DE4447602C2

DE4447602C2 - Anlagen zur Herstellung von SO¶2¶-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips, Papierfasern und Zuschlagstoffen

Info

Publication number: DE4447602C2
Application number: DE4447602A
Authority: DE
Inventors: Hartwig Boehle
Original assignee: Babcock BSH AG
Current assignee: Grenzebach BSH GmbH
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: US5626667A; US5842853A; DE4447602A1

Description

Die Erfindung betrifft Anlagen zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips, Papierfasern und Zuschlagstoffe nach einem im Hauptpatent DE-C 44 33 049 beschriebenen Verfahren. 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 - bereits als Anhydrit vorliegend - 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 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 CaO sowie die Umsetzung des CaO mit den Zuschlägen zu Zementklinker statt. Als Reduktionsmittel zur Spaltung des Anhydrits wird Koks eingesetzt.

Der in der DE-C 44 33 049 (Hauptpatent) beschriebene Einsatz von trockenen Papierfasern würde in einer aus der DE-C 32 22 721 bekannten Anlage aufgrund eines zu geringen Kontakts von Anhydrit und Papierfasern zu einem niedrigen Spaltgrad führen. Die Anordnung eines Förderorgans und eines Wärmetauschers, in die Anhydrit und die das Reduktionsmittel enthaltenen Zuschlagstoffe eingebracht werden, erzielen beim Einsatz von trockenen Papierfasern statt pulverförmigem Koks keine homogene Mischung. Es entsteht ein Mehrstoffgemisch, das beim Durchgang durch den Wärmetauscher zur Entmischung von Anhydrit und Papierfasern neigt und nur einen niedrigen Spaltgrad erzielt. Ein niedriger Spaltgrad führt zu geringen SO₂-Konzentrationen und zu einem Überschuß von Anhydrit im Zementklinker.

Eine in der DE-C 32 22 865 offenbarte Anlage zum Granulieren von bei chemischen Prozessen anfallendem Gips weist eine Zentrifgue zur Herstellung von filterfeuchtem Gips, ggf. einen Mischer zum Zusatz von Zuschlägen, und eine Kollergangpresse auf. Dabei weist der zu komprimierende Gips eine Feuchte von 5 bis 15 Gewichtsprozent auf. Diese Anlage ist nicht geeignet, Granulate aus Gips und nassen Papierfasern, die zur Herstellung von SO₂-haltigem Abgas und Zementklinker geeignet sind, zu formen. Eine Mischung aus filterfeuchtem Gips und filterfeuchten Papierfasern läßt sich nur schwer herstellen und würde eine Kollergangpresse zusetzen. Eine solche Mischung wäre nicht homogen und nicht geeignet, einen hohen Spaltgrad zu erzielen.

Aus der DE-A 43 40 382 ist eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Einrichtung zur Zubereitung einer Aufschlämmung, einem Filter zum Entwässern der Aufschlämmung, eine Einrichtung zum Trocknen und Feinaufteilen des Filterkuchens, einem Separator, einem Klassierer und einem Ofensystem bekannt. Der Einsatz von Abfallgips, seine Kalzination zu Anhydrit und eine Gipsspaltung ist nicht vorgesehen. Durch die Einrichtung zum Trocknen und Feinaufteilen des Filterkuchens sowie den Separator und den Klassierer werden die Partikel des Filterkuchens vereinzelt. Auch der Zusammenhalt eines Filterkuchens aus nassem Gips und nassen Papierfasern würde zerstört, d. h. ein aus der DE-A 43 40 382 entnommenes Produkt wäre zur Gipsspaltung nicht geeignet bzw. könnte nur einen geringen Spaltgrad erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Anlagen zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips, Papierfasern und Zuschlagstoffen nach einem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren zu entwickeln, die ein Kompaktieren der Mischung aus Gips und Papierfasern sowie des Erhaltes der kompaktierten Mischung bis zur Spaltung des Anhydrits gewährleisten. Mit diesen Anlagen soll ein möglichst hoher Spaltgrad erreicht werden. Die Aufgabe ist durch die Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips gemäß 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.

Darüberhinaus führt die Vorrichtung zur mechanischen Entwässerung der nassen Mischung durch die Eigenschaften der Papierfasern zu einem guten Zusammenhalt von Gips und Papierfasern. Dieser Zusammenhalt ist höher als er bei reinem Gips gleicher Feuchte wäre. Die durch die Vorrichtung zur mechanischen Entwässerung verfestigte homogene Mischung stellt bereits den zur Erzielung eines hohen Spaltgrades notwendigen intensiven Kontakt zwischen dem nach der Trocknung und Kalzination entstandenem Anhydrit und den Papierfasern bei der Gipsspaltung im Drehofen sicher.

Eine Anlage gemäß Anspruch 1 ist besonders zum Einsatz von Abfallgips aus neueren Rauchgasentschwefelungsanlagen, in denen der anfallende Gips vollständig zu Calciumsulfat oxidiert ist, geeignet.

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.

Ein Bandfilter mit einem Pressband und Stachelwalzen gemäß Anspruch 3 sind einfache Vorrichtungen zum Entwässern und gleichzeitigem Verdichten sowie Formen der nassen Mischung. Mit einer Anlage gemäß 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 gemäß Anspruch 4 vorzusehen, führt zu einer energetisch günstigen Entfernung des freien Wassers und des Kristallwassers unter Aufrechterhaltung eines hohen Zusammenhaltes von Gips und Papierfasern.

Eine Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips, trockenen Papierfasern und Zuschlägen gemäß Anspruch 5 weist hintereinander angeordnet ein Stromrohr zum Trocknen und Erwärmen von Abfallgips auf 100 bis 200°C, eine Drehtrommel ggf. zum Oxidieren und zum Kalzinieren des Abfallgipses zu Anhydrit bei Guttemperaturen von 400 bis 500°C, einen Mischer zum Mischen des Anhydrits, der trockenen Papierfasern und der Zuschläge eine Kompaktiervorrichtung zum Kompaktieren der Mischung und einen Drehrohrofen zur Anhydritspaltung 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 der anschließenden Kompaktiervorrichtung erhält die homogene Mischung einen bestimmten Zusammenhalt, der einerseits Entmischung verhindert und andererseits beim Gipsspalten einen intensiven Kontakt zwischen dem Anhydrit und den Papierfasern, der einen hohen Spaltgrad sicherstellt, ermöglicht.

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 Dretrommel 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 Kompaktieren der Mischung aus Anhydrit, Papierfasern und Zuschlägen angeordnet.

Durch ein gem. Anspruch 7 hinter der Pressvorrichtung vor dem Dehrohrofen 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 gern. 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 den Pulper 18. In den 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% Calciumsulfat- Dihydrat und geringer Menge Flugasche eingesetzt. Die Flugasche enthält Siliciumdioxid, 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 erwärmt und 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 Brennkanner vorzusehen.

Bezugszeichenliste zu Fig. 1

1

Mischer

2

Bandfilter

3

Bandtrockner

4

Drehtrommel

5

Drehrorhrofen

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

Claims

1. Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus feuchtem Abfallgips, Papierpulpe und Zuschlägen, bei der

1. ein Mischer (1) zur Herstellung einer nassen Mischung aus feuchtem Abfallgips, Papierpulpe und Zuschlägen,
2. eine mechanische Entwässerungsvorrichtung zur Herstellung einer kompaktierten Mischung einer Feuchte von 20 bis 32%;
3. Vorrichtungen zum Trocknen der entwässerten, kompaktierten Mischung und zum Calzinieren des darin enthaltenen Abfallgipses zu Anhydrit bei Guttemperaturen von 300 bis 400°C unter Beibehaltung des kompaktierten Zustandes und
4. einem Drehrohrofen zur Anhydritspaltung und Klinkerbildung hintereinander angeordnet sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Entwässerungsvorrichtung eine Presseinrichtung aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Bandfilter (2) mit einem Pressband und hinter dem Bandfilter (2)angeordneten Stachelwalzen (26).

4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

1. einen hinter dem Bandfilter (2) angeordneten Bandtrockner (3) zum Trocknen der Mischung und
2. einer sich daran anschließenden Drehtrommel (4) zum Kalzinieren des Gutes.

5. Anlage zur Herstellung von SO₂-haltigem Gas und Zementklinker aus feuchtem Abfallgips, trockenen Papierfasern und Zuschlägen, bei der

1. ein Stromrohr (50) zum Trocknen und Erwärmen des Abfallgipses auf 100 bis 200°C,
2. eine Drehtrommel (51) zum Calcinieren des Abfallgipses zu Anhydrit bei Guttemperaturen von 400 bis 500°C,
3. ein Mischer (52) zum Mischen des Anhydrits, der trockenen Papierfasern und der Zuschläge.
4. eine Kompaktiervorrichtung zum Kompaktieren der Mischung und
5. ein Drehrohrofen (53) zur Anhydritspaltung und Klinkerbildung

hintereinander angeordnet sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktier vorrichtung als Pressvorrichtung ausgebildet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein hinter der Press vorrichtung vor dem Drehrohrofen (53) angeordnetes Sieb (77) mit zwei Siebböden.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehtrommel (4, 51) zum Calcinieren des Abfallgipses zu Anhydrit als indirekt über Rohrbündel beheizter Drehrohrofen ausgebildet ist.