DE4308549C2 - Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung

Info

Publication number
DE4308549C2
DE4308549C2 DE4308549A DE4308549A DE4308549C2 DE 4308549 C2 DE4308549 C2 DE 4308549C2 DE 4308549 A DE4308549 A DE 4308549A DE 4308549 A DE4308549 A DE 4308549A DE 4308549 C2 DE4308549 C2 DE 4308549C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
process according
rotary kiln
product
gas
fuels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4308549A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4308549A1 (de
Inventor
Peter Dr Friedrich
Klaus Englmaier
Wolf Eiblmayr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
SKW Trostberg AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKW Trostberg AG filed Critical SKW Trostberg AG
Priority to DE4308549A priority Critical patent/DE4308549C2/de
Priority to NO940420A priority patent/NO940420L/no
Publication of DE4308549A1 publication Critical patent/DE4308549A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4308549C2 publication Critical patent/DE4308549C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006—Layout of treatment plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B01J6/001—Calcining
    • B01J6/002—Calcining using rotating drums
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/18—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by thermal decomposition of compounds, e.g. of salts or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/006—General arrangement of incineration plant, e.g. flow sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/103—Combustion in two or more stages in separate chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2205/00—Waste feed arrangements
    • F23G2205/20—Waste feed arrangements using airblast or pneumatic feeding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/10—Liquid waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/10—Liquid waste
    • F23G2209/102—Waste oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/12—Sludge, slurries or mixtures of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/52001—Rotary drums with co-current flows of waste and gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/40—Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen ohne Vorcalcinierung im Gleichstrom mit nachgeschaltetem Zyklon und einem Filter zum Gegenstand sowie die Verwendung der so hergestellten Produkte als Zusatz zu Entschwefelungsmitteln.
Der Einsatz von Drehrohröfen unterschiedlichster Bauart hat eine historische Entwicklung durchlaufen, die das breite Anwendungsspektrum der Drehrohröfen widerspiegelt. Als repräsentative Beispiele seien an dieser Stelle kurze oder lange Drehrohröfen (L:D 30 bis 40 bzw. ca. 20), Drehrohröfen mit Schachtvorwärmer, solche mit Zyklonvorwärmer oder die stationären Calcinatoren zum Brennen von Kalksteingrieß genannt. Dennoch bestimmt bei aller Vielfalt der verwendeten Öfen der ursprüngliche Einsatzgedanke des Drehrohrofens, nämlich die Trocknung und das Brennen feinstückiger Materialien wie Kohle, Petrolkoks, Erzen oder Mineralien bis in die heutigen Tage dessen Haupteinsatzgebiet. Obwohl durch Jahrzehnte hinweg bewährt, arbeiten die zur Herstellung gebrannter Produkte eingesetzten Drehrohröfen jedoch noch immer nicht optimal: So bedingt der komplexe Brennvorgang mehrere Verfahrensschritte, die aufeinander abzustimmen und den unterschiedlichsten Beschickungsmaterialien anzupassen Probleme aufwerfen. Allein die chemisch- physikalischen Prozesse wie z. B. der Wärmetransfer oder der Kohlendioxidaustausch in und auf den zu brennenden Partikeln setzen eine genaue Abstimmung der Prozeßparameter wie Partikelgröße, Temperatur oder Calcinierungsgrad voraus.
Diesen grundlegenden Problemen bei der Planung, Auslegung und dem Betrieb von Drehrohröfen tragen entsprechende Passagen in den Standardwerken der technischen Chemie Rechnung, wie in "Ullmann′s Enzyclopedia of Industrial Chemistry" (Vol. A15, S. 326) oder "Chemische Technologie" (Winnacker, Küchler; 4. Auflage, S. 257).
Insbesondere die Probleme beim Einsatz von feinkörnigem Aufgabenmaterial sind bislang noch immer nicht überwunden. So beschreibt M. Gebica bereits in "Zement-Kalk-Gips" (33. Jg., Nr. 10/1980) als bestenfalls einsetzbare untere Körnungsgrenze Partikelgrößen mit ca. 40 µm, wobei diese oder kleinere Partikel nur maximal 10% der Einsatzstoffe betragen sollten. Diese Forderungen erfüllen noch mit am besten Drehrohröfen mit Schachtvorwärmer zum Herstellen von gebranntem sogn. "Kalksteingrieß" von ca. 2 bis 3 mm Partikelgröße, oder stationäre Calcinatoren (Körnung: 0,2 bis 0,6 mm). Selbst die drei von M. Gebica für die Zukunft favorisierten Drehrohrofenvarianten (mit Schachtvorwärmer; mit Zyklonvorwärmer; stationärer Calcinator) vermögen nur Korngrößen mit unteren Grenzen von 100 µm zu brennen, bei einem Verhältnis von unterer zu oberer Korngröße von ca. 1 : 2.
Eine Übersicht der Probleme und der zu ihrer Lösung konzipierten Drehrohröfen liefert der Beitrag von L. M. Ludera ("Drehrohröfen zum Kalkbrennen") in Zement-Kalk-Gips, 39. Jg., Nr. 5/1986, S. 235-242. Insbesondere auf Seite 236 werden tabellarisch allgemeine Charakteristiken verschiedener Kalkdrehöfen ohne äußere Vorwärmer aufgeführt, wobei u. a. auch ein Körnungsspektrum des Aufgabegutes von 0 bis 76 mm erwähnt ist sowie in einem anderen Beispiel 4 mm als untere Körnungsgrenze.
Der Stand der Technik zum Thema "Drehrohröfen" ist in zahlreichen weiteren Druckschriften in Form von Detailverbesserungen dokumentiert, doch ermangelt es all diesen Publikationen konkreter Vorschläge zum Brennen fein- vor allem aber feinstteiliger Einsatzstoffe.
So beschreibt das US-Patent 4 517 020 zwar eine Vorrichtung zum raschen Brennen von thermisch vorbehandeltem, fein gemahlenem Produkt und ein Herstellungsverfahren für Zementklinker. Neben speziellen technischen Ausgestaltungsmerkmalen des Drehrohrofens wird für das Verfahren aber gefordert, daß die zu brennenden Feststoffpartikel zumindest teilweise vorcalciniert sind und erst durch die Hitzeeinwirkung während des Brennprozesses zu Staubgröße zerfallen.
Aus der US-Patentschrift 1 561 070 ist der Vorschlag zu entnehmen, für ein Verfahren zur Zementherstellung gemahlene Brennstoffe einzusetzen. Diese sollen nach dem Zudosieren von Kalk zunächst gemeinsam bis zu einer Separatorplatte am Ende des Drehrohrofens geblasen werden, wo sie nach Größe getrennt werden, worauf die heißen Gase einer weiteren Nutzung zugeführt und die Feststoffe entgegen der ursprünglichen Richtung aus dem geneigten Drehrohrofen als Zementklinker ausgetragen werden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brennen von feinkörnigem Gut, insbesondere Zementmehl, beschreibt auch DE-OS 32 32 943; danach ist es allerdings notwendig, das zu brennende Gut vor dem eigentlichen Brennprozeß einer stufenweisen Vorwärmung zu unterziehen, um es erst dann dem Drehrohrofen in geteilten Aufgabeströmen zuführen zu können.
Ebenfalls vorgewärmt und durch zusätzliche Brennstoffe erhitzt werden müssen die zu brennenden Einsatzstoffe gemäß einem Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut (DE-0S 34 06 070), ehe diese im Drehrohrofen gebrannt werden können.
In den zitierten Fällen sind zum Teil aufwendige Vorbehandlungsmaßnahmen entweder für die Einsatz- oder die Brennstoffe notwendig, um auch feinteilige Stoffe dem Brennprozeß zuführen zu können. Angaben, wie gleichzeitig auch feinkörnige Produktanteile erhalten werden, fehlen gänzlich.
Neben diesem Bestreben soll aber auch den stetig wachsenden Bedürfnissen nach umwelt- und resourcen­ schonenden sowie energetisch verbesserten Techniken Rechnung getragen werden.
In jüngerer Zeit wurde daher versucht, auch Drehrohröfen zur teilweise energiesparenden Entsorgung von Abfallstoffen zu nutzen.
Aus der österreichischen Patentschrift AT 394 710 ist ein Verfahren zum Verbrennen von aus brennbaren Abfällen stammendem Brennstoff in einem besonders gestalteten Brenner zur Zementklinkerherstellung bekannt. Dieser spezielle (Abfall-)Brennstoff wird als Hilfsbrennstoff und zusätzliche Engergiequelle neben herkömmlichen Brennstoffen eingesetzt.
Ebenfalls aus Österreich stammt ein Verfahren zur Zementherstellung (AT 394 358), das wie das vorgenannte Verfahren Abfall für die Beheizung von Zementdrehöfen verwendet. Die verbrennbaren Feststoffe werden hierfür zuerst vermahlen und von metallischen Komponenten befreit, ehe sie im pulverförmigen Zustand oder in Form von Briketts zur Energiegewinnung herangezogen werden.
In der europäischen Patentanmeldung EP 0 148 723 wird ein Verfahren zur rückstandsfreien energetischen Nutzung cellulosereicher Abfälle bei der Zementherstellung sowie eine Anlage dafür beschrieben. Die Schadstoffe sollen bei diesem Verfahren durch Aufbereitung der Abfälle in eine Flugfraktion und eine brennbare Restfraktion in den entstehenden Zementklinker eingebunden werden.
Mit einem Verfahren zur Verwertung industrieller Abfälle in Brennprozessen befaßt sich die DE-OS 26 24 971. Die Abfälle werden dazu mit dem Brenngut in der Weise in Berührung gebracht, daß dieses die bei der Verbrennung oder Zersetzung der Abfälle entstehenden anorganischen Bestandteile der Abfälle aufnimmt, wobei Erdalkalioxide, -silikate oder -aluminate entstehen.
Wie der Stand der Technik lehrt, machen demnach vor allem die Schwierigkeiten beim Brennen von Partikeln mit einer Aufgabekörnung unter 8 mm, speziell < 3 mm, sowie Probleme mit dem anfallenden Flugstaub und Art und Beschickung des Energieträgers verbesserte Verfahren zur Herstellung gebrannter Produkte notwendig, da die idealen Branntprodukte bislang nur bei Vorlage möglichst gleich großer Einsatzpartikel herzustellen sind, der gleichzeitige Einsatz eines breiten Kornspektrums (µm- bis mm-Bereich) somit immer noch weitgehend ausgeschlossen und die Mitverwertung schadstoffbefrachteter Einsatzstoffe noch nicht optimal gelöst ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Produkte mit Hilfe der Drehrohrofentechnik zur Verfügung zu stellen, das die vorgenannten Schwierigkeiten und Mängel des Standes der Technik überwindet, den Einsatz eines breiten Kornspektrums ermöglicht und darüber hinaus umweltrelevanten und energieschonenden Aspekten Rechnung trägt.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen aus Einsatzstoffen der Gruppe der Carbonate, Hydrate und Hydroxide von Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Co, Ni, Al, Pb und As in einem Drehrohrofen ohne Vorcalcinierung im Gleichstrom mit nachgeschaltenem Zyklon und einem Filter, bei dem
  • a) der jeweils zu brennende Einsatzstoff mit einem Kornspektrum zwischen 0,5 µm und 4 mm mittels eines Trägergasstromes bestehend aus Luft und/oder Kreisgas und/oder Sauerstoff in den Ofen gefördert wird,
  • b) das gesamt jeweilige Kornspektrum gleichzeitig zum Einsatz gelangt,
  • c) im Drehrohrofen feinkörniges Produkt über die Flugphase und grobkörniges Produkt über die Schüttung durch Einstellung der Trägergasmenge steuerbar getrennt werden und
  • d) zwei Produktströme, Flugphase und Schüttung, aus dem Drehrohrofen getragen und weiterbearbeitet werden.
Überraschend hat sich dabei gezeigt, daß unter den erfindungsgemäßen Bedingungen gebrannte Produkte durch Calcinieren besonders feinteiliger Stäube hergestellt werden können und das hierfür angewandte Verfahren überdies durch die exakte Einstellung des Trägergasstroms eine gezielte Auftrennung des Branntmaterials in gröbere und feine Anteile gestattet.
Im Gegensatz zu herkömmlich definierten Calcinieranlagen mit einer unteren Grenze von bestenfalls 20 bis 40 µm Partikelgröße und einem demzufolge sehr engen Kornspektrum zeichnet sich das vorliegende Verfahren durch Kornspektren der zu brennenden Einsatzstoffe aus, die zwischen 0,5 µm und 4 mm, in einer bevorzugten Variante zwischen 5 µm und 100 µm, liegen. Dabei ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil darin zu sehen, daß die Anwendung dieses Verfahrens den gleichzeitigen Einsatz des jeweiligen Kornspektrums in dessen Gesamtheit ermöglicht. Die bereits erwähnte gezielte Auftrennung des Branntmaterials in zwei Produktströme wird also dadurch erreicht, daß man durch Einstellen der Trägergasmenge das Produktverhältnis von Flugphasen- zu Schüttanteil steuert.
Die besondere Auslegung des Aufgabeverfahrens gestattet in vorteilhafter Weise den Einsatz von sowohl gasförmigem Brennstoff, Flüssigbrennstoff als auch Festbrennstoff.
Aus der Reihe bekannter gasförmiger Brennstoffe verwendet die Erfindung Erdgas, Propan/Butangemische und Ofengas oder aber auch das in diesem Zusammenhang noch selten gebrauchte Biogas.
Sollen Flüssigbrennstoffe als Energieträger verwendet werden, so bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren Altöle, Heizöle oder organische Anteile enthaltender brennbarer Flüssigkeiten oder deren Mischungen.
Als Vertreter der Festbrennstoffe eignen sich für das vorliegende Verfahren besonders Kohlenstaub, Braun- oder Flammkohlenstaub und mit Kohlenstoff und Stickstoffverbindungen verunreinigter Kalk ("Spezialkalk"), aber auch Klärschlamm oder sonstige Abfallstoffe mit organischen Anteilen; dabei können diese als alleinige Energieträger oder in beliebigen Mischungsverhältnissen eingesetzt werden. Bei der Verwendung fester Brennstoffe empfiehlt es sich, diese und die zu brennenden Einsatzstoffe anteilig über mechanische Förderanlagen, wie Schnecken oder Rohrkettenförderer, in den Ofen einzutragen.
In einer erfindungsgemäßen Variante des vorliegenden Verfahrens können unabhängig von der Art der verwendeten Brenn- und Einsatzstoffe der zu brennende Einsatzstoff, der Brennstoff sowie der Sauerstoffträger über einen als Einblaslanze gestalteten Brenner in den Ofen eingetragen werden, wobei im Falle des Einsatzes von Flüssigbrennstoff dieser feinverdüst wird bzw. die feinteiligen Brenn- und Einsatzstoffe in Trägergas erfindungsgemäß dispergiert werden. Dabei sind Brenn- bzw. Einsatzstoffe im Ofenkopf selbstverständlich gut zu verwirbeln.
Desweiteren erlaubt die Auslegung des erfindungsgemäßen Verfahrens die sichere Verwendung von Luft und Sauerstoff als Sauerstoffträger ("Verbrennungsluft"), wobei diese jeweils alleine oder im Gemisch eingesetzt werden können oder aber auch mit Kreisgas, worunter ganz allgemein aus dem Ofenumlauf stammendes Gas verstanden wird.
Wie im Zuge der Würdigung des Standes der Technik bereits angedeutet, galt es, mit der vorliegenden Erfindung auch umweltrelevanten und energieschonenden Aspekten Rechnung zu tragen. Dies konnte u. a. dadurch verwirklicht werden, daß zur Energie- und auch Brennstoffeinsparung das während des Calcinierungsvorganges entstehende Abgas nach der Staubabreinigung zum Zweck der gleichzeitigen Gewinnung von hochprozentigem Kohlendioxid teilweise in den Drehrohrofen zurückgeführt wird und als Sauerstoffträger im Gemisch mit Sauerstoff eingesetzt wird.
Bei der Wahl der Prozeßparameter gemäß vorliegendem Verfahren ist darauf zu achten, daß die Ofentemperatur so gewählt wird, daß sie zwischen 500 und 1 800°C und damit stets über der Zersetzungstemperatur der zu brennenden Einsatzstoffe liegt; dies ist deshalb von Bedeutung, da Drehrohröfen bekanntermaßen mehrere variierende ("wandernde") Temperaturzonen aufweisen können.
Ebenfalls dem Umweltgedanken folgt das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung, indem es in einer bevorzugten Variante die Mitverwertung flüchtiger, schadstoffhaltiger Stoffe berücksichtigt. Zur möglichst breiten diesbezüglichen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet der Erfindungsgedanke die Arbeitsweise des Drehrohrofens nach dem Gleichstromprinzip, das beim Einsatz flüchtiger, schadstoffhaltiger Einsatzstoffe im Besonderen Berücksichtigung findet. Diese Fahrweise in Kombination mit den hohen Ofentemperaturen bewirkt eine drastische Senkung potentiell toxisch wirkender reduzierender Verbindungen, wodurch eine Umwandlung von Abfällen in Wertstoffe bei gleichzeitiger Schadstoffreduzierung möglich ist. Dieser Vorteil zeigt sich besonders bei der erfindungsgemäßen Verwendung von verunreinigtem Kalk ("Spezialkalk") und/oder Klärschlamm und/oder sulfidischen Erzen als typische Vertreter der flüchtigen, schadstoffhaltigen Einsatzstoffe. Durch die Möglichkeit der gezielten Sauerstoffdosierung werden möglicherweise freigesetzte Schadstoffe wie Cyanide, Ammoniak, aromatische oder NCN-Verbindungen während des Brennvorganges eliminiert, wobei gemäß vorliegender Erfindung beim Einsatz organische oder oxidierbare anorganische Schadstoffe enthaltender Einsatzstoffe und Brennstoffe im Drehrohrofen Temperaturen zwischen 700 und 1 700°C, bevorzugt 900 bis 1 500°C, herrschen, die durch Verwirbelungsmaßnahmen und günstige Brennstoff-, Luft- und Sauerstofführung im Brenner homogen eingestellt werden können.
Eingangs wurde bereits darauf verwiesen, daß sich der Erfindungsgedanke nicht zuletzt sowohl in der Verwendung feinstkörniger Partikel als Einsatzstoff als auch in der Erzeugung eines feinkörnigen Endproduktes widerspiegelt. Die Durchführung des vorliegenden Verfahrens bedingt deshalb eine Calcinierung feinkörniger Partikel in der Flugphase, die schließlich nach einer Verweilzeit von maximal 20 Sekunden mit dem Brenn- bzw. Rauchgas aus dem Ofen getragen werden, wohingegen gröbere Partikel in der Schüttung des Drehrohrofens umgewälzt, dabei durchcalciniert und letztendlich aus dem System ausgeschleust werden. Das vorliegende Verfahren liefert so z. T. faust- bis kopfgroße Calcinierkugeln, wodurch Anbackungen im Ofen zu einem Großteil vermieden werden. Die feine Regulierbarkeit des Verfahrens erlaubt die gezielte Erzeugung eines reaktiven Produktes in der Flugphase, indem erfindungsgemäß die Ofentemperatur zwischen 900 und 1 200°C eingestellt wird.
Gemäß vorliegendem Verfahren wird die Reaktivität des Produktes beim Brennen von calciumcarbonathaltigen Einsatzstoffen durch Ofentemperatur und Verweilzeit gesteuert. Wie bereits als erfindungswesentlich ausgeführt, wird das jeweilige Produktverhältnis von Flugphasen- zu Schüttanteil durch die eingesetzte Menge Trägergas gesteuert. Dazu verwendet die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Verfahrensvariante auf 1 Gew.-Teil zu brennenden Einsatzstoffes 1,5 bis 2,5 Gew.-Teile Trägergas, so daß man 40 bis 90% Produkt aus der Flugphase erhält. Wird die zugeführte Menge an Luft, Stickstoff oder Kreisgas über den als Einblaslanze gestalteten Brenner gedrosselt und so der Eintrag an Einsatzstoff verhältnismäßig erhöht, verschiebt sich die Produktqualität auf die Seite des Produktes, das als Schüttung gleichzeitig mit dem Produkt aus der Flugphase entsteht, jedoch erst dann dem Brennvorgang im Drehrohr entzogen wird, wenn sein Kornspektrum 80 bis 200 µm (x₅₀-Wert) überschreitet.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bedient sich in einer bevorzugten Variante im Anschluß an den eigentlichen Drehrohrofen einer zweigeteilten Nachreaktionskammer, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ihr erster Teil eine abschließende Nachreaktionszeit bei Temperaturen gewährleistet, die maximal bei denen des Drehrohrofens liegen, und daß in ihrem zweiten Teil sowohl die Temperatur unter 1 200°C abgesenkt wird als auch denoxierende wäßrige Lösungen eingesprüht werden, die bevorzugt Ammoniak oder Verbindungen vom NCN-Typ, wie Harnstoff, Dicyandiamid oder Cyanamid, sein können. Dies wird bspw. mit einer Variante erreicht, deren erster Teil gemauert ist und deren zweiter Teil als Strahlungskammer ausgeführt ist und zum Zweck der Wärmerückgewinnung mit Rohr- oder Plattenwärmetauschern kombiniert sein kann.
Die Nachreaktionskammer erfüllt somit vier Aufgaben: Sie stellt zum einen zusätzliches Volumen zur Vervollständigung des Brennvorganges zur Verfügung, sie bewirkt zum zweiten durch die Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit eine Separierung von (Flug-)Staub und ermöglicht darüber hinaus eine Wärmeabführung und Denoxierung.
Direkt im Anschluß an das Drehrohr bzw. die Nachreaktionskammer befindet sich gemäß dem erfindungswesentlichen Herstellungsverfahren ein nachgeschalteter Hochleistungszyklon, in dem 60 bis 99%, bevorzugt 80 bis 95%, des gebrannten Flugstaubes abgeschieden werden, wobei die Betriebstemperatur 900°C nicht überschreiten sollte.
In einer weiteren Variante bedient sich die vorliegende Erfindung zur Abkühlung der anfallenden Rauchgase auf 120 bis 280°C einer Abschreckkammer, wobei durch Einsprühen von Quenchwasser, in einer bevorzugten Maßnahme Kalkmilch, im Abgas enthaltene Schadstoffe gebunden werden.
Durch nachgeschaltete Filtereinheiten können die Staubgehalte der Abgase unter 20 mg/Nm³ gesenkt werden.
Das gebildete Produkt kann - wie erläutert - ab einer bestimmten Partikelgröße als Schüttung ausgetragen und in einem sich anschließenden Drehrohrkühler gekühlt werden. Um eine bspw. pneumatische Förderung des grobkörnigen Produktes zu gewährleisten, ist eine Nachzerkleinerung mit Hilfe einer Rohrmühle zu empfehlen.
Die mit Hilfe des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens gebrannten Produkte werden nach dem Erfindungsgedanken vorzugsweise als Zusatz zu Entschwefelungsmitteln auf Calciumcarbid- und/oder Magnesiumbasis eingesetzt. Andere Einsatzmöglichkeiten ergeben sich bspw. im Bausektor oder in der Abwasserbehandlung.
Das grobkörnige gebrannte Produkt der Schüttung kann nach gezielter Zerkleinerung und Kornfraktionierung in Anwendungsbereichen für stückige Güter eingesetzt werden.
So präparierter Branntkalk findet z. B. als Bestandteil des Möllers in Schachtöfen Verwendung.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung gebrannter Verbindungen verdeutlichen.
Beispiele
Einsatzstoffe: 3000 kg Spezialkalk/h (Spezialkalk: mit Kohlenstoff und Stickstoffverbindungen verunreinigter Kalksteinstaub)
Kornspektrum: 5 bis 100 µm
Ofentemperatur: max. 1400°C (im Ofenkopf max. 1100°C)
Gesamtverweilzeit: 13 bis 15 Sekunden
Temperatur in der Nachreaktionskammer (Teil 1): max. 1100°C
Rauchgastemperatur in der Abschreckkammer: 140 bis 170°C
Versuchsablauf:
Der Ofen wurde bis zum Versuchsbeginn auf ca. 900 bis 1 000°C aufgeheizt. Nach Erreichen von mindestens 900°C im Ofenkopf wurde über den als Einblaslanze gestalteten Brenner der Brennvorgang so rasch wie möglich aufgenommen.
Das zu Beginn hohe Flammkohle/Kalk-Verhältnis von ca. 1 : 5 wurde ab Erreichen der Betriebstemperatur von mindestens 900°C auf 1 : 10 gesenkt und der Materialeinsatz von Spezialkalk auf max. 3 000 kg/h gesteigert.
Als "Verbrennungsluft" wurde ein O₂/Luft-Gemisch mit einem Sauerstoffgehalt von ca. 40 bis 80 Vol. -% eingesetzt, wobei sich ein durchschnittlicher O₂-Gehalt von ca. 50 Vol.-% ergab.
Produkt: 1378 kg CaO/h
= ca. 46 Gew.-% des Einsatzstoffes
Produktbilanz [Gew.-%]:
Produkt als Schüttung 52,0
Produkt der Flugphase @ gesamt 48,0
davon Zyklon 45,5
Filter 2,5

Claims (28)

1. Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen aus Einsatzstoffen der Gruppe der Carbonate, Hydrate und Hydroxide von Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Co, Ni, Al, Pb, As in einem Drehrohrofen ohne Vorcalcinierung im Gleichstrom mit nachgeschaltetem Zyklon und einem Filter, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der jeweils zu brennende Einsatzstoff mit einem beliebigen Kornspektrum zwischen 0,5 µm und 4 mm mittels eines Trägergasstromes bestehend aus Luft und/oder Kreisgas und/oder Sauerstoff in den Ofen gefördert wird,
  • b) das gesamte jeweilige Kornspektrum gleichzeitig zum Einsatz gelangt,
  • c) im Drehrohrofen feinkörniges Produkt über die Flugphase und grobkörniges Produkt über die Schüttung durch Einstellung der Trägergasmenge steuerbar getrennt werden und
  • d) zwei Produktströme, Flugphase und Schüttung, aus dem Drehrohrofen getragen und weiterbearbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kornspektren der zu brennenden Einsatzstoffe zwischen 5 µm und 100 µm verwendet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Festbrennstoff Kohlenstaub, Braun- oder Flammkohlenstaub, verunreinigter Kalk, Klärschlamm oder sonstige organische Anteile enthaltende Abfallstoffe allein oder im Gemisch verwendet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigbrennstoff Altöle, Heizöle oder organische Anteile enthaltende brennbare Flüssigkeiten oder deren Mischungen verwendet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiger Brennstoff Erdgas, Propan/Butangemische, Ofengas oder Biogas verwendet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Brennstoffe anteilig über mechanische Förderanlagen in den Ofen eingetragen werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu brennenden Einsatzstoffe, Brennstoffe und Sauerstoffträger über einen als Einblaslanze gestalteten Brenner eingetragen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn- und Einsatzstoffe in einem Trägergas dispergiert werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoffträger Luft und Sauerstoff allein oder im Gemisch oder mit Kreisgas eingesetzt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Energieeinsparung das entstehende Abgas nach der Staubabreinigung teilweise in den Drehrohrofen zurückgeführt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das entstehende Abgas teilweise zurückgeführt und als Sauerstoffträger im Gemisch mit Sauerstoff eingesetzt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofentemperatur über der Zersetzungstemperatur der zu brennenden Einsatzstoffe gewählt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofentemperatur zwischen 500 und 1 800°C gewählt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß flüchtige, schadstoffhaltige Stoffe mitverwertet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß verunreinigter Kalk und/oder Klärschlamm und/oder sulfidische Erze mitverwertet werden.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz organische oder oxidierbare anorganische Schadstoffe enthaltender Einsatzstoffe und Brennstoffe im Drehrohrofen Temperaturen zwischen 700 und 1 700°C, bevorzugt 900 bis 1 500°C, gewählt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofentemperatur zur Erzeugung eines reaktiven Produktes in der Flugphase zwischen 900 und 1200°C eingestellt wird.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß 60 bis 90% Produkt aus der Flugphase ausgetragen werden, indem auf 1 Gew.-Teil zu brennenden Einsatzstoff 1,5 bis 2,5 Gew.-Teile Trägergas eingesetzt werden.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehrohrofen eine zweigeteilte Nachreaktionskammer nachgeschaltet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Teil der Nachreaktionskammer eine abschließende Nachreaktionszeit gewährleistet wird.
21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im zweiten Teil der Nachreaktionskammer unter 1 200°C abgesenkt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten Teil der Kammer denoxierende wäßrige Lösungen eingesprüht werden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß NH3 oder NCN-Verbindungen eingesprüht werden.
24. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in einem nachgeschalteten Hochleistungszyklon 60 bis 99% des gebrannten Flugstaubes abgeschieden werden.
25. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase in einer Abschreckkammer auf 120 bis 280°C abgekühlt werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einsprühen von Abschreckwasser oder Kalkmilch im Abgas enthaltene Schadstoffe gebunden werden.
27. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktivität des Produktes beim Brennen von Calciumcarbonat-haltigen Einsatzstoffen durch Ofentemperatur und Verweilzeit gesteuert wird.
28. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 27 hergestellten Produkte als Zusatz zu Entschwefelungsmitteln auf Calciumcarbid- und/oder Magnesium-Basis.
DE4308549A 1993-03-17 1993-03-17 Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung Expired - Fee Related DE4308549C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4308549A DE4308549C2 (de) 1993-03-17 1993-03-17 Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung
NO940420A NO940420L (no) 1993-03-17 1994-02-08 Fremgangsmåte for fremstilling av brente metallforbindelser i en roterovn

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4308549A DE4308549C2 (de) 1993-03-17 1993-03-17 Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4308549A1 DE4308549A1 (de) 1994-09-22
DE4308549C2 true DE4308549C2 (de) 1995-07-06

Family

ID=6483070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4308549A Expired - Fee Related DE4308549C2 (de) 1993-03-17 1993-03-17 Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE4308549C2 (de)
NO (1) NO940420L (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4436918C1 (de) * 1994-10-15 1996-05-23 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Wälzen von metallhaltigem Schlamm
US7628964B2 (en) * 2005-11-21 2009-12-08 Andritz Oy Apparatus for treating lime mud

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1561070A (en) * 1920-05-25 1925-11-10 Fujiyama Tsuneichi Process of and apparatus for producing cement
DE2624971C2 (de) * 1976-06-03 1982-08-26 Dyckerhoff Zementwerke Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur Verwertung industrieller Abfälle
DE3242508A1 (de) * 1982-11-18 1984-05-24 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Vorrichtung zum schnellbrand von thermisch vorbehandeltem feinkoernigen gut
CH669785A5 (de) * 1987-03-12 1989-04-14 Catrel Sa
IT1226691B (it) * 1987-11-27 1991-02-04 Enichem Anic Spa Processo per l'incenerimento di rdf (refuse derived fuel) in un bruciatore per la produzione di clinker per cementi.
DE3940903A1 (de) * 1989-12-11 1991-06-20 Dinda Kickdown Gmbh Verfahren und vorrichtung zur entsorgung von toxischen abfaellen

Also Published As

Publication number Publication date
DE4308549A1 (de) 1994-09-22
NO940420D0 (no) 1994-02-08
NO940420L (no) 1994-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60302138T2 (de) Verwendung von kohlenasche mit hohem kohlenstoffgehalt
EP0801636B1 (de) Verfahren zum herstellen von zementklinker sowie dessen vorrichtung
EP0105322A1 (de) Verfahren zur herstellung von zementklinker.
WO2011063905A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur reinigung von abgasen mittels regenerativer thermischer nachverbrennung
EP3562967B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur aufarbeitung von stäuben
DE4123306C2 (de) Anlage zur thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmaterialien
DE69029037T2 (de) Heizung und behandlung von partikelmaterial
AT413283B (de) Einrichtung und verfahren zum oxidieren, reduzieren, kalzinieren, sintern oder schmelzen von stäuben
DE2712239C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von alkaliarmem Zementklinker aus alkalihaltigem Rohmaterial
DE2749029A1 (de) Verfahren zur herstellung von hydraulischem zement und von zementvorstufen
DE2815461A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut mit heissen gasen
DE3407154C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zement
DE4308549C2 (de) Verfahren zur Herstellung gebrannter Metallverbindungen in einem Drehrohrofen und deren Verwendung
US4031183A (en) Process for calcining limestone
DE2751876A1 (de) Verfahren und einrichtung zum brennen von feinkoernigem bis staubfoermigem gut, insbesondere von zementrohmehl
EP2626659A1 (de) Herstellung von Zementklinker unter Verwendung eines Sekundärbrennstoffstroms
DE3036957C2 (de)
EP3670468B1 (de) Verfahren zur gewinnung eines sekundärrohstoffs für die zementproduktion und zementwerk
EP4263888A1 (de) Vorrichtung zum aufarbeiten von chemisch belasteten feststoffpartikeln
DE19844038C2 (de) Verfahren zum Herstellen von weißem Zement und Vorrichtung zur Durchführung desselben
DE1171364B (de) Verfahren zum magnetisierenden Roesten nichtmagnetischer Eisenerzteilchen
DE102011051675B3 (de) Verfahren zum Brennen von stückigem Gut
EP1137818A1 (de) Verfahren zur thermischen behandlung schwermetallhaltiger reststoffe
AT525219B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von zinkhaltigen Filterstäuben der Stahl- und Gießereiindustrie
SU945119A1 (ru) Способ обжига цементной сырьевой шихты

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee