DE19815205C2

DE19815205C2 - Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken

Info

Publication number: DE19815205C2
Application number: DE19815205A
Authority: DE
Inventors: Claudia Lodwig; Gisbert Feller; Ulrich Hoffmann
Original assignee: RGG ROHSTOFF GEWINNUNGS GES MB
Current assignee: Remex GmbH
Priority date: 1997-04-05
Filing date: 1998-04-04
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2018-04-05
Also published as: DE19815205A1

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken verwertet mineralische Abfälle verschiedener Zusammensetzung, welche bezogen auf den Materialbedarf von Zementwerken nur in relativ geringen Mengen anfallen. Die verschiedenen Abfälle werden aufgrund der vom Lieferanten angegebenen analytischen Zusammensetzung sowie einer zusätzlichen Eingangsanalyse bezüglich der Komponenten CaO, SiO¶2¶, Al¶2¶O¶3¶, Fe¶2¶O¶3¶, Spurenelementgehalte, organischer Bestandteile, Wassergehalt sowie Korngröße so miteinander vermischt, dass das fertige Gemisch zu einem für Zementwerke geeigneten, leicht dosierbarem und rieselfähigem Sekundärrohstoff verarbeitet werden kann, der nach einer Zerkleinerung auf eine Korngröße von < 3 mm als Schüttgut an Zementwerke geliefert und dort dem Rohmehl als Ersatz- oder Korrekturkomponente zudosiert wird, wobei die maximale Wassermenge 15% beträgt.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffs zur Belieferung von Zementwerken aus Abfällen, die nur in relativ geringen Mengen anfallen.

Es ist prinzipiell bekannt, verschiedene mineralische Abfälle unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung zur Herstellung von Zementklinker zu verwerten. Diese stoffliche Verwertung hat bisher nur eine relativ geringe Bedeutung erlangt, da es bisher nicht gelungen ist, mineralische Abfälle verschiedener Herkunft und verschiedener Zusammensetzung dem Ausgangsmaterial zur Herstellung von Zementklinker in Drehrohröfen so zuzugeben, dass es zu keinen Störungen und Qualitätsschwankungen im Endprodukt kommt.

Ein derartiges Verfahren ist beschrieben in der DE-A-38 08 186, bei welchem den Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung ein Produkt zugesetzt wird, welches durch Granulation einer homogenen, pulverförmigen Mischung entsteht, die einen größeren Anteil an zermahlenen, praktisch von Metallteilen freien Abfällen und einen kleineren Anteil an wenigstens einem mineralischen Stoff umfasst, wobei dieser Calciumoxid im freien oder gebundenen Zustand enthält, unter Druck und anschließende Wärmebehandlung. Diese Granulate werden auf einen Wassergehalt von 0,1 bis 1 Gew.-% eingestellt. Diese Granulate werden in wenigstens einen Hilfsbrenner der Heizung des Zementbrennofens eingeblasen. Wesentlicher Bestandteil der Granulate sind kohlenstoffhaltige Abfälle, welche bei diesem Verfahren mit verbrannt werden und somit energetisch verwendet werden sollen. Die schwankende Zusammensetzung dieser kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen und die schwankende Zusammensetzung der mineralischen Verunreinigungen hat bei allen Versuchen der Durchführung solcher Verfahren zu derartigen Störungen der Herstellung und Schwankungen der Qualität des Zementklinkers geführt, dass man sehr rasch wieder zu den herkömmlichen Verfahren der Zementherstellung einerseits und der Müllverbrennung andererseits zurückgekehrt ist.

Die Temperaturen und die Verweildauer in Zementdrehrohröfen sind jedoch prinzipiell geeignet, die verschiedensten mineralischen Abfälle mit zu verarbeiten, auch wenn diese in, bezogen auf die Mengen an Ausgangsmaterial für die Herstellung von Zementklinkern, nur relativ geringen Mengen anfallen. So wären für eine derartige Mitverarbeitung in Zementdrehrohröfen beispielsweise geeignet Filterstäube, Gießereialtsand, ölverunreinigte Böden, sonstige Böden mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Ölbinder, Mineralfaserabfälle mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen wie Kieselgur und Aktiver den, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen mit schädlichen Verunreinigungen auf Basis von Kieselgur und Aktiverden, Strahlmittelrückstände mit schädlichen Verunreinigungen, Bauschutt und Erdaushub mit schädlichen Verunreinigungen, Kieselsäure und Quarzabfälle, Schleifmittel, Kieselsäure und Quarzabfälle mit schädlichen Verunreinigungen vorwiegend organisch, Steinschleifschlamm, Filterschlamm für Bleicherdeherstellung, Kalkschlamm, Kalkschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, Calciumphosphatschlamm, Eisenoxidschlamm aus Reduktionen, Glasschleifschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige Schlämme aus Fäll- und Löseprozessen mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige feste Abfälle mineralischen Ursprungs mit schädlichen Verunreinigungen, Sandfangrückstände, Öl- und Benzinabscheiderinhalte, Schlamm aus Öltrennanlagen, Schlamm aus Tankreinigung und Fasswäsche, ölhaltiger Schleifschlamm, mineralöl haltige Bleicherde, Schlamm aus Schmierölraffination und aus der Wasserenthärtung, Schlämme aus industrieller Abwasserreinigung.

Die WO 88/01989 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines calcium sulfathaltigen festen Sekundärrohstoffes, welcher hergestellt wird aus Abfallkohlenwasserstoffen mit Abfallschwefelsäuren und/oder sauren Abfallschwefelsäurederivaten in Gegenwart mindestens des zur Hydratation von Calciumsulfat erforderlichen Wassers mit solchen Mengen von Kalksteinmehl und/oder calciumkarbonathaltigen Flugstäuben, dass das Reaktionsprodukt von selbst aushärtet. Es entsteht so ein Produkt, welches geeignet sein soll, relativ geringe Mengen an Calciumsulfat zu bilden, die Portlandzement als Abbindeverzögerer zugesetzt werden. Es werden somit vor allem Abfallkohlenwasserstoffe und Abfallschwefelsäuren verbrannt, um Energie zu gewinnen. Der Einsatz von calciumsulfathaltigen Abfällen im Drehrohrofen ist jedoch bei den üblichen Verfahren der Zementherstellung nur in sehr begrenztem Umfang möglich, da sich sonst eine Erhöhung der SO₂ Emissionen ergibt. Der Sulfatgehalt im Zement ist wegen der sonst eintretenden Ettringitbildung auf 3% begrenzt.

Die DE 195 18 958 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung einer Materialmischung, insbesondere einer Rohölmischung zum Brennen von Zementklinkern; das dazu geforderte analytische Verfahren arbeitet aber in der Praxis zu langsam und ist deshalb in der Praxis nicht zum Einsatz gekommen.

Die DE-A 196 37 848 beschreibt ein Verfahren zur Verwertung von Aluminium und/oder eisenhaltigen Abfällen, die gegebenenfalls zusammen mit calcium- und/oder siliciumhaltigen Abfällen dem Rohmehl und/oder dem Brennstoff der Zementherstellung zugemischt und zu Zementklinkern verarbeitet werden. Es soll somit metallisches Aluminium und Eisen wiederverwertet werden, welches aufgrund der sonstigen Bestandteile der Abfälle ungeeignet ist für die erneute Verwertung und Gewinnung von metallischem Eisen oder Aluminium.

Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, die oben aufgezählten Abfälle durch Herstellung eines Sekundärrohstoffs zur Belieferung von Zementwerken zu verwerten, wobei diese Sekundärrohstoffe problemlos der Herstellung von Zementklinkern zugeführt werden können, ohne dabei zur Störung im Prozessablauf oder in der Qualität des Zementklinkers zu führen, wobei gleichzeitig darauf zu achten ist, dass es durch den Einsatz des Sekundärrohstoffs nicht zu einer Verschlechterung der Emissionen des Zementwerkes kommt.

Gleichzeitig können auf diese Weise Abfälle einer wirtschaftlich sinnvollen und umweltverträglichen Verwertung zugeführt werden. Mineralische Abfälle, die aufgrund ihrer organischen Verunreinigungen bisher durch Deponierung oder gar Sonderabfallverbrennungsanlagen beseitigt werden mussten, können so dem Stoffkreislauf wieder zugeführt werden. Gleichzeitig werden mineralische Rohstoffe ersetzt und natürliche Ressourcen geschont.

Dabei ist zu beachten, dass jedes Zementwerk individuelle Anforderungen an derartige Sekundärrohstoffe stellt und dass diese unbedingt einzuhalten sind. Dabei ist darauf zu achten, dass auch der Gehalt an Spurenelementen und organischen Verunreinigungen berücksichtigt wird.

Diese Aufgabe wird jetzt erstmals praxisgerecht durch die Maßnahmen des Patentanspruchs gelöst.

Die in der Aufzählung der Abfälle genannten "schädlichen Verunreinigungen" beziehen sich auf die im LAGA-Abfallartenkatalog unterschiedenen "Abfälle" und "Abfälle mit schädlichen Verunreinigungen".

Es wird darauf geachtet, dass der erhaltene Sekundärrohstoff vom Zementwerk vorgegebene Grenzwerte an organische Substanzen und Spurenelementen nicht überschreitet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Zufuhr der Abfälle zu den Mischern durch Rezepturen gesteuert wird, die abhängig von den Analysewerten und dem jeweils herzustellenden Sekundärrohstoff entwickelt werden. Die rieselfähigen Partikel der Sekundärrohstoffe werden entweder als Rohmehlersatz oder als Korrekturkomponente verwendet.

Die Anforderungen der Zementwerke an derartige Sekundärrohstoffe beinhalten zunächst die mineralische Zusammensetzung. Beim Einsatz der Sekundärrohstoffe als Rohmehlersatz muss die Zusammensetzung im Glührückstand das Verhältnis der mineralischen Komponenten CaO, Al₂O₃, SiO₂ und Fe₂O₃ in vorgegebenen Grenzen aufweisen.

Sofern der Sekundärrohstoff als Korrekturkomponente eingesetzt wird, sind wieder die Komponenten CaO, Al₂O₃, SiO₂ und Fe₂O₃ zum Zweck der Korrektur des vorhandenen Rohmehls einzustellen.

Weiterhin fordern die Zementwerke, dass die maximal zulässigen Konzentrationen von Spurenelementen und bestimmten organischen Inhaltsstoffen im Sekundärrohstoff eingehalten werden, zwecks Einhaltung von Emissionsgrenzwerten. Weitere Begrenzungen der Konzentration derartiger Inhaltsstoffe ergeben sich aus den geltenden Arbeitsschutzrechtlinien sowohl im Bereich der Aufbereitung als auch im Bereich des Zementwerkes.

Wichtigste Anforderung der Zementwerke ist die Homogenität, welche durch das Qualitätsmanagement des Zementwerkes und durch den Gesichtspunkt der gleichbleibenden Qualität des Zementes vorgegeben wird.

Schließlich sind Konsistenz und Korngröße des Sekundärrohstoffes einzuhalten, wobei diese von der Anlagentechnik des Zementwerkes, insbesondere der Dosier- und Fördertechnik, abhängig sind und unter dem Gesichtspunkt des störungsfreien Betriebes eingehalten werden müssen.

Um somit Abfälle erfindungsgemäß zu einem Sekundärrohstoff verarbeitet in einem Zementwerk verwerten zu können, ist der Abfall hinsichtlich des Anspruches des jeweiligen Zementwerkes zu bewerten. Im Rahmen dieser Bewertung findet eine Eignungsprüfung des Abfalls statt. Die Eignungsprüfung umfasst insbesondere die oben genannten Kriterien, nämlich mineralischer Zusammensetzung, Gehalt an Spurenelementen und organischen Bestandteilen, Konsistenz und Korngröße des mineralischen Abfalls.

Sofern der Abfall gemäß Eignungsprüfung verwertet werden kann, wird eine Aufbereitungs- und Mischungsrezeptur erstellt. Im Rahmen des Qualitätssicherungssystems wird dabei der gelieferte Abfall zusätzlich einer Eingangskontrolle/-analyse unterzogen.

Der Sekundärrohstoff wird in einer Aufbereitungsanlage hergestellt, die die folgenden Leistungsanforderungen erfüllt:

- Lagermöglichkeiten für nicht aufbereitete Abfälle mit den erforderlichen Sicherungsmaßnahmen.
- Lagermöglichkeiten für Rohstoffe (z. B. Silos).
- Dosiermöglichkeiten für Materialien unterschiedlicher Konsistenz (z. B. schlammig, fest, staubförmig).
- Förderaggregate.
- Zerkleinerungsaggregate (z. B. Hammermühle, Brecher).
- Mischaggregate.
- Anlagensteuerung.

Vorzugsweise werden mineralische Rohstoffe zur Herstellung des Sekundärrohstoffs eingesetzt, die überwiegend aus Kalk, Ton, Sand oder Eisen bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Herstellung eines Sekundärrohstoffs und Einsatz als Rohmehlsubstitut im Zementwerk mit den folgenden Anforderungen:

- ca. 2% des vorcalcinierten Rohmehls sollen durch den Sekundärrohstoff ersetzt werden;
- eine Körnung von < 2 mm ist einzuhalten, der Sekundärrohstoff darf keine Agglomerate bilden und darf nicht stauben;
- die Restfeuchte des Materials darf 15% nicht überschreiten;
- der CaO-Gehalt des Sekundärrohstoffs muss (bezogen auf den Glührückstand) zwischen 62 Gew.-% und 64 Gew.-% liegen;
- die Bereiche für die weiteren Mineralstoffkomponenten sind wie folgt vorgegeben:
Al₂O₃: 15 bis 25 Gew.-%
SiO₂: 4 bis 10 Gew.-%
Fe₂O₃: 0 bis 5 Gew.-%
- für die Spurenelemente und organischen Inhaltsstoffe sind spezifische Grenzwerte einzuhalten.

Die einzusetzenden Abfälle werden im Vorfeld nach dem folgenden Untersuchungsumfang geprüft und einer Eignungskontrolle unterzogen.

Aus den Abfällen A (Sandfangrückstand), B (Schlamm aus industrieller Abwasserreinigung) und C (Schlamm aus Wasserenthärtung) werden zumindest zwei der Abfälle, gegebenenfalls unter Einsatz des Rohstoffs D (Branntkalk) aufbereitet.

Die Behandlungsrezepturen werden anhand der Analysewerte erstellt. Es ergeben sich z. B. folgende Mischungsverhältnisse:

Die Aufbereitung erfolgt durch eine vollautomatische Kaltmischanlage, Grobstückige Materialien werden per Radlader einer Dosiervorrichtung zugeführt. Eine Hammermühle ist als Zerkleinerungsaggregat nachgeschaltet. Feinkörnige, nicht staubende Materialien werden über eine weitere Dosiervorrichtung per Radlader der Anlage zugeführt. Staubende Materialien, wie z. B. Branntkalk, können über eine Siloanlage zugeführt werden. Alle Dosiervorrichtungen sind über die vollautomatische Anlagensteuerung so zu regulieren, dass die vorgegebenen Mis chungsverhältnisse sicher eingehalten werden können.

Die Materialien werden über ein Sammelband einem Zwangsmischer zugeführt und intensiv durchmischt. Das Produkt wird hinsichtlich der Einhaltung der Grenzwerte überprüft und anschließend sicher zur Abholung freigegeben.

Die Belieferung des Zementwerks erfolgt per LKW. Im Zementwerk wird das Material über Bandanlagen zum Ofeneinlauf des Drehrohrofens transportiert und dem Strom des vorcalcinierten Rohmehls zudosiert.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken aus Abfällen, ausgewählt aus der Gruppe Filterstäube, Gießereialtsand, ölverunreinigte Böden, sonstige Böden mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Ölbinder, Mineralfaserabfälle mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen aus Kieselgur und Aktiverden, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen mit schädlichen Verunreinigungen auf Basis von Kieselgur und Aktiverden, Strahlmittelrückstände mit schädlichen Verunreinigungen, Bauschutt und Erdaushub mit schädlichen Verunreinigungen, Kieselsäure und Quarzabfälle, Schleifmittel, Kieselsäure und Quarzabfälle mit schädlichen organischen Verunreinigungen, Steinschleifschlamm, Filterschlamm für Bleicherdeherstellung, Kalkschlammm, Kalkschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, Calciumphosphatschlamm, Eisenoxidschlamm aus Reduktionen, Glasschleifschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige Schlämme aus Fäll- und Löseprozessen mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige feste Abfälle mineralischen Ursprungs mit schädlichen Verunreinigungen, Sandfangrückstände, Öl- und Benzinabscheiderinhalte, Schlamm aus Öltrennanlagen, Schlamm aus Tankreinigung und Fasswäsche, ölhaltigen Schleifschlamm, mineralölhaltige Bleicherde, Schlamm aus Schmierölraffination und aus der Wasserenthärtung, Schlämme aus industrieller Abwasserreinigung, bei denen aufgrund einer von Lieferanten angegebenen analytischen Zusammensetzung sowie einer zusätzlichen Eingangsanalyse bezüglich der Komponenten CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Spurenelementgehalten, organischer Bestandteile, Wassergehalt sowie Korngröße die Zufuhr der Abfälle zu Mischern in Abhängigkeit von den Analysewerten der jeweiligen Abfälle und dem herzustellenden Sekundärrohstoff gesteuert und diese dort so miteinander verarbeitet werden, dass das fertige Gemisch hinsichtlich der mineralischen Zusammensetzung sowie vom Zementwerk vorgegebener Grenzwerte an organischen Substanzen und Spurenelementen einen als Ersatz- oder Korrekturkomponente für Rohmehle geeigneten und bezüglich Konsistenz und Korngröße leicht dosierbaren, rieselfähigen Sekundärrohstoff mit einer Korngröße < 3 mm und einer maximalen Wassermenge von 15% ergibt.