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Verfahren zur Naßaufbereitung von-Zementrohmaterialien-Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Naßaufbereitung von Zementrohmaterialien, bei
dem der Rohschlamm in, einer- Filtrereinrichtung entwässert und der Filterkuchen
einer, Brennvorrichtung zugeführt wird, wobei' dem Rohschlamm vor der Filtration
Zusatzmittel zur verbesserten Entwässerung zugesetzt werden.-Bekanntlich werden
manche Rohmaterialien der Zementindustrie ;au ,wirtschaftlichen oder technischen
Gründen zweckmäßig naß aufbereitet, indem aus dem Rohmaterial-. durch -Schlämmen
und/oder Naßmahlen ein Dickschlamm erzeugt wird, der sich gut mischen läßt und gegebenenfalls
durch Kalk-oder Tonzusatz auf die gewünschte Zusammensetzung korrigiert werden kann.
Bei gleichzeitiger Verwendung von Schlammverflüssigern '(z. B. Soda) kann der Schlammwassergehalt
im allgemeinen auf einen Wert von 32 bis 36% I20 eingestellt werden.
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Für die Weiterverarbeitung dieses Dickschlammes haben sich in der'
Praxis im wesentlichen zwei Verfahren herausgebildet: .
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Bei dem einen Verfahren wird der Schlamm unmittelbar einem Näßdrehofen
zugeführt und in diesem zu Klinker gebrannt. Da hierbei das gesamte Schlammwasser
verdampft werden muß, ergibt sich ein hoher Wärmebedarf pro Kilogramm Klinker.
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Bei dem anderen Verfahren wird der Rohschlamm zunächst auf mechanischem
Wege in einer Filtriereinrichtung entwässert. Sofern der hierbei entstehende Filterkuchen
bereits- einen hinreichend niedrigen Wassergehalt aufweist, kann man aus ihm unmittelbar
Formlinge herstellen, die einer Brennvorrichtung (beispielsweise einem Lepolofen)
zugeführt werden. Ist der Wassergehalt des entstehendenFilterkuchens dagegen für
eine Granulation noch zu hoch, so wird ein Teil des Filterkuchens getrocknet, zerkleinert
und mit dem ungetrockneten Material vermischt, so daß sich aus, der Mischung Formlinge
herstellen lassen.
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Dieses zweite Verfahren bedingt zwar durch die erforderliche Filtrier-
und Granuliervorrichtung einen größeren apparativen Aufwand; es besitzt jedoch andererseits
den Vorteil eines wesentlich geringeren Wärmeaufwandes pro Kilogramm Klinker, da
beim Brenaprozeß nur noch ein geringer Wassergehalt aus den Formlingen ausgetrieben
werden muß. Dieser kleinere Wärmebedarf führt trotz der für die mechanische Entwässerung
des Rohschlammes aufzuwendenden Kosten zu einer erheblichen Senkung des Herstellungspreises
des: Zementklinkers.
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Es liegt auf der Hand, daß man bei diesem zweiten Verfahren, dessen
nähere Ausgestaltung die Erfindung betrifft, bemüht ist, die mechanische Entwässerang
des Rohschlammes möglichst wirkungsvoll durchzuführen. Bei diesem- Bestreben spielt
die Filtrierbarkeit des Zemeiitrohschlammes eine wesentliche -Rolle. 7e schlechter
nämlich die Filtrierbarkeit des Schlammes ist, um so größer muß die Filtriereinrichtung
sein, um in einer vorgegebenen Zeit eine bestimmte Menge an Filterkuchen zu erzeugen:
-Die Filtrierbarkeit eines Schlammes hängt nun bekanntlich neben' der Kornform vor
allem von dem,' Gehalt des Schlammes an Feinstteilchen ab. Es hat. sich nämlich
gezeigt, daß bei den für die Filtration von Zementrohschlamm in Betracht kommenden
Filtriereinrichtungen insbesondere die Feststoffteilchen mit einer Korngröße von
unter 5 Mikron die Filtration stark beeinträchtigen, da sie die Poren der Filtriereinrichtung
verstopfen und dadurch den Fil= tratdurchlaß hemmen.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bereits verschiedene Vorschläge
zur Verbesserung der Filtrierbarkeit des Rohschlammes gemacht worden.
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So ist es beispielsweise bekannt, den Schlamm vor der Filtration zu
erwärmen. Hierbei kommt es zu einer gewissen Koagulation der feinsten Feststoffteilchen,
wodurch sich die Gefahr einer Verstopfung der Filtriereinrichtung verringert. Es
handelt sich dabei jedoch um einen ausgesprochen reversiblen Effekt, da der Schlamm
nach Abkühlung wieder die ursprüngliche schlechte Filtrierbarkeit besitzt. Man muß
bei diesem Verfahren somit dafür sorgen, daß der Schlamm noch beim Durchtritt durch
die Filtriereinrichtung die gewünschte Temperatur aufweist, was in konstruktiver
Hinsicht vielfach schwierig zu erreichen ist. Da außerdem die Verbesserung der Filtrierbarkeit
stark von der Temperatur abhängt, muß zur Einhaltung gleicher Filtrationsbedingungen
die Schlammtemperatur etwa konstant gehalten werden. Ein weiterer Nachteil dieses
bekannten Verfahrens
besteht schließlich in dem beträchtlichen Energieverbrauch
für die Erwärmung des Schlammes.
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Weitere bekannte Maßnahmen zur Verbesserung der Filtrierbarkeit von
Rohschlamm bestehen in der Beimischung von Zusatzmitteln, durch die eine Flokkung
der feinsten Feststoffpartikeln erreicht wird.
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Als derartige Zusatzmittel hat man bereits reines Calciumoxyd sowie
CaO-haltigen Zementofenstaub vorgeschlagen. Von diesen Stoffen benötigt man zur
Erzielung einer etwa 30 %igen Verkürzung der Filtrationszeit etwa 1 bis 2% des Schlammgewichtes.
Beide Mittel haben jedoch den erheblichen Nachteil, daß sie eine erhebliche Erhöhung
der Schlammviskosität verursachen, die unter Umständen so weit gehen kann, daß der
Schlamm nicht mehr pumpfähig ist. Reines Calciumoxyd ist ferner verhältnismäßig
teuer, während Ca0-haltiger Zementofenstaub einen für das Zementbrennen unerwünscht
hohen Prozentsatz Alkali enthält.
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Als Zusatzmittel hat man weiterhin Eisen- und Aluminiumsalze sowie
Cellulosederivate vorgeschlagen. Diese Mittel sind gleichfalls ziemlich teuer und
werden in großen Mengen benötigt, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigt.
Außerdem wird durch diese Stoffe die Qualität des gebrannten Endproduktes ungünstig
beeinflußt.
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Um eine Flockung der feinsten Feststoffteilchen des Rohschlammes zu
erreichen, hat man ferner als Zusatzmittel Schweröle und Kohleaufschlämmungen vorgeschlagen.
Diese Stoffe werden in Mengen von etwa 20/a des Schlammgewichtes benötigt. Bei Zusatz
von Schweröl ergibt sich eine verbesserte Filtrierbarkeit vor allem dann, wenn man
die Zugabe in Form einer öl-Wasser-Emulsion vornimmt. Diese Emulsion ist jedoch
nur mit einem erheblichen Energie- und Zeitaufwand herzustellen; sie wird außerdem
häufig bei der Vermischung mit dem Schlamm wieder zerstört, so daß eine innige Verrührung
des Schlammes mit dem Zusatzmittel erforderlich ist. Kohleaufsehlämmungen als Zusatzmittel
besitzen ähnliche Nachteile.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch Wahl eines geeigneten
Zusatzmittels die Mängel der bekannten Verfahren zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Zusatzmittel
in Wasser lösliche, neutrale Salze der Erdalkalimetalle Verwendung finden.
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Wie Versuche zeigten, haben bereits sehr geringe Mengen derartiger
Zusatzmittel eine überraschende Verbesserung der Filtrierbarkeit des Rohschlammes
zur Folge, ohne daß die Viskosität des Schlammes merklich erhöht wird. Viele dieser
löslichen neutralen Salze der Erdalkalimetalle stehen als Abfallprodukte der. chemischen
Industrie sehr billig zur Verfügung.
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Als bevorzugtes Zusatzmittel findet erfindungsgemäß Calciumchlorid
Verwendung, das bei Zugabe in einer Menge von 0,01 bis 0,50/a des Schlammgewichtes
bereits eine Verkürzung der Filtrationszeit von etwa 500(o bewirkt.
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Calciumchloridlösungen werden bei zahlreichen chemischen Prozessen
als Abfallprodukte erhalten, beispielsweise bei der Sodafabrikation nach Solvay.
Die Kosten für diese Zusatzmittel sind also außerordentlich gering.
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Die Zumischung des Zusatzmittels kann entweder in fester Form oder
in gelöstem Zustand erfolgen. Die Vermischung mit dem Schlamm läßt sich in den üblichen
Schlammriihrgefäßen durchführen, da eine besonders innige Vermischung durch längeres
Rühren nicht erforderlich ist.
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Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zusatzmittel
ist die Tatsache anzusehen, daß die durch das Zusatzmittel bewirkte Flokkung der
feinsten Feststoffpartikel nicht reversibel ist. Ein mit dem erfindungsgemäßen Zusatzmittel
behandelter Rohschlamm besitzt die verbesserte Filtrierbarkeit auch dann noch, wenn
er zwischen der Aufbereitung und der Zuführung zur Filtriereinrichtung längere Zeit
gelagert wird.
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Vorteilhaft ist schließlich, daß die erfindungsgemäß als Zusatzmittel
verwendeten löslichen neutralen Salze der Erdalkalimetalle keinen nachteiligen Einfluß
auf die Qualität des fertigen Zementes ausüben.
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Außer dem bereits erwähnten Calciumchlorid können als Zusatzmittel
beispielsweise auch Magnesiumehlorid, Bariumchlorid, Calciumnitrat oder Bariumnitrat
Verwendung finden, - mit denen sich gleichfalls --- je nach der gewählten Zusatzmenge
--- eine Verkürzung der Filtrationszeit zwischen 30 und 70% erzielen läßt. Zur näheren
Erläuterung der Erfindung mögen die beiden folgenden Beispiele dienen: Beispiel
1 Zugabe von Calciumchlorid Ein Rohschlamm mit einem Wassergehalt von 37,4% ergab
ohne Zusatzmittel bei einem Filtrationsdruck von 15 atü und einer Filterkuchenstärke
von 20 mm eine Filtrationszeit von 30 Minuten. Bei Zusatz von 0,01% CaCl2, bezogen
auf die Schlammmenge, verringerte sich unter sonst vollkommen gleichen Bedingungen
die Filtrationszeit auf 18 Minuten. Ein Zusatz von 0,025% CaCl, ergab eine Filtrationszeit
bei gleichen Verhältnissen von 15 Minuten. Bei Zusatz von 0,3:%, CaC12 verringerte
sich die Filtrationszeit auf 13 Minuten. Beispiel 2 Zugabe von Magnesiumchlorid
Ein Schlamm mit einem Wassergehalt von 32,20% ergab ohne Zusatz bei einem Filtrationsdruck
von 15 atü und einer Filterkuchenstärke von 30 mm eine Filtrationszeit von 12 Minuten.
Durch Zusatz von 0,35% MgCl, verringerte sich die Filtrationszeit unter gleichen
Verhältnissen auf 9 Minuten.