EP4548025A1 - Brennanlage und verfahren zur herstellung eines gesinterten materials zumindest aus einem aluminiumhaltigen rohstoff, vorzugsweise nephelin, welcher als rohmehl vorliegt - Google Patents

Brennanlage und verfahren zur herstellung eines gesinterten materials zumindest aus einem aluminiumhaltigen rohstoff, vorzugsweise nephelin, welcher als rohmehl vorliegt

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Publication number
EP4548025A1
EP4548025A1 EP23742193.8A EP23742193A EP4548025A1 EP 4548025 A1 EP4548025 A1 EP 4548025A1 EP 23742193 A EP23742193 A EP 23742193A EP 4548025 A1 EP4548025 A1 EP 4548025A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
raw meal
deacidified
mixture
cooler
raw
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.)
Pending
Application number
EP23742193.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ali Memari Fard
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.)
Nima und Ramin Memari Fard Patentgesellschaft Br
Original Assignee
Nima und Ramin Memari Fard Patentgesellschaft Br
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 Nima und Ramin Memari Fard Patentgesellschaft Br filed Critical Nima und Ramin Memari Fard Patentgesellschaft Br
Publication of EP4548025A1 publication Critical patent/EP4548025A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • 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
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434—Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • 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
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/47—Cooling ; Waste heat management
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/42—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices

Definitions

  • the invention relates to a firing system and a method for producing a sintered material from at least one aluminum-containing raw material, preferably nepheline, which is present as raw meal.
  • the aluminum-containing raw material in particular nepheline
  • the aluminum-containing raw material is ground with limestone, treated with soda as an additive, among other things, to reduce the sintering temperature, and combined to form a homogeneous dry mixture .
  • the homogeneous dry mixture is then burned in a kiln to form a sintered material, in order to then wash out the aluminum oxide from the sintered material produced with the addition of alkalis or other chemical compounds in a wet chemical process, with the aluminum oxide then being removed in a hydrometallurgical process is won.
  • a method for processing aluminum-containing raw materials is known, for example, from WO 2016/082827 A1.
  • Known firing systems and methods for producing a sintered material from a homogeneous dry mixture include a preheater, which consists of several cyclone stages for heating the homogeneous dry mixture, a calciner in which the preheated dry mixture is partially deacidified and which is equipped with a calciner burner Rotary kiln in which the partially deacidified dry mixture is burned to form the sintered material and which is equipped with a rotary kiln burner and a sinter cooler for cooling the fired sintered material.
  • an aluminum-containing raw material such as nepheline
  • a calcium-containing raw material such as limestone
  • This dry mixture is preheated, completely dried, calcined, fired into the sintered material and then cooled.
  • the energy supply for material conversion in such systems takes place by feeding fuel into a rotary kiln and a calciner. Air heated in a sinter cooler is fed partly to the rotary kiln as so-called secondary air and partly to the calciner as so-called tertiary air.
  • the exhaust gases from the rotary kiln are led through a rotary kiln inlet chamber to the calciner, flow through it and are discharged together with the exhaust gases generated in the calciner into the preheater consisting of several cyclone stages.
  • the preheater consists of several, usually 4, 5 or 6 cyclone stages, each of which functions as a suspended gas heat exchanger.
  • the homogeneous dry mixture is fed into the riser pipe of the first or uppermost cyclone stage, travels through the cyclone stages from top to bottom and is passed from the penultimate or second lowest cyclone stage into the calciner for partial deacidification.
  • the partially or completely deacidified dry mixture is then fed into the last or lowest cyclone stage of the rotary kiln inlet chamber of the rotary kiln.
  • the cyclone preheater heats the dry mixture to 850 to 880°C.
  • the calciner is arranged between the rotary kiln and the preheater.
  • the dry mixture can be partially deacidified to well over 90% in the calciner.
  • the combustion air is supplied as tertiary air from the sinter cooler to the calciner via a tertiary air line.
  • the dry mixture deacidified in the calciner is separated from the gas stream using the last or lowest cyclone stage and slides through the rotary kiln inlet chamber into the rotary kiln.
  • the cylindrical rotary kiln usually includes an inlet zone, a calcination zone, a transition zone, a sintering zone and an outlet zone.
  • the rotary tube is slightly inclined in the longitudinal direction, so that there is a slight gradient from the inlet zone to the outlet zone.
  • the partially deacidified dry flour is fed into the rotary kiln in the inlet zone and then continuously conveyed through the rotating rotary kiln due to the gradient.
  • the residual deacidification of the dry mixture that was previously partially deacidified in the calciner takes place.
  • the thermal conversion to the sintered material takes place in the sintering zone.
  • the exact process data depends on the specific characteristics of the raw meal or raw materials used, the fuels used and the different ones Environmental conditions.
  • the sintered material which is partially cooled in the end region of the rotary kiln, i.e. in the cooling zone of the rotary kiln, is fed to a sinter cooler at a temperature above 1000 ° C for final cooling, preferably a modern grate cooler due to the high recuperation.
  • the disadvantage of the previously described combustion system or the previously described method for producing a sintered material from the mentioned raw materials or raw meals or the homogeneous dry mixture is the risk of uncontrollable build-up in the areas of the calciner, riser pipe, cyclones of the last stage and inlet zone of the rotary kiln of the distillation system is very high. This formation of deposits can lead to disruptions in the operation of the distillation system. Therefore, such approaches are usually removed manually while the firing system is in operation, and the high temperatures present are not without danger for those people who remove the approach.
  • the following invention is based on the knowledge that the formation of deposits is primarily caused by the high temperature in the calciner or in the areas of the riser pipe, cyclones of the last stage and the inlet zone of the rotary kiln of the combustion system. This temperature is above the melting point of soda, which is around 850 °C.
  • the calciner gas temperature is over 1000 °C.
  • Another disadvantage is that due to the build-up, complete or high-level deacidification, also referred to as calcination or decarbonization, of the dry mixture mentioned in the calciner does not appear possible in order to achieve or ensure a stable and shock-free process with a high leachability of the sintered material .
  • the present invention is therefore based on the object of providing a firing system and a method for producing sintered material at least from an aluminum-containing raw material, preferably nepheline, from a calcium-containing raw material, preferably limestone, and from a sodium carbonate-containing raw material, preferably soda, the raw materials being raw flour available to improve.
  • an aluminum-containing raw material preferably nepheline
  • a calcium-containing raw material preferably limestone
  • a sodium carbonate-containing raw material preferably soda
  • the firing system according to the invention for producing sintered material at least from an aluminum-containing raw material, preferably nepheline, from a calcium-containing raw material, preferably limestone, and from a sodium carbonate-containing raw material, preferably soda, the raw materials being in the form of raw flour
  • a preheater which has several cyclone stages for heating a raw meal mixture which is composed of the aluminum-containing and the calcium-containing raw materials, but not of the sodium carbonate-containing raw material
  • a calciner which receives the preheated raw meal mixture from the penultimate cyclone stage of the preheater, the preheated raw meal mixture being deacidified in the calciner, preferably at temperatures of over 1000 ° C, the calciner having a calciner burner,
  • a rotary kiln to which the homogeneous mixture is fed and in which the homogeneous mixture is burned to form the sintered material, the rotary kiln having a rotary kiln burner,
  • the raw meal mixture in the calciner does not contain any raw material containing sodium carbonate, preferably no soda
  • a high grade to preferably Complete deacidification of the raw meal mixture in the calciner can be achieved without the above-mentioned buildup occurring in the calciner or in other areas, in particular in the riser pipe, in the cyclones of the last stage of the preheater or in the inlet zone of the rotary kiln or the combustion system.
  • the calciner can still be operated at temperatures of over 1000 °C, for example 1030 °C.
  • the risk of buildup no longer exists if the deacidified raw meal mixture, after separation in the last cyclone stage, is first cooled by a cooler to such an extent that the melting temperature of the raw material containing sodium carbonate, preferably soda, is not reached.
  • the sodium carbonate-containing raw material, preferably soda is then added in a predetermined amount to the cooled down and deacidified or calcined raw meal mixture.
  • This mixture is then homogenized in the mixer and fed as a homogeneous mixture to the rotary kiln for the sintering process.
  • Homogenously mixed means that the mixture has the most homogeneous distribution of the individual substances in order to obtain a high-quality sintered material with high leachability.
  • shock blowers are provided at the inlet zone of the rotary kiln, which can be used if, under certain circumstances, approaches should form at the inlet zone of the rotary kiln.
  • the shock blowers blow away the deposits and thus serve to clean the inlet zone of the rotary kiln.
  • the cooler is designed as a downpipe or in the manner of a downpipe with a double-walled jacket, the coolant, preferably air, flowing through the jacket, preferably counter to the direction of fall of the deacidified raw meal mixture, so that the deacidified raw meal mixture is in the interior of the downpipe can be cooled to the desired temperature.
  • the coolant preferably air
  • the coolant flowing through the jacket, preferably counter to the direction of fall of the deacidified raw meal mixture, so that the deacidified raw meal mixture is in the interior of the downpipe can be cooled to the desired temperature.
  • At least one sensor is provided for determining the temperature of the deacidified raw meal mixture when it enters the cooler and/or in particular when it leaves the cooler.
  • At least one sensor is provided for determining and/or adjusting the temperature of the coolant as it enters the jacket and/or exits the jacket.
  • the at least one temperature measurement using a sensor enables the setting and control of parameters, for example the temperature of the coolant and the flow rate of the coolant, in order to cool the deacidified raw meal mixture in the interior of the downpipe to a desired temperature when it leaves the cooler.
  • the flow path of the coolant within the jacket is predetermined by an arrangement of one or more guide elements within the jacket in order to cool the deacidified raw meal mixture in the interior of the downpipe to the desired temperature.
  • the mixer is designed as a downpipe or in the manner of a downpipe, which is preferably connected directly and preferably in one piece to the downpipe of the cooler. Designing the mixer as a downpipe reduces the risk of build-up. Because the mixer's downpipe is virtually open a common axis connects to the outlet of the cooler, a more compact design of the combustion system is also achieved.
  • baffles are provided within the downpipe of the mixer. These can be, for example, projections, in particular plate-like projections, which protrude from the inner wall of the downpipe in a predetermined arrangement.
  • the baffles prevent the free falling of the cooled, deacidified raw meal mixture emerging from the cooler and the supplied raw material containing sodium carbonate, so that the desired mixing of the aforementioned components is achieved.
  • the baffles change the flow paths and cause different flow speeds. Preferably, a turbulent flow is created, which is conducive to a homogeneous mixture.
  • the downpipe of the mixer has at least one inlet opening in the upper third of the area facing the cooler, through which the raw material containing sodium carbonate in particular can be fed.
  • an analysis unit which analyzes the deacidified raw meal mixture with regard to its chemical composition and/or grain size, preferably online and preferably continuously while the deacidified raw meal mixture passes through the analysis unit.
  • Such an analysis enables a quick adjustment of process parameters to optimize the process and the calculation of the required addition amount of the raw material containing sodium carbonate, preferably soda, for better combustibility of the raw meal mixture at a lower sintering temperature.
  • adjustments can be made to the composition of the deacidified raw mixture by adding additives or additives, which can also be referred to as additives.
  • the analysis unit is connected downstream of the cooler. It can be advantageous if the amount of raw material containing sodium carbonate added to the deacidified raw meal mixture can be determined depending on the analysis data supplied by the analysis unit.
  • additives are provided, preferably stored in raw meal silos, for example an aluminum-containing additive, preferably nepheline, or a calcium-containing additive, preferably limestone, preferably in each case as raw meal, which is added to the deacidified raw meal mixture to produce the homogeneous mixture, which has a predetermined Composition and grain size should have, can be added, the type and amount of the additive preferably being able to be determined depending on the analysis data supplied by the analysis unit.
  • an aluminum-containing additive preferably nepheline
  • a calcium-containing additive preferably limestone
  • the dedusting system for dedusting the cooler, the separated dust preferably being able to be fed directly to the deacidified raw meal mixture leaving the cooler in order to maintain the chemical properties of the deacidified raw meal mixture unchanged and almost constant over the entire process
  • the dedusting system preferably has a bag filter for separating the dust.
  • the raw meal mixture can be deacidified up to 100%, preferably from 95% to 100%, in the calciner.
  • the cooler is designed as a direct cooler and/or indirect cooler, with different coolants, for example water and/or air, being able to be used directly or indirectly.
  • the cooler is designed as a screw conveyor with a double-walled jacket, with the coolant, for example air or water or mixtures of different coolants, flowing through the jacket so that the deacidified raw meal mixture in the interior of the screw conveyor can be cooled to the desired temperature .
  • the invention also relates to a method for producing sintered material at least from an aluminum-containing raw material, preferably nepheline, from a calcium-containing raw material, preferably limestone, and from a sodium carbonate-containing raw material, preferably soda, the raw materials being present as raw meals, whereby
  • a raw meal mixture which is composed of the aluminum-containing and the calcium-containing raw materials, but not of the sodium carbonate-containing raw material, is heated in a preheater that has several cyclone stages,
  • the preheated raw meal mixture is transferred from the penultimate cyclone stage of the preheater into a calciner, whereby the preheated raw meal mixture is preferably deacidified at temperatures of over 1000 ° C,
  • the homogeneous mixture is fed into a rotary kiln in which the homogeneous mixture is burned to form the sintered material, the rotary kiln having a rotary kiln burner,
  • the deacidified raw meal mixture is analyzed with regard to its chemical composition and/or grain size, preferably online and preferably continuously while it passes through an analysis unit.
  • the deacidified raw meal mixture is analyzed after it leaves the cooler. It can be advantageous if the amount of raw material containing sodium carbonate added to the deacidified raw meal mixture is determined depending on the analysis data preferably supplied by the analysis unit.
  • one or more than one additional additive preferably stored in one or more raw meal silos, which can also be referred to as additive for short, for example an aluminum-containing additive, preferably nepheline, or a calcium-containing additive, preferably limestone, preferably in each case Raw meal, the deacidified raw meal mixture for producing the homogeneous mixture, which should have a predetermined composition and grain size, are added, the type and amount of the additive preferably being determined depending on the analysis data preferably supplied by the analysis unit.
  • additive preferably stored in one or more raw meal silos, which can also be referred to as additive for short, for example an aluminum-containing additive, preferably nepheline, or a calcium-containing additive, preferably limestone, preferably in each case Raw meal, the deacidified raw meal mixture for producing the homogeneous mixture, which should have a predetermined composition and grain size, are added, the type and amount of the additive preferably being determined depending on the analysis data preferably supplied by the analysis unit.
  • the cooler is dedusted using a dedusting system, the separated dust preferably being fed directly to the deacidified raw meal mixture leaving the cooler in order to ensure that the chemical properties of the deacidified raw meal mixture remain almost unchanged.
  • the raw meal mixture is deacidified up to 100% in the calciner.
  • 1a is a schematic view of a first part of a combustion system according to the invention
  • Fig. 1b is a schematic view of a second part of the combustion system according to the invention adjoining the first part shown in Fig. 1a
  • Fig. 2 is a schematic view of an alternative design and arrangement of a cooler and mixer.
  • the combustion system 10 shown in FIGS. 1a and 1b forms a unit.
  • Fig. 1b can be seen on the right side of Fig. 1a.
  • the firing system 10 is used to produce sintered material from nepheline, limestone and soda, which are used as raw flour.
  • the combustion system 10 includes a preheater which has several cyclone stages 12, 14 for heating a raw meal mixture which is composed of nepheline and limestone, but not of soda.
  • the raw meal mixture is fed via a raw meal feed, not shown here, to the first or top cyclone stage, not shown here, of the preheater 14.
  • the raw flour mixture is heated to 800 °C and more.
  • the preheated raw meal mixture from the penultimate cyclone stage, indicated here by the arrow 12, is fed into a calciner 16.
  • the raw meal mixture is further heated to temperatures of over 1000 ° C by the exhaust gases from a rotary kiln 28 and by one or more calciner burners 18 and is thereby almost completely deacidified or decarbonized.
  • the required combustion air is led as tertiary air via a tertiary air line 46 from the outlet of the rotary kiln 28 and thus from the sinter cooler 32 into the calciner 16.
  • the deacidified raw meal mixture is conveyed from the calciner 16 into the last cyclone stage 14, which is referred to herein as a cyclone separator, where the deacidified raw meal mixture is separated from the gas stream and then fed to a cooler 20.
  • the cooled down, deacidified raw meal mixture next leaves the cooler 20 and passes through an analysis unit 34. Before that, it can be in the dedusting system 44 separated dust of the cooled down, deacidified raw meal mixture is mixed back in after leaving the cooler 20. This has no influence on the subsequent analysis.
  • the cooled down, deacidified raw meal mixture is analyzed with regard to its chemical composition and/or grain size, preferably on-line and preferably continuously while the cooled down, deacidified raw meal mixture passes through the analysis unit 34.
  • the cooled down, deacidified raw meal mixture is now supplied with a predetermined amount of soda 24 as an additive, preferably in the form of a raw meal, from an additive silo or raw meal silo 26.
  • a predetermined amount of soda 24 as an additive, preferably in the form of a raw meal, from an additive silo or raw meal silo 26.
  • deviations in the desired composition can be compensated for by various correction means 48.
  • additives stored in raw meal silos 36, 38 can be provided, in particular nepheline 40 or limestone 42, which are then supplied in predetermined quantities as an additive to the cooled, deacidified raw meal mixture together with soda 24.
  • the cooled down, deacidified raw meal mixture is then mixed with the soda 24 and possibly further additives 40, 42 in a mixer 22 to form a homogeneous mixture.
  • Homogenously mixed means that the mixture has the most homogeneous distribution of the individual substances in order to obtain a high-quality sintered material.
  • the homogeneous mixture is then fed into the rotary kiln inlet chamber of the rotary kiln 28.
  • the homogeneous mixture is burned into the sintered material in the rotary kiln 28.
  • the required thermal energy is provided by a rotary kiln burner 30.
  • the fired sintered material leaving the rotary kiln is then cooled in the sinter cooler 32, which is connected to a sinter cooler filter, shown here with an arrow 50 as a path to the sinter cooler filter.
  • the rotary kiln head is designed in such a way that the gas velocity is kept below the floating velocity of the sinter dust particles, thereby minimizing the dust load in the tertiary air. This makes it advantageous Dust circulation is prevented, which could otherwise have a negative impact on the sintering process.
  • Fig. 2 shows a schematic view of an alternative design and arrangement of a cooler 52 and mixer 54 in contrast to Fig. 1a. Not shown is the raw meal silo 26 shown in Fig. 1a, which is of course present in order to remove soda 24 from it and to the mixer 54.
  • the analysis unit 34 shown in Fig. 1a and the correction means 48 shown in Fig. 1a can advantageously also be provided in the alternative design and arrangement of a cooler 52 and mixer 54 shown in Fig. 2, even if these 34, 48 are not explicitly shown .
  • a dedusting system 44 can also advantageously be provided in the alternative design and arrangement of a cooler 52 and mixer 54 shown in FIG. 2, even if this 44 is not explicitly shown.
  • the cooler 52 shown in FIG. 2 is advantageously designed as a downpipe that has a double-walled jacket at least partially over its length.
  • a coolant 60 preferably air, flows through this jacket in the opposite direction to the falling direction of the deacidified raw meal mixture 62, so that the deacidified raw meal mixture 62 is cooled down to the desired temperature in the interior of the downpipe.
  • the flow path of the coolant 60 is predetermined within the jacket by an arrangement of one or more guide elements within the jacket in order to cool the deacidified raw meal mixture 62 in the interior of the downpipe to the desired temperature.
  • the mixer 54 shown in FIG. 2 is advantageously designed as a downpipe which is connected directly and preferably in one piece to the downpipe of the cooler 52.
  • Baffles 56 are provided within the downpipe of the mixer 54. These 56 project as plate-like projections from the inner wall of the downpipe in a predetermined arrangement.
  • the baffles 56 prevent the cooled, deacidified raw meal mixture 62 emerging from the cooler 52 and the supplied soda 24 from falling freely, so that the desired mixing of the aforementioned components is achieved.
  • the baffles 56 change the flow paths and cause different flow velocities, which also creates a turbulent flow, which is conducive to a homogeneous mixture.
  • the downpipe of the mixer 54 has an inlet opening 58 in the upper third of the area facing the cooler 52.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von gesinterten zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, der als Rohmehl vorliegt.

Description

Brennanlage und Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Materials zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, welcher als Rohmehl vorliegt.
Die Erfindung betrifft eine Brennanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Materials zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, welcher als Rohmehl vorliegt.
Zur Produktion von Aluminiumoxid aus aluminiumhaltigen Rohstoffen, beispielsweise Nephelin (Na,K)[AISiC>4], wird der aluminiumhaltige Rohstoff, insbesondere Nephelin, mit Kalkstein zermahlen, mit Soda als Additiv unter anderem zum Herabsetzen der Sintertemperatur beaufschlagt und zu einem homogenen Trockengemisch zusammengeführt. Das homogene Trockengemisch wird anschließend in einem Brennofen zu einem gesinterten Material gebrannt wird, um daraufhin aus dem erzeugten gesinterten Material das Aluminiumoxid unter Zugabe von Laugen oder anderen chemischen Verbindungen in einem nass-chemischen Verfahren auszuwaschen, wobei anschließend in einem hydro- metallurgischem Verfahren das Aluminiumoxid gewonnen wird.
Ein Verfahren zum Verarbeiten von aluminiumhaltigen Rohstoffen ist beispielsweise aus der WO 2016/082827 A1 bekannt.
Bekannte Brennanlagen und Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Materials aus einem homogenen Trockengemisch umfassen einen Vorwärmer, der aus mehreren Zyklonstufen zur Erwärmung des homogenen Trockengemisches besteht, einen Kalzinator, in dem das vorgewärmte Trockengemisch teilweise entsäuert wird und der mit einem Kalzi- natorbrenner ausgestattet ist, einen Drehrohrofen, in dem das teilweise entsäuerte Trockengemisch zum gesinterten Material gebrannt wird und der mit einem Drehrohrofenbrenner ausgestattet ist, und einen Sinterkühler zur Abkühlung des gebrannten gesinterten Materials. Konkret wird bei der Herstellung von gesintertem Material in nach dem Trockenverfahren arbeitenden Brennanlagen ein aluminiumhaltiger Rohstoff, wie Nephelin, mit einem calciumhaltigen Rohstoff, wie Kalkstein, zu einem Rohmehl zermahlen, mit Soda beaufschlagt und zu einem homogenen Trockengemisch zusammengeführt. Dieses Trockengemisch wird vorgewärmt, restgetrocknet, kalziniert, zum gesinterten Material gebrannt und dann abgekühlt. Die Energiezuführung für die Stoffumwandlung in derartigen Anlagen erfolgt durch Brennstoffzuführung in einen Drehrohrofen und in einen Kalzinator. In einem Sinterkühler erhitzte Luft wird zum Teil als so genannte Sekundärluft dem Drehrohrofen und zum Teil als so genannte Tertiärluft dem Kalzinator zugeführt. Die Abgase des Drehrohrofens werden durch eine Drehrohrofeneinlaufkammer zum Kalzinator geführt, durchströmen diesen und werden zusammen mit den im Kalzinator erzeugten Abgasen in den aus mehreren Zyklonstufen bestehenden Vorwärmer abgeführt. Der Vorwärmer besteht aus mehreren, meist 4, 5 oder 6 Zyklonstufen, die jeweils als Schwebegaswärmetauscher fungieren. Das homogene Trockengemisch wird dem Steigrohr der ersten bzw. obersten Zyklonstufe aufgegeben, durchwandert von oben nach unten die Zyklonstufen und wird aus der vorletzten bzw. zweituntersten Zyklonstufe in den Kalzinator zur teilweisen Entsäuerung geleitet. Hiernach wird das teilweise oder ganz entsäuerte Trockengemisch über die letzte bzw. unterste Zyklonstufe der Drehrohrofeneinlaufkammer des Drehrohrofens aufgegeben. Der Zyklonvorwärmer erwärmt, je nach Anzahl der Zyklonstufen, das Trockengemisch auf 850 bis 880°C. Zwischen dem Drehrohrofen und dem Vorwärmer ist der Kalzinator angeordnet. Das Trockengemisch kann im Kalzinator teilweise bis weit über 90% entsäuert werden. Die Verbrennungsluft wird als Tertiärluft über eine Tertiärluftleitung aus dem Sinterkühler dem Kalzinator zugeführt. Das im Kalzinator entsäuerte Trockengemisch wird mit Hilfe der letzten bzw. untersten Zyklonstufe aus dem Gasstrom abgeschieden und rutscht durch die Drehrohrofeneinlaufkammer in den Drehrohrofen. Der zylinderförmige Drehrohrofen umfasst üblicherweise eine Einlaufzone, eine Kalzinierzone, eine Übergangszone, eine Sinterzone und eine Auslaufzone. Das Drehrohr ist dabei in Längsrichtung leicht geneigt, so dass sich von der Einlaufzone zur Auslaufzone ein leichtes Gefälle ergibt. Das teilweise entsäuerte Trockenmehl wird dem Drehrohrofen in der Einlaufzone aufgegeben und dann aufgrund des Gefälles kontinuierlich durch den rotierenden Drehrohrofen gefördert. In der Kalzinierzone erfolgt dabei die Restentsäuerung des zuvor im Kalzinator teilweise entsäuerten Trockengemisches. Die thermische Umwandlung zum gesinterten Material findet in der Sinterzone statt. Die exakten Prozessdaten sind abhängig von der spezifischen Charakteristik der eingesetzten Rohmehle bzw. der Rohstoffe, der eingesetzten Brennstoffe, sowie der unterschiedlichen Umgebungsbedingungen. Das teilweise im Endbereich des Drehrohrofens, also in der Kühlzone des Drehrohrofens, gekühlte gesinterte Material wird mit einer Temperatur über 1000 °C zwecks Endkühlung einem Sinterkühler zugeführt, vorzugsweise aufgrund der hohen Rekuperation einem modernen Rostkühler.
Nachteil an der zuvor beschrieben Brennanlage bzw. dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Materials aus den genannten Rohstoffen bzw. Rohmehlen bzw. dem homogenen Trockengemisch ist die Gefahr der unkontrollierbaren Ansatzbildung in den Bereichen Kalzinator, Steigrohr, Zyklone der letzten Stufe und Einlaufzone des Drehrohrofens der Brennanlage sehr hoch. Diese Ansatzbildung kann zu Störungen des Brennanlagenbetriebs führen. Deshalb werden solche Ansätze üblicherweise im laufenden Betrieb der Brennanlage manuell entfernt, wobei die vorhandenen hohe Temperaturen nicht ungefährlich für diejenigen Personen sind, die den Ansatz entfernen.
Der nachfolgenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Ansatzbildung vorrangig durch die hohe Temperatur im Kalzinator bzw. in den Bereichen Steigrohr, Zyklone der letzten Stufe und Einlaufzone des Drehrohrofens der Brennanlage entsteht. Diese Temperatur liegt über dem Schmelzpunkt von Soda, der bei etwa 850 °C liegt. Die Kalzi- nator-Gastem perstur liegt dagegen bei über 1000 °C.
Nachteilig ist zudem, dass aufgrund der Ansatzbildung ein vollständiges oder hochgradiges Entsäuern, das auch als Kalzinieren oder Decarbonisieren bezeichnet wird, des genannten Trockengemisches in Kalzinator nicht möglich erscheint, um einen stabilen und stoßfreien Prozess mit hoher Auslaugungsfähigkeit des gesinterten Materials zu erreichen bzw. zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Brennanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Material zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, aus einem calciumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Kalkstein, und aus einem natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise Soda, wobei die Rohstoffe als Rohmehle vorliegen, zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Brennanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Brennanlage zur Herstellung von gesintertem Material zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, aus einem calciumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Kalkstein, und aus einem natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise Soda, wobei die Rohstoffe als Rohmehle vorliegen, umfasst
• einen Vorwärmer, der mehrere Zyklonstufen zur Erwärmung einer Rohmehlmischung, die sich aus dem aluminiumhaltigen und dem calciumhaltigen Rohstoff, nicht aber aus dem natriumcarbonathaltigen Rohstoff zusammensetzt, aufweist,
• einen Kalzinator, der die vorerwärmte Rohmehlmischung aus der vorletzten Zyklonstufe des Vorwärmers aufnimmt, wobei im Kalzinator die vorerwärmte Rohmehlmischung, vorzugsweise bei Temperaturen von über 1000 °C, entsäuert wird, wobei der Kalzinator einen Kalzinatorbrenner aufweist,
• einen Zyklonabscheider, der die letzte Zyklonstufe des Vorwärmers bildet, in dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kalzinator von der Gasphase abgeschieden wird,
• einen Kühler, dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Zyklonabscheider aufgegeben wird, und in dem die entsäuerte Rohmehlmischung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs liegende Temperatur heruntergekühlt wird,
• einen Mischer, dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kühler und der natriumcarbonathaltige Rohstoff in Form von Rohmehl vorzugsweise aus einem Rohmehlsilo zugeführt werden, wobei der Mischer diese zu einem homogenen Gemisch mischt,
• einen Drehrohrofen, dem das homogene Gemisch aufgegeben wird und in dem das homogene Gemisch zum gesinterten Material gebrannt wird, wobei der Drehrohrofen einen Drehrohrofenbrenner aufweist,
• und einen Sinterkühler zur Abkühlung des gebrannten gesinterten Materials.
Dadurch, dass die Rohmehlmischung im Kalzinator keinen natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise kein Soda, enthält, kann eine hochgradige bis vorzugsweise vollständige Entsäuerung der Rohmehlmischung im Kalzinator erreicht werden, ohne dass es zu der genannten Ansatzbildung im Kalzinator oder auch in anderen Bereichen, insbesondere im Steigrohr, in den Zyklonen der letzten Stufe des Vorwärmers oder in der Einlaufzone des Drehrohrofens, der Brennanlage kommt. Dabei kann der Kalzinator weiterhin mit Temperaturen von über 1000 °C, beispielsweise 1030 °C, gefahren werden. Die Gefahr der Ansatzbildung besteht insbesondere nicht mehr, wenn die entsäuerte Rohmehlmischung nach dem Abscheiden in der letzten Zyklonstufe zunächst durch einen Kühler soweit gekühlt wird, dass die Schmelztemperatur des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs, vorzugsweise des Sodas, unterschritten wird. Zu der heruntergekühlten und entsäuerten bzw. kalzinierten Rohmehlmischung wird dann der natriumcarbonathaltige Rohstoff, vorzugsweise Soda, in einer vorgegebenen Menge beigemischt. Dieses Gemisch wird dann im Mischer homogenisiert und als homogenes Gemisch dem Drehrohrofen für den Sinterungsprozess zugeführt. Homogen gemischt bedeutet, dass das Gemisch eine möglichst homogene Verteilung der Einzelsubstanzen aufweist, um ein qualitativ hochwertiges gesintertes Material mit hoher Auslaugungsfähigkeit zu erhalten.
Es kann von Vorteil sein, wenn an der Einlaufzone des Drehrohrofens eine Mehrzahl von so genannten Shock-Blowern vorgesehen sind, die einsetzbar sind, falls sich an der Einlaufzone des Drehrohrofens unter Umständen Ansätze ausbilden sollten. Die Shock-Blo- wer blasen die Ansätze weg und dienen somit der Reinigung der Einlaufzone des Drehrohrofens.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Kühler als Fallrohr oder nach Art eines Fallrohres mit doppelwandigem Mantel ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel, vorzugsweise Luft, vorzugsweise entgegen der Fallrichtung der entsäuerten Rohmehlmischung durch den Mantel strömt, so dass die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur kühlbar ist. Durch die Ausbildung als Fallrohr wird die Gefahr einer Ansatzbildung verringert. Dadurch, dass das Fallrohr quasi auf einer gemeinsamen Achse an den Auslass des Zyklonabscheiders anschließt, wird zudem eine kompaktere Bauweise der Brennanlage erreicht. Wird Luft als Kühlmittel verwendet, eignet sich insbesondere ein außerhalb des Mantels angeordnetes Gebläse, das den Luftstrom erzeugt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Sensor zur Ermittlung der Temperatur der entsäuerten Rohmehlmischung bei Eintritt in den Kühler und/oder insbesondere bei Austritt aus dem Kühler vorgesehen ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Sensor zur Ermittlung und/oder Einstellung der Temperatur des Kühlmittels bei Eintritt in den Mantel und/oder bei Austritt aus dem Mantel vorgesehen ist.
Die wenigstens eine Temperaturmessung mittels Sensor ermöglicht die Einstellung und Steuerung von Parametern, beispielsweise der Temperatur des Kühlmittels und der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels, um so die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Fallrohres auf eine gewünschte Temperatur beim Verlassen des Kühlers herunterzukühlen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Strömungsweg des Kühlmittels innerhalb des Mantels durch eine Anordnung eines oder mehr als eines Leitelements innerhalb des Mantels vorgegeben ist, um so die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur herunterzukühlen.
Neben dem Strömungsweg kann es auch vorteilhaft sein, die Strömungsgeschwindigkeit und die Kühlmitteltemperatur beim Einlass in den Mantel vorzugeben, um so die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur herunterzukühlen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Mischer als Fallrohr oder nach Art eines Fallrohres ausgebildet ist, das vorzugsweise direkt und vorzugsweise einstückig an das Fallrohr des Kühlers angeschlossen ist. Durch die Ausbildung des Mischers als Fallrohr wird die Gefahr einer Ansatzbildung verringert. Dadurch, dass das Fallrohr des Mischers quasi auf einer gemeinsamen Achse an den Auslass des Kühlers anschließt, wird zudem eine kompaktere Bauweise der Brennanlage erreicht.
Es kann von Vorteil sein, wenn innerhalb des Fallrohres des Mischers Schikanen vorgesehen sind. Diese können beispielsweise Vorsprünge, insbesondere plattenartige Vorsprünge, sein, die von der Innenwandung des Fallrohres in vorgegebener Anordnung vorspringen. Durch die Schikanen wird das freie Fallen der aus dem Kühler austretenden herunter gekühlten entsäuerten Rohmehlmischung und des zugeführten natriumcarbonathaltigen Rohstoffs verhindert, so dass eine gewünschte Durchmischung der vor genannten Komponenten erreicht wird. Die Schikanen verändern dabei die Strömungswege und bewirken unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten. Vorzugsweise entsteht eine turbulente Strömung, welche einer homogenen Mischung förderlich ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Fallrohr des Mischers im oberen Drittel des dem Kühler zugewandten Bereichs zumindest eine Einassöffnung aufweist, über die insbesondere der natriumcarbonathaltige Rohstoff zuführbar ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn eine Analyseeinheit vorgesehen ist, die die entsäuerte Rohmehlmischung hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder Korngröße analysiert, vorzugsweise on-line und vorzugsweise kontinuierlich während des Durchlaufens der entsäuerten Rohmehlmischung durch die Analyseeinheit. Ein solche Analyse ermöglicht eine schnelle Anpassung von Prozessparameter zur Optimierung des Verfahrens und die Berechnung der erforderlichen Zugabemenge des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs, vorzugsweise des Sodas, zur besseren Brennbarkeit der Rohmehlmischung bei niedrigerer Sintertemperatur. Zudem können aufgrund der Analyse Anpassungen hinsichtlich der Zusammensetzung der entsäuerten Rohmischung durch Zugabe von Additiven bzw. Zuschlägen, die auch als Zuschlagstoffe bezeichnet werden können, vorgenommen werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Analyseeinheit dem Kühler nachgeschaltet ist. Es kann von Vorteil sein, wenn die Menge des der entsäuerten Rohmehlmischung zugesetzten natriumcarbonathaltigen Rohstoffs in Abhängigkeit der von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festlegbar ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn weitere vorzugsweise in Rohmehlsilos gelagerte Zuschläge vorgesehen sind, beispielsweise ein aluminiumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Nephelin, oder ein calciumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Kalkstein, vorzugsweise jeweils als Rohmehl, welche der entsäuerten Rohmehlmischung zur Herstellung des homogenen Gemisches, das eine vorgegebene Zusammensetzung und Körnung aufweisen soll, zusetzbar sind, wobei die Art und die Menge des Zuschlages vorzugsweise in Abhängigkeit der von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festlegbar ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn eine Entstaubungsanlage zur Entstaubung des Kühlers vorgesehen ist, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise direkt die den Kühler verlassenden entsäuerten Rohmehlmischung zuführbar ist, um die chemische Eigenschafft der entsäuerten Rohmehlmischung über den gesamten Prozessverlauf unverändert und nahezu konstant zu erhalten, wobei die Entstaubungsanlage vorzugsweise einen Schlauchfilter zum Abscheiden des Staubes aufweist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Rohmehlmischung bis zu 100%, vorzugsweise von 95% bis 100%, im Kalzinator entsäuerbar ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Kühler als Direktkühler und/oder Indirektkühler ausgebildet ist, wobei verschiedene Kühlmittel, beispielsweise Wasser und/oder Luft, direkt oder indirekt einsetzbar sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Kühler als Schneckenförderer mit doppelwandigem Mantel ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel, beispielsweise Luft oder Wasser oder Mischungen verschiedener Kühlmittel, durch den Mantel strömt, so dass die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Schneckenförderers bis zur gewünschten Temperatur kühlbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von gesintertem Material zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, aus einem calciumhaltigen Roh-stoff, vorzugsweise Kalkstein, und aus einem natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise Soda, wobei die Rohstoffe als Rohmehle vorliegen, wobei
• eine Rohmehlmischung, die sich aus dem aluminiumhaltigen und dem calciumhaltigen Rohstoff, nicht aber aus dem natriumcarbonathaltigen Rohstoff zusammensetzt, in einem Vorwärmer, der mehrere Zyklonstufen aufweist, erwärmt wird,
• die vorerwärmte Rohmehlmischung aus der vorletzten Zyklonstufe des Vorwärmers in einen Kalzinator überführt wird, wobei die vorerwärmte Rohmehlmischung vorzugsweise bei Temperaturen von über 1000 °C entsäuert wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kalzinator in einen Zyklonabscheider, der die letzte Zyklonstufe des Vorwärmers bildet, überführt wird, in dem entsäuerte Rohmehlmischung von der Gasphase abgeschieden wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Zyklonabscheider in einen Kühler überführt wird, in dem die entsäuerte Rohmehlmischung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs liegende Temperatur heruntergekühlt wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kühler und der natriumcarbonathaltige Rohstoff, der als Additiv, vorzugsweise in Form eines Rohmehls, einem Additivsilo bzw. Rohmehlsilo entnommen wird, einem Mischer zugeführt werden, wobei der Mischer diese zu einem homogenen Gemisch mischt,
• das homogene Gemisch einem Drehrohrofen aufgegeben wird, in dem das homogene Gemisch zum gesinterten Material gebrannt wird, wobei der Drehrohrofen einen Drehrohrofenbrenner aufweist,
• das gebrannte gesinterte Material in einen Sinterkühler zur Abkühlung überführt wird.
Es kann von Vorteil sein, wenn die entsäuerte Rohmehlmischung hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder Korngröße analysiert wird, vorzugsweise on-line und vorzugsweise kontinuierlich während diese eine Analyseeinheit durchläuft.
Es kann von Vorteil sein, wenn die entsäuerte Rohmehlmischung nach dem Verlassen des Kühlers analysiert wird. Es kann von Vorteil sein, wenn die Menge des der entsäuerten Rohmehlmischung zugesetzten natriumcarbonathaltigen Rohstoffs in Abhängigkeit der vorzugsweise von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festgelegt wird.
Es kann von Vorteil sein, wenn ein oder mehr als ein weiterer vorzugsweise in einem oder mehreren Rohmehlsilos gelagerter Zuschlagstoff, der auch verkürzt als Zuschlag bezeichnet werden kann, beispielsweise ein aluminiumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Nephelin, oder ein calciumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Kalkstein, vorzugsweise jeweils als Rohmehl, der entsäuerten Rohmehlmischung zur Herstellung des homogenen Gemisches, das eine vorgegebene Zusammensetzung und Körnung aufweisen soll, zugesetzt sind, wobei die Art und die Menge des Zuschlages vorzugsweise in Abhängigkeit der vorzugsweise von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festgelegt wird.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Kühler mittels einer Entstaubungsanlage entstaubt wird, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise direkt der den Kühler verlassenden entsäuerten Rohmehlmischung zugeführt wird, um zu gewährleisten, dass die chemische Eigenschaft der entsäuerten Rohmehlmischung nahezu unverändert bleibt.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Rohmehlmischung bis zu 100% im Kalzinator entsäuert wird.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Brennanlage ergeben, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen schematisch:
Fig. 1a eine schematische Ansicht eines ersten Teils einer erfindungsgemäßen Brennanlage,
Fig. 1b eine schematische Ansicht eines an den in Fig. 1a dargestellten ersten Teil anschließenden zweiten Teils der erfindungsgemäßen Brennanlage, und Fig. 2 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung und Anordnung eines Kühlers und Mischers.
Die in den Fig. 1a und 1b dargestellte Brennanlage 10 bildet eine Einheit. Fig. 1b schließt ersichtlich auf der rechten Seite der Fig. 1a an. Die Brennanlage 10 dient zur Herstellung von gesintertem Material aus Nephelin, Kalkstein und Soda, welche als Rohmehle eingesetzt werden.
Die Brennanlage 10 umfasst einen Vorwärmer, der mehrere Zyklonstufen 12, 14 zur Erwärmung einer Rohmehlmischung, die sich aus Nephelin und Kalkstein, nicht aber aus Soda zusammensetzt, aufweist. Die Rohmehlmischung wird über eine hier nicht dargestellte Rohmehlaufgabe auf die erste oder oberste hier nicht dargestellte Zyklonstufe des Vorwärmers 14 aufgegeben. Im Vorwärmer wird die Rohmehlmischung auf 800 °C und mehr erwärmt. Die vorgewärmte Rohmehlmischung der vorletzten Zyklonstufe, vorliegend mit dem Pfeil 12 angedeutet, wird einem Kalzinator 16 aufgegeben. Im Kalzinator 16 wird die Rohmehlmischung durch die Abgase aus einem Drehrohrofen 28 sowie durch einen oder mehrere Kalzinatorbrenner 18 weiter auf Temperaturen von über 1000 °C erhitzt und dabei nahezu vollständig entsäuert bzw. decarbonisiert. Die benötigte Verbrennungsluft wird als Tertiärluft über eine Tertiärluftleitung 46 aus dem Auslauf des Drehrohrofens 28 und somit aus dem Sinterkühler 32 in den Kalzinator 16 geführt. Aus dem Kalzinator 16 wird die entsäuerte Rohmehlmischung in die letzte Zyklonstufe 14, die vorliegend als Zyklonabscheider bezeichnet wird, gefördert, wo entsäuerte Rohmehlmischung vom Gasstrom abgeschieden und anschließend einem Kühler 20 zugeführt wird.
Im Kühler 20 wird die entsäuerte Rohmehlmischung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur von Soda liegende Temperatur, vorzugsweise auf unter 850 °C, heruntergekühlt. Der Kühler 20 ist mit einer Entstaubungsanlage 44 zur Entstaubung des Kühlers 20 verbunden.
Die heruntergekühlte, entsäuerte Rohmehlmischung verlässt als nächstes den Kühler 20 und durchläuft eine Analyseeinheit 34. Zuvor kann der in der Entstaubungsanlage 44 abgeschiedene Staub der heruntergekühlten, entsäuerten Rohmehlmischung nach Verlassen des Kühlers 20 wieder zugemischt werden. Dies hat keinen Einfluss auf die nachfolgende Analyse. In der Analyseeinheit 34 wird die heruntergekühlte, entsäuerte Rohmehlmischung hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder Korngröße analysiert, vorzugsweise on-line und vorzugsweise kontinuierlich während des Durchlaufens der heruntergekühlten, entsäuerten Rohmehlmischung durch die Analyseeinheit 34.
In Abhängigkeit der von der Analyseeinheit 34 gelieferten Analysedaten wird der heruntergekühlten, entsäuerten Rohmehlmischung nunmehr eine vorgegebene Menge an Soda 24 als Additiv, vorzugsweise in Form eines Rohmehls, aus einem Additivsilo bzw. Rohmehlsilo 26 zugeführt. In Abhängigkeit der von der Analyseeinheit 34 gelieferten Analysedaten können Abweichungen in der gewünschten Zusammensetzung durch verschiedene Korrekturmittel 48 ausgeglichen werden. Als Korrekturmittel 48 können in Rohmehlsilos 36, 38 gelagerte Zuschläge vorgesehen sein, insbesondere Nephelin 40 oder Kalkstein 42, die dann in vorgegebenen Mengen als Zuschlag der heruntergekühlten, entsäuerten Rohmehlmischung nebst Soda 24 zugeführt werden.
Die heruntergekühlte, entsäuerte Rohmehlmischung wird dann mit dem Soda 24 und ggf. weiteren Zuschlägen 40, 42 in einem Mischer 22 zu einem homogenen Gemisch gemischt. Homogen gemischt bedeutet, dass das Gemisch eine möglichst homogene Verteilung der Einzelsubstanzen aufweist, um ein qualitativ hochwertiges gesintertes Material zu erhalten.
Das homogene Gemisch wird anschließend der Drehrohrofeneinlaufkammer des Drehrohrofens 28 aufgegeben. Im Drehrohrofen 28 wird das homogene Gemisch zum gesinterten Material gebrannt. Die erforderliche thermische Energie wird dabei von einem Drehofenbrenner 30 bereitgestellt. Das gebrannte den Drehrohrofen verlassende gesinterte Material wird anschließend im Sinterkühler 32 abgekühlt, der mit einem Sinterkühlerfilter, vorliegend mit einem Pfeil 50 als Weg zum Sinterkühlerfilter dargestellt, verbunden ist. Im Bereich des Sinterkühlers 32 ist der Drehohrofenkopf so konstruiert, dass die Gasgeschwindigkeit unter der Schwebegeschwindigkeit der Sinterstaubpartikeln gehalten und dadurch die Staubbeladung der Tertiärluft minimiert wird. Dadurch wird vorteilhaft die Staubzirkulation unterbunden, welche den Sinterprozess sonst negativ beeinflussen könnte.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer im Gegensatz zu Fig. 1a alternativen Ausgestaltung und Anordnung eines Kühlers 52 und Mischers 54. Nicht dargestellt ist das in Fig. 1a gezeigte Rohmehlsilo 26, welches natürlich vorhanden ist, um aus diesem Soda 24 zu entnehmen und dem Mischer 54 zuzuführen.
Die in Fig. 1a dargestellte Analyseeinheit 34 und die in Fig. 1a dargestellten Korrekturmittel 48 können vorteilhaft auch bei der in Fig. 2 dargestellten alternativen Ausgestaltung und Anordnung eines Kühlers 52 und Mischers 54 vorgesehen sein, auch wenn diese 34, 48 nicht explizit gezeigt werden.
Auch eine Entstaubungsanlage 44 kann vorteilhaft bei der in Fig. 2 dargestellten alternativen Ausgestaltung und Anordnung eines Kühlers 52 und Mischers 54 vorgesehen sein, auch wenn diese 44 nicht explizit gezeigt wird.
Der in Fig. 2 dargestellte Kühler 52 ist vorteilhaft als Fallrohr ausgebildet, dass über seine Länge zumindest teilweise einen doppelwandigen Mantel aufweist. Durch diesen Mantel strömt erfindungsgemäß ein Kühlmittel 60, vorzugsweise Luft, entgegen der Fallrichtung der entsäuerten Rohmehlmischung 62, so dass die entsäuerte Rohmehlmischung 62 im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur herunter gekühlt wird.
Der Strömungsweg des Kühlmittels 60 ist innerhalb des Mantels durch eine Anordnung eines oder mehr als eines Leitelements innerhalb des Mantels vorgegeben, um so die entsäuerte Rohmehlmischung 62 im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur herunterzukühlen.
Der in Fig. 2 dargestellte Mischer 54 ist vorteilhaft als Fallrohr ausgebildet, das direkt und vorzugsweise einstückig an das Fallrohr des Kühlers 52 angeschlossen ist. Innerhalb des Fallrohres des Mischers 54 sind Schikanen 56 vorgesehen. Diese 56 springen als plattenartige Vorsprünge von der Innenwandung des Fallrohres in vorgegebener Anordnung vor. Durch die Schikanen 56 wird das freie Fallen der aus dem Kühler 52 austretenden herunter gekühlten entsäuerten Rohmehlmischung 62 und des zugeführten Sodas 24 verhindert, so dass eine gewünschte Durchmischung der vorgenannten Komponenten erreicht wird. Die Schikanen 56 verändern dabei die Strömungswege und bewirken unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch auch eine turbulente Strömung entsteht, welche einer homogenen Mischung förderlich ist.
Für die Zuführung des Sodas 24 weist das Fallrohr des Mischers 54 im oberen Drittel des dem Kühler 52 zugewandten Bereichs eine Einlassöffnung 58 auf.
Bezugszeichenliste
(ist Teil der Beschreibung)
10 Brennanlage
12 vorletzte Zyklonstufe
14 letzte bzw. unterste Zyklonstufe bzw. Zyklonabscheider
16 Kalzinator
18 Kalzinatorbrenner
20 Kühler
22 Mischer
24 natriumcarbonathaltiger Rohstoff, vorzugsweise Soda
26 Rohmehlsilo
28 Drehrohrofen
30 Drehrohrofenbrenner
32 Sinterkühler
34 Analyseeinheit
36 Rohmehlsilo
38 Rohmehlsilo
40 aluminiumhaltiger Zuschlag
42 calciumhaltiger Zuschlag
44 Entstaubungsanlage
46 Tertiärluftleitung
48 Korrekturmittel
50 Sinterkühlerfilter bzw. Weg dorthin
52 Kühler
54 Mischer
56 Schikane
58 Einlassöffnung
60 Kühlmittel
62 Rohmehlmischung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Brennanlage (10) zur Herstellung von gesintertem Material zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, aus einem calciumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Kalkstein, und aus einem natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise Soda, wobei die Rohstoffe als Rohmehle vorliegen, umfassend
• einen Vorwärmer, der mehrere Zyklonstufen (12, 14) zur Erwärmung einer Rohmehlmischung, die sich aus dem aluminiumhaltigen und dem calciumhaltigen Rohstoff, nicht aber aus dem natriumcarbonathaltigen Rohstoff zusammensetzt, aufweist,
• einen Kalzinator (16), der die vorerwärmte Rohmehlmischung aus der vorletzten Zyklonstufe (12) des Vorwärmers aufnimmt, wobei im Kalzinator (16) die vorerwärmte Rohmehlmischung, vorzugsweise bei Temperaturen von über 1000 °C, entsäuert wird, wobei der Kalzinator (16) einen Kalzinatorbrenner (18) aufweist,
• einen Zyklonabscheider, der die letzte Zyklonstufe (14) des Vorwärmers bildet, in dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kalzinator (16) von der Gasphase abgeschieden wird,
• einen Kühler (20, 52), dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Zyklonabscheider (14) aufgegeben wird, und in dem die entsäuerte Rohmehlmischung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs liegende Temperatur heruntergekühlt wird,
• einen Mischer (22, 54), dem die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kühler (20, 52) und der natriumcarbonathaltige Rohstoff (24) in Form von Rohmehl vorzugsweise aus einem Rohmehlsilo (26) zugeführt werden, wobei der Mischer (22, 52) diese zu einem homogenen Gemisch mischt,
• einen Drehrohrofen (28), dem das homogene Gemisch aufgegeben wird und in dem das homogene Gemisch zu gesintertem Material gebrannt wird, wobei der Drehrohrofen (28) einen Drehrohrofenbrenner (30) aufweist,
• und einen Sinterkühler (32) zur Abkühlung des gebrannten gesinterten Materials.
2. Brennanlage (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (52) als Fallrohr oder nach Art eines Fallrohres mit doppelwandigem Mantel ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel, vorzugsweise Luft, vorzugsweise entgegen der Fallrichtung der entsäuerten Rohmehlmischung durch den Mantel strömt, so dass die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Fallrohres bis zur gewünschten Temperatur kühlbar ist.
3. Brennanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (54) als Fallrohr oder nach Art eines Fallrohres ausgebildet ist, das vorzugsweise direkt und vorzugsweise einstückig an das Fallrohr des Kühlers (52) angeschlossen ist.
4. Brennanlage (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Fallrohres des Mischers (54) Schikanen (56) vorgesehen sind.
5. Brennanlage (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr des Mischers (54) im oberen Drittel des dem Kühler zugewandten Bereichs zumindest eine Einassöffnung (58) aufweist, über die insbesondere der natriumcarbonathaltige Rohstoff (24) zuführbar ist.
6. Brennanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Analyseeinheit (34) vorgesehen ist, die die entsäuerte Rohmehlmischung hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder Korngröße analysiert, vorzugsweise on-line und vorzugsweise kontinuierlich während des Durchlaufens der entsäuerten Rohmehlmischung durch die Analyseeinheit (34).
7. Brennanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit (34) dem Kühler (20) nachgeschaltet ist.
8. Brennanlage (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des der entsäuerten Rohmehlmischung zugesetzten natriumcarbonathaltigen Rohstoffs (24) in Abhängigkeit der von der Analyseeinheit (34) gelieferten Analysendaten festlegbar ist.
9. Brennanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass weitere vorzugsweise in Rohmehlsilos (36, 38) gelagerte Zuschläge vorgesehen sind, beispielsweise ein aluminiumhaltiger Zuschlag (40), vorzugsweise Nephelin, oder ein calciumhaltiger Zuschlag (42), vorzugsweise Kalkstein, vorzugsweise jeweils als Rohmehl, welche der entsäuerten Rohmehlmischung zur Herstellung des homogenen Gemisches, das eine vorgegebene Zusammensetzung und Körnung aufweisen soll, zusetzbar sind, wobei die Art und die Menge des Zuschlages (40, 42) vorzugsweise in Abhängigkeit der von der Analyseeinheit (34) gelieferten Analysendaten festlegbar ist.
10. Brennanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entstaubungsanlage (44) zur Entstaubung des Kühlers (20) vorgesehen ist, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise direkt die den Kühler (20) verlassenden entsäuerten Rohmehlmischung zuführbar ist, wobei die Entstaubungsanlage (44) vorzugsweise einen Schlauchfilter zum Abscheiden des Staubes aufweist.
11. Brennanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmehlmischung bis zu 100% im Kalzinator (16) entsäuerbar ist.
12. Brennanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (20) als Direktkühler und/oder Indirektkühler ausgebildet ist, wobei verschiedene Kühlmittel, beispielsweise Wasser und/oder Luft, direkt oder indirekt einsetzbar sind.
13. Brennanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (20) als Schneckenförderer mit doppelwandigem Mantel ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel, beispielsweise Luft oder Wasser oder Mischungen verschiedener Kühlmittel, durch den Mantel strömt, so dass die entsäuerte Rohmehlmischung im Innenraum des Schneckenförderers bis zur gewünschten Temperatur kühlbar ist.
14. Verfahren zur Herstellung von gesintertem Material zumindest aus einem aluminiumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Nephelin, aus einem calciumhaltigen Rohstoff, vorzugsweise Kalkstein, und aus einem natriumcarbonathaltigen Rohstoff, vorzugsweise Soda, wobei die Rohstoffe als Rohmehle vorliegen, wobei • eine Rohmehlmischung, die sich aus dem aluminiumhaltigen und dem calciumhaltigen Rohstoff, nicht aber aus dem natriumcarbonathaltigen Rohstoff zusammensetzt, in einem Vorwärmer, der mehrere Zyklonstufen aufweist, erwärmt wird,
• die vorerwärmte Rohmehlmischung aus der vorletzten Zyklonstufe des Vorwärmers in einen Kalzinator überführt wird, wobei die vorerwärmte Rohmehlmischung vorzugsweise bei Temperaturen von über 1000 °C entsäuert wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kalzinator in einen Zyklonabscheider, der die letzte Zyklonstufe des Vorwärmers bildet, überführt wird, in dem entsäuerte Rohmehlmischung von der Gasphase abgeschieden wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Zyklonabscheider in einen Kühler überführt wird, in dem die entsäuerte Rohmehlmischung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur des natriumcarbonathaltigen Rohstoffs liegende Temperatur heruntergekühlt wird,
• die entsäuerte Rohmehlmischung aus dem Kühler und der natriumcarbonathaltige Rohstoff, der als Rohmehl einem Rohmehlsilo entnommen wird, einem Mischer zugeführt werden, wobei der Mischer diese zu einem homogenen Gemisch mischt,
• das homogene Gemisch einem Drehrohrofen aufgegeben wird, in dem das homogene Gemisch zum gesinterten Material gebrannt wird, wobei der Drehrohrofen einen Drehrohrofenbrenner aufweist,
• das gebrannte gesinterte Material in einen Sinterkühler zur Abkühlung überführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die entsäuerte Rohmehlmischung hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder Korngröße analysiert wird, vorzugsweise on-line und vorzugsweise kontinuierlich, während diese eine Analyseeinheit durchläuft.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die entsäuerte Rohmehlmischung nach dem Verlassen des Kühlers analysiert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des der entsäuerten Rohmehlmischung zugesetzten natriumcarbonathaltigen Rohstoffs in Abhängigkeit der vorzugsweise von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festgelegt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehr als ein weiterer vorzugsweise in einem Rohmehlsilo gelagerter Zuschlag, beispielsweise ein aluminiumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Nephelin, oder ein calciumhaltiger Zuschlag, vorzugsweise Kalkstein, vorzugsweise jeweils als Rohmehl, der entsäuerten Rohmehlmischung zur Herstellung des homogenen Gemisches, das eine vorgegebene Zusammensetzung und Körnung aufweisen soll, zugesetzt sind, wobei die Art und die Menge des Zuschlages vorzugsweise in Abhängigkeit der vorzugsweise von der Analyseeinheit gelieferten Analysendaten festgelegt wird.
19. Brennanlage nach einem der Anspruch 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler mittels einer Entstaubungsanlage entstaubt wird, wobei der abgeschiedene Staub vorzugsweise direkt der den Kühler verlassenden entsäuerten Rohmehlmischung zugeführt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmehlmischung bis zu 100%, vorzugsweise vollständig, im Kalzinator entsäuert wird.
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