DE3116572A1 - Verfahren und vorrichtung zum kalzinieren einer calciumkarbonat enthaltenden schlaemme - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kalzinieren einer calciumkarbonat enthaltenden schlaemme

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DE3116572A1 DE19813116572 DE3116572A DE3116572A1 DE 3116572 A1 DE3116572 A1 DE 3116572A1 DE 19813116572 DE19813116572 DE 19813116572 DE 3116572 A DE3116572 A DE 3116572A DE 3116572 A1 DE3116572 A1 DE 3116572A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Description

ESCHER WYSS GMBH Ravensburg (Würtbg.)
Verfahren und Vorrichtung zum Kalzinieren einer
Calciumkarbonat enthaltenden Schlämme
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalzinieren einer Calciumkarbonat enthaltenden Schlämme / wobei die Schlämme vorher granuliert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Bei industriellen Prozessen, beispielsweise bei der Soda-Herstellung, ebenso in einer Zuckerfabrik bei der Reinigung des Zuckersaftes oder bei der Zellstoff-Fabrikation fällt häufig als Abfall eine Calciumkarbonat enthaltende Schlämme oder Ablauge an. ISn die teure Deponierung dieser Schlämme zu vermeiden und den Verbrauch an Kalkstein zu reduzieren ist vorgeschlagen worden, die Schlämme oder Ablauge zu kalzinieren.
Bei den bekannten Verfahren zum Kalzinieren der Schlämme wird diese in feste Form gebracht, beispielsweise granuliert. Bei der Aufheizung auf die Kalzinierungstemperatur entsteht aber soviel Staub, dass die für die Wärmerückgewinnung erforderlichen Apparate nach kürzester Zeit verstopft sind.
Der Erfindung liegt die neue Erkenntnis zu Grunde, dass Gasbildung bei der Aufheizung des Granulats die einzelnen Granulatspartikel beschädigt. Die Erfinder haben sich dementsprechend die Aufgabe gestellt, ; eine die Granulatpartikel möglichst schonende Aufheizung zu ermöglichen. :
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erf indungsgemäss I
dadurch gelöst, dass das aus der Schlämme erhaltene Granulat in i
fluidisiertem Zustand in zwei oder mehr Temperaturstufen kalziniert I
wird. Dabei wird die Temperatur stufe mit der höchsten Temperatur zweck- :, mässigerweise so gewählt, dass sie dem gewünschten Zersetzungsgrad von
Calciumkarbonat entspricht.
Pt. V 88 Pd/Br
12. März 1981
Es hat sich gezeigt, dass die Ausbeute innerhalb einer verfügbaren Zeitdauer praktisch brauchbaren Werte annimmt,. wenn diese oberste Temperaturstufe bei 8800C oder darüber liegt, wobei die anderen Temperaturen entsprechend abgestuft sind und unter 8800C liegen.
Die Granulatpartikel werden besonders geschont, wenn die Granulattemperatur der Tenperaturstufen in Fortbewegungsrichtung des Granulats von Stufe zu Stufe zunimmt.
Vorteilhafterweise erfolgt die Kalzinierung unter Verbrennung organischer Stoffe.
Der Scheideschlantn aus Zurckerf abriken enthält schon organische Stoffe. Vorteilhafterweise können aber zumindest in der Temperaturstufe höchster Temperatur organische Stoffe dem fluidisierten Granulat beigemischt werden.
Andererseits ist es vorteilhaft, wenn zumindest in der Temperaturstufe niedrigster Temperatur die Im Granulat enthaltenen organischen Stoffe allein als Brennstoff für die Kalzinierung dienen.
Vorteilhafterweise wird Granulat auch in weiteren auf die Temperatur stufe niedrigster Temperatur folgenen Temperaturstufen in das in fluidisiertem Zustand befindliche Granulat eingegeben.
Bei der Granulierung und Trocknung der Schlämme wird vorteilhafterweise mit einer Temperatur gearbeitet, bei der die organischen Stoffe noch nicht in den gasförmigen Zustand übergehen.
Pt. V 88 Pd/Br
12. März 1981
-s-
Enthält die zu kalzinierende Schlämme keine organischen Stoffe, so ist es vorteilhaft, wenn bei allen Temperaturstufen organische Stoffe als Brennstoff für die Kalzinierung dem fluidisierten Granulat beigemischt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Granulat gesichtet auf eine gewünschte Grosse der Granulatpartikel in das f luidisierte Granulat eingegeben wird.
Vorteilhafterweise wird für die Verbrennung der organischen Stoffe stöchianetrisch oder mit Luftüberschuss gearbeitet. Das Abgas der mit Luftüberschuss arbeitenden Temperaturstufe wird vorteilhafterweise separat vom Abgas der übrigen Temperaturstufen abgesaugt.
Für das Verfahren wird mit Vorteil eine Fliessbettvorrichtung verwendet, die in Fortbewegungsrichtung des f luidisierten Granulats in zwei oder mehr Stufen unterteilt ist.
Die Fliessbettvorrichtung weist vorteilhafterweise ein oder mehrere das fluidisierte Granulat unterteilende Wehre auf, die mit Vorteil als Unterlaufwehr ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise besitzt die Fliessbettvorrichtung einen für alle Temperatur stuf en geroeinsamen Luftzuführkasten, während Regelvorrichtungen für die Zugabe des Granulats und/oder der organischen Stoffe in das fluidisierte Granulat vorgesehen sind. Dabei kann der Abgaskasten der Fliessbettvorrichtung vorteilhaftßrweise mindestens eine zwei Temperaturstufen separierende Trennwand aufweisen. Es kann aber auch der Luftzuführkasten der Fliessbettvorrichtung in Stufen unterschiedlicher Lufttemperatur unterteilt sein.
Pt. V 88 Bd/Br
12. März 1981
In der Zeichnung, an Hand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Ein Schema einer Kalzinierungsanlage, und Fig. 2 und 3 je eine weitere Ausführungsform für die Fliessbettvorrichtung nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage zum Kalzinieren einer Calcitsnkarbonat · enthaltenden Schlämne weist eine Zuleitung 1 für die Schläitme, z.B. den aus einer Zuckerfabrikation stairmenden Scheideschlaitm auf. Die Schläitme wird in einem Granulator 2 granuliert. Das Granulat wird in einem Trockner 3 getrocknet und gelangt über einen Elevator 4 in einen Sichter 5. Der gesichtete Anteil des Granulats könnt in ein Silo 6 und wird durch eine Dosiervorrichtung 7 über Leitungen 8 in eine Fliessbettvorrichtung 9 eingegeben. Das in der Fliessbettvorrichtung zu gebranntem Kalk kalzijnierte Granulat wird durch eine weitere Dosiervorrichtung 10 einem Fliessbettkühler 11 zugeleitet und nach der Abkühlung mittels der Leitung 12 zur Wiederverwendung in die Zuckerfabrikation zurückgeleitet.
Durch eine Leitung 13 wird Arbeitsluft zugeführt, in einem Wärmeaustauscher 14 aufgeheizt und in den Luftzuführkasten 15 der Fliessbettvorrichtung 9 geleitet. Das Kohlendioxyd enthaltende Abgas des Fliessbetttrockners 9 gelangt über einen Staubabscheider 16 in den Wärmeaustauscher 14 und schliesslich über einen weiteren Wärmeaustauscher 17 und einen Staubabscheider 18 in eine Leitung 19, die das Gas zur Wiederverwendung in der Zuckerfabrikation zurückführt.
Pt. V 88 Pd/Br
12. März 1981
Organische Stoffe, beim Ausführungsbeispiel Abfallkoks,gelangen über ein Silo 20 und eine Dosiervorrichtung 21 in die Fliessbettvorrichtung 9.
Der Trockner 3 ist als Fliessbetttrockner ausgebildet. Er weist eine im Fliessbett liegende Heizschlange 22 auf. Die Luftzufuhr zum Luftzuführkasten des Trockners 3 führt durch einen Wärmeaustauscher 23. Die Heizschlange 22 und der Wärmeaustauscher 23 sind über eine Dampfleitung 24 beheizt.
Für die Abgase des Fliessbettkühlers 11 ist ein Staubabscheider 25 vorgesehen, den die Abluft durch eine Leitung 26 verlässt. Der Staub aus dem Staubabscheider 25 gelangt in die Leitung 12.
Die Abluft des Trockners 3 führt über einen Staubabscheider 27 ins Freie. Der im Staubabscheider 27 abgeschiedene Staub gelangt in die Granuliervorrichtung 2. Das im Sichter 5 abgeschiedene Grob-.und Feingut gelangen durch die Leitungen 28 bzw. 29 ebenfalls in den Granulator 2.
Das zu behandelnde Granulat wird in der Fliessbettvorrichtung 9 in mindestens zweid-h-indre^Temperatxirsiufen 30, 31 und 32 unter Verbrennung der im Granulat enthaltenen organischen Stoffe und in der dritten Temperaturstufe 32 unter Verbrennung der über die Dossiervorrichtung 21 zugeführten organischen Stoffe kalziniert.
Dabei ist die Temperatur der obersten Temperatur stufe so zu wählen, dass sie dem gewünschten Zersetzungsgrad des Calciumkarbonats entspricht. Der entsprechende Zusammenhang ist dem Fachmann bekannt.
Pt. V 88 M/Br
12. März 1981
Es zeigte sich, dass eine gute Ausbeute erzielbar ist, wenn die oberste Temperaturstufe bei mindestens 8800C gewählt wird, der zum vollständigen Kalzinieren erforderlichen Temperatur.
Beim beschriebenen Äusführungsbeispiel· liegt die oberste Temperaturstufe bei 9300C. Die in Fort±>ewegungsrichtung des zu behandelnden Granulats vorangehenden Temperaturstufen 31 und 30 weisen eine Temperatur von weniger als 8800C auf, d.h. die Temperaturstufe 31 eine Temperatur von 8600C, und die Temperaturstufe 30 eine Temperatur von 8300C. Die Temperatur der Temperaturstufen ninrot also in Fortbewegungsrichtung des Granulats von Stufe zu Stufe zu.
In der Fliessbettvorrichtung 9 wird also die Kalzinierung .· auf Stufenschritte unterteilt, wodurch die Gasentwicklung in den Granulatpartikeln so verlangsamt wird, dass die Partikel nicht zerstört werden. Darüberhinaus werden die Granulatpartikel bekanntermassen in einem Fliessbett äusserst schonend behandelt. Es kommt also nicht zum Brechen von Partikeln und kaum zu einer Staubentwicklung.
Die Leitung 8 gibt zu behandelndes Granulat nicht nur in die erste Tenperaturschufe 30 der Fliessbettvorrichtung ,sondern auch in die zweite Temperatur stufe 31 ein. In die letzte Temperatur stufe 32 aber wird kein frisches Granulat eingegeben, damit keine noch nicht vollständig kalzinierten Granulatpartikel die Fliessbettvorrichtung 9 verlassen können. Zur Regelung des -Kalzinierungsgrads in den einzelnen Temperaturstufen könnten aber über die Dosiervorrichtung 21 auch organische Stoffe (Koks) in die zweite Temperaturstufe 31 oder auch in die erste Temperaturstufe 30 eingegeben werden.
Pt. V 88 Pd/Br
12. März 1981
-ST-
Damit alle im Granulat enthaltenen organischen Stoffe in die Fliessbettvorrichtung 9 noch unverbrannt eingegeben werden, wird bei der Granulierung und Trocknung der Schlämme und bei der Trocknung des Granulats im Trockner 3 mit einer Temperatur gearbeitet, bei der die organischen Stoffe noch nicht in den gasförmigen Zustand übergehen, d.h. mit einer Temperatur von 60° - 2000C.
Die Regulierung der Fliessbettvorrichtung 9 wird sehr einfach, wenn für die Verbrennung der organischen Stoffe mit Luftüberschuss gearbeitet wird, die Luftzufuhr zum Luftzuführkasten 15 konstant gehalten und die Zuspeisung von Granulat durch die Dosiervorrichtung 7 und die Leitung 8 ebenfalls konstant gehalten wird. Durch Regeln der Dosiervorrichtung 21 für die in der letzten Temperaturstufe 32 zuzugebenden organischen Stoffe kann der Kalzinierungsgrad des die Fliessbettvorrichtung 9 verlassenden Granulats, beispielsweise die vollständige Rekalzinierung, eingeregelt werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch der Äbgasraum der Fliessbettvorrichtung 9 unterteilt. Die Abgase der dritten oder letzten Temperaturstufe 32 verlassen die Fliessbettvorrichtung durch eine separate Leitung 33 mit grösserem Luftanteil, während die Abgase der Temperaturstufen 30 und 31 mit kleinstem Fremdanteil und entsprechend grossem Kohlendioxidanteil über eine Leitung 34 in den Staubabscheider 16 geführt werden.
Pt. V 88 Bd/Br
12. März 1981
-€-
Die in Fig. 3 gezeigte Fliessbettvorrichtung 9 dient zum Kalzinieren einer Calciumkarbonat enthaltenden Schlänme, die keine organischen Stoffe enthält, beispielsweise für die Calciumkarbonat enthaltende Schlämme aus der Sodaherstellung. Die Dosiervorrichtung 21 gibt über eine Leitung 35 in sämtliche Temperaturstufen 30, 31 und 32 die zur Wärmeerzeugung nötigen organischen Stoffe ein.
Bei den Ausführungsbeispielen sind die Temperaturstufen 30,31 und dadurch gebildet, dass die Fliessbettvorrichtung ein oder mehrere d.h. zwei den_,Sfcrjgm des.fluidisierten Granulats unterteilende Wehre 36, 37 aufweist. Wie beispielsweise aus Fig. 1 ersichtlich sind die Wehre als Unterlaufwehr ausgebildet, d.h. sie geben einen Durchfluss frei. Die Ausbildung als Unterlaufwehr erlaubt einen Wärmefluss aus den Temperaturstufen höherer Temperatur in Temperaturstufen niedrigerer Temperatur, also entgegen der Strömungsrichtung des fluidisierten Granulats.
Das Wehr 37 nach Fig. 2 ist nach oben bis zur Decke des Abgaskastens der Fliessbettvorrichtung 9 verlängert. Die Verlängerung bildet eine Trennwand im Abgaskasten.
Pt. V 88 Bd/Br
12. März 1981

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Kalzinieren einer Calciumkarbonat enthaltenden Schlämme, wobei die Schlämme vorher granuliert wird, dadurch gekennzeichnet/ dass das aus der Schlänme erhaltene Granulat in fluidisiertem Zustand in mindestens zwei Temperaturstufen kalziniert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Temperaturstufen in Portbewegungsrichtung des Granulats von Stufe zu Stufe zuninmt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass-.die* Temperaturstufe mit der höchten Temperatur so gewählt ist, dass sie einem vorgegebenen Zersetzungsgrad von Calciumkarbonat entspricht.
    , Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn-
    ft·
    zeichnet, dass die Temperatur der obersten Temperaturstufe mindestens 88O0C beträgt, während die Temperaturen der vorangehenden Temperaturstufen unter 88O0C liegen.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalzinierung unter Verbrennung organischer Stoffe erfolgt.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Temperaturstufe höchster Temperatur organische Stoffe dem fluidisierten Granulat beigemischt werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Temperaturstufen organische Stoffe als Brennstoff für die Kalzinierung dem fluidisierten Granulat
    beigemischt werden.
    Pt. V 88 Pd/Br
    12. März 1981
    8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η nzeichnet, dass für die Verbrennung der organischen Stoffe stödiianetrisch oder mit Luftüberschuss gearbeitet wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn-
    z g-fc-ftT^e-t; dass das Abgas'der Tenperaturstufe mit der höchsten Tanperatur separat von Abgas der übrigen Tesanperaturstufen abgesaugt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ dass organische Stoffe im Granulat enthalten sind.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Temperaturstufe niedrigster Temperatur die im Granulat enthaltenen organischen Stoffe allein als Brennstoff für die Kalzinierung dienen.
    12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Granulierung und Trocknung der Schlämme mit einer Temperatur gearbeitet wird, bei der die organischen Stoffe noch nicht in den gasförmigen Zustand übergehen.
    13. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass Granulat auch in weiteren auf die Temperaturstufe niedrigster Temperatur folgenden Temperaturstufen in das fluidisierte Granulat eingegeben wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat gesichtet auf eine gewünschte Grosse der Granulatpartikel in das fluidisierte Granulat eingegeben wird.
    Pt. V 88 Pd/Br
    12. März 1981
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch
    gekenn zei chnet, dass der vom gesichteten Granulat abgezweigte zu grobe und zu feine Granulatpartikel aufweisende Rest in die Granuliervorrichtung für die Schlämme zurückgeführt wird.
    16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kalzinierte Granulat in einem Fliessbettkühler auf seine Wiederverwendungstemperatur abgekühlt wird und die Abwärme des Fliessbettkühlers zur Trocknung des zu kalzinierenden Granulats verwendet wird.
    17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxyd enthaltende bei der Kalzinierung entstandene Abgas über einen ersten Wärmeaustauscher Wärme an die dem fluidisierten Granulat" zuzugebende Luft abgibt und danach in einem zweiten Wärmeaustauscher unter Wärmerückgewinnung auf seine Wiederverwendungstemperatur abgekühlt wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des zweiten Wärmeaustauschers unter inidrekter Wärmeübertragung zur Trocknung des Granulats benutzt wird.
    19. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der f luidisierten Schicht eine Fliessbettvorrichtung vorgesehen
    ■■- ist, die in Fortbewegungerichtsang des Granulats in zwei oder mehr, ^. Temperaturstufen unterteilt ist.
    20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder "mehrere den Strom des f luidisierten Granulats unterteilende Wehre vorgesehen sind.
    21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Wehre als ünterlaufwehr ausgebildet ist bzw. sind.
    Pt. V 88 M/Br
    12. März 1981
    22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskasten der Fliessbettvorrichtung mindestens eine zwei Temperaturstufen "separierende Trennwand aufweist.
    23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fleissbettvorrichtung einen für alle Tetnperaturstufen geneinsamen Luf tzuf ührkasten und Regelvorrichtungen für die Zugabe des Granulats und/oder der organischen Stoffe in das fluidisierte Granulat aufweist.
    24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Luf tzuführkasten der FliessbettvOrrichtung in Stufen unterschiedlicher Lufttemperatur unterteilt ist.
    Pt. V 88 Pd/Br
    12. März 1981
DE19813116572 1980-05-20 1981-04-25 Verfahren und vorrichtung zum kalzinieren einer calciumkarbonat enthaltenden schlaemme Ceased DE3116572A1 (de)

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