WO2008074048A1 - Verringerung des gehaltes von abgasen beim herstellen von zementklinker - Google Patents

Verringerung des gehaltes von abgasen beim herstellen von zementklinker Download PDF

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WO2008074048A1
WO2008074048A1 PCT/AT2007/000579 AT2007000579W WO2008074048A1 WO 2008074048 A1 WO2008074048 A1 WO 2008074048A1 AT 2007000579 W AT2007000579 W AT 2007000579W WO 2008074048 A1 WO2008074048 A1 WO 2008074048A1
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WO
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raw meal
preheater
raw
calcium
mill
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Application number
PCT/AT2007/000579
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English (en)
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Inventor
Peter Schwei
Original Assignee
Knoch, Kern & Co. Kg
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/364Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
    • C04B7/365Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing by extracting part of the material from the process flow and returning it into the process after a separate treatment, e.g. in a separate retention unit under specific conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016Arrangements of preheating devices for the charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material

Definitions

  • the invention relates to a process for producing cement clinker in which raw materials, such as e.g. Calcium carbonate, ground in a mill to a raw meal and then the raw meal is preheated in a preheater and calcined to form calcium oxide in a calciner and then fired in an oven.
  • raw materials such as e.g. Calcium carbonate
  • the invention relates to a device for producing cement clinker, with a mill, in which raw materials, such. Calcium carbonate, milled to a raw meal, a preheater, a calciner and an oven.
  • Cement is a hydraulic binder and the most important raw material for the production of concrete, which is by far the most common building material.
  • the production of cement is essentially the fusion of a well-defined and compositionally controlled mixture of certain raw materials, in particular limestone / calcium carbonate (CaCO 3 ), quartz, iron oxide and clay. Limestone and quartz make up about 85% of the total mass. In a kiln, the mixture is heated to high temperatures, usually at 1400 to 1500 0 C, and partially melted. This involves a chemical and physical transformation of the raw material mixture into so-called clinker. The actual cement is produced by grinding it with aggregates, which can vary depending on the cement type.
  • the production of cement can be subdivided into the following process steps: - Preparation, mixing and grinding of raw materials into raw meal, which a kiln is supplied
  • Calcination (deacidification): The calcination takes place at temperatures below 1000 0 C (800 to 900 0 C) and separates the calcium carbonate (CaCO 3 ) in calcium oxide (CaO) and carbon dioxide (CO 2 ), the latter escapes.
  • the cause of sulfur dioxide (SO 2 ) emissions in the cement industry is essentially the sulfur from the sulfides of the raw material, where the sulfides oxidize to sulfur dioxide.
  • SO 2 sulfur dioxide
  • the addition of pure hydrated lime / calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) for binding the sulfur dioxide is known.
  • the disadvantage is that due to the high operating costs of its use, especially at high sulfur dioxide emissions is uneconomical, which is why advised in the prior art to use sulfur dioxide scrubbers.
  • the invention is based on the object to provide a method for producing cement clinker and an apparatus for performing the method, with which a reduction in the content of exhaust gases, in particular sulfur dioxide is achieved without having the mentioned disadvantage.
  • the manufacturing process is performed such that at one point, preferably after the calciner, a flour is present, which contains a content of soft burned, with the addition of water-extinguishable calcium oxide.
  • This calcined flour is removed in the required amount by a removal device continuously borrowed or discontinuous. The amount withdrawn is determinable and depends on the amount of calcium hydroxide required to achieve the emission target of sulfur dioxide or related emissions, or the ability to otherwise use the product, e.g. for fertilizer, lime, or the like.
  • the removed flour is subjected to a hydration process, cooled or uncooled, in order to convert the calcium oxide into calcium hydroxide by quenching.
  • Degradation can be carried out in the context of the invention both by applying water to the raw meal, preferably by spraying, as well as by introducing raw meal into the water, preferably by stirring.
  • the amount of heat of the removed flour is converted via heat exchangers into heat energy.
  • the hydrated hot meal produced in the context of the process according to the invention is passed into an intermediate bunker and stored therein for further use.
  • hydrated hot meal can be removed from the intermediate bunker and raw meal added before it is fed to the heat exchanger. In this way, an accurate control of the sulfur dioxide emission is possible.
  • removed hot meal is cooled and removed from the process.
  • This cooled hot meal can be used commercially as a calcium oxide-containing product. Also, the use of hot meal in environmental technology is conceivable.
  • the calcium hydroxide-containing product contained in the process according to the invention after quenching can be taken from the cycle of the process according to the invention in a variant of the process according to the invention and used in other products or processes.
  • examples of such products or processes are building products, as a product for exhaust gas purification, as a product for water purification, as a product that can be used in the environmental sector.
  • the raw meal after the raw meal mill and before the raw meal silo is given calcium hydroxide.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus for producing cement clinker according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic view of an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a further embodiment of a device according to the invention
  • 4 and 5 alternatively usable devices for quenching calcium oxide.
  • Fig. 1 a device for producing cement according to the prior art is shown, in which the path of the aforementioned, calcium carbonate having raw materials from the raw meal over the cement clinker to the ground cement is visible.
  • This device initially has a device 1 for mixing the raw materials and then a mill 2, by means of which the raw materials used are processed into a raw meal.
  • the ground raw meal may optionally be stored in a corresponding container, such as a silo 3.
  • a preheater 4 and a calciner 5 are arranged to improve the energy efficiency of the entire device.
  • a kiln 6 usually a rotary kiln, as the actual core technology in the manufacture of cement clinker.
  • the previously treated raw meal is further heated and converted chemically and physically into cement clinker.
  • a cooler 7 and a reservoir 8, such as a silo may be arranged, according to which the cement clinkers are optionally milled with the addition of aggregates to a feed 24 in a mill 9 to cement.
  • FIGS. 2 and 3 show embodiments of the device according to the invention in which the raw material mixture is in turn ground in the mill 2.
  • the mill 2 is associated with a separator 10, such as a filter or cyclone, for separating the exhaust gases leaving the mill 2 from their solids content.
  • a separator 10 such as a filter or cyclone
  • the exhaust gas escapes into the environment, wherein the deposited solid particles are returned to the manufacturing process and together with the ground raw meal into the silo 3, which may be a homogenization silo in the context of the invention arrive.
  • the raw meal passes through the preheater 4, in which the majority of the produced in the manufacturing process of cement clinker sulfur dioxide is formed, in the calciner 5.
  • the original calcium carbonate is separated into calcium oxide and carbon dioxide:
  • a device 11 for removing calcined raw meal, which now has a certain amount of calcium oxide, is provided.
  • the raw meal, which was not removed, is fed to the kiln 6 and thus to a sintering process, as described for FIG. 1. Details of the further processing will not be discussed further, since these can be carried out as known from the prior art and are not relevant to the understanding of the invention.
  • At least one device for processing the extracted raw meal is arranged downstream of the means 11 for removing calcined raw meal.
  • two means are provided for processing the extracted raw meal, namely first a device 12 for cooling the raw meal and then a device 13 for extinguishing the raw meal.
  • the raw meal can be introduced into the device 13 and then for hydration, ie for the formation of calcium hydroxide be added to the existing in the raw meal calcium oxide, with water.
  • the device 13 has at least one water supply, ie a connection to a water reservoir, for extinguishing the raw meal (FIGS. 4 and 5).
  • a means 14 for returning the processed raw meal is provided.
  • the device 13 for extinguishing the raw meal is directly or indirectly in contact with regions arranged upstream of the preheater 4 (FIG. 2) or with the preheater 4 itself (FIG. 3).
  • the removed and processed -nun calcium hydroxide contained raw meal is thus returned to the preheater 4 or in the line between the silo 3 and the preheater 4 or in the exhaust pipe between the preheater 4 and the mill 2 or directly into the mill 2 and binds there with the formation of calcium sulfite or calcium sulfate, a majority of the sulfur dioxide flowing with further gas from the preheater 4 in the direction (arrow 15) of the silo 3. If the raw meal is quenched to form a suspension, then this suspension is preferably applied directly in the uppermost stages of the preheater 4 or in the exhaust pipe after the preheater 4.
  • the gas is not directed in the direction of the arrow 15 in the silo 3, but bypasses this by means of a arranged in front of the preheater 4 line 16, which opens directly into the mill 2.
  • the gas flows into the separator 10, with sulfur dioxide being bound both in the mill 2 and in the separator 10, so that little sulfur dioxide is contained in the exhaust gases leaving the device for producing cement clinker.
  • the solids content from the separator 10 is back in recycled the circuit, namely in the line between the mill 2 and the silo. 3
  • the calcium sulphite or calcium sulphate formed when sulfur dioxide is bound is decomposed in the kiln 6 at the temperatures prevailing there, with sulfur dioxide flowing with the exhaust gases via the calciner 5 and, in turn, being almost completely incorporated there.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a device 13 according to the invention for quenching the raw meal by flow hydration, in which raw meal is introduced into the device 13 and subsequently mixed with water.
  • this alternative variant for transferring the calcium oxide contained in the raw meal in calcium hydroxide (z. B. Between 750 and HOO 0 C) is removed after the calciner 5 through the device 11 for extracting the calcined raw meal hot raw meal, and means to 20 0 C temperature-controlled fresh air passed in the manner of a pneumatic conveying by an optionally U-shaped tube 17.
  • two water supplies 18, 19 open to extinguish the calcium hydroxide by applying water to the raw meal, wherein the raw meal is cooled to about 200 0 C.
  • a different number of connections to one or more water reservoirs can be provided.
  • a filter device 20 is provided, can escape from the top vapors and down quenched raw meal, which can be used as described above for sulfur dioxide binding, is deducted.
  • This already extinguished raw meal can also be supplied to a device 21 for extinguishing with further addition of water, before it is fed into the preheater 4 upstream region or in the preheater 4 itself.
  • Fig. 5 shows another alternatively usable device 13 for extinguishing raw meal, in front of which (optionally) the device 12 for cooling the raw meal is arranged. In between is (also optional) an aerator 22 is provided in which the still hot raw meal is cooled. The quenching of the raw meal is now not (as in Fig. 4) by applying, in particular spraying, of water on the raw meal but by introducing the raw meal into the water.
  • the device 13 for quenching the raw meal first 23 presented water and then stirred the raw meal, so that a pumpable suspension is formed means of a water supply.
  • the amount of water to be used is greater in this variant than in the previous variant to ensure that the suspension thus formed can be transported without problems by means of a pump.

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Abstract

Zur Verringerung des Gehaltes von Abgasen insbesondere an Schwefeldioxid beim Herstellen von Zementklinker wird nach einem Kalzinator (5) Kalziumoxid aufweisendes Rohmehl entnommen, gekühlt und zur Bildung von Kalziumhydroxid aus dem Kalziumoxid mit Wasser versetzt. Das so aufbereitete Rohmehl wird in den Bereich vor einem Vorwärmer (4) bzw. in den Vorwärmer (4) selbst rückgeführt und bindet dort einen Großteil des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids. Das Abgas wird, bevor es in die Umgebung entweicht, gefiltert, wobei der Feststoffanteil im Kreislauf wieder dem Herstellungsprozess zugeführt wird.

Description

Verringerung des Gehaltes von Abgasen beim Herstellen von Zementklinker
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zementklinker, bei dem Rohstoffe, wie z.B. Kalziumcarbonat, in einer Mühle zu einem Rohmehl gemahlen werden und anschließend das Rohmehl in einem Vorwärmer vorgewärmt und unter Bildung von Kalziumoxid in einem Kalzinator kalziniert sowie in weiterer Folge in einem Ofen gebrannt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Zementklinker, mit einer Mühle, in welcher Rohstoffe, wie z.B. Kalziumcarbonat, zu einem Rohmehl mahlbar sind, einem Vorwärmer, einem Kalzinator und einem Ofen.
Zement ist ein hydraulisches Bindemittel und das wichtigste Ausgangs- material für die Herstellung von Beton, dem weitaus gebräuchlichsten Baumaterial.
Nachdem der Produktionsprozess des Zementes hinsichtlich des Bedarfs an thermischer und elektrischer Energie sowie der maximalen Produktionskapazitäten ständig weiterentwickelt wurde und mittlerweile nur noch geringfügige Verbesserungen zu erzielen sind, spielen heute andere Kriterien eine wichtige Rolle. Hierbei ist die Minimierung der Investitionskosten bei gleichzeitig hoher Anlagenverfügbarkeit und optimaler Prozesskontrolle ein Entwicklungsschwerpunkt. Darüber hinaus sind heute hohe Anforderungen an die Umweltverträglichkeit des Produktionsprozesses und hierbei hauptsächlich an die Emissionsbegrenzung zu erfüllen.
Die Produktion von Zement ist im Wesentlichen die Verschmelzung einer genau definierten und in ihrer Zusammensetzung überwachten Mischung aus bestimmten Rohstoffen, insbesondere Kalkstein/Kalziumcarbonat (CaCO3) , Quarz, Eisenoxid und Tonerde. Kalkstein und Quarz machen dabei ca. 85% der Gesamtmasse aus. In einem Brennofen wird das Gemisch auf hohe Temperaturen, in der Regel auf 1400 bis 15000C, erhitzt und partiell geschmolzen. Dabei erfolgt eine chemische und physikalische Umwandlung des Rohstoffgemisches in sog. Klinker. Der eigentliche Zement entsteht durch deren Vermahlung mit Zuschlagsstoffen, die je nach Zementsorte variieren können.
Die Herstellung von Zement kann grundlegend in die folgenden Prozessschritte unterteilt werden: - Aufbereiten, Mischen und Mahlen der Rohstoffe zu Rohmehl, welches einem Brennofen zugeführt wird
Kalzinierung (Entsäuerung) : Die Kalzinierung erfolgt bei Temperaturen unter 10000C (800 bis 9000C) und trennt das Kalziumcarbonat (CaCO3) in Kalziumoxid (CaO) und Kohlendioxid (CO2) auf, wobei letzteres entweicht .
- Brennen des Rohmehls zu Klinker (Sinterung) im Brennofen und dessen zugeordneten Anlagenteilen: Mit bis auf 15000C steigender Temperatur beginnt der Sinter-Prozess (Klinkerbildung) , wobei eine lavaähnliche Masse mit komplexer chemischer Zusammensetzung entsteht. Der Klinker wird zur Abkühlung in einen Kühler geführt. Vermahlung des Klinkers zur Herstellung von Zement
Ursache von Schwefeldioxid (SO2) -Emissionen in der Zementindustrie ist im Wesentlichen der Schwefel aus den Sulfiden des Rohmaterials, wobei die Sulfide zu Schwefeldioxid oxidieren. Bei hohen Sulfidschwefel- Gehalten im Rohmaterial können gesetzliche Emissionsgrenzen nicht eingehalten werden und zusätzliche emissionsmindernde Maßnahmen sind erforderlich. Die Zugabe von reinem Kalkhydrat/Kalziumhydroxid (Ca(OH)2) zum Binden des Schwefeldioxids ist dabei bekannt. Nachteilig ist jedoch, dass aufgrund der hohen Betriebskosten dessen Einsatz insbesondere bei hohen Schwefeldioxid-Emissionen unwirtschaftlich ist, weshalb im Stand der Technik zu einem Einsatz von Schwefeldioxid-Wäschern geraten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen von Zementklinker sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit welchen eine Verringerung des Gehaltes von Abgasen insbesondere an Schwefeldioxid erreicht wird, ohne den angesprochenen Nachteil aufzuweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Des Weiteren wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 17 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß werden Anteile von Kalziumoxid aufweisendem Rohmehl zur
Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schadstoffen, wie Schwefeldi- oxid und/oder Fluorwasserstoff und/oder Chlorwasserstoff, dem Herstel- lungsprozess entnommen, aufbereitet und wieder dem Herstellungsprozess rückgeführt. Die Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schwefeldioxid erfolgt durch integrierte Produktion von Kalziumhydroxid bei der Produktion von Zementklinker und der Zuführung von dem selbst hergestelltem Kalziumhydroxid zu der Produktion von Zementklinker. Bei der Zugabe von selbst hergestelltem Kalziumhydroxid in einer der chemischen Zusammensetzung entsprechenden Mehrmenge als bei der Verwendung von extern zugeführtem, reinem Kalziumhydroxid, wird die gleiche Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schwefeldioxid erreicht wie mit reinem Kalzium- hydroxid, wobei die Betriebskosten und insbesondere laufende Anschaffungskosten reduziert werden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in einer erheblichen Kosteneinsparung bei gleichbleibender Einhaltung der Emissionswerte.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Herstellungsprozess derart geführt, dass an einer Stelle, vorzugsweise nach dem Kalzinator, ein Mehl vorhanden ist, das einen Gehalt an weich gebranntem, unter Zugabe von Wasser löschbarem Kalziumoxid enthält. Dieses kalzinierte Mehl wird in der erforderlichen Menge durch eine Entnahmeeinrichtung kontinuier- lieh oder auch diskontinuierlich entnommen. Die Entnahmemenge ist festlegbar und hängt ab von der erforderlichen Menge an Kalziumhydroxid zur Erreichung des Emissionszieles von Schwefeldioxid oder damit zusammenhängenden Emissionen bzw. nach der Möglichkeit, das Produkt auch anderweitig zu verwenden, z.B. für Düngemittel, Bodenkalk, oder dergleichen. Das entnommene Mehl wird je nach Ausführungsform gekühlt oder ungekühlt einem Hydratationsprozess zugeführt, um das Kalziumoxid durch Ablöschen in Kalziumhydroxid umzuwandeln.
Das Ablöschen kann im Rahmen der Erfindung sowohl durch Aufbringen von Wasser auf das Rohmehl, vorzugsweise durch Aufsprühen, als auch durch Einbringen von Rohmehl in das Wasser, vorzugsweise durch Einrühren, erfolgen.
Durch Kalziumhydroxid lassen sich wegen der Einbindung des Schwefeldi- oxid dessen Emissionen und damit zusammenhängende bzw. gleich reagierende Emissionen, z.B. Fluorwasserstoff (HF) oder Chlorwasserstoff (HCl) reduzieren.
Beim Herstellen von Zementklinker entsteht Schwefeldioxid vorwiegend beim Vorwärmen des Rohmehls. Beim Kalzinieren entweicht weniger Schwe- feldioxid mit den Abgasen, da dort bereits Kalziumoxid vorhanden ist, welches das Schwefeldioxid weitgehend absorbiert. Für die Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schwefeldioxid bei der Klinkerproduktion wird das gewonnene Kalziumhydroxid -d.h. das entnommene, und nach dem Zusatz von Wasser das Kalziumhydroxid enthaltende Rohmehl- in besonders bevorzugten Ausführungsformen entweder dem Vorwärmer oder einem vor dem Vorwärmer angeordnetem Bereich zugeführt.
Beim Binden von Schwefeldioxid durch Kalziumhydroxid entstehendes Kalzi— umsulfit bzw. Kalziumsulfat wird im Brennofen bei den dort herrschenden Temperaturen zersetzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Kalziumoxid nicht verbraucht, sondern immer wieder im Kreislauf geführt, sodass Kalziumoxid bzw. Kalziumoxid enthaltendes Mehl für die Bildung von Zementklinker nicht fehlt. Somit wird die ursprünglich vorhandene Menge an Rohmehl auch tatsächlich zum Bilden von Zementklinker eingesetzt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Wärmemenge des entnommenen Mehls über Wärmetauscher in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind noch folgende Varianten in Betracht gezogen.
Das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte hydratisier- te Heißmehl wird in einen Zwischenbunker geleitet und in diesem zur weiteren Verwendung gelagert. Beispielsweise kann hydratisiertes Heißmehl aus dem Zwischenbunker entnommen und Rohmehl zugegeben werden, bevor dieses dem Wärmetauscher aufgegeben wird. Auf diese Weise ist eine genaue Regelung der Schwefeldioxid-Emission möglich.
In einer anderen möglichen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird entnommenes Heißmehl gekühlt und dem Prozess entnommen. Dieses gekühlte Heißmehl kann als kalziumoxidhaltiges Produkt gewerblich eingesetzt werden. Auch der Einsatz des Heißmehls in der Umwelttechnologie ist denkbar.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Ablöschen enthaltene, kalzi- umhydroxidhältige Produkt kann in eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dem Kreislauf des erfindungsgemäßen Verfahrens entnommen werden und in anderen Produkten oder Prozessen eingesetzt werden. Bei- spiele für solche Produkte oder Prozesse sind Bauprodukte, als Produkt zur Abgasreinigung, als Produkt zur Wasserreinigung, als Produkt, das im Umweltbereich verwendet werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch möglich, dass dem Rohmehl nach der Rohmehlmühle und noch vor dem Rohmehlsilo kalziumhydroxid aufgegeben wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von Zementklinker gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 und 5 alternativ verwendbare Vorrichtungen zum Ablöschen von Kalziumoxid.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Zement gemäß dem Stand der Technik dargestellt, bei welcher der Weg der eingangs genannten, Kalziumcarbonat aufweisenden Rohstoffe vom Rohmehl über die Zementklinker bis zum gemahlenen Zement ersichtlich ist.
Diese Vorrichtung weist anfangs eine Einrichtung 1 zum Mischen der Rohstoffe auf sowie anschließend eine Mühle 2, mittels welcher die eingesetzten Rohstoffe zu einem Rohmehl verarbeitet werden. Das gemahlene Rohmehl kann gegebenenfalls in einem entsprechenden Behälter, wie einem Silo 3, zwischengelagert werden. In weiterer Folge sind zur Verbesserung der Energieeffizienz der gesamten Vorrichtung ein Vorwärmer 4 und ein Kalzinator 5 angeordnet.
Nach dem Kalzinator 5 befindet sich ein Brennofen 6, in der Regel ein Drehrohrofen, als eigentliche Kerntechnologie beim Herstellen von Zementklinker. Im Brennofen 6 wird das bisher behandelte Rohmehl weiter aufgeheizt und chemisch und physikalisch in Zementklinker umgewandelt. Es wird nur allgemein erwähnt, dass nach dem Brennofen 6 ein Kühler 7 sowie ein Vorratsbehälter 8, wie ein Silo, angeordnet sein können, nach welchen die Zementklinker gegebenenfalls unter Zugabe von Zuschlagsstoffen an einer Einspeisung 24 in einer Mühle 9 zu Zement gemahlen werden. Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welchen die Rohstoffmischung wiederum in der Mühle 2 gemahlen wird. Der Mühle 2 ist eine Abscheidevorrichtung 10, wie ein Filter oder ein Zyklon, zugeordnet, um die aus der Mühle 2 austretenden Abgase von ihrem Feststoffanteil zu trennen. Das Abgas entweicht in die Umgebung, wobei die abgeschiedenen Feststoffpartikel dem Herstellungsprozess wieder zugeführt werden und zusammen mit dem gemahlenen Rohmehl in den Silo 3, der im Rahmen der Erfindung ein Homogenisierungssilo sein kann, gelangen.
Aus dem Silo 3 gelangt das Rohmehl über den Vorwärmer 4, in welchem die Hauptmenge des im Herstellungsprozess von Zementklinker entstehenden Schwefeldioxids gebildet wird, in den Kalzinator 5. Im Kalzinator wird das ursprünglich vorhandene Kalziumcarbonat in Kalziumoxid und Kohlendioxid getrennt:
CaCO3 -> CaO + CO2 Kalziumcarbonat Kalziumoxid Kohlendioxid
Nach dem Kalzinator 5 ist eine Einrichtung 11 zum Entnehmen von kalzinierten Rohmehl, welches nun einen gewissen Anteil an Kalziumoxid auf- weist, vorgesehen. Das Rohmehl, welches nicht entnommen wurde, wird wie zu Fig. 1 beschrieben dem Brennofen 6 und damit einem Sinterungsprozess zugeführt. Auf Details der weiteren Verarbeitung wird nicht weiter eingegangen, da diese wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgeführt werden können und für das Verständnis der Erfindung nicht von Belang sind.
Der Einrichtung 11 zum Entnehmen von kalzinierten Rohmehl ist wenigstens eine Einrichtung zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls nachgeordnet. In den in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen sind jeweils zwei Einrichtungen zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls vorgesehen, nämlich erst ein Vorrichtung 12 zum Kühlen des Rohmehls und anschließend eine Vorrichtung 13 zum Ablöschen des Rohmehls.
Dazu kann das Rohmehl in die Vorrichtung 13 eingebracht werden und anschließend zur Hydratation, d.h. zur Bildung von Kalziumhydroxid aus dem im Rohmehl vorhandenen Kalziumoxid, mit Wasser versetzt werden. Die Vorrichtung 13 weist zum Ablöschen des Rohmehls wenigstens eine Wasserzufuhr, d.h. eine Verbindung zu einem Wasserreservoir, auf (Fig. 4 und 5) .
CaO + H2O -> Ca(OH)2 Kalziumoxid Wasser Kalziumhydroxid
Nach den Einrichtungen zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls ist eine Einrichtung 14 zum Rückführen des aufbereiteten Rohmehls vorgesehen. Über diese Einrichtung 14 zum Rückführen des aufbereiteten Rohmehls steht die Vorrichtung 13 zum Ablöschen des Rohmehls mittelbar oder unmittelbar mit vor dem Vorwärmer 4 angeordneten Bereichen (Fig. 2) oder mit dem Vorwärmer 4 selbst (Fig. 3) in Verbindung.
Das entnommene und aufbereitete -nun Kalziumhydroxid enthaltene- Rohmehl wird somit in den Vorwärmer 4 oder in die Leitung zwischen dem Silo 3 und dem Vorwärmer 4 oder in die Abgasleitung zwischen dem Vorwärmer 4 und der Mühle 2 oder direkt in die Mühle 2 rückgeführt und bindet dort unter Bildung von Kalziumsulfit bzw. Kalziumsulfat einen Großteil des Schwefeldioxids, das mit weiterem Gas aus dem Vorwärmer 4 in Richtung (Pfeil 15) des Silos 3 strömt. Wenn das Rohmehl unter Ausbilden einer Suspension abgelöscht wird, so wird diese Suspension vorzugsweise direkt in den obersten Stufen des Vorwärmers 4 oder in der Abgasleitung nach dem Vorwärmer 4 aufgegeben.
Ca(OH)2 + SO2 -> CaSO3 bzw. CaSO4 + H2O
KalziumSchwefelKalziumKalziumhydroxid dioxid sulfit sulfat
Das Gas wird in Richtung des Pfeils 15 jedoch nicht in den Silo 3 geleitet, sondern umgeht diesen mittels einer im Bereich vor dem Vorwärmer 4 angeordneten Leitung 16, welche direkt in die Mühle 2 mündet. Ausgehend von der Mühle 2 strömt das Gas in die Abscheidevorrichtung 10, wobei sowohl in der Mühle 2 als auch in der Abscheidevorrichtung 10 Schwefeldioxid gebunden wird, so dass in den Abgasen, welche die Vorrichtung zum Herstellen von Zementklinker verlassen, wenig Schwefeldioxid enthalten ist. Der Feststoffanteil aus der Abscheidevorrichtung 10 wird wieder in den Kreislauf zurückgeführt, nämlich in die Leitung zwischen der Mühle 2 und dem Silo 3.
Das beim Binden von Schwefeldioxid entstehende Kalziumsulfit bzw. Kalzi- umsulfat wird im Brennofen 6 bei den dort herrschenden Temperaturen zersetzt, wobei Schwefeldioxid mit den Abgasen über den Kalzinator 5 strömt und dort wiederum nahezu vollständig eingebunden wird.
In Fig. 4 ist eine im Rahmen der Erfindung verwendbare Ausführungsform einer Vorrichtung 13 zum Ablöschen des Rohmehls durch Strömungshydratation gezeigt, bei welcher Rohmehl in die Vorrichtung 13 eingebracht und anschließend mit Wasser versetzt wird. Bei dieser alternativen Variante zum Überführen des im Rohmehl enthaltenen Kalziumoxids in Kalziumhydroxid wird nach dem Kalzinator 5 über die Einrichtung 11 zum Entnehmen von kalzinierten Rohmehl heißes Rohmehl (z. B. Zwischen 750 und HOO0C) entnommen und mittels auf 200C temperierter Frischluft nach Art einer pneumatischen Förderung durch ein gegebenenfalls U-förmiges Rohr 17 geleitet. In das Rohr 17 münden zwei Wasserzufuhren 18, 19, um das Kalziumhydroxid durch Aufbringen von Wasser auf das Rohmehl abzulöschen, wobei das Rohmehl auf etwa 2000C abgekühlt wird. Im Rahmen der Erfindung kann auch eine andere Anzahl an Verbindungen zu einem oder mehreren Wasserreservoirs vorgesehen sein.
Am Ende des Rohres 17 ist eine Filtervorrichtung 20 vorgesehen, aus der oben Brüden abströmen können und unten abgelöschtes Rohmehl, welches wie oben beschrieben zur Schwefeldioxid-Bindung verwendet werden kann, abgezogen wird. Dieses bereits abgelöschte Rohmehl kann auch einer Einrichtung 21 zum Nachlöschen unter weiterem Zusatz von Wasser zugeführt werden, bevor es in den Vorwärmer 4 vorgeordneten Bereich oder in den Vorwärmer 4 selbst geführt wird.
Fig. 5 zeigt eine weitere, alternativ verwendbare Vorrichtung 13 zum Ablöschen von Rohmehl, vor welcher (optional) die Vorrichtung 12 zum Kühlen des Rohmehls angeordnet ist. Dazwischen ist (ebenfalls optional) ein Belüfter 22 vorgesehen, in welchem das noch heiße Rohmehl gekühlt wird. Das Ablöschen des Rohmehls erfolgt nun nicht (wie in Fig. 4) durch Aufbringen, insbesondere Aufsprühen, von Wasser auf das Rohmehl sondern durch Einbringen des Rohmehls in das Wasser.
Dazu wird in der Vorrichtung 13 zum Ablöschen des Rohmehls zuerst mit- tels einer Wasserzufuhr 23 Wasser vorgelegt und anschließend das Rohmehl eingerührt, so dass eine pumpbare Suspension entsteht. Die einzusetzende Wassermenge ist bei dieser Variante größer als bei vorgehender Variante, um sicher zu stellen, dass die so gebildete Suspension ohne Probleme mittels einer Pumpe befördert werden kann.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Zur Verringerung des Gehaltes von Abgasen insbesondere an Schwefeldioxid beim Herstellen von Zementklinker wird nach einem Kalzinator 5 Kalziumoxid aufweisendes Rohmehl entnommen, gekühlt und zur Bildung von Kalziumhydroxid aus dem Kalziumoxid mit Wasser versetzt. Das so aufbereitete Rohmehl wird in den Bereich vor einem Vorwärmer 4 bzw. in den Vorwärmer 4 selbst rückgeführt und bindet dort einen Großteil des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids. Das Abgas wird, bevor es in die Umgebung entweicht, gefiltert, wobei der Feststoffanteil im Kreislauf wieder dem Herstellungsprozess zugeführt wird.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zum Herstellen von Zementklinker, bei dem Rohstoffe, wie z.B. Kalziumcarbonat, in einer Mühle (2) zu einem Rohmehl gemahlen werden und anschließend das Rohmehl in einem Vorwärmer (4) vorgewärmt und unter Bildung von Kalziumoxid in einem Kalzinator (5) kalziniert sowie in weiterer Folge in einem Brennofen (6) gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Anteile von Kalziumoxid aufweisendem Rohmehl zur Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schadstoffen, wie Schwefeldi- oxid und/oder Fluorwasserstoff und/oder Chlorwasserstoff, dem Herstel- lungsprozess entnommen, aufbereitet und wieder dem Herstellungsprozess rückgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Kalzinieren ein festlegbarer Anteil des kalzinierten Rohmehls entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entnommene Rohmehl in einem Kühler (12) gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im entnommenen Rohmehl enthaltene Kalziumoxid durch Ablöschen mit Wasser in Kalziumhydroxid überführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser auf das Rohmehl aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmehl in das Wasser eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das abgelöschte Rohmehl gefiltert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das abgelöschte Rohmehl nach dem Filtern nachgelöscht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalziumhydroxid aufweisende Rohmehl zum Binden von beim Herstellen von Zement entstehenden Schadstoffen, wie Schwefeldioxid und/od- er Fluorwasserstoff und/oder Chlorwasserstoff, eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das abgelöschte Rohmehl einem vor dem Vorwärmer (4) angeordnetem Bereich zugeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das abgelöschte Rohmehl dem Vorwärmer (4) zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas vom Vorwärmer (4) direkt in die Mühle (2) geleitet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas nach der Mühle (2) durch ein Abscheidevorrichtung (10) geführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Abscheidevorrichtung (10) abgetrennten Feststoffe dem Herstellungs- prozess rückgeführt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die entnommenen, im Rohmehl vorhandenen Anteile von Kalziumverbindungen zur Verringerung des Gehaltes von Abgasen an Schadstoffen im Kreislauf geführt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge des entnommenen Rohmehls in Wärmeenergie umgewandelt wird.
17. Vorrichtung zum Herstellen von Zementklinker, mit einer Mühle (2), in welcher Rohstoffe, wie z.B. Kalziumcarbonat, zu einem Rohmehl mahlbar sind, einem Vorwärmer (4), einem Kalzinator (5) und einem Brennofen (6), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (11) zum Entnehmen von Kalziumoxid aufweisendem Rohmehl, wenigstens eine Einrichtung zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls und wenigstens eine Einrichtung (14) zum Rückführen des aufbereiteten Rohmehls vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) zum Entnehmen von Kalziumverbindungen aufweisendem Rohmehl nach dem Kalzinator (5) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls eine Vorrichtung (12) zum Kühlen des Rohmehls aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine andere Einrichtung zum Aufbereiten des entnommenen
Rohmehls wenigstens eine Vorrichtung (13) zum Ablöschen des Rohmehls aufweist .
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (13) zum Ablöschen des Rohmehls wenigstens eine Verbindung
(18, 19, 23) zu einem Wasserreservoir angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder nach der Vorrichtung (13) zum Ablöschen des Rohmehls ein Filter (20) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13) zum Ablöschen des entnommenen Rohmehls mittelbar oder unmittelbar mit dem Vorwärmer (4) in Verbindung steht.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ablöschen des entnommenen Rohmehls mittelbar oder unmittelbar mit vor dem Vorwärmer (4) angeordneten Bereichen in Verbindung steht.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte Leitung (16) vom vor dem Vorwärmer (4) angeordnetem Bereich zur Mühle (2) angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Mühle (2) eine Abscheidevorrichtung (10) zugeordnet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung zum Aufbereiten des entnommenen Rohmehls ein Wärmetauscher zugeordnet ist.
28. Verwendung von Zwischenprodukten des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von Stoffen zum Bearbeiten von Boden.
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