DE3808186A1

DE3808186A1 - Verfahren zur zementherstellung

Info

Publication number: DE3808186A1
Application number: DE3808186A
Authority: DE
Inventors: Vazquez Fernando Dr Trivino; Roger-John Clenin
Original assignee: Catrel SA
Current assignee: ECOMAT S.A., MOUDON, CH
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1988-09-22
Also published as: TNSN88021A1; GB2201954B; ES2006107A6; MX167763B; MC1910A1; BR8801102A; OA08722A; LU87159A1; YU42288A; NO881101D0; CH669785A5; US4898615A; CN88101233A; FI881120A0; FI881120A; IT8867187A0; FR2612175B1; NL8800572A; SE8800840L; JPH07112940B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zementherstellung durch Brennen einer Mischung aus Kalkstein und Ton oder einer Mischung aus Kieselerde, Kalk, Tonerde und Eisenoxiden bei hoher Temperatur, Zusetzen von Gips zu dem Produkt, das durch diesen Brennvorgang entsteht, und Vermahlen der so erhaltenen Endmischung.

Wie bekannt, erfordert die Herstellung von Zement nach dem üblichen, oben genannten Verfahren eine große Menge thermischer Energie. Diese wird im allgemeinen durch Verbrennen eines geeigneten Brennstoffs, wie beispielsweise Kohle, flüssige Kohlenwasserstoffe oder Erdgas, bereitgestellt, um ein Brennen der Mischung der Ausgangsstoffe bei hoher Temperatur zu bewirken. Tatsächlich liegt die für die Herstellung von 1 kg Zementklinker erforderliche Menge an thermischer Energie in der Größenordnung von 700 bis 1500 kcal.

Andererseits ist es wohlbekannt, daß die Menge an Abfällen und anderen Rückständen, wie beispielsweise Haushaltsmüll und Industrieabfällen, die mit Haushaltsabfällen zusammen beseitigt werden können, in den Industriestaaten konstant zunimmt. Die Beseitigung dieser Abfälle und Rückstände gibt die Lösung zunehmend schwierigeren Probleme auf.

Genauer gesagt, werden die Abfälle im allgemeinen entweder einfach auf den Deponien zwischengelagert oder verbrannt oder pyrolysiert. Diese beiden Vorgehensweisen bringen schwere Nachteile mit sich, die wohlbekannt sind. In beiden Fällen liegt das Umweltverschmutzungsrisiko sehr hoch. Besonders im Fall der Verbrennung oder Pyrolyse können bestimmte Stoffe, die häufig in Abfällen zugegen sind, toxische Gase freisetzen, die in die Atmosphäre ausströmen. Daraus ergeben sich strenge Beschränkungen hinsichtlich der Möglichkeiten, dieser Art der Behandlung von Müll und Abfällen zu praktizieren.

Die zunehmende Ansammlung großer Volumina von nicht behandelten Abfällen oder von Verbrennungsrückständen, die keiner weiteren Verwendung zugeführt werden können, bringt gleichfalls schwere Probleme mit sich.

Obwohl indessen die Zusammensetzung des Mülls in erheblicher Weise mehr oder weniger zufällig in Abhängigkeit vom Ort und von den Bedingungen der Abfuhr und gleichermaßen auch entsprechend der Jahreszeiten schwanken kann, entspricht sie einer mittleren Zusammensetzung, die sich im allgemeinen in bestimmten Grenzen bewegt. Diese sind in den Industriestaaten näherungsweise die folgenden (ausgedrückt in Gewichtsprozent):

Papier und Pappe45 bis 53; Lumpen und andere textile
Materialien10 bis 13; Metalle 7 bis 9; Glas 8 bis 12; steinige und sandige Materialien 7 bis 9; verwesliche Materialien, beson-
ders Abfälle von Gemüse und
anderen pflanzlichen Materialien 4 bis 8; Kunststoff-Materialien 4 bis 6 und Gummi 1.

Infolgedessen umfassen die Abfälle auf alle Fälle einen beträchtlichen Anteil an verbrennbaren Stoffen, der - nach den Ergebnissen statistischer Studien - im allgemeinen ca. 25 Gew.-% ausmacht.

Die vorangehenden Überlegungen haben nunmehr zu der Idee geführt, vermahlene Abfälle, die zuvor von metallischen Gegenständen befreit wurden, als verbrennbaren Feststoff für die Beheizung von Zementdrehöfen zu verwenden, sei es im pulverförmigen Zustand oder in Form von Briketts. Aufgrund der Tatsache, daß andererseits die aus der Verbrennung der Abfälle erhaltenen Aschen mineralische Stoffe enthalten, insbesondere Calciumoxid, Kieselerde, Tonerde und Eisenoxide, die man gleichermaßen auch in Klinkern findet, hat man überlegt, die so verbrannten Abfallaschen zur Beheizung von Zementöfen in den Ausgangsstoffen der Klinkerherstellung zu verwenden. Auf diesen Grundlagen aufgebaute Verfahren sind in den britischen Patenten Nr. 14 05 294 und 15 10 392 beschrieben.

Genauer gesagt, beschreibt das britische Patent Nr. 14 05 294 ein Verfahren zur Zementherstellung, in dem man die Rohstoffe zur Klinkerherstellung einem Drehofen an einem Ende zuführt und vom anderen Ende her in die Verbrennungszone des Ofens eine Mischung aus wenigstens einem Brennstoff, der beispielsweise aus Kohle in Pulverform, einem flüssigen Kohlenwasserstoff oder brennbarem Gas besteht und für die Beheizung des Ofens sorgen soll, und einer ausreichenden Menge Luft einbläst. Die zermahlenen Abfälle werden in Mischung mit dem genannten Brennstoff zugeführt, wobei das Verhältnis 60 Gew.-%, bezogen auf den letzteren, betragen kann. Man stellt die Zusammensetzung der üblicherweise verwendeten Rohstoffe der Klinkerherstellung so ein, daß sie der Einbringung der Aschen Rechnung tragen, die bei der Verbrennung der zermahlenen Abfälle entstehen.

In dem Verfahren, das im britischen Patent Nr. 15 10 392 beschrieben ist, verwendet man gleichermaßen zermahlene Abfälle als Brennstoffe für die Beheizung des Zementofens. Man bringt gleichermaßen die aus der Verbrennung der Abfälle resultierenden Aschen in die Rohstoffe der Klinkerherstellung ein. Im Unterschied zu dem im britischen Patent 14 05 294 beschriebenen Verfahren findet jedoch die Verbrennung der Abfälle in einer Zone außerhalb des Zementofens statt und nicht in dessen Verbrennungszone.

Man kann also gleichzeitig das Problem der Anhäufung der Abfälle auf den öffentlichen Deponien lösen und eine wichtige Einsparung bei den Heizkosten der Zementöfen verwirklichen.

Es wurde andererseits festgestellt, daß man einen Emissionsgrad an umweltschädlichen Gasen unterhalb des Wertes erhalten kann, der an herkömmlichen Anlagen zur Abfallpyrolyse gemessen wurde, wenn man die Gase der Abfallverbrennung durch den Zementdrehofen hindurchstreichen läßt.

Dennoch bleibt der Anteil der Abfälle, die man auf die obenerwähnte Art beseitigen kann, bezogen auf die Menge an Klinker, der im Ofen hergestellt wird, auf einen Wert unterhalb von ungefähr 10% beschränkt, denn oberhalb dieses Anteils erhöht sich die Verschmutzung durch die Gase, die bei der Verbrennung der Abfälle freigesetzt werden, stark. Darüber hinaus weicht unter anderem die Zusammensetzung des Klinkers, der die Aschen aus Abfällen enthält, von den bestehenden Standards ab.

Die Erfindung hat genau das Ziel, die Einbringung größerer Gewichtsmengen an Abfällen in die Ausgangsstoffe der Zementherstellung zu erlauben, ohne daß sich dabei die Zusammensetzung des erhaltenen Klinkers ändert. Bei alledem sollte in praktisch vollständiger Weise das Risiko der Umweltverschmutzung während der Pyrolyse der Abfälle im Brennofen eliminiert werden.

Zur Erreichung dieses Zieles ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung ein Produkt zusetzt, das durch Granulation einer homogenen pulverförmigen Mischung, die einen größeren Anteil an zermahlenen, praktisch von Metallteilen freien Abfällen und einen kleineren Anteil an wenigstens einem mineralischen Stoff umfaßt, wobei dieser Calciumoxid CaO in freiem oder gebundenem Zustand enthält, unter Druck und anschließende Wärmebehandlung der so gebildeten Granulate bei einer Temperatur zwischen 130 und 230°C einschließlich während einer solchen Zeit erhalten wird, daß ihr Wassergehalt auf einen Wert von 0,1 bis 1 Gew.-% eingestellt ist.

Die Erfindung ergibt sich aus der Feststellung der überraschenden Tatsache, daß man das Risiko der Umweltverschmutzung durch die Freisetzung toxischer Gase eliminiert, wenn man in die Mischung der üblichen Ausgangskomponenten der Zementherstellung ein Produkt einbringt, das bei der thermochemischen und mechanischen Behandlung von Abfällen entsteht, statt dieselben Abfälle in einer Verbrennungs- oder Pyrolyseanlage zu verbrennen.

Ein anderer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Tatsache, daß man bei seiner Durchführung die Mischung der zermahlenen Abfälle und der mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Substanz leicht in der Weise dosieren kann, daß das Produkt, das bei der thermischen Behandlung der aus dieser Mischung gebildeten Granulate entsteht, eine wohldefinierte und absolut reproduzierbare Zusammensetzung selbst in dem Fall hat, daß die Zusammensetzung des Ausgangsmülls schwankt. Dies erlaubt, dem Produkt, daß man bei der thermischen Behandlung der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischer, Calciumoxid enthaltender Substanz erhält, eine vorbestimmte und an seine Verwendung in Mischung mit üblichen Komponenten der Herstellung von Zementklinker angepaßte Zusammensetzung zu geben.

Unter anderem ist das Produkt, das durch die Behandlung der Mischung zermahlener Abfälle und einer mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Substanz erhalten wird, praktisch neutral und unverfaulbar, und es kann daher leicht über einen langen Zeitraum eingelagert werden, was mit nicht behandelten Abfällen offensichtlich nicht möglich ist. Andererseits hat es den zusätzlichen Vorteil, einen Heizwert aufzuweisen, der größer ist als der der vermahlenen, zu Beginn eingesetzten Abfälle.

Das Verhältnis des Produktes auf Basis zermahlener Abfälle, die man erfindungsgemäß einsetzen kann, zur Mischung der in der Zementherstellung üblichen Komponenten kann vor dem Brennvorgang bei hoher Temperatur 20 Gew.-%, bezogen auf die Ausgangsmischung dieser Komponenten, ausmachen und sogar über diesen Wert hinausgehen, ohne die Qualität des erhaltenen Klinkers negativ zu beeinflussen.

Mit Vorteil sind die Zusammensetzungen des Produktes auf Basis zermahlener Abfälle und der Mischung der in der Klinkerherstellung üblichen Komponenten sowie ihre relativen Verhältnisse so, daß das Verhältnis CaO : SiO₂ in der Endmischung zwischen 3 und 4 einschließlich liegt.

Als mineralischen, Calciumoxid in freiem oder gebundenem Zustand enthaltenden Stoff, der in Mischung mit den zermahlenen Abfällen verwendet wird, kann man besonders die folgenden Stoffe erwähnen: ungelöschter Kalk, Flugaschen, Calcit, Schlacken und Mischungen in der Zementherstellung üblicher Ausgangsstoffe (also Mischungen aus Kalkstein und Ton oder Mischungen aus Kieselerde, Kalk, Tonerde und Eisenoxiden in Mischungsverhältnissen, die für den Erhalt von Zement geeignet sind).

Vorteilhafterweise sind die relativen Mischungsverhältnisse der zermahlenen Abfälle und der mineralischen, ungelöschten Kalk enthaltenden Substanz so, daß ihre Mischung 90 bis 95 Gew.-% Abfälle und 5 bis 10 Gew.-% dieses mineralischen Stoffes enthält.

Gegebenenfalls kann man verschiedene Zusätze in die Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischer, Calciumoxid enthaltender Substanz einbringen, insbesondere wenigstens ein Bindemittel und/oder wenigstens einen Stoff, der der Mischung für den Verfahrensschritt der Granulation unter Druck optimale Plastizität und rheologische Eigenschaften zu verleihen vermag.

Die verschiedenen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Schritte können in geeigneter Weise durchgeführt werden, besonders unter Verwendung bekannter Techniken und klassischer Vorrichtungen für die Behandlung von Abfällen.

Insbesondere zum Erhalt von Abfällen, die praktisch keine Metallgegenstände enthalten, kann man Abfälle verwenden, die aus der Abfuhr auf die Müllsammelplätze stammen und üblichen Verfahren des Aussortierens und Siebens unterworfen wurden, um daraus solche Gegenstände zu entfernen, die gegebenenfalls entweder wiederverwertbar oder recyclisierbar sind, also besonders Metallgegenstände mit größeren Ausmaßen.

Danach kann man die Abfälle in die Form einer homogenen Pulvermischung bringen, die praktisch frei von metallischen Gegenständen, insbesondere von Eisengegenständen, ist. Dazu kann man die Abfälle Verfahrensschrittweise des Vermahlens und Mischens unterwerfen, die entweder gleichzeitig oder getrennt voneinander durchgeführt werden, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Sortierschritten, die dazu bestimmt sind, Metallstücke und insbesondere Stücke auf Eisenbasis abzutrennen. Beispielsweise kann man die sortierten Abfälle einer ersten groben Mahlung bis zu einer mittleren Größe der Stücke von ungefähr 50 mm unterwerfen. Diese Mahlung wird durchgeführt vor oder nach einem Sortierschritt mit Magneten, der zur Entfernung von Eisenteilchen oder anderen, ferromagnetischen Stoffen bestimmt ist. Dem folgt eine zweite Vermahlung beispielsweise mittels einer Hammerrotationsmühle oder eines Schredders, um die Abfälle auf Teilchen von der Größe von Körnern oder Fasern zu reduzieren, deren maximale Untergrenze des Durchmessers bei 10 bis 20 mm liegt.

Der Schritt des Mischens der vermahlenen Abfallmasse mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff kann gleichermaßen unter Verwendung jeder geeigneten Technik und Vorrichtung durchgeführt werden, besonders mittels automatischer Dosier- und Mischvorrichtungen, die diskontinuierlich oder kontinuierlich laufen.

Zur Herstellung der Granulate aus der Mischung der zermahlenen Abfälle mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff kann man vorteilhafterweise eine Rotationsgranuliermaschine mit Walzen und Schneidkluppe des Typs einsetzen, wie sie zur Herstellung von granuliertem Viehfutter Verwendung findet. Diese erlaubt die Herstellung von Preßlingen in Form zylindrischer Körper mit beispielsweise einer Länge von 6 bis 30 mm und einem Durchmesser von 2 bis 20 mm durch Granulieren bei einem Druck in der Größenordnung 150 bis 900 bar.

Die Wärmebehandlung der Granulate kann vorteilhafterweise dadurch bewirkt werden, daß man sie in axialer Richtung einen Drehrohrofen passieren läßt, der mit seiner Rotationsachse praktischerweise horizontal geneigt angeordnet ist. Der Ofen ist mit einer schraubenartig geformten Innenwand ausgestattet, die die Zirkulation der Granulate sicherstellt. Die Dauer des Aufheizvorganges, die zur Einstellung des erforderlichen Wassergehalts zwischen 0,1 und 1 Gew.-% einschließlich geeignet ist, liegt beispielsweise in der Größenordnung 30 min.

Mit Vorteil bringt man das Produkt, das man durch Granulation der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischer, Calciumoxid enthaltender Substanz und Wärmebehandlung der so gebildeten Granulate erhält, in der Weise in die Mischung der Komponenten zur Klinkerherstellung ein, daß man dieses Produkt in wenigstens einen Hilfsbrenner einbläst, der einen Teil einer oberhalb des Zementbrenners angeordneten Vorkalzinieranlage darstellt. Vorteilhafterweise wird das Produkt vorher bis zu Teilchengrößen eines feinen Pulvers zerkleinert und dann allein oder in Mischung mit wenigstens einem Brennstoff üblicher Art eingeblasen. Wie bekannt, ermöglicht eine derartige Vorkalzinieranlage das Aufheizen der Komponenten der Klinkerherstellung vor ihrem Einbringen in den Zementdrehofen.

Als Brennstoff, der möglicherweise mit dem Produkt auf Basis chemisch und thermisch behandelter Abfälle gemischt wird und den oder die Hilfsbrenner des Zementofens versorgt, kann man nicht nur die klassichen Brennstoffe verwenden, wie Kohlepulver, flüssige Kohlenwasserstoffe und brennbare Gase, sondern praktisch auch noch solche nicht als Brennstoffe verwendete Stoffe, eingeschlossen "arme" Brennstoffe, also solche, die einen niedrigen Brennwert haben. In der Praxis kann man jeden Brennstoff verwenden, der einen Brennwert von wenigstens 2000 kcal/kg hat.

Gleichermaßen kann man das Produkt, das man aus der Granulation der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischer, Calciumoxid enthaltender Substanz erhält, in die Mischung der Komponenten der Klinkerherstellung dadurch einbringen, daß man dieses Produkt entweder in Form von Granulaten oder im Zustand eines Pulvers, das man durch Zermahlen dieser Granulate erhält, den genannten Komponenten zumischt, bevor sie in den Zementofen eingebracht werden.

Um die Einstellung der Klinkerzusammensetzung im Hinblick auf den Erhalt eines Klinkers mit der gewünschten Zusammensetzung, und besonders eines Klinkers entsprechend den üblichen Normen der Zementzusammensetzung, zu ermöglichen, kann es gegebenenfalls erforderlich sein, in die Mischung der Rohstoffe, die bei hoher Temperatur im Zementbrennofen gebrannt werden, wenigstens einen zusätzlichen Rohstoff zuzusetzen, der Komponenten enthält, die sich wie sie sind im Klinker wiederfinden sollen, oder der wenigstens teilweise im Verlauf dieses Brennvorgangs in solche Bestandteile umgewandelt werden kann.

Ein derartiger zusätzlicher Rohstoff kann insbesondere aus einem mineralischen Stoff, der Calciumoxid enthält, aus einem silikatischen Stoff oder aus einem Stoff bestehen, der Eisen in Form von Eisen(III)oxid Fe₂O₃ enthält oder wenigstens teilweise im Verlauf des Brennvorgangs im Zementofen in dieses Oxid umgewandelt werden kann.

Als zusätzliche mineralische, Calciumoxid enthaltende Substanz kann man vorteilhafterweise thermisch behandelten Calcit verwenden, dessen Gehalt an CaO im calcinierten Zustand 92 Gew.-% entspricht. Als zusätzlichen silikatischen Stoff kann man vorteilhafterweise Ton, silikatische Flugaschen, Quarz oder Glasabfälle verwenden. Als zusätzlichen mineralischen Stoff, der während des Brennens im Zementofen bei hoher Temperatur wenigstens teilweise in Eisen(III)oxid umgewandelt werden kann, kann man mit Vorteil Pyrit verwenden.

Die relativen Anteile der verschiedenen Bestandteile der Rohstoffmischung, die bei hoher Temperatur im Zementbrennofen gebrannt werden sollen, d. h. die Anteile des Produktes auf Basis mechanisch und thermochemisch behandelter Abfälle, der Mischung der üblichen Rohstoffe der Klinkerherstellung und der gegebenenfalls zusätzlichen Rohstoffe, können leicht berechnet werden, indem man die Mischungsregeln anwendet, die jedem Fachmann bekannt sind, insbesondere die Regel der Mischungsrechnung. Dabei hat man einerseits die Zusammensetzung der Aschen des Produktes auf Basis der behandelten Abfälle, andererseits die Zusammensetzung des Klinkers, den man allein aus den üblichen Rohstoffen der Zementherstellung erhält, zu berücksichtigen.

Vorteilhafterweise stellt man diese Verhältnisse so ein, daß der Gehalt an CaO im Klinker, der allein aus einer Mischung des Produktes auf Basis behandelter Abfälle und eines Calciumoxid enthaltenden Rohstoffes erhalten wird, identisch ist mit dem von Klinker, der allein aus üblichen Rohstoffen der Zementherstellung erhalten wird.

Es ist in gleicher Weise vorteilhaft, die Verhältnisse der Mischung der Rohstoffe so einzustellen, daß die Zusammensetzung des Klinkers, bezogen auf den Chlorgehalt, am Ende identisch ist mit der eines Klinkers, der allein aus üblichen Rohstoffen der Zementherstellung erhalten wird.

Um die Einhaltung des relativen Verhältnisses des Stoffes auf Basis behandelter Abfälle und der Mischung der anderen Rohstoffe, die bei hoher Temperatur gebrannt werden, in den Grenzen sicherzustellen, die zum Erhalt eines Zements mit passender Zusammensetzung geeignet sind und die mit den Schwankungen der mittleren Zusammensetzung der als Ausgangsmaterial verwendeten Abfälle zusammenhängen, ist es von Vorteil, das Produkt auf Basis behandelter Abfälle sowie auch gegebenenfalls die anderen Rohstoffe der Zementherstellung zu analysieren und in geeigneter Weise die Dosierung dieser Stoffe in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Analysen einzustellen. Dazu kann man jegliche geeigneten Gerätschaften für die Analyse und die Dosierung verwenden, insbesondere automatisierte Geräte, die kontinuierlich arbeiten.

Man kann selbstverständlich in gleicher Weise die Zusammensetzung des Produktes auf Basis behandelter Abfälle selbst in dem Fall in den vorher bestimmten Grenzen halten, in dem die mittlere Zusammensetzung des anfänglich eingesetzten Mülls schwankt, indem man diese letztere Zusammensetzung analysiert und die relativen Verhältnisse der zermahlenen Abfälle und der Calciumoxid enthaltenden Substanz in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Analyse einstellt. Man kann auch die Zusammensetzung der Calciumoxid enthaltenden Substanz in geeigneter Weise in dem Fall modifizieren, in dem diese Zusammensetzung aus einer Mischung verschiedener Stoffe gebildet wird.

Die Erfindung wird durch die Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1 a) Herstellung eines Produktes auf Basis mechanisch und thermochemisch behandelter Abfälle (bezeichnet als "Mischung 1")

Man stellt eine homogene Pulvermischung her, die zu 90 Gew.-% aus zermahlenen Abfällen, die keine metallischen Teile enthalten, und zu 10 Gew.-% aus technischem Calcit mit einem Gehalt von 51,5 Gew.-% an CaO besteht. Man granuliert diese Mischung unter einem Druck von 600 bar mittels eines Rotationsgranulators mit Walzen und Schneidkluppe, wobei zylindrische Preßlinge mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge gebildet werden, die zwischen 10 und 30 mm schwankt. Diese Preßlinge enthalten ungefähr 20 bis 40 Gew.-% Feuchtigkeit.

Man erwärmt diese Preßlinge in einem Drehrohrofen für 30 min auf eine Temperatur von 200°C. Diese Wärmebehandlung erlaubt die Überführung der Preßlinge in Granulate, deren Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung 0,5 Gew.-% liegt.

Man zermahlt diese Granulate mittels einer Hammermühle, wobei eine Mischung (nachfolgend bezeichnet als "Mischung 1") gebildet wird, die Körnchen und Fasern mit maximalen Ausmaßen zwischen 0,5 und 4 mm einschließlich und einem mittleren Wert von 2 mm enthält.

Diese Mischung 1 entspricht einem Gehalt an Asche, erhalten durch Glühen bei 1450°C bis zur Gewichtskonstanz, von 46,8 Gew.-%, deren Analyse die folgenden Ergebnisse erbringt (angegeben in Gew.-%):

CaO15,72 SiO₂45,45 Al₂O₃ 8,52 Fe₂O₃12,31 MgO 2,36 SO₃ 2,8 Cl 2,6 K₂O 2,2 Na₂O 2,3

andere mineralische Stoffe auf 100

b) Klinkerherstellung

Man stellt einen Klinker her, indem man in üblicher Weise vorgeht und bei 1450°C in einem Zementdrehofen eine Mischung aus Ausgangsstoffen mit folgender Zusammensetzung (in Gewichtsteilen) brennt:

- Mischung 1 (hergestellt in der
unter (a) beschriebenen Weise) 7,14 - technischer Calcit (entsprechend
einem Gewichtsanteil an CaO im
calcinierten Zustand von 92%) 12,93 - Mischung herkömmlicher Rohstoffe
der Zementfabrikation (Mischung aus
69 Gew.-% technischem Calcit und
31 Gew.-% Ton, die beim Brennen im
Zementofen einen Klinker ergibt,
dessen Zusammensetzung den nachfolgend
angegebenen Werten entspricht)150,48 - Quarzsand mit 98 Gew.-% SiO₂ (der in
der Eigenschaft als silikatische
Substanz die Einstellung des ge-
wünschten Gehalts an SiO₂ von
21 Gew.-% im fertigen Klinker erlaubt) 0,537

Die Zusammensetzung des technischen Calcits, der entsprechend den nachfolgenden Analysewerten, bestimmt nach dem Glühen, verwendet wird, ist wie folgt (Angaben in Gew.-%):

CaO92 SiO₂ 3 Al₂O₃ 2 Fe₂O₃ 0,8 MgO 1,2 SO₃ 0,1 Cl 0 K₂O 0 Na₂O 0

andere mineralische Stoffe auf 100.

Man erhält dann am Ende einen Klinker, dessen Zusammensetzung den nachfolgenden Werten entspricht (in Gew.-%):

CaO66,5 SiO₂21 SO₃ 4 Cl 0,1

Diese Zusammensetzung ist, abgesehen von dem Chlorgehalt, identisch mit der eines Klinkers, der allein hergestellt wird aus einer Mischung von technischem Calcit und Ton.

Diese Werte sind in Übereinstimmung mit üblichen Normen der Zementherstellung.

Es ist anzumerken, daß die Zusammensetzung des Klinkers, genannt "Klinker 1", der allein aus der Mischung 1 und technischem Calcit erhalten wird, den folgenden Werten (in Gew.-%) entspricht:

CaO66,5 SiO₂16,9 Al₂O₃ 4,2 Fe₂O₃ 4,65 SO₃ 0,99 Cl 0,87 K₂O 0,73 Na₂O 0,73

Man sieht also, daß der Gehalt an CaO im Klinker 1 identisch ist mit dem Gehalt an dieser Verbindung in dem Klinker, der aus einer Mischung üblicher Komponenten der Zementherstellung erhalten wird. Der Gehalt an SiO₂ von 21% im fertigen Klinker (identisch mit dem des Klinkers aus der Mischung üblicher Komponenten) wird erreicht aufgrund der Zugabe von Quarzsand und außerdem noch von zusätzlichem silikatischem Stoff.

Die zermahlenen Abfälle, die als Rohstoff verwendet werden, haben einen Heizwert von ungefähr 3000 kcal/kg. Das Brennen der gesamten oben angegebenen Mischung der Ausgangsstoffe zur Herstellung des Klinkerproduktes erfordert eine Gesamtzufuhr an thermischer Energie von 900 kcal/kg, bezogen auf die Gewichtsmengen an erhaltenem Klinker. Folglich erlaubt die Verwendung von 0,3 kg an zermahlenen Abfällen als Rohstoffe, in Mischung mit den anderen angegebenen Komponenten in den oben erwähnten Verhältnissen, die Wärmeenergie zur Verfügung zu stellen, die für die Herstellung von 1 kg Klinker erforderlich ist. Daraus resultiert eine Einsparung von 11% der Brennstoffkosten unter den Bedingungen des vorliegenden Beispiels.

Beispiel 2

Man geht in ähnlicher Weise, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, vor und stellt ein Pulver auf Basis mechanisch und thermochemisch behandelter Abfälle ("Mischung 2") und einen Klinker her.

Die zermahlenen Abfälle haben am Anfang eine solche Zusammensetzung, daß die Analyse der Aschen der Mischung 2 die folgenden Ergebnisse erbringt (in Gew.-%):

CaO14,7 SiO₂47,35 Al₂O₃20,83 Fe₂O₃ 5,68 SO₃ 0 Cl 1 K₂O 1,9 Na₂O 2

Der am Ende erhaltene Klinker hat dieselbe Zusammensetzung wie der gemäß Beispiel 1 erhaltene Klinker.

Die Gesamtmischung der Stoffe, die im Zementofen gebrannt werden, hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsteilen):

- Mischung 2 (Menge angegeben in
Gewicht der Aschen, bezogen auf das
Gewicht der verwendeten Mischung) 24 - technischer Calcit 22,78 - Mischung aus 72 Gew.-% technischen
Calcits und 28 Gew.-% Ton (identisch
mit der gemäß Beispiel 1 verwendeten
Mischung)111,28 - Quarzsand mit 98 Gew.-% SiO₂ 1,44 - Pyrit (angegebene Menge in
Gewichtsäquivalenten Fe₂O₃) 0,69

Die Zusammensetzung des Klinkers ("Klinker 2"), der allein aus der Mischung 2 und technischem Calcit (in den oben angegebenen relativen Mengenverhältnissen) erhalten wird, entspricht den folgenden Werten (in Gew.-%):

CaO66,5 SiO₂17,63 Al₂O₃ 8,21 Fe₂O₃ 2,40 MgO 1,35 SO₃ 0,07 Cl 0,33 K₂O 0,62 Na₂O 0,66

Die Verwendung der zermahlenen Abfälle erbringt bei Einhaltung der Mengenverhältnisse und unter den oben spezifizierten Bedingungen des vorliegenden Beispiels eine Einsparung von 25% der Brennstoffkosten, die für das Brennen der Rohstoffe der Klinkerherstellung im Zementofen erforderlich sind.

Claims

1. Verfahren zur Zementherstellung durch Brennen einer Mischung aus Kalkstein und Ton oder einer Mischung aus Kieselerde, Kalk, Tonerde und Eisenoxiden bei hoher Temperatur, Zusetzen von Gips zu dem Klinker, der durch diesen Brennvorgang entsteht, und Vermahlen der so erhaltenen Endmischung, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung ein Produkt zusetzt, das durch Granulation einer homogenen pulverförmigen Mischung, die einen größeren Anteil an zermahlenen, praktisch von Metallteilen freien Abfällen und einen kleineren Anteil an wenigstens einem mineralischen Stoff umfaßt, wobei dieser Calciumoxid CaO in freiem oder gebundenem Zustand enthält, unter Druck und anschließende Wärmebehandlung der so gebildeten Granulate bei einer Temperatur zwischen 130 und 230°C einschließlich während einer solchen Zeit erhalten wird, daß ihr Wassergehalt auf einen Wert von 0,1 bis 1 Gew.-% eingestellt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt der Granulation der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem, Calciumoxid enthaltenden Stoff dadurch in die Mischung der Komponenten aus der Herstellung des Klinkers einbringt, daß man dieses Produkt in wenigstens einen Hilfsbrenner der Heizung des Zementbrennofens einbläst, der oberhalb des letzteren, angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das genannte Produkt in den Hilfsbrenner in Mischung mit wenigstens einem Brennstoff von üblicher Art einbläst.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Produkt vor dem Einblasen in den Hilfsbrenner zu einem feinen Pulver zerkleinert ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis CaO : SiO₂ in der Endmischung, die nach Zuschlag des Produktes auf der Basis von Abfällen erhalten wird, die man in der Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung behandelt hat, im Bereich zwischen 3 und 4 einschließlich liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische, Calciumoxid enthaltende Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe ungelöschter Kalk, Flugasche, Calcit, Schlacken und Mischungen von üblichen Startkomponenten der Zementherstellung.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem, Calciumoxid enthaltenden Stoff 90 bis 95 Gew.-% Abfälle und 5 bis 10 Gew.-% dieser mineralischen Substanz enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man unter anderem in die Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung wenigstens einen mineralischen Stoff einbringt, der Calciumoxid enthält oder wenigstens teilweise im Verlauf des Brennens dieser Komponenten bei hoher Temperatur in Calciumoxid umgewandelt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte mineralische, Calciumoxid enthaltende Stoff Calcit ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung wenigstens einen zusätzlichen silikatischen Stoff einbringt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte silikatische Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe Ton, silikatische Flugaschen, Glas, Quarzsand und Kieselerde.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Mischung der Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung wenigstens einen Stoff einbringt, der Eisen in Form von Eisen(III)oxid Fe₂O₃ umfaßt und/oder wenigstens teilweise im Verlauf des Brennens der genannten Komponenten bei hoher Temperatur in Eisen(III)oxid umgewandelt werden kann.