DE3621170C2 - - Google Patents
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Aufbereitung von bei der Zementherstellung anfallendem
Bypass-Staub, mit den Hauptbestandteilen CaO, Al₂O₃,
SiO₂ und Fe₂O₃ sowie mit kondensierten
Verunreinigungen, wie Na₂O, K₂O, SO₃ und Cl.
Aus der Veröffentlichung Zement-Kalk-Gips, Nr. 6/1978,
Seiten 288-290, ist ein Verfahren zur Aufbereitung von
bei der Zementherstellung anfallendem Staub bekannt, bei dem
der Staub zu Pellets von 1 bis 5 mm verarbeitet und in einem
mit Kohle gefeuerten Fließbett bei 1200-1250°C calciniert
wird. Bei diesem Verfahren wird eine stationäre
Wirbelschicht eingesetzt, was den Nachteil hat, daß ein
starkes Herausblasen des Feinkornanteils nur schwer zu
vermeiden ist. Die Gasgeschwindigkeit im Fließbett muß daher
bei diesem Verfahren unterhalb 0,02 cm/sec bleiben.
Aus der US-PS 45 84 022 ist ein Verfahren zur Aufbereitung
von bei der Zementherstellung anfallendem Staub bekannt, bei
dem zunächst aus Wasser, Kohle und Staub Preßlinge oder
Pellets hergestellt werden, die anschließend in einen
Trockner und danach in einen Brecher gelangen. Das
gebrochene Ausgangsmaterial wird in einen
Wirbelschichtreaktor eingetragen. Auch nach diesem Verfahren
ist vorgesehen, eine stationäre Wirbelschicht einzusetzen.
Die Veröffentlichung Cement-Data-Book, Bd. 1, 1985,
Seiten 455 bis 461 beschreibt ein Verfahren, bei dem
hochalkalihaltiger Bypass-Staub ausgelaugt oder verworfen
wird. Wird der Bypass-Staub verworfen, so fallen relativ
hohe Deponiekosten an. Das Auslaugen des Bypass-Staubs hat
den Nachteil, daß unter Einsatz von Chemikalien
Waschprozesse durchgeführt werden müssen, der Bypass-Staub
somit mit Flüssigkeiten kontaktiert wird, was die Handhabung
des Bypass-Staubs erschwert.
Die Veröffentlichung Zement-Kalk-Gips, Nr. 9/1983, Seiten
512-516 beschreibt ein Verfahren zur Kalzination von
Zementrohmehl, bei dem eine zirkulierende Wirbelschicht,
bestehend aus dem schachtförmigen Reaktor, einem Abscheider
in Form eines Heißzyklons und einem Druckabschluß zwischen
Zyklon und Reaktor in Form eines Syphons verwendet wird. Der
für die endotherme Reaktion erforderliche Brennstoff kann
bei diesem Verfahren als Heizgas, flüssiger Brennstoff oder
als meist feinkörniger, fester Brennstoff im unteren Teil
des Reaktors radial zugegeben und direkt in der Suspension
ohne die sonst übliche Flamme verbrannt werden. Daß bei
diesem Verfahren bei Temperaturen von 850°C eine nahezu
vollständige Entsäuerung bei verschiedenen Rohmehlsorten
erzielt werden kann, wird in der Veröffentlichung
Zement-Kalk-Gips, Nr. 5/1984, Seiten 219-225 beschrieben.
Das dort beschriebene Verfahren zur Calcination
verschiedener Rohmehlsorten in der zirkulierenden
Wirbelschicht kann großtechnisch eingesetzt werden.
Bei der Zementherstellung werden die heißen Abgase des
Brennofens zur Vorwärmung und zur Entsäuerung des Rohmehls
benutzt. Infolge der Abkühlung kondensieren die im Abgas
enthaltenen dampfförmigen Bestandteile, wie Na₂O, K₂O,
SO₃ und Cl und werden mit dem Rohmehl wieder in den
Brennofen zurückgeführt. Dadurch entsteht bei der
Zementherstellung ein interner Kreislauf von solchen
Stoffen, die im Brennofen verdampfen und bei der
Vorwärmung des Rohmehls aus dem Abgas auskondensieren.
Solche Kreisläufe würden durch mit dem Rohmehl neu
eingebrachte Verunreinigungen immer mehr angereichert,
wenn man nicht ständig einen Teil der heißen Abgase des
Brennofens abziehen und damit auch anteilig die
verdampften Verunreinigungen aus dem Herstellungsprozeß
entfernen würde. Dieser Teilgasstrom wird gekühlt und
entstaubt, wobei die Verunreinigungen kondensieren und mit
dem Staub aus dem Abgas abgeschieden werden. Der dabei
anfallende Bypass-Staub ist ohne aufwendige Aufbereitung
nicht verwendbar und wird deshalb bei vielen
Zementherstellern lediglich deponiert, was jedoch mit
einer erheblichen Umweltbelastung verbunden ist. Trockener
Staub wird vom Wind verweht und führt dazu, daß die ganze
Umgebung "Zementfarbe" annimmt. Durch Regen werden die
lösbaren, teils sehr schädlichen Verunreinigungen aus dem
Staub ausgewaschen und ins Grundwasser eingetragen. Da der
Bypass-Staub - je nach Anteil der Verunreinigungen im
Rohmehl - u.U. in erheblichen Mengen anfällt, entstehen
entsprechend große Deponien mit den genannten
Umweltproblemen, aber auch entsprechend hohe Verluste an
bei der Zementherstellung brauchbaren Bestandteilen.
Es besteht somit die Aufgabe, den bei der
Zementherstellung anfallenden Bypass-Staub aufzubereiten,
d.h. die brauchbaren Bestandteile von den Verunreinigungen
abzutrennen, um einerseits möglichst viel
wiederverwendbares Material zu gewinnen und andererseits
die die Verunreinigungen enthaltende Fraktion möglichst
klein zu halten.
Hierzu sind bereits verschiedene
Vorschläge gemacht worden, die sich aber wegen mangelnder
Wirtschaftlichkeit in der Praxis bisher nicht durchsetzen
konnten.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Aufbereitung
unter Zugabe von Brennstoff in einer aus
Wirbelschichtreaktor, Abscheider und Rückführleitung
bestehenden und mit sauerstoffhaltigem Gas als
Fluidisierungsmittel betriebenen zirkulierenden
Wirbelschicht erfolgt, aus der die verdampften
Verunreinigungen mit dem Abgas und ein bei der
Zementherstellung wiederverwendbarer Staub abgeführt wird.
Das sauerstoffhaltige Gas wird zweckmäßigerweise in zwei
Stufen zugegeben. Außerdem ist vorgesehen, daß das Abgas
aus der zirkulierenden Wirbelschicht konditioniert und
entstaubt wird und daß der bei der Entstaubung anfallende,
mit Verunreinigungen hoch angereicherte Staub einer
gesonderten Aufbereitung oder Verwendung zugeführt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand des in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt das Flußbild einer üblichen
Zementherstellungsanlage mit Bypass.
Fig. 2 zeigt das Flußbild einer Aufbereitungsanlage zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Kernstück einer Zementherstellungsanlage gemäß Fig. 1 ist
der Drehrohrofen (1), der über die Leitung (7) mit
vorgewärmten und mehr oder weniger entsäuertem Rohmehl
beschickt wird. Das Rohmehl wird über die Leitung (6) in
das Vorwärmsystem (2) aufgegeben, das aus vier
Suspensionswärmetauscher/Abscheidereinheiten (a bis d)
besteht. Über die Leitung (12) wird das Abgas einem
Verdampfungskühler (3) und von dort mittels Gebläse (23)
über Leitung (13) einem Staubabscheider (4) zugeführt und
schließlich über die Leitung (14) an die Umgebung
abgegeben. Der im Verdampfungskühler (3) und im
Staubabscheider (4) anfallende Staub wird über die
Leitungen (21 und 22) in den Zementherstellungsprozeß
zurückgeführt. Die heißen Abgase des Drehrohrofens (1)
werden über die Leitung (11) in das Vorwärmsystem (2)
eingespeist, wobei jedoch ein Teilgasstrom über die
Leitung (17) abgezweigt wird. Dieser Teilgasstrom wird
über das Gebläse (16) mit Luft gekühlt und im
Staubabscheider (18) entstaubt. Über Leitung (19) wird der
gereinigte Teilgasstrom in die Atmosphäre abgegeben. Über
die Leitung (20) wird der Bypass-Staub der
erfindungsgemäßen Aufbereitung zugeführt.
Die Zementherstellungsanlage wird durch die
Kühleinrichtung (5) mit den Gebläsen (9) sowie das
Gebläse (10) für den Drehrohrofen (1) vervollständigt. Der
fertige Zementklinker wird über die Leitung (8) aus der
Anlage abgeführt, während über die Leitung (15) die
erwärmte Kühlluft einer Nutzung zugeführt werden kann.
Vielfach wird die erwärmte Kühlluft ganz oder teilweise
als Verbrennungsluft für den Drehrohrofen (1) benutzt,
wobei dann ein gesondertes Gebläse (10) entfallen kann.
Die erfindungsgemäß einzusetzende Aufbereitungsanlage
gemäß Fig. 2 besteht aus einem Wirbelschichtreaktor (1)
mit Überleitung (1a), einem Abscheider (2) und einer
Rückführleitung (3), die zusammen das System der
zirkulierenden Wirbelschicht bilden, in der der über die
Leitung (5) zugeführte Bypass-Staub im Kreislauf geführt
wird. In den Wirbelschichtreaktor wird außerdem über
Leitung (4) Brennstoff und über die Leitungen (6 und 7)
ein sauerstoffhaltiges Gas als Fluidisierungsmittel
aufgegeben. Außerdem ist zur Fluidisierung des im
Abscheider (2) anfallenden Staubes noch eine Luftzuführung
über die Leitung (8) vorgesehen. Der aufbereitete
Bypass-Staub, der im wesentlichen frei ist von im
Brennofen verdampfenden Bestandteilen, wird über die
Leitung (14) in die Zementherstellungsanlage
zurückgeführt. Die Staub und verdampfte Verunreinigungen
enthaltenden Abgase werden über die Leitung (9) aus der
zirkulierenden Wirbelschicht abgeführt und in den
Apparaten (10 und 11) gekühlt und entstaubt, so daß
mittels Gebläse (12) ein gereinigtes Abgas an die Umgebung
abgegeben werden kann. Der im Apparat (11) anfallende
Staub enthält die kondensierten Verunreinigungen in hoher
Konzentration und wird über die Leitung (13) einer Deponie
oder weiteren Aufbereitung zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den bei der
Zementherstellung anfallenden Bypass-Staub auf
wirtschaftliche Weise aufzubereiten, d.h. mindestens 70
bis 85% des anfallenden Staubes für die Zementherstellung
zurückzugewinnen und den zu deponierenden bzw. anderweitig
aufzubereitenden oder zu verwendenden Staubanteil auf
weniger als 30 bis 15% der Bypass-Staubmenge zu
reduzieren. Die Aufbereitung von Bypass-Staub in einer
zirkulierenden Wirbelschicht kann den jeweiligen
Verhältnissen sehr gut angepaßt werden. So ist
insbesondere die Verweilzeit des Staubes in der
Aufbereitungseinrichtung sehr einfach und in weiten
Grenzen zu regeln, so daß alle vorkommenden verdampfbaren
Verunreinigungen in dem gewünschten Umfang von dem
wiederverwendbaren Staub abgetrennt und in einer
verhältnismäßig kleinen Reststaubmenge konzentriert werden
können.
Ein bei der Zementherstellung anfallender, in agglomerierter
Form vorliegender Bypass-Staub mit den Hauptbestandteilen
CaO, Al₂O₃, SiO₂ und Fe₂O₃, der 1,88 Gew.-% Na₂O,
2 Gew.-% K₂O, 4,05 Gew.-% Cl₂ und 7,7 Gew.-% SO₃ enthält und
in einem Korngrößenbereich von 0,5 bis 2 mm vorliegt, wird
unter Zugabe von Brennstoff in einer aus
Wirbelschichtreaktor, Abscheider und Rückführleitung
bestehenden, mit sauerstoffhaltigem Gas als
Fluidisierungsmittel betriebenen zirkulierenden
Wirbelschichtanlage behandelt. Wird ein Korngrößenbereich
von 0,5 bis 2 mm gewählt, so lassen sich die
Verunreinigungen Na₂O, K₂O, SO₃ und Cl₂ zu 75-95% aus dem
Bypass-Staub entfernen, wobei der Wirbelschichtreaktor über
längere Zeit kontinuierlich betrieben werden kann. Liegt der
Korngrößenbreich des Bypass-Staubs außerhalb 0,5 bis 2 mm,
so können maximal 70% der Verunreinigungen Na₂O, K₂O, SO₃
und Cl₂ aus dem Bypass-Staub entfernt werden, wobei ein
kontinuierlicher Betrieb des Wirbelschichtreaktors in
manchen Fällen erschwert wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur Aufbereitung von bei der
Zementherstellung anfallendem Bypass-Staub mit den
Hauptbestandteilen CaO, Al₂O₃, SiO₂ und Fe₂O₃
sowie mit kondensierten Verunreinigungen wie Na₂O,
K₂O, SO₃ und Cl, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufbereitung unter Zugabe von Brennstoff in einer aus
Wirbelschichtreaktor, Abscheider und Rückführleitung
bestehenden und mit sauerstoffhaltigem Gas als
Fluidisierungsmittel betriebenen zirkulierenden
Wirbelschicht erfolgt, aus der die verdampften
Verunreinigungen mit dem Abgas und ein bei der
Zementherstellung wieder verwendbarer Staub abgeführt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das sauerstoffhaltige Gas in zwei Stufen zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Abgas aus der zirkulierenden
Wirbelschicht konditioniert und entstaubt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der bei der Entstaubung anfallende, mit den
Verunreinigungen hoch angereicherte Staub einer
gesonderten Aufbereitung oder Verwendung zugeführt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
nur ein ausgewähltes Korngrößenspektrum des
Bypass-Staubes in den Wirbelschichtreaktor aufgegeben
wird.
Priority Applications (2)
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- 1986-08-28 EG EG54686A patent/EG18055A/xx active
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Also Published As
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EG18055A (en) | 1993-02-28 |
DE3621170A1 (de) | 1988-01-07 |
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