund der Oxidation der Eisen und Titanbestandteile und möglicherweise der weiteren metallischen Begleitstoffe, wie zum Beispiel Mangan, nicht auftritt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
Nach dem Gedanken der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass zwei aufeinanderfolgende und unter chemisch reduzierenden Bedingungen geführte Aktivierungs-und Kühlungsschritte zu beiden Seiten durch unter chemisch oxidierenden Bedingungen geführten Aktivierungs- und Kühlungsschritten eingegrenzt sind. Die so wechselnde Anordnung von chemisch reduzierenden und chemisch oxidierenden Schritten ermöglicht es einerseits, den grauen bis schwarzen Ton anstelle des rötlichbraun gefärbten Tons zu erhalten. Auf der anderen Seite werden die stöchiometrisch reduzierenden Prozessgase in den oxidierend betriebenen Verfahrensstufen soweit oxidiert, dass sie als Emissionsgase problemlos in die Atmosphäre gelassen werden können. Die hier vorgestellte Prozessführung beziehungsweise das Verfahren lässt sich stabil betreiben, so dass grauer bis schwarzer Ton sicher erhältlich ist und auch die Abgaswerte akzeptabel sind und keine unerwünschten Emissionen enthalten, wie Ruß oder Kohlenmonoxid.
In konkreter Ausgestaltung des Verfahren kann vorgesehen sein ein Verwenden eines Zyklonwärmetauschers zum Vorwärmen des Tones in der Abluft der unter chemisch oxidativen Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe.
Es ist des Weiteren vorgesehen ein Einleiten von Abluft aus dem Wärmetauscher in die unter chemisch reduktiven Bedingungen betriebene Kühlstufe oder ein Einleiten von Abluft aus einer Umlauftrocknungsanlage zum Aufbereiten des Tones in die unter chemisch reduktiven Bedingungen betriebenen Kühlstufe.
In konkreter Ausgestaltung des Verfahren kann vorgesehen sein ein Oxidieren der Abgase aus der unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe in der unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe.
Um die grau- bis schwarzfärbung des Tons durch Ausbilden von hauptsächlich Eisen(II)-verbindungen zu stabilisieren kann vorgesehen sein ein Kühlen des Tones in dem unter reduzierenden Bedingungen betriebenen Kühler auf eine Temperatur unterhalb von 250°C.
In vorteilhafter Weise findet das Aktivieren des Tons statt unter thermischem Behandeln des Tones in den Calcinierungsstufen bei einer Temperatur zwischen 350° und 1.050°, bevorzugt in einem Temperaturintervall zwischen 600°C und 950°.
Die chemisch reduzierenden Bedingungen werden bevorzugt erhalten durch Erzeugen einer reduzierenden Umgebung in dem chemisch reduzierend betriebene Calcinator durch Einleiten von Brennstoff in überstöchiometrischer Menge in Bezug auf den vorhandenen Sauerstoff.
Um das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchzuführen, kann das Verfahren gekennzeichnet sein durch Kühlen des Tones in einem Flugstromkühler, in einem Wirbelbett oder in einem Fließbett im Gegensatz zu bekannten Rostkühlern, die aufwändiger zu betreiben sind.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Anlage zur Aktivierung von grauem bis schwarzem Ton in einer ersten Ausführungsform, durchführend eine erste Verfahrensvariante,
2 eine Anlage zur Aktivierung von grauem bis schwarzem Ton in einer zweiten Ausführungsform, durchführend eine zweite Verfahrensvariante.

In 1 ist eine Anlage 100 zur Aktivierung von schwarzem bis grauem Ton dargestellt, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Variante durchführen lässt. Die Anlage 100 besteht aus einer Aufbereitungsanlage 101 und einer thermischen Linie 102. Erfindungswesentlich für das hier vorliegenden Verfahren ist der Aufbau der thermischen Linie 102 und die daraus folgende Verfahrensführung. Rohmaterial aus einem Aufgabebunker 103 wird auf eine Fördereinrichtung 104 gegeben. Diese fördert den rohen Ton zu einem Magnetabscheider 105 und zu einer Dosierwaage 105', um die Zufuhr von rohem Ton zu regeln. Nach Passage des Magnetabscheiders 105 wird der Rohton in eine Aufgabevorrichtung 106 gefördert, wo es zu einem Hammerbrecher 107 fällt und dort zerkleinert wird. Der Hammerbrecher 107 wird mit Luft / Abgas durchströmt. Das zerkleinerte Material wird pneumatisch durch eine Steigleitung 108 nach oben zu einem Zyklonsichter 109 gefördert, wo das Feingut des zerkleinerten Rohtons vom Grobgut getrennt wird. Das Feingut steigt über eine Feingutleitung 110 weiter. Das Grobgut 111, das aus dem Zyklonsichter 109 ausgeschieden wird, fällt über eine entsprechende Leitung mit einer Pendelklappe 112 durch eine Zellradschleuse 113 zurück in die Aufgabevorrichtung 106. Zuvor passiert das Grobgut 111 jedoch noch einen Massenstromfühler 114 zum Regeln der Rohtonzufuhr. Die Aufgabevorrichtung 106 ist mit einer Entleerungsleitung 115 verbunden, durch welche die Aufbereitungsanlage 101 entleert werden kann. In die Aufbereitungsanlage 101 strömt Trocknungsluft 120 ein, die über einen Nachbrenner 121 und Zuführung von Brennstoff B weiter erhitzt wird. Die Trocknungsluft 120 wird dabei zu Heißluft 122 erhitzt und strömt sodann in den Hammerbrecher 107, wo die Heißluft 122 den Rohton beim Brechen sogleich trocknet. Zwischen der Steigleitung 108 und der Heißluftleitung befindet sich noch eine Druckausgleichsleitung 123. Das aus dem Zyklonsichter austretende Feingut, das über die Feingutleitung 110 den Zyklonsichter verlässt, strömt weiter zu einer Filtereinrichtung, wo der trockene und zerkleinerte Rohton 140 ausgefiltert wird. Dabei bleibt Luft zurück, die über einen Ventilator 132 hinter der Filtereinrichtung 130 als Abluft verworfen wird und zumindest zum Teil in die thermische Linie 102 geführt wird. Der Rohton 140 wird sodann in eine Aufgabevorrichtung 141 geführt, wo der Rohton 140 in die Vorwärmstufe 150 gelangt. In der Vorwärmstufe 150 befinden sich zweit Wärmetauscherzyklone 151 und 152, welche mit den Abgasen der später folgenden Calcinierungsstufen 160 und 170 durchströmt werden. Nach Passage der Wärmetauscherzyklone 151 und 152 ist der Rohton erwärmt und tritt in die chemisch oxidierend betriebene Calcinierungsstufe 160 ein. Dort erwärmt sich der Ton sehr rasch. Wasser wird aus dem Ton getrieben, so dass der Ton entfeuchtet wird. Dabei kann sich auch das im Ton enthaltende Eisen(III), Fe(III), bilden, das zu einer rötlich braunen Färbung führt. Um die rote Färbung zu unterbinden, bevor diese sich im Ton manifestiert, folgt der oxidierend betriebenen Calcinierungsstufe 160 sogleich eine reduzierend betrieben Calcinierungsstufe 170. Der eintretende Ton ist bereits erwärmt und vorgetrocknet. Die rote bis braune Färbung des Tons bildet sich erst aus, wenn dieser vollkommen trocken ist. In dem hier vorgestellten Verfahren bildet sich hier an dieser Stelle jedoch schwarzer bis grauer Ton, weil erst in der oxidativ betriebenen Calcinierungsstufe der Ton vollkommen entfeuchtet ist, so dass hier die Festkörperreaktion im Eisen (FE), Titan (Ti) und Mangan (Mn) einsetzt. Die oxidativen und die reduktiven Bedingungen ergeben sich aus der unterschiedlichen Gaszufuhr der beiden Calcinierungsstufen 160 und 170. Die oxidativ betriebene Calcinierungsstufe 160 erhält Luft aus einem oxidativ betriebenen Kühler 190, der mit Frischluft aus der Atmosphäre betrieben wird. Hingegen arbeitet die chemisch reduktiv betriebene Calcinierungsstufe 170 mit Abluft aus der Umlaufmahlanlage, nämlich Aufbereitungsanlage 101. Dabei strömt die Luft aus dem oxidativ betriebenen Kühler 190 über eine Leitung, die Kühlerabgas 193 in die oxidativ betriebene Calcinierungsstufe 160 leitet. Die chemisch reduktiv betriebene Calcinierungsstufe 170 erhält Luft aus einem reduktiv betriebenen Kühler 180, der über eine Rückführungsleitung 182 mit Abluft aus der Filtereinrichtung 130 betrieben wird.
Ton als Feststoff verlässt die chemisch reduktiv betriebene Calcinierungsstufe 170 über eine Feststoffleitung und fällt in den chemisch reduktiv betriebenen Kühler 180, der hier als Flugstromkühler ausgeführt ist. Im Kühler 180 wird der Ton rasch deutlich unter 600°C abgekühlt und steigt in den Kühlerzyklon 181. Von dort gelangt der Feststoff im Kühlerzyklon 181 über eine Feststoffleitung in den chemisch oxidativ betriebenen Kühler 190, der mit Frischluft betrieben wird. Der Kühlerzyklon 191 kühlt den Ton auf unter 250°C und trennt den aktivierten und schwarz bis grau aussehenden Ton, so dass der aktivierte Ton die thermische Linie 102 verlässt. Das sauerstoffreiche Abgas aus dem Kühler 190 steigt sodann über eine Leitung als Kühlerabgas 193 in die chemisch oxidierend betriebene Calcinierungsstufe 170. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass das Filterabgas aus der Filtereinrichtung 130 eine geringe Temperatur und auch eine geringe Sauerstoffkonzentration aufweist. Diese Bedingungen lassen eine reduktive Umgebung zu. Eine spezielle Konditionierung des rückgeführten Gases ist nicht notwendig.
In 2 ist eine Anlage 200 zur Aktivierung von schwarzem bis grauem Ton dargestellt, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren in einer zweiten Variante durchführen lässt. Die hier in 2 dargestellte Anlage unterscheidet sich von der Anlage in 1 in der thermischen Linie 202 um die Rückführungsleitung 182. Hier in dieser Ausführungsform der Anlage 200 führt anstelle der Rückführungsleitung 182 in 1 eine Rückführungsleitung 282 vom Ausgang der Vorwärmstufe 150 zurück in den chemisch reduzierend betriebenen Kühler 180.
Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass das Wärmetauscherabgas bereits eine geringe Sauerstoffkonzentration aufweist. Dieses wird über einen Booster Fan in den Steigschacht zum oxidativ betriebenen Kühler 190 transportiert. Zur Konditionierung der Abgase kann dem Gas mithilfe einer Wassereindüsung oder dem Zumischen von Frischluft/ vorgewärmter Kühlluft Wärme bzw. einer Kombination daraus Wärme entzogen werden.
Bezugszeichenliste

100: Anlage
101: Aufbereitungsanlage
102: thermische Linie
103: Aufgabebunker
104: Fördereinrichtung
105: Magnetabscheider
105': Dosierwaage
106: Aufgabevorrichtung
107: Hammerbrecher
108: Steigleitung
109: Zyklonsichter
110: Feingutleitung
111: Grobgut
112: Pendelklappe
113: Zellradschleuse
114: Massenstromfühler
115: Entleerungsleitung
120: Trocknungsluft
121: Nachbrenner
122: Heißluftleitung
123: Druckausgleichsleitung
130: Filtereinrichtung
131: Frischluftzufuhr
132: Ventilator
133: Abluftleitung
140: Rohton
141: Aufgabevorrichtung
150: Vorwärmstufe
151: Wärmetauscherzyklon
152: Wärmetauscherzyklon
160: Calcinierungsstufe, oxidierend
170: Calcinierungsstufe, reduzierend,
180: Kühler, reduzierend
181: Kühlerzyklon
182: Rückführungsleitung
190: Kühler, oxidierend
191: Kühlerzyklon
192: Frischluftzufuhr
193: Kühlerabgas
B: Brennstoff

Claims

Verfahren zur thermischen Behandlung von Tonen aufweisend die folgenden Schritte: - Vorwärmen des Tones in einem Trägergas suspendierten Tons in einem Wärmetauscher (150), - thermisches Behandeln des Tones in einer unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (160), darauf folgend, - thermisches Behandeln des Tones in einer unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (170), - Kühlen des Tones in einer unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Kühlstufe (180), - Kühlen des Tones in einer unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Kühlstufe (190) gekennzeichnet durch Einleiten von Abluft aus dem Wärmetauscher (150) in die unter chemisch reduktiven Bedingungen betriebene Kühlstufe (180), oder Einleiten von Abluft aus einer Umlauftrocknungsanlage (101) zum Aufbereiten des Tones in die unter chemisch reduktiven Bedingungen betriebenen Kühlstufe (180).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden eines Zyklonwärmetauschers (150) zum Vorwärmen des Tones in der Abluft der unter chemisch oxidativen Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (160).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Oxidieren der Abgase aus der unter chemisch reduzierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (170) in der unter chemisch oxidierenden Bedingungen betriebenen Calcinierungsstufe (160).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Kühlen des Tones in dem unter reduzierenden Bedingungen betriebenen Kühler auf eine Temperatur deutlich unter 600°C und anschließendes Kühlen des Tones in dem unter oxidativen Bedingungen betriebenen Kühlers auf eine Produkttemperatur unterhalb von 250°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch thermisches Behandeln des Tones in den Calcinierungsstufen (160, 170) bei einer Temperatur zwischen 350° und 1.050°, bevorzugt in einem Temperaturintervall zwischen 600°C und 950°.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Erzeugen einer reduzierenden Umgebung in dem chemisch reduzierend betriebene Calcinator (170) durch Einleiten von Brennstoff (B) in überstöchiometrischer Menge in Bezug auf den vorhandenen Sauerstoff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Kühlen des Tones in einem Flugstromkühler, in einem Wirbelbett oder in einem Fließbett.