Die Erfindung betrifft Anlagen zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und
Zementklinker aus Abfallgips gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Unter Abfallgips wird im folgenden sowohl Calciumsulfat, als auch Calciumsulfit
und Mischungen beider Stoffe verstanden. Derartiger Abfallgips fällt z. B. bei der
Entschwefelung von Rauchgas oder bei der Herstellung von Phosphorsäure an.
Ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker und SO₂-haltigen Abgasen aus
Schwefel und Calcium enthaltenden Ausgangsstoffen, wie REA-Produkten, Abfall-
und Nebenprodukten, wie z. B. Phosphorgips, Anhydrit oder Naturgips, ist
beispielsweise aus der DE-A 36 22 688 bekannt. Dabei werden die - bereits als
Anhydrit vorliegenden - Ausgangsstoffe mit Zuschlägen zu einem feinkörnigen
Rohmaterial aufbereitet und in einem Wirbelschichtreaktor behandelt. Im
Wirbelschichtreaktor wird das Anhydrit in Gegenwart eines Reduktionsmittels in ein
im wesentlichen von Schwefelverbindungen freies, calciumhaltiges
Zwischenprodukt und ein SO₂-reiches Abgas gespalten. Das Zwischenprodukt wird
in einem Brennofen zu Zementklinkern gebrannt.
Ein weiteres Verfahren und eine gattungsgemäße Anlage sind aus der DE-C 32 22
721 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Gips zunächst in einer Vorrichtung zur
Teilentwässerung, einem Gegenstromtrockner und einem Gleichstromtrockner bis
zum Anhydrit aufgearbeitet, d. h. getrocknet und kalziniert, und in einem
Förderorgan und in einem Wärmetauscher mit Zuschlagstoffen gemischt.
Anschließend findet in Drehrohröfen die Spaltung des Anhydrits zu Spaltgas SO₂
und CO₂ und dem Spaltprodukt GaO sowie die Umsetzung des CaO mit den
Zuschlägen zu Zementklinker statt. Als Reduktionsmittel zur Spaltung des
Anhydrits wird Koks eingesetzt.
Zur Erzielung eines höheren Spaltgrades werden bei den im Hauptpatent
P 4433049 beschriebenen Verfahren als Reduktionsmittel zur Spaltung des
Anhydrits Papierfasern eingesetzt. Dabei werden entweder dem feuchten
Abfallgips Papierfasern in Form von Papierpulpe (Naßverfahren) oder dem bereits
zu Anhydrit getrockneten und kalzinierten Abfallgips trockene Papierfasern
(Trockenverfahren) zugesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Anlagen zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und
Zementklinker aus Abfallgips gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5, die
zur Durchführung solcher Verfahren geeignet sind, zu entwickeln. Die Aufgabe ist
durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus
Abfallgips gem. Anspruch 1 weist hintereinander angeordnet einen Mischer zum
Mischen von feuchtem Abfallgips, Papierpulpe und Zuschlägen, eine Vorrichtung
zur mechanischen Entwässerung der nassen Mischung, Vorrichtungen zum
Trocknen und Kalzinieren des Abfallgipses und einen Drehrohrofen zur
Gipsspaltung und Klinkerbildung auf. Sie ist besonders dazu geeignet, die als
Reduktionsmittel eingesetzten Papierfasern in Form einer Papierpulpe zuzuführen,
d. h. es kann naßzerfasertes Papier mit Faserlängen von 50 bis 150 µm verwendet
werden.
Ein separater Mischer ermöglicht die Herstellung einer, z. B. eine Feuchte von 75%
aufweisenden, nassen Mischung aus feuchtem Abfallgips, Papierpulpe und
Zuschlägen, in der die feinen Papierfasern gleichmäßig verteilt sind. Als Mischer
kann beispielsweise ein üblicher Gipsmischer eingesetzt werden.
Eine hinter dem Mischer vor den Vorrichtungen zum Trocknen und Kalzinieren
angeordnete Vorrichtung zur mechanischen Entwässerung, beispielsweise ein
Bandfilter, verringert den Energiebedarf der anschließenden Trocknung des
Abfallgipses.
Eine Anlage gem. Anspruch 1 ist besonders zum Einsatz von Abfallgips aus
neueren Rauchgasentschwefelungsanlagen, in denen der anfallende Gips
vollständig zu Calciumsulfat oxidiert ist, geeignet. Vorrichtungen zur Herstellung
von Zementklinker ohne vorherige Gipsspaltung aus einer Aufschlämmung sind
aus der DE-A 43 40 382 zu bekannt.
Gemäß Anspruch 2 weist die Vorrichtung zur mechanischen Entwässerung eine
Preßeinrichtung auf. Die Preßeinrichtung ermöglicht während des Entwässerns
eine zusätzliche Verdichtung und damit eine höhere Trockendichte der
entwässerten Mischung. Solche Mischungen eignen sich besonders zur
Herstellung von Zementklinker mit einem hohen Kalkstandard I.
Ein Bandfilter mit einem Preßband und Stachelwalzen gem. Anspruch 3 sind
einfache Vorrichtungen zum Entwässern und gleichzeitigem Verdichten sowie
Formen der nassen Mischung. Mit einer Anlage gem. Anspruch 3 kann ohne
größeren Aufwand eine zur Trocknung und Kalzination geeignete kompaktierte
Mischung hergestellt werden.
Für die entwässerte Mischung zur Trocknung und Kalzination hintereinander einen
Bandtrockner und eine Drehtrommel gem. Anspruch 4 vorzusehen, führt zu einer
energetisch günstigen Entfernung des freien Wassers und des Kristallwassers.
Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus
Abfallgips gem. Anspruch 5 weist hintereinander angeordnet ein Stromrohr zum
Trocknen des Abfallgipses, eine Drehtrommel ggbf. zum Oxidieren und zum
Kalzinieren des Abfallgipses, einen Mischer zum Mischen des Anhydrits, trockenen
Papierfasern und Zuschlägen und einen Drehrohrofen zur Gipsspaltung und
Klinkerbildung auf. Sie ist dazu geeignet, trockene Papierfasern als
Reduktionsmittel einzusetzen.
Dabei einen separaten Mischer zu verwenden, hat den Vorteil, daß eine
gleichmäßige Verteilung der leichten Papierfasern in der Mischung aus Anhydrit,
Papierfasern und Zuschlägen sichergestellt werden kann.
In einem Stromrohr kann eine nahezu vollständige Trocknung des Abfallgipses, d. h.
eine Trocknung des Abfallgipses einer Feuchte von 20 bis 40% auf eine
Feuchte von < = 2%, durchgeführt werden.
Ein Stromrohr zur Trocknung des Abfallgipses und eine Drehtrommel zur
Kalzination des Abfallgipses führen zu einer energetisch günstigen Entfernung des
freien Wassers und des Kristallwassers.
Der Einsatz einer Drehtrommel ermöglicht darüber hinaus eine Oxidation von im
Abfallgips enthaltenem Calciumsulfit. Dazu wird die Drehtrommel bei oxidierender
Atmosphäre betrieben.
Eine Anlage gem. Anspruch 5 ist daher besonders dazu geeignet, zur Herstellung
von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker Abfallgips aus alten Rauchgas
entschwefelungsanlagen, der aus einer Mischung von Calciumsulfat und Calcium
sulfit besteht, einzusetzen.
Gem. Anspruch 6 ist hinter dem Mischer und vor dem Drehrohrofen zur
Gipsspaltung und Klinkerbildung eine Preßvorrichtung zum Kornpaktieren der
Mischung aus Anhydrit, Papierfasern und Zuschlägen angeordnet.
Durch ein gem. Anspruch 7 hinter der Preßvorrichtung vor dem Drehrohrofen
angeordnetes Sieb mit zwei Siebböden kann vor der Gipsspaltung der Feinanteil
der Mischung ausgesiebt werden. Damit wird bei der Spaltung Staub vermieden
und der Spaltgrad verbessert.
Beim Einsatz einer indirekt über Röhrenbündel beheizten Drehtrommel gem.
Anspruch 8 kann das SO₂-haltige Gas durch die Röhrenbündel geleitet werden und
damit seine Abwärme für die Kalzination des Abfallgipses genutzt werden.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellter
Beispiele weiter erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Beispiele 1, eine Anlage
zum Einsatz von Papierfasern in Form von Papierpulpe, und Beispiel 2, eine
Anlage zum Einsatz von trockenen Papierfasern, anhand von Verfahrenschemata.
Beispiel 1 (Naßverfahren)
Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und
Zementklinker aus Abfallgips, wobei naß zerfaserte
Papierfasern als Reduktionsmittel eingesetzt werden, weist
hintereinander angeordnet einen Mischer 1 zum Mischen von
feuchtem Abfallgips, Papierpulpe und Zuschlägen, eine
Vorrichtung zur mechanischen Entwässerung der nassen
Mischung, nämlich ein Bandfilter 2, Vorrichtungen zum
Trocknen der feuchten Mischung und zum Calcinieren des
Abfallgipses, nämlich einen Bandtrockner 3 und einen
Drehrohrofen, im folgenden Drehtrommel 4 genannt, und einen
Drehrohrofen 5 zur Gipsspaltung und zur Klinkerbildung auf.
Als Mischer 1 kann ein üblicher Gipsmischer, z. B. ein
Stiftmischer, eingesetzt werden. Zu dem Mischer 1 führen
eine Leitung 6 ausgehend von einem Vorratsbehälter 7 für
Abfallgips, eine Sammelleitung 8, in die Leitungen 9, 10, 11
von Vorratsbehältern 12, 13, 14 für Ton, Sand und Eisenoxid
münden, eine Wasserleitung 15 ausgehend von einem Wassertank
16 und eine Pülpeleitung 17 ausgehend von einem Pulper 18.
Von der Wasserleitung 15 zweigt eine weitere Wasserleitung
19 ab und mündet in dem Pulper 18. In dem Pulper 18 mündet
auch eine Papierleitung 20 ausgehend von einem
Vorratsbehälter 21 für Papier.
Vom Mischer 1 führt eine Leitung 22 zum Bandfilter 2. Das
Bandfilter 2 ist z. B. mit einer Materialaufgabevorrichtung
und einem endlosen, als Siebband ausgebildeten Förderband
ausgestattet. Zur Entwässerung sind z. B. unter dem
Förderband Saugkästen angeordnet. Vorzugsweise kann das
Bandfilter 2 auch mit einer Preßeinrichtung ausgestattet
sein. Die Preßeinrichtung weist z. B. ein über Preßwalzen
oder eine Preßplatte laufendes, im hinteren Teil des
Bandfilters 2 oberhalb des Förderbandes angeordnetes
Preßband auf.
Vom Bandfilter 2 führt eine Abwasserleitung 23 zu einer
Abwasseraufbereitung. Von dieser Abwasserleitung 23 zweigt
eine Wasserleitung 24, die zum Wassertank 16 zurückgeführt
ist, ab.
Das Bandfilter 2 ist über eine Leitung 25 mit dem
Bandtrockner 3 verbunden. Die Leitung 25, der eine
Vorrichtung zum Zerteilen des Filterkuchens, nämlich
Stachelwalzen 26, zugeordnet ist, ist beispielsweise als
Förderband ausgebildet. Dabei sind die Stachelwalzen 26
direkt hinter dem Bandfilter 2 oberhalb des Förderbandes
angeordnet. Die Stachelwalzen 26 sind so ausgebildet, daß
der Filterkuchen in Stücke mit einer Kantenlänge 30 mm,
ggf. 10 mm, zerteilt wird.
Der Bandtrockner 3 weist z. B. ein umlaufendes Siebband und
oberhalb oder unterhalb des Bandes angeordnete
Zufuhrvorrichtungen für Heizgas auf.
Vom Bandtrockner 3 führt eine Leitung 27 zur Drehtrommel 4.
In diese Leitung 27 oder direkt in die Drehtrommel 4 mündet
eine Papierleitung 28. Die Papierleitung 28 ist mit einer
Papiermühle, z. B. einem Reißwolf 29, zur trockenen
Zerfaserung von Papier verbunden. An den Reißwolf 29 ist
eine von der Papierleitung 20 abzweigende Leitung 30
angeschlossen, so daß der Reißwolf 29 ebenfalls mit Papier
aus dem Vorratsbehälter 21 versorgt wird. Von der
Drehtrommel 4 führt eine Leitung 31 zum Drehrohrofen 5.
Diese Leitung 31 kann z. B. als Fallschacht, der die
Drehtrommel 4 mit dem Drehrohrofen 5 verbindet, ausgebildet
sein.
Der Drehrohrofen 5 ist als Gegenstromofen ausgebildet, d. h.
eine von einer Brennkammer 32 ausgehende Gasleitung 33 zur
Zufuhr von Heizgas ist in Förderrichtung am hinteren Ende
des Drehrohrofens 5 angeschlossen. An diesem hinteren Ende
befindet sich auch eine Leitung 34 zur Abfuhr des erzeugten
Zementklinkers. Eine Leitung 35 zur Abfuhr des Spaltgas
enthaltenden Gases ist am vorderen Ende des Drehrohrofens 5
angeschlossen und führt zum Eingang für das Heizmedium eines
Wärmetauschers 36.
Vom Ausgang des Heizmediums des Wärmetauschers 36 führt eine
Gasleitung 37 zu einer Anlage zur Herstellung von
Schwefelsäure. Außerdem ist am Wärmetauscher 36 eine
Zuleitung 38 für Frischluft und eine Ableitung 39 für
erwärmte Luft angeschlossen. Die Ableitung 39 führt vom
Wärmetauscher 36 zum Bandtrockner 3. An den Bandtrockner 3
ist außerdem eine Ableitung 40 zur Ableitung des Abgases aus
dem Bandtrockner 3 angeschlossen.
Von der Ableitung 39 für erwärmte Luft zweigt eine Leitung
41 ab und führt zu einer der Drehtrommel 4 zugeordneten
Brennkammer 42. Die Drehtrommel 4 ist z. B. als direkt
beheizter Gleichstromofen mit Einbauten ausgebildet, d. h.
eine von der Brennkammer 42 ausgehende Gasleitung 43 zur
Zufuhr von Heizgas ist am in Förderrichtung vorderen Ende
der Drehtrommel 4 angeschlossen. Eine Ableitung 44 zur
Ableitung des Abgas ist dementsprechend am hinteren Ende der
Drehtrommel 4 angeschlossen.
Im Betrieb wird feuchter Abfallgips, z. B. mit einer Feuchte
von 10%, aus Calciumsulfat-Dihydrat eingesetzt. Dieser
Abfallgips fällt beispielsweise in neueren
Rauchgasentschwefelungsanlagen, bei denen die Wäsche unter
oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird oder die eine
Oxidationsstufe vorsehen, an. Zur Herstellung der
Papierfasern wird Altpapier, vorzugsweise alte Zeitungen,
aus dem Vorratsbehälter 21 unter Zugabe von Wasser im Pulper
18 naß zerfasert. Die Faserlänge dieser naß zerfaserten
Papierfasern beträgt überwiegend 50 bis 150 µm. Die
Papierpulpe wird zusammen mit dem Abfallgips, Zuschlägen und
Wasser in den Mischer 1 geleitet.
Dabei werden Papierfasern in einer solchen Menge eingesetzt,
daß der Kohlenstoffanteil der Papierfasern 3,4 bis 6,0 Gew.-%
des Anhydrits beträgt. Bei Kohlenstoffgehalten von
Zeitungspapier von etwa 40% beträgt die Menge des
eingesetzten trockenen Papiers 8,5 bis 15 Gew.-% des
Anhydrits.
Die Zuschläge Ton, Sand oder Quarzmehl, und Eisenoxid Fe₂O₃
werden in solchen Mengen zugeführt, daß sich je nach
erwünschtem Zementklinker ein Kalkstandard I von 60 bis 110,
ein Silicatmodul von 2,3 bis 2,8 und ein Tonerdemodul von
1,5 bis 4,0 ergibt.
Bei den Mengen der Zuschläge müssen der Kalksteingehalt und
der Flugaschegehalt, d. h. der Gehalt an Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid und Eisenoxid, des Abfallgipses berücksichtigt
werden.
Die im Mischer 1 hergestellte, z. B. eine Feuchte von 75%
aufweisende, nasse Mischung wird über die Leitung 22 zum
Bandfilter 2 geleitet und auf seinem Förderband
ausgebreitet.
Mit Hilfe z. B. von Saugkästen wird die Mischung im
Bandfilter 2 auf eine Feuchte von 20 bis 32% mechanisch
entwässert. Dabei wird ein Filterkuchen erzeugt, dessen Höhe
am Ende des Bandfilters 2 10 bis 15 mm beträgt und dessen
Trockendichte ohne Einsatz einer Preßeinrichtung 0,6 bis 0,9
g/cm³, z. B. 0,8 g/cm³, beträgt. Insbesondere bei
Zementklinker mit einem hohen Kalkstandard I wird eine
Preßeinrichtung eingesetzt und durch sie die Trockendichte
des Filterkuchens auf 0,8 g/cm³ bis 1,5 g/cm³ z. B. auf 1,2
g/cm³, erhöht. D.h. die Trockendichte des Filterkuchens am
Ende des Bandfilters 2 wird auf Werte im Bereich zwischen
0,6 und 1,5 g/cm³ eingestellt.
Nach Verlassen des Bandfilters 2 wird der Filterkuchen durch
die Stachelwalzen 26 in Stücke einer Kantenlänge von 30 mm
zerteilt. Vorzugsweise wird durch die Stachelwalzen 26 eine
Kantenlänge von 10 mm eingestellt, soweit sich der
Filterkuchen ohne zu schmieren in so kleine Stücke zerteilen
läßt. Die Zerteilbarkeit des Filterkuchens hängt vom
eingesetzten Abfallgips und den eingesetzten Zuschlägen ab.
Die kompaktierte Mischung, d. h. der stückige Filterkuchen,
wird im Bandtrockner 3 durch direkten Kontakt mit Heizgas,
das z. B. eine auf dem Siebband liegende Schicht aus
stückigem Filterkuchen durchströmt, bei Temperaturen von 100
bis 130°C auf eine Feuchte von 2% getrocknet.
Gegebenenfalls wird der Filterkuchen nach dem Bandtrockner 3
mit Hilfe zusätzlicher stachelwalzen in kleinere Stücke,
nämlich 10 mm, zerteilt.
Anschließend wird die Mischung in die Drehtrommel 4
gefördert. In der Drehtrommel 4 wird der Mischung durch
direkten Kontakt mit Heizgas in reduzierender Atmosphäre
Wärme zugeführt. Das Heizgas wird in der Brennkammer 42
erzeugt und im Gleichstrom mit der Mischung durch die
Drehtrommel 4 geführt. Dabei wird zunächst die Restfeuchte
entfernt und anschließend das Dihydrat zu Anhydrit
calciniert. Die Temperatur des Gutes wird während des
Calcinierens auf 300 bis 400°C eingestellt. Zur Verbrennung
von Falschluft und Erhaltung der reduzierenden Atmosphäre in
der Drehtrommel 4 werden der Mischung Papierfasern, die
trocken, nämlich im Reißwolf 29 hergestellt werden,
zugeführt. Die Menge der zugeführten Papierfasern beträgt 12
bis 17 g, z. B. 15 g, pro Vol-% Sauerstoff und m³ Rauchgas.
Die heiße, kompaktierte Mischung aus Anhydrit, Papierfasern
und Zuschlägen wird von der Drehtrommel 4, ggf. über einen
Fallschacht, in den Drehrohrofen 5 gefördert. Durch direkten
Kontakt mit entgegenströmenden Heizgas wird die Mischung in
reduzierender Atmosphäre zunächst in einer ersten Stufe auf
eine Temperatur von etwa 1200°C und anschließend in einer
zweiten Stufe auf eine Temperatur von etwa 1400°C
aufgewärmt. In der ersten Stufe findet die Spaltung des
Anhydrit zu Spaltgas aus SO₂ und CO₂ und dem Spaltprodukt
CaO unter Verbrauch des Kohlenstoffes aus dem Papier statt.
Das Spaltprodukt CaO wird in der zweiten Stufe mit den
Zuschlägen und Reststoffen aus dem Abfallgips und dem Papier
zu Zementklinker gebrannt.
Das zur Gipsspaltung und Klinkerbildung verwendete Heizgas
wird in der Brennkammer 32 erzeugt und, wie bereits erwähnt,
im Gegenstrom zur Mischung durch den Drehrohrofen 5 geführt.
Es nimmt bei der Gipsspaltung das entstehende Spaltgas aus
SO₂ und CO₂ auf und wird vom Drehrohrofen 5 über die Leitung
35 zum Wärmetauscher 36 geleitet. Im Wärmetauscher 36 gibt
das SO₂-haltige Gas, d. h. das das Spaltgas enthaltende
Abgas, Wärme an die dem Wärmetauscher 36 zugeführte
Frischluft ab und wird anschließend zu einer Anlage zur
Herstellung von Schwefelsäure geleitet.
Ein Teil der im Wärmetauscher 36 erwärmten Luft wird in den
Bandtrockner 3 geleitet und dient dort als Heizgas zur
direkten Trocknung des stückigen Filterkuchens. Die
restliche im Wärmetauscher 36 erwärmte Luft wird der
Brennkammer 42 der Drehtrommel 4 als Verbrennungsluft
zugeführt.
Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung einer
eingesetzten Mischung, ihrer Einsatzstoffe sowie der
Produkte.
Es wird ein Abfallgips bestehend aus 97% Caciumsulfat-
Dihydrat und geringer Menge Flugasche eingesetzt. Die
Flugasche enthält Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid
und Calciumoxid, die bei der Bemessung der Zuschläge
berücksichtigt werden müssen.
Bei der vorliegenden Mischung werden solche Anteile der
Zuschläge gewählt, daß sich ein Kalkstandard I von 100,1,
ein Silicatmodul von 2,6 und ein Tonerdemodul von 2,3
ergeben.
Das eingesetzte Zeitungspapier enthält eine Feuchte von
8%atro sowie Füllstoffe und Streichmittel. Der
Kohlenstoffanteil beträgt 37%atro.
Das Molverhältnis des Kohlenstoffanteils der Papierfasern
und des Anhydrits beträgt 0,7.
Die Mischung wird bei der Entwässerung so verdichtet, daß
sich eine Trockendichte von 1,2 g/cm³ ergibt. Bei der
Spaltung und Klinkerbildung wird die Mischung in die
Produkte Spaltgas und Klinker, deren Mengenverhältnisse in
der Tabelle abzulesen sind, umgesetzt. Wird der Kohlenstoff
durch zusätzlichen Sauerstoff vollständig oxidiert, so
vergrößert sich die im Spaltgas enthaltene CO/CO₂-Menge etwa
um einen Faktor 1,3.
Mit dieser, auf 1,2 g/cm³ verdichteten Mischung wird ein
Spaltgrad von 98% erreicht. Im erzeugten Klinker ist der
Gehalt an Calciumsulfat CaSO₄ 2% und der an Calciumsulfid
CaS 0,1%.
Bei üblichen zur Gipsspaltung und Klinkerbildung
eingesetzten Heizgasen ergibt sich im das Spaltgas
enthaltenden Gas eine SO₂-Konzentration von etwa 9,2 Vol.-%.
Findet während der Entwässerung keine zusätzliche
Verdichtung statt, so führt das zu einer Trockendichte der
Mischung von z. B. 0,9 g/cm³ und bei der angegebenen
Zusammensetzung zu einem niedrigeren Spaltgrad, z. B. 80%.
Verändert man die Zusammensetzung der Mischung derart, daß
sich ein Kalkstandard I von 70 ergibt, so erhöht sich der
Spaltgrad schon bei einer Mischung mit einer Dichte von
0,9 g/cm³ auf 98%.
Die Drehtrommel 4 kann auch als indirekt beheizter
Drehrohrofen, z. B. mit parallel zur Drehachse angeordneten
Röhrenbündeln für das Heizgas, ausgebildet sein. In diesem
Fall kann der Wärmetauscher 36 und die Brennkammer 42
eingespart werden und die Leitung 35 direkt mit dem Eingang
für Heizgas der Drehtrommel 4 verbunden sein. Die Abwärme
des Spaltgas enthaltenden Gases wird in der Drehtrommel 4
abgegeben und kann zur Calcination des Abfallgipses genutzt
werden. Zur Beheizung des Bandtrockner 3 ist bei einer
solchen Anordnung eine zusätzliche Heizvorrichtung
vorzusehen.
Beispiel 2 (Trockenverfahren)
Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und
Zementklinker aus Abfallgips, wobei trocken zerfaserte
Papierfasern als Reduktionsmittel eingesetzt werden, weist
hintereinander angeordnet Vorrichtungen zum Trocknen und
Calcinieren des Abfallgipses, nämlich ein Stromrohr 50 zum
Trocknen und eine Drehtrommel 51 zum Calcinieren, einen
Mischer 52 zum Mischen des Anhydrits, trockenen Papierfasern
und Zuschlägen und einen Drehrohrofen 53 zur Spaltung des
Anhydrits und zur Klinkerbildung auf.
In das Stromrohr 50 mündet eine Leitung 54 ausgehend von
einem Vorratsbehälter 55 für Abfallgips. Über eine Leitung
56 ist ein Zyklon 57, von dessen Ausgang eine Leitung 58 zur
Drehtrommel 51 führt, an das Stromrohr 50 angeschlossen.
Die Drehtrommel 51 ist wie die Drehtrommel 4 des Beispiels 1
ein direkt beheizter Gleichstromofen mit Einbauten. Sie
unterscheidet sich von dieser darin, daß ihr hinterer
Abschnitt als Kühler 59 ausgebildet ist. Von der Drehtrommel
51 führt eine Leitung 60 zum Mischer 52. In den Mischer 52
führt außerdem eine Sammelleitung 61, in die Leitungen 62,
63, 64 von Vorratsbehältern 65, 66, 67 für Ton, Sand und
Eisenoxid sowie eine Leitung 68 von einer Papiermühle 69
münden. Die Papiermühle 69 ist über eine Papierleitung 70 an
einen Vorratsbehälter 71 für Papier angeschlossen.
Der Mischer 52 ist als Pflugscharmischer ausgebildet. Er
weist eine Trommel und eine Mittelwelle mit darauf
angeordneten Mischwerkzeugen auf. Vom Mischer 52 führt eine
Leitung 72 zu einer Vorrichtung zum Kompaktieren der
Mischung. Die Vorrichtung weist eine Presse 73, die über
eine Leitung 74 mit einem Brecher 75 verbunden ist, auf. Der
Brecher 75 ist über eine Leitung 76 mit einem Sieb 77 mit
zwei Siebböden, deren Maschenweiten 10 mm und 1 mm betragen,
verbunden. Vom Anschluß für Überkorn des Siebes 77 führt
eine Leitung 78 zum Brecher 75 und vom Anschluß für
Unterkorn des Siebes 77 führt eine Leitung 79 zur Leitung
72, in die sie vor der Presse 73 mündet. Der Ausgang des
Siebes 77 ist über eine Leitung 80 mit dem Drehrohrofen 53
verbunden.
Der Drehrohrofen 53 ist wie der des Beispiels 1 ein
Gegenstromofen, d. h. eine von einer Brennkammer 81
ausgehende Leitung 82 zur Zufuhr von Heizgas ist am in
Förderrichtung hinteren Ende des Drehrohrofens 53
angeschlossenen. An diesem hinteren Ende befindet sich auch
eine Leitung 83 zur Abfuhr des erzeugten Zementklinkers.
Eine Leitung 84 zur Abfuhr des Spaltgas enthaltenden Gases
ist am vorderen Ende des Drehrohrofens 53 angeschlossen und
führt zum Eingang für das Heizmedium eines Wärmetauschers
85.
Vom Ausgang des Heizmediums des Wärmetauschers 85 führt eine
Leitung 86 zu einer Schwefelsäureanlage. Außerdem ist am
Wärmetauscher 85 eine Zuleitung 87 für Frischluft und eine
Ableitung 88 für erwärmte Luft angeschlossen. Die Ableitung
88 führt zum Stromrohr 50. Von Ihr zweigt eine Leitung 89,
die an die Drehtrommel 51 angeschlossen ist, ab.
An der Drehtrommel 51 sind außerdem eine Leitung 90 für die
Oxidationsluft, von der eine Leitung 91 zum Kühler 59 der
Drehtrommel 51 abzweigt, und eine Brüdenleitung 92 zur
Abfuhr der Brüden, in die eine weitere Brüdenleitung 93
ausgehend vom Zyklon 57 mündet, angeschlossen. Vom Kühler 59
führt eine Leitung 94 zur Ableitung erwärmter Luft zur
Brennkammer 81 des Drehrohrofens 53.
Im Betrieb wird feuchter Abfallgips, der eine Mischung aus
Calciumsulfit und Calciumsulfat und der eine Feuchte von 20
bis 40%, z. B. von 30%, aufweist, eingesetzt. Derartiger
Abfallgips fällt in älteren Rauchgasentschwefelungsanlagen
ohne Oxidationsbedingungen an.
Dieser Abfallgips wird im Stromrohr 50 durch Heizgas einer
Temperatur von 600 bis 800°C auf Temperaturen von 100 bis
200°C erwärmtund auf eine Feuchte von 2% getrocknet. Im
Zyklon 57 wird der getrocknete Abfallgips von den Brüden
abgetrennt und durch die Leitung 58 in die Drehtrommel 51
geleitet.
In der Drehtrommel 51 wird der Abfallgips durch direkten
Kontakt mit Heizgas einer Temperatur von 600 bis 800°C auf
eine Temperatur von 400 bis 500°C erwärmt. Die Erwärmung
findet unter Zufuhr von sauerstoffhaltiger Luft durch die
Leitung 90 in oxidierender Atmosphäre statt, so daß das
Calciumsulfit des Abfallgipses zu Calciumsulfat oxidiert.
Gleichzeitig wird die Restfeuchte des Abfallgipses
ausgetrieben und das Kristallwasser des Calciumsulfat
entfernt. Nach Abschluß der Calcination liegt der Abfallgips
in Form von Anhydrit vor. Das Anhydrit wird im Kühler 59 der
Drehtrommel 51 auf etwa 100°C abgekühlt und anschließend zum
Mischer 52 gefördert.
Im Mischer 52 wird das Anhydrit mit den in der Papiermühle
69 trocken zerfaserten Papierfasern und den Zuschlägen Ton,
Sand und Eisenoxid gemischt, wobei die zugeführten Mengen
wie im Beispiel 1 derart bemessen sind, daß der
Kohlenstoffanteil der Papierfasern 3,4 bis 6,0 Gew.-% des
Anhydrits beträgt und sich im Zementklinker ein Kalkstandard
I von 60 bis 110, ein Silicatmodul von 2,3 bis 2,8 und ein
Tonerdemodul von 1,5 bis 4,0 ergibt. Die trocken zerfaserten
Papierfasern weisen Faserlängen bis zu 2 bis 4 mm auf. Dabei
weisen 30 bis 50% der Faser eine Faserlänge < 0,1 mm,
zumindest jedoch 50% der Faser eine Faserlänge < 1 mm, auf.
Die Mischung wird zur Presse 73, in der sie auf eine Dichte
von 1 bis 1,5 g/cm³ verdichtet wird, und anschließend zum
Brecher 75 geleitet. Im Brecher wird die gepreßte Mischung
auf Stücke einer Kantenlänge von etwa 1 bis 10 mm zerteilt.
Das dabei anfallende Überkorn, d. h. Stücke mit einer
Kantenlänge < 10 mm, und das Unterkorn, Stücke einer
Kantenlänge < 1 mm werden im Sieb 77 von der Mischung
abgetrennt. Das Überkorn wird in den Brecher 75 und das
Unterkorn zur Presse 73 zurückgeleitet.
Die kompaktierte Mischung wird vom Sieb 77 über die Leitung
80 in den Drehrohrofen 53 gefördert. Wie im Beispiel 1 wird
im Drehrohrofen 53 in einer ersten Stufe Anhydrit unter
Verbrauch des Kohlenstoffs aus den Papierfasern in SO₂
haltiges Spaltgas und Spaltprodukt gespalten und in einer
zweiten Stufe das Spaltprodukt mit den Zuschlägen zu
Zementklinker gebrannt.
Wie im Beispiel 1 wird das zur Spaltung und Klinkerbildung
eingesetzte Heizgas in der Brennkammer 81 erzeugt, im
Gegenstrom durch den Drehrohrofen 53 geführt und nach
Aufnahme des Spaltgases im Wärmetauscher 85 abgekühlt, bevor
es zu einer Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure
geleitet wird.
Die durch das das Spaltgas enthaltende Gas im Wärmetauscher
85 erwärmte Luft wird als Heizgas des Stromrohres 50 und der
Drehtrommel 51 verwendet.
Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung eines
Abfallgipses, der Calciumsulfit und Calciumsulfat aufweist,
die Zusammensetzung einer eingesetzten Mischung des
Beispiels 2 sowie die der Produkte. Die Zusammensetzung des
Papiers und der Zuschläge entspricht der des Beispiels 1.
Es wird ein Abfallgips, der zu etwa 93% aus Calciumsulfit
und Calciumsulfat, und zwar zu 81% aus Caciumsulfit-
Halbhydrat und zu 12% aus Calciumsulfat-Dihydrat, zu 5%
aus Kalkstein und zu 2% aus Flugasche besteht, eingesetzt.
Bei der zur Gipsspaltung und Klinkerbildung eingesetzten
Mischung werden die Anteile der Zuschläge so gewählt, daß
sich, wie im Beispiel 1, ein Kalkstand I von 100,1, ein
Silicatmodul von 2,6 und ein Tonerdemodul von 2,3 ergeben.
Ebenso wird der Anteil der aus demselben Zeitungspapier wie
im Beispiel 1, jedoch trocken hergestellten Papierfasern so
gewählt, daß sich ebenfalls ein Molverhältnis des
Kohlenstoffanteils der Papierfasern und des Anhydrits von
0,7 ergibt.
Mit dieser auch auf eine Trockendichte von 1,2 g/cm³
verdichteten Mischung wird ebenfalls ein Spaltgrad von 98%
erreicht, wobei der Gehalt an Calciumsulfat < 2% und der von
Calciumsulfid im erzeugten Klinker 0,1% bleibt und sich
im das Spaltgas enthaltenden Gas eine SO₂-Konzentration von
9,2 Vol.-% einstellt.
Wie bereits erwähnt, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren,
bei dem trocken zerfaserte Papierfasern eingesetzt werden,
besonders zur Aufarbeitung von Abfallgips aus Calciumsulfit
oder aus Mischung von Calciumsulfit und -sulfat geeignet. Es
ist selbstverständlich auch zur Aufarbeitung von Abfallgips
aus Calciumsulfat geeignet. Für diesen Fall ist es nicht
notwendig in der Drehtrommel 51 in oxidierender Atmosphäre
zu trocknen und zu calcinieren.
Die Drehtrommel 51 kann auch als indirekt beheizter
Drehrohrofen, z. B. mit parallel zur Drehachse angeordneten
Röhrenbündeln für das Heizgas, ausgebildet sein. In diesem
Fall kann der Wärmetauscher 85 eingespart werden und die
Leitung 84 direkt mit dem Eingang für Heizgas der
Drehtrommel 51 verbunden sein. Die Abwärme des Spaltgas
enthaltenden Gases wird in der Drehtrommel 51 abgegeben und
kann zur Calcination des Abfallgipses genutzt werden. Zur
Beheizung des Stromrohres 50 ist bei einer solchen Anordnung
eine zusätzliche Brennkammer vorzusehen.
Bezugszeichenliste
zu Fig. 1
1 Mischer
2 Bandfilter
3 Bandtrockner
4 Drehtrommel
5 Drehrohrofen
6 Leitung
7 Vorratsbehälter
8 Sammelleitung
9 Leitung
10 Leitung
11 Leitung
12 Vorratsbehälter
13 Vorratsbehälter
14 Vorratsbehälter
15 Wasserleitung
16 Wassertank
17 Pülpeleitung
18 Pulper
19 Wasserleitung
20 Papierleitung
21 Vorratsbehälter
22 Leitung
23 Abwasserleitung
24 Wasserleitung
25 Leitung
26 Stachelwalzen
27 Leitung
28 Papierleitung
29 Reißwolf
30 Leitung
31 Leitung
32 Brennkammer
33 Leitung
34 Leitung
35 Gasleitung
36 Wärmetauscher
37 Gasleitung
38 Zuleitung
39 Ableitung
40 Ableitung
41 Leitung
42 Brennkammer
43 Gasleitung
44 Ableitung
zu Fig. 2
50 Stromrohr
51 Drehtrommel
52 Mischer
53 Drehrohrofen
54 Leitung
55 Vorratsbehälter
56 Leitung
57 Zyklon
58 Leitung
59 Kühler
60 Leitung
61 Sammelleitung
62 Leitung
63 Leitung
64 Leitung
65 Vorratsbehälter
66 Vorratsbehälter
67 Vorratsbehälter
68 Leitung
69 Papiermühle
70 Papierleitung
71 Vorratsbehälter
72 Leitung
73 Presse
74 Leitung
75 Brecher
76 Leitung
77 Sieb
78 Leitung
79 Leitung
80 Leitung
81 Brennkammer
82 Leitung
83 Leitung
84 Leitung
85 Wärmetauscher
86 Leitung
87 Zuleitung
88 Ableitung
89 Leitung
90 Luftleitung
91 Leitung
92 Brüdenleitung
93 Brüdenleitung
94 Leitung