DK149735B - Fremgangsmaade til calcinering af mineraler - Google Patents

Description

i 149735

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til termisk calcinering af mineralsk materiale, ved hvilken det mineralske materiale indføres i et calcinerings-system omfattende en calcineringsovn og eventuelt et 5 forbehandlingsanlæg, i hvilken calcineringsovn der indføres brændstof af høj kvalitet, med en brændværdi over en forudbestemt værdi og et askeindhold, som ikke overstiger en forudbestemt størrelse, og i hvilken ovn brændstoffet med høj kvalitet brændes til 10 fremkaldelse af calcinering af det mineralske materiale, hvorefter det calcinerede mineralske materiale udvindes fra ovnen.

Fra GB patentskrift nr. 1 106 406 kendes en fremgangsmåde af den i indledningen angivne art til 15 fremstilling af cementklinker ud fra kalk og et lermateriale ved brænding. Ved den kendte fremgangsmåde bliver calciumcarbonat-komponenten i råmaterialerne førstdecarboniseret (afsyret) i et særskilt trin, hvor en væsentlig del af den til decarbonisering nødvendige 20 varmeenergi opnås fra et brændbart materiale af lav kvalitet, specielt olieholdigt lerskifer eller bi-tuminøs kalksten, der samtidig kan tjene som råstofkilde. På dette trin uddrives desuden fugtindhold, gasser og/eller krystalvand. Derefter overføres mate-25 rialet til en roterovn, hvori calcineringen afsluttes ved en temperatur over 1000°C.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen adskiller sig fra den kendte ved, at man i et separat forbrændingsapparatur, placeret uden for calcineringssystemet, 30 forbrænder brændbart materiale af lav kvalitet med en brændværdi under brændværdien af brændstoffet af høj kvalitet og/eller et askeindhold over askeindholdet i brændstoffet af høj kvalitet, og at man ved denne forbrænding af brændbart materiale af lav kvalitet 35 opvarmer et gasformigt medium, ved hjælp af hvilket opvarmede, gasformige medium varme fra forbrændingsapparaturet overføres til calcineringssystemet.

2 149736

At forbrændingen af det brændbare materiale således sker uden for procesvejen for det materiale, der skal calcineres, medfører flere fordele over for den kendte fremgangsmåde.

5 Der opnås en høj grad af fleksibilitet i valget af brændstof af lav kvalitet, idet dette kan vælges uden hensyn til egnetheden til direkte behandling af det mineralske materiale, og det separate forbrændingsapparatur kan vælges eller udformes på en måde, 10 der er mest hensigtsmæssig i forbindelse med det valgte brændstof.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er endvidere anvendelig til varmebehandling af råmaterialet til cementfremstillingen, når denne sker ved vådmetoden, den 15 halvvåde metode, den halvtørre metode og ved tørmetoden, medens den kendte fremgangsmåde kun kan anvendes til den halvtørre metode og tørmetoden, da det ikke er muligt at vedligeholde en forbrænding i et råmateriale, der tilføres som en våd eller en halvvåd slam.

20 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det yderligere muligt at fjerne eventuelle forurenende produkter fra forbrændingen af brændstoffet af lav kvalitet ved at foretage en rensning af det gasformige varmeoverfø-rende medium, før dette ledes til calcineringssyste-25 met, eller man kan, såfremt det er mere hensigtsmæssigt, overføre varmen i det gasformige varmeoverførende medium til calcineringssystemet ved en varmevekslingsproces. Da eventuelle forurenende produkter således ikke indføres i calcineringssystemet, opfylder 30 fremgangsmåden ifølge opfindelsen fordringerne til ikke-forurening ved fremstilling af hvid cement.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil nu blive forklaret nærmere ved hjælp af den skematiske tegning, hvorpå 35 fig. 1 er et ruteskema for et anlæg til udfø relse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, anvendt til cementklinkerproduktion efter tykslammetoden, 149735 3 fig. 2 et ruteskema for et anlæg, der afviger fra det i fig. 1 viste ved at indeholde en yderligere varmeveksler, fig. 3 et ruteskema for et tredje anlæg til ud-5 øvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og fig. 4 et ruteskema for et anlæg, der afviger fra det i fig. 3 viste ved en varmeveksler i forbindelse med anlæggets separate forbrændingsovn.

Fig. 1 viser en hvirvellagsforbrændingsovn 1, 10 der tilføres forbrændingsluft 2, og hvor en del af forbrændingsluften kan tilføres direkte i hvirvellaget 3. Ovnen tilføres fast brændstof 4, og den kan også tilføres spildbrændstof eller mindre værdifuldt flydende brændstof 5. De faste stoffer i hvirvellaget 15 fjernes efter behov ved 6. Faste partikler med højt carbonindhold kan ledes til en slutforbrændingsovn 7, hvorfra de kommer ud ved 8 med et hensigtsmæssigt reduceret carbonindhold. Den akkumulerede varme og forbrændingsvarmen for disse partikler rekupereres ved 20 at føre forbrændings- eller køleluft 9 til slutfor-brændingsovnen 7 og derfra via en ledning 10 til forbrændingsovnen l's hvirvellag. For at holde forbrændingsovnens hvirvellagstemperatur under det punkt, hvor asken smelter, respektive bliver klæbrig, kan 25 vand eller en opslæmning af cementråmateriale eller tørt råmateriale tilføres hvirvellaget 3 ved 6A. Alternativt kan temperaturen styres enten ved tilførsel af en større mængde forbrændingsluft end den, der kræves til fuldstændig forbrænding af brændstoffet, el-30 ler ved recirkulering af en del af afgangsgassen 20 fra en tørrer 15. De varme støvholdige forbrændingsgasser 11 fra forbrændingsovnen 1 ledes gennem en cyklon eller lignende støvudskiller 12, og en del af det udskilte støv 13 fjernes fra systemet ved, at 35 det først går gennem slutforbrændingsovnen 7 og 149735 4 udtages ved 8, og en anden del 14 føres til tørreren 15. De varme forbrændingsgasser ledes fra støvudskilleren 12 via en ledning 16 til tørreren 15*

Denne tørrer tilføres også varm afgangsgas 17 fra 5 calcineringsenheden 21. Den slamformige råmaterialeblanding 18 fødes til tørreren 15, fra hvilken afgangsgassen 20 fjernes ved hjælp af en blæser via en støvudskiller, og de tørrede faste stoffer udtages og ledes via en ledning 19 til calcineringsenheden 10 21. Calcineringsenheden 21 tilføres en sådan mængde forbrændingsluft 23, at den er tilstrækkelig til fuldstændig forbrænding af brændstoffet 22 og eventuelt ubrændt carbon i askestøvet fra forbrændingsovnen 1. Det calcinerede produkt fra fremgangsmåden ud-15 tages ved 24.

I fig. 2 er vist et anlæg som i fig. 1, men med en yderligere separat forvarmnings-calcineringsenhed 25 omfattende en række varmevekslere, såsom cykloner, varmevekslere med hvirvellag eller andre hensigtsmæs-20 sige varmevekslere, hvis funktion er at optage afgangsgassen 17 fra calcineringsenheden 21 sammen med de varme afgangsgasser 16 fra forbrændingsovnen 1, og at anvende den indkommende varme fra disse to gaskilder til forvarmning og decarbonisering af det fa-25 s te f ødemateriale, før det kommer ind i calcineringsenheden 21. Såfremt fødematerialet til processen foreligger som en opslæmning, tørres denne i en tørrer 15, der anvender udgangsgassen 27 fra forvarmnings-enheden 25, før det behandlede råmateriale som en tør 30 pulverformig fødeblanding føres til forvarmningsenhe-den 25. Hvis fødematerialet til processen forefindes i form af et tørt pulver, udelades tørreren 15, og det tørre pulver føres direkte til enheden 25. Den termodynamiske fordel ved systemet skitseret i fig. 2 35 sammenlignet med systemet i fig. 1 er, at den høje 149735 5 temperatur og det høje varmeindhold af forbrændingsovnen 11 s afgangsgasser kan udnyttes fuldt ud til i det mindste delvis at fremme endoterme reaktioner,som kan fremmes ved denne temperatur, hvilket resulterer i 5 yderligere reduktioner af den totale varmetilførsel.

I det i fig. 3 viste anlæg afbrændes et forholdsvis billigt brændstof 35 i forbrændingsovnen 31, og der tilføres tilstrækkeligt frisk luft 36 til forbrændingen. Desuden tilsættes der om nødvendigt 10 yderligere luft 37 for at undgå, at temperaturen overstiger den, der kræves til smeltning af tilstedeværende aske. Dannet aske fjernes ved 38.

De således fremstillede varme gasser passerer enten direkte til calcineringsovnen 33 via en led-15 ning 43 eller via en ledning 39 og en rensningsenhed 32, f.eks. en cyklon til fjernelse af aske. Til calcineringsovnen 33 ledes brændstof 42 af høj kvalitet til forøgelse af gastemperaturen til den, der kræves til calcineringsprocessen, og det er derfor 20 nødvendigt, at de varme gasser, der ledes til calcineringsovnen via ledningerne 41 og 43 indeholder tilstrækkelig fri oxygen til forbrænding af brændstoffet 42.

I det i fig. 4 skitserede anlæg ledes brænd-25 stof 35 af lav værdi til forbrændingsovnen 31, der også tilføres luft 36 i en mængde, der netop er tilstrækkelig til afbrænding af brændstoffet 35. Forbrændingsgasserne fra forbrændingsovnen 31 ledes derefter til en varmeveksler 34, enten direkte via en 30 ledning 45 eller indirekte via ledninger 39 og 44 gennem et rensningstrin 32. Disse forbrændingsgasser udstødes derefter som vist ved 46 og tager ikke længere del i processen.

Kold luft 47, der skal anvendes ved forbræn- 35 dingen af brændstof af høj „kvalitet i calcineringsov-

Claims (3)

149736 nen 33, forvarmes i varmeveksleren 34 under anvendelse af varme fra forbrændingsgasserne fra forbrændingsovnen 31. Denne luft ledes derpå til forbrændingsovnen 31 via en ledning 48 og anvendes 5 til afkøling af forbrændingsovnen, således at askens smeltepunktstemperatur, hvis påkrævet, ikke overskrides. Den varme gas passerer derpå via en ledning 49 til calcineringsovnen 33 og anvendes til forbrænding af brændstoffet 42. Alternativt kan man først lede 10 den kolde luft 47 til forbrændingsovnen 31, derpå til varmeveksleren 34 og så til calcineringsovnen 33.

15 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til termisk calcinering af mineralsk materiale, ved hvilken det mineralske materiale indføres i et calcineringssystem omfattende en cal-cineringsovn og eventuelt et forbehandlingsanlæg, i 20 hvilken calcineringsovn der indføres brændstof af høj kvalitet, med en brændværdi over en forudbestemt værdi og et askeindhold, som ikke overstiger en forudbestemt størrelse, og i hvilken ovn brændstoffet med høj kvalitet brændes til fremkaldelse af calcinering af 25 det mineralske materiale, hvorefter det calcinerede mineralske materiale udvindes fra ovnen, kendetegnet ved, at man i et separat forbrændingsapparatur placeret uden for calcineringssystemet forbrænder brændbart materiale af lav kvalitet med en 30 brændværdi under brændværdien af brændstoffet af høj kvalitet og/eller et askeindhold over askeindholdet i brændstoffet af høj kvalitet, og at man ved denne forbrænding af brændbart materiale af lav kvalitet opvarmer et gasformigt medium, ved hjælp af hvilket 35 opvarmede, gasformige medium varme fra forbrændingsapparaturet overføres til calcineringssystemet.