WO2022068983A1 - Method and device for flue gas desulphurisation, in particular desulphurisation of exhaust gas from large-scale pyrometallurgical processes with high sulphur dioxide content - Google Patents

Method and device for flue gas desulphurisation, in particular desulphurisation of exhaust gas from large-scale pyrometallurgical processes with high sulphur dioxide content Download PDF

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Albin Dobersek
Andreas Gieseler
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Engineering Dobersek GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for flue gas desulfurization, in particular for desulfurization of exhaust gases from industrial pyrometallurgical processes with high sulfur dioxide contents, according to the preamble of claims 1 and 11.
  • the invention also relates to a method for extracting non-ferrous metals from a mining site with mining of sulfidic ores, including the aforementioned flue gas desulfurization method according to the preamble of patent claim 12.
  • Flue gas desulfurization processes with wet absorption using calcareous reagents have been in use on an industrial scale for decades, for example for flue gas cleaning in coal-fired power plants, with large quantities of so-called FGD gypsum being produced as a fundamentally reusable residue that can be used in the construction industry.
  • the fields of application for such wet absorption desulfurization processes are usually characterized by relatively low sulfur dioxide contents in the exhaust gas of less than 1 percent by volume.
  • the object of the invention is to desulfurize exhaust gases with a high sulfur dioxide content, such as those produced in large-scale industrial pyrometallurgical processes, in an economical manner by means of a wet absorption process, with the resulting residues possibly being used further in a particularly sensible manner.
  • a method for the desulfurization of industrial exhaust gases with SO 2 -Output contents in the range between 12 and 30% by volume in particular a method for the desulfurization of exhaust gases from large-scale pyrometallurgical processes, is proposed, the desulfurization being carried out by a Wet absorption process with atomization of an absorbent in the form of an aqueous solution or suspension, whereby an FGD gypsum suitable for further processing for construction industry applications is to be produced.
  • the dilution step only has to be taken if the raw sulfur dioxide content of the exhaust gases is outside the capacities of the subsequent wet absorber cascade. With a range of 4 to 10% by volume, however, this capacity is significantly higher than is possible with conventional wet absorption processes.
  • the FGD gypsum produced above can be integrated particularly advantageously into an overall process of non-ferrous metal extraction as follows, in that the non-ferrous metal extraction is designed as follows: i) mining of the sulphide ores; ii) beneficiation of the ores with subsequent pyrometallurgical processing of the non-ferrous metal concentrates; iii) waste gas cleaning of the sulphur-containing roasting waste gases according to the process described above; iv) calcining the FGD gypsum obtained in step iii) to anhydrite; v) Use of the anhydrite obtained in step iv) as a binder for the production of a filler for the backfill; vi) Use of the filler obtained in step v) for backfilling, preferably in situ, or other use of the anhydrite, for example in the construction industry.
  • the filler in step v) can be produced on the basis of cement with the addition of anhydrite as a binder and optionally with the addition of other residues from the metallurgical processes, such as suitable slags.
  • the anhydrite obtained in the above steps is contained in the filler in quantitative proportions, for example with proportions by weight of at least 10%, 25% or more.
  • One aspect of the present invention - which can also be considered fundamentally independent of the specifically described desulfurization process - is therefore also FGD gypsum from the desulfurization of exhaust gases from pyrometallurgical processes (or other FGD gypsum obtained) by calcination To process anhydrite and then to use this anhydrite as a binder for a filler for the backfill (also referred to as backfill), which can then - especially in the event that ore mining and ore smelting take place close to each other - be transported locally with little transport effort - Can be used so that a cycle concept for the sulfur can be closed.
  • the absorption process according to this invention allows, through the sequential arrangement of (at least) three SO2 absorbers, designed according to the absorption and crystallization time necessary to achieve the degree of desulfurization specified for each stage, to achieve both a high degree of desulfurization of approx 99%, as well as to produce gypsum with an optimal particle size distribution and particle shape, which is optimal for its dewatering and calcination.
  • the optimal FGD gypsum formation is achieved in particular by the fact that the SO 2 - degrees of separation ⁇ n are not chosen to be the same in all stages or as high as possible, but are chosen lower at least in the first stage than in the last stage, where the degrees of separation from the first to the last stage are particularly preferably chosen to increase significantly. In this way, the crystallization processes can be controlled at all stages with regard to a starting product that is optimal for the purposes of the invention.
  • a salable product By calcining the gypsum to form anhydrite, a salable product can then be produced that can be used in the construction industry, for example.
  • this product can be used as a binder in the production of mixtures for backfilling. This closes a "sulphur cycle"; i.e. the sulfur first extracted as part of an ore is finally conveyed back into the mine as part of the inert filling mixture.
  • the process and the system are able to provide a product for the mine backfill in addition to an effective exhaust gas desulfurization of the highly concentrated exhaust gases.
  • the separation efficiency target value for the first spray absorber is chosen to be rh target 75%, preferably rh target 65%, particularly preferably rh target 60% and/or the separation efficiency target value for the last spray absorber is selected with ⁇ m target >80%, preferably with ⁇ m target 90%, particularly preferably with ⁇ m target >95%.
  • the separation efficiency target value for the first spray absorber ⁇ 1 target is at least 20 percentage points lower than the separation efficiency target value for the last spray absorber ⁇ m target. Furthermore, it can preferably be provided that all separation efficiency target values, starting with the separation efficiency target value of the first spray absorber ili soii 'continue over the separation efficiency target values of the or the intermediate spray absorber ⁇ 2 ... mi soii> up to the Separation efficiency target value of the last spray absorber ⁇ m target are each chosen to increase.
  • the process is preferably designed in such a way that a total SO 2 target degree of separation of at least 99%, preferably at least 99.5%, is achieved.
  • the above step a) can be preceded by dedusting of the exhaust gases, in particular in an electrostatic precipitator or fabric filter.
  • the first spray absorber can be followed by an additional oxidation tank, through which the absorbent that has flowed through the first spray absorber is then passed, for the purpose of increasing the oxidation and crystallization time.
  • Air should preferably be additionally blown into one or more of the spray absorbers.
  • the calcareous neutralizing agent as the main component can be selected from one or more of the substances CaCO 3 , CaO and/or Ca(OH) 2 .
  • the gypsum suspension obtained from the spray absorbers in one or more of the provided spray absorbers is first thickened and classified in hydrocyclone stations assigned to the respective spray absorber(s), with the coarser fraction for dewatering be routed while the finer fraction is routed back into the respective absorption process.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the overall concept according to the invention, including the mountain offset;
  • FIG. 2 shows a more detailed diagram of the flue gas cleaning according to the invention.
  • FIG. 3 shows a sub-diagram for FIG. 2 with the steps of anhydrite production.
  • FIG. 1 shows a general scheme of an overall concept according to the invention for flue gas desulfurization in large-scale pyrometallurgical processes, in the example for use in a copper extraction plant with two furnaces.
  • a three-stage absorber arrangement is provided with a first, a second and a third spray absorber 10, 12, 14 (also referred to as REA I, II, III in FIG. 1 or as A1, A2, A3 in FIG. 2).
  • a limestone suspension which is obtained via a mill 24, the ground material being mixed with the so-called circulating water, is fed to each of these, as described in more detail below.
  • the FGD gypsum obtained in all three stages 10, 12, 14 is dewatered in a unit 26 and calcined in a unit 28 to form anhydrite. Finally, this anhydrite is processed in a unit 30 with various additives, such as tailings, slag and cement, to form a backfill material which can then preferably be used locally for backfilling or for backfilling at the relevant ore mines.
  • various additives such as tailings, slag and cement
  • the flue gas cleaning according to the invention is shown in more detail in FIG.
  • the sulphur-containing flue gases originating from the pyrometallurgy are fed in at 18 and mixed with a predetermined amount of air (in the example approx. 2 parts air to 1 part flue gas) at 20 in order to adjust the sulfur oxide content for the subsequent process control.
  • a predetermined amount of air in the example approx. 2 parts air to 1 part flue gas
  • the flue gas is then successively passed through three spray absorbers 10, 12 and 14 or A1, A2 and A3, with the first spray absorber to achieve the required oxidation and crystallization time and thus the specified degree of desulfurization and the optimum particle size distribution in the FGD - Gypsum is an oxidation or crystallization tank 16 downstream.
  • the exhaust gases from metallurgical furnaces contain significant amounts of SO 2 .
  • the exhaust gas is fed into a scrubbing process in which finely ground limestone is used as a neutralizing agent for the pollutant gas components that react acidically in aqueous solution.
  • the gross chemical reaction that takes place here is the following: SO 2 ) g + 1/2 O 2 ) g + 2 H 2 O + CaCO 3 ) f —> CaSO 4 * 2 H 2 O ) f + CO 2 ) g
  • indices g, I and f indicate that the respective components are added to or removed from the process in gaseous (g), soluble (I) or solid form (f). In fact, however, all the specified reaction steps only take place in the aqueous phase; This means that the gases SO 2 and O2 have to be absorbed, the solid CaCOa has to dissolve and the solid CaSO4*2H2O has to be able to crystallize.
  • the mechanical implementation of these reactions is based on the technique of handling suspensions and bulk materials.
  • the product component that is almost exclusively present due to the composition of the harmful gas load is CaSO 4 *2H 2 O ("gypsum”), so that it can be characterized as a "limestone-gypsum process”.
  • the content of dissolved salts in the absorber suspension can only be influenced by discharging the waste water appropriately.
  • the exhaust gases from the upstream pyrometallurgical process are first freed from dust in electrostatic precipitators (not shown in the drawings). They leave the filter with an SO 2 content of around 12 - 30% by volume and an exhaust gas temperature of 300 - 400 °C.
  • the desulfurization plant In the desulfurization plant, the SO 2 content is reduced by a total of approx. 99%.
  • the desulfurization plant (REA for short) consists of three series-connected absorbers 10, 12, 14 and an additional oxidation tank 16 for the first absorber. The downstream connection of the oxidation tank 16 ensures the required oxidation and crystallization time and thus the specified degree of desulfurization for the first absorption stage and the optimum grain size distribution in the FGD gypsum.
  • the exhaust gases are first diluted with about 515,000 Nm 3 /h of air at the point marked with the reference number 20 and thus cooled to about 150 °C. Cooling down with an evaporative cooler is not possible because the water content in the exhaust gas downstream of the evaporative cooler means that not enough water can evaporate in the FGD and the temperature in the FGD becomes too high.
  • the gypsum suspension obtained during the desulfurization process is first thickened in hydrocyclone stations 32a-c and temporarily stored in two gypsum suspension containers 34a, b.
  • the FGD gypsum is classified in the hydrocyclones 32a-c, so that the coarser fraction is routed to dewatering, while the finer fraction is routed back to the absorption process, where the particles act as crystallization nuclei and thus help to form contribute to an optimal grain distribution of the gypsum produced in the absorption process.
  • the coarser suspension fraction discharged from the hydrocyclones 32a-c is pumped to belt filters 36a, b, where it is dewatered.
  • the dewatered gypsum is then stored for further processing in a store with a buffer capacity of approx. 24 hours. From the store, the gypsum reaches the calcination plant 42 (cf. FIG. 3), in which anhydrite is formed from the calcium sulphate dihydrate. This anhydrite is used as a binder in the mixture for backfilling or backfilling of the excavation cavities.
  • the limestone absorbent required for the process is delivered as crushed limestone with a grain size of up to 60 mm (e.g. by rail) and stored in a warehouse with a storage capacity of approx. 7 days. From there, the crushed limestone reaches a total of four limestone mills (referred to collectively as 24 in FIG. 1) via dosing silos. Depending on requirements, two to three mills are in operation. The limestone is crushed in the mill and then classified in a hydrocyclone station, collectively designated 24 .
  • the end product is a 25% by weight limestone suspension with a particle size D80 ⁇ 40 ⁇ m, which is metered into the absorbers.
  • the absorbers 10, 12, 14 as spray washers operated in countercurrent have to fulfill the following functions: In the gas-side circuit:
  • the rate-limiting step is the dissolution process of the limestone in the washing liquid
  • the continuous neutralization of the absorbed noxious gases requires a corresponding supply of limestone suspension.
  • the limestone suspension is produced in the limestone grinding plant 24 and initially stored in buffer tanks. From there it is pumped to the absorbers 10, 12, 14.
  • the absorbers 10, 12, 14 must be dimensioned according to the necessary residence time.
  • gypsum based on the SO 2 /CaCO 3 reaction requires oxygen. Depending on the oxygen partial pressure of the flue gas, oxygen is also absorbed. Measured against the requirements of the gypsum formation reaction, however, the amount of oxygen contained in the exhaust gas is generally not sufficient. For this reason, additional air must be supplied to the absorbers. This air is generated with four (plus one reserve unit) turbo compressors. The air is injected into the absorbers below the liquid level (via the "Oxiluff" supply 38) and is finely distributed by the agitators in the vicinity of the absorbers 10, 12, 14. According to the design, the absorbers 10, 12, 14 are operated with a suspension with a solids content of approx.
  • the amount of scrubbing liquid circulated or sprayed for the SO 2 absorption is many times that which evaporates when the flue gas stream entering the absorbers 10, 12, 14 cools down or becomes saturated. A special cooling or quenching zone in front of the actual absorbers 10, 12, 14 is therefore not required.
  • emergency spraying is provided in the absorber inlet of the first absorber.
  • the emergency nozzle serves to cool the exhaust gases until the exhaust gas flaps have blocked the way to the FGD and opened the way to an "emergency chimney". This ensures that the gas temperature in the absorber 10 does not rise above 80°C.
  • the inlet channel into the absorbers 10, 12, 14 is flushed discontinuously in order to avoid caking.
  • fine droplet separators are arranged on the absorber outlet side (not shown).
  • the droplet eliminators consist of individual cassettes containing s-shaped PP lamellae as separating elements. Flushing the separator elements with process water prevents incrustations in this area and thus an increase in pressure loss.
  • the last absorber 14 is equipped with two droplet separator levels in a row in order to increase the separation efficiency.
  • the waste gas to be desulfurized from the two furnaces (feed at point 18) is initially installed downstream of the furnace-side system parts, not shown, with the aid of a Booster fan promoted to a mixing chamber 20 and mixed there with fresh air to cool and dilute the exhaust gases.
  • the fresh air pressure required is generated by a fresh air blower.
  • the exhaust gases behind the mixing chamber 20 are routed to the absorbers 10, 12, 14 connected in series and leave the last of the three absorbers 14 through a chimney 22 on the absorber 14. to bypass the plant and discharge the exhaust gases directly via the existing chimneys.
  • Appropriate flue gas flaps are provided for the necessary shut-offs.
  • the absorbers 10, 12, 14 are designed as countercurrent spray tower scrubbers.
  • the nozzles are distributed over six levels, with one circulating pump supplying each nozzle level.
  • a droplet separator prevents droplets from being carried over into the clean gas.
  • the droplet separator of the last absorber consists of two levels. These are arranged one above the other with a spacing of approx. 2.5 m.
  • the drip catchers consist of plastic cassettes with S-shaped lamellae, which are rinsed with process water in sections at intervals.
  • Limestone is used as a neutralizing agent for desulfurization.
  • the limestone is delivered as crushed limestone, stored, dosed and wet-ground in ball mills. The amount of liquid required for this is taken from a circuit water tank 40 of the FGD. After the limestone suspension has been classified in a hydrocyclone station (not shown), it is temporarily stored in the limestone suspension tanks (not shown) and pumped from there to the absorbers 10, 12, 14 via a ring line.
  • the quantity of limestone suspension supplied to the first two absorbers 10, 12 is supplied in proportion to the incoming SCte load and as a function of the SCte degree of separation of the respective absorber.
  • the amount of limestone fed to the last absorber 14 is also metered in proportion to the incoming SCte load.
  • the pH value of the absorber suspension has a corrective effect here.
  • Gypsum suspension is conveyed from the respective absorber 10, 12, 14 to the hydrocyclones 32a-c by means of gypsum extraction pumps.
  • the number of open hydrocyclones 32a-c is constant.
  • the hydrocyclone underflow with a solids content of approx.
  • the hydrocyclone overflow is fed to the circuit water tank 40 as so-called circuit water. If necessary, ie if too little circulating water comes from the cyclones, process water is fed into the circulating water tank 40 . If too much circulating water is generated by the cyclones 32a-c, the hydrocyclone overflow is pumped back into the respective absorber 10, 12, 14.
  • the suspension is pumped from the gypsum suspension containers 34a, b to seven (plus one reserve unit) belt filters 36a, b, where it is dewatered to about 10% by weight residual moisture and then conveyed to the wet gypsum store.
  • the wet gypsum store has a storage capacity of about 24 hours and serves as a buffer between the FGD and the calcination plant 42 (cf. FIG. 3). This consists of two calcination lines (not shown individually), which are supplied with gypsum according to the filling levels in the dosing silos there via a conveyor line assigned to the corresponding calcination line.
  • Anhydrite is produced by FGD gypsum calcination at a specified temperature. Studies have shown that FGD gypsum is well suited for the production of anhydrite.
  • the calcination system 42 represents a multi-stage thermal treatment of the gypsum and consists of the following main process steps: drying 26, preheating, calcination and product cooling 44.
  • the chilled anhydrite is transported to a finished product warehouse with a capacity for 7 days.
  • the loading of the gypsum on railway wagons is for 8 h/day provided, for which two lines of the same power are provided.
  • the finished product is preferably transported to the mine, where the anhydrite is added to the backfill as a binder.
  • This mixture can contain residues from a metallurgical plant - such as e.g. B. slag - are added, so that you get an additional advantage - Utilization of the residues.
  • the filtrate occurring at the belt filter 36a, b is routed to the circuit water tank 40 and, together with the water from the hydrocyclone overflow and additional process water, is used as a liquid for the wet grinding and production of the limestone suspension.
  • Part of the hydrocyclone overflow is collected in the plant's waste water tank and discharged from there from the process. This is necessary in order to stabilize the proportion of dissolved substances (particularly magnesium compounds) in the suspension.
  • Process water is stored in a process water tank 46 . It is used for rinsing the droplet separators, as rinsing water for the suspension lines, for filling the emergency water tank and finally for level control in the circuit water tank. The process water is also used to keep the inlet channels of the absorbers 10, 12, 16 clean by rinsing and to reduce gypsum caking.
  • the suspension content of the absorber is pumped into the so-called emptying tank by means of an emptying pump.
  • the residue of the absorber is emptied via the pump sump assigned to each absorber.
  • the suspension is pumped back into the relevant absorber using a recirculation pump.
  • Concrete pits are provided as pump sump at the absorbers 10, 12, 14, the gypsum drainage system 26 and in the limestone grinding plant 24. All pits and the discharge tank are equipped with permanently installed agitators and pumps.
  • the control systems for the flue gas cleaning system enable safe and efficient operational management with high availability. Typical parameters of the desulfurization, which are necessary for the safe operation of the plant, are displayed, registered, reported and possibly printed out in the control room.
  • control circuits are provided:
  • the limestone suspension is fed back into the absorber 10, 12 in proportion to the separated SO 2 load.
  • the ratio of limestone to SO 2 (stoichiometric factor) is corrected via the measured separation efficiency of the respective absorber 10, 12.
  • This control circuit differs slightly from the control circuit of absorbers 1 and 2.
  • the limestone suspension is fed back into this absorber 14, also in proportion to the SO 2 load to be separated.
  • the ratio of limestone to SO 2 is corrected with the pH value measured in the absorber suspension.
  • a fixed level is set via the discharged hydrocyclone overflow quantity. If the fill level is too high, the hydrocyclone overflow is routed to the circuit water tank 40; if the fill level is too low, the hydrocyclone overflow is routed back to the absorber. Height control in the circuit water tank:
  • the fill level in the circuit water tank 40 is kept constant by supplying more or less process water.
  • the levels of all containers are automatically set via valves or flaps in the inlet and outlet lines.
  • the solids content in the absorbers 10, 12, 14 is controlled via the quantity of hydrocyclone underflow conveyed to the gypsum suspension tank 34a, b. If the solids content in the absorber is too high, the cyclone underflow is conveyed to the gypsum suspension tank. If the solids content in the absorber is too low, the hydrocyclone underflow is fed back into the absorber.
  • Level control in the gypsum slurry tanks The level in the gypsum slurry tanks 34a,b is kept constant by the amount of suspension pumped to the belt filters 36a,b.

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Abstract

The invention relates to a method for the desulphurisation of industrial exhaust gas with an SO2 output content in the range of 12 to 30 vol.%, in particular exhaust gas from large-scale pyrometallurgical processes, the desulphurisation being achieved using a multi-stage wet absorption method with atomisation of an absorption agent, preferably a limestone-based absorption agent in the form of an aqueous solution or suspension. The exhaust gas is initially diluted, as necessary, to an SO2 content of approx. 4-10%, and then a multi-stage, in particular three-stage, wet absorption cascade is performed, with which, by means of a specific setting of deposition rates in the individual wet absorber stages (10, 12, 14), the high volume flows occurring for SO2 total deposition rates >99% can be handled while ensuring optimum FGD gypsum quality. In calcined form as an anhydrite, this FGD gypsum has also proven to be particularly advantageous for use as a binder for mine fillers, which can then be used advantageously without being transported over large distances as part of a circular concept for sulphur.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Rauchgasentschwefelung, insbesondere zur Entschwefelung von Abgasen aus großtechnischen pyrometallurgischen Prozessen mit hohen Schwefeldioxid-Gehalten Process and device for flue gas desulfurization, in particular for desulfurization of exhaust gases from large-scale pyrometallurgical processes with high sulfur dioxide contents
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Rauch- gasentschwefelung, insbesondere zur Entschwefelung von Abgasen aus groß- technischen pyrometallurgischen Prozessen mit hohen Schwefeldioxid-Gehalten, gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 1 1 . The present invention relates to a method and a device for flue gas desulfurization, in particular for desulfurization of exhaust gases from industrial pyrometallurgical processes with high sulfur dioxide contents, according to the preamble of claims 1 and 11.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von Buntmetallen aus einer Abbaustätte mit bergmännischer Gewinnung sulfidischer Erze unter Einbe- ziehung des vorgenannten Rauchgasentschwefelungsverfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12. The invention also relates to a method for extracting non-ferrous metals from a mining site with mining of sulfidic ores, including the aforementioned flue gas desulfurization method according to the preamble of patent claim 12.
Rauchgasentschwefelungsverfahren mit Nassabsorption unter Verwendung von kalkhaltigen Reagenzien sind im großtechnischen Maßstab seit Jahrzehnten im Ein- satz, beispielsweise für die Rauchgasreinigung bei Kohle-Kraftwerksanlagen, wobei als grundsätzlich weiterverwendbarer Reststoff große Mengen sog. REA-Gipses anfällt, der in der Bauindustrie weiterverwendet werden kann. Die Einsatzfelder für derartige Nassabsorptions-Entschwefelungsverfahren zeichnen sich üblicherweise durch relativ geringe Schwefeldioxidgehalte im Abgas von weniger als 1 Volumen- prozent aus. Flue gas desulfurization processes with wet absorption using calcareous reagents have been in use on an industrial scale for decades, for example for flue gas cleaning in coal-fired power plants, with large quantities of so-called FGD gypsum being produced as a fundamentally reusable residue that can be used in the construction industry. The fields of application for such wet absorption desulfurization processes are usually characterized by relatively low sulfur dioxide contents in the exhaust gas of less than 1 percent by volume.
Für Anwendungsgebiete, bei denen regelmäßig Abgase mit deutlich höheren Schwefeloxidgehalten anfallen, beispielsweise bei bestimmten metallurgischen An- lagen, werden dagegen im großtechnischen Maßstab in den letzten Jahren meist alternative Verfahren, beispielsweise die katalytische Oxidation zur Entschwefelung bevorzugt. Bei der Katalyse, insbesondere bei den sog. Einfach und Doppelkontakt- anlagen, werden die Schwefeloxide unter Einsatz eines Katalysators letztlich in Schwefelsäure gebunden. Da Schwefelsäure in großen Mengen verhältnismäßig aufwendig und gefährlich zu transportieren ist und auch nicht immer direkt weiter- verwendet werden kann, wird die Schwefelsäure, sofern sie nicht lokal weiterver- wendet werden kann, mit Kalkstein neutralisiert. Der sich bei dieser Neutralisation gebildete Gips eignet sich in der Regel aufgrund seiner Struktur nur eingeschränkt für die Weiterverarbeitung in der Bauindustrie und wird üblicherweise deponiert. Dies hat neben hohen Investitions- und Betriebskosten den Bedarf an Deponieflä- chen zur Folge. For areas of application in which waste gases with significantly higher sulfur oxide contents regularly occur, for example in certain metallurgical plants, alternative processes, for example catalytic oxidation for desulfurization, have mostly been preferred on an industrial scale in recent years. In catalysis, especially in the so-called single and double contact systems, the sulfur oxides are finally bound in sulfuric acid using a catalyst. Since sulfuric acid is relatively complex and dangerous to transport in large quantities and cannot always be used directly, the sulfuric acid is neutralized with limestone if it cannot be used locally. The gypsum formed during this neutralization is generally only suitable to a limited extent due to its structure for further processing in the construction industry and is usually landfilled. In addition to high investment and operating costs, this results in the need for landfill sites.
Auch bei derartig hohen Ausgangs-Schwefeldioxidgehalten könnte man theoretisch die vorstehend erwähnten Nassabsorptionsverfahren einsetzen, denn die Abgase ließen sich selbstverständlich entsprechend mit Luft verdünnen. Dies würde jedoch bei hohen zu verarbeitenden Abgasvolumenströmen angesichts der erforderlichen Verdünnungsfaktoren zu nicht mehr wirtschaftlich handhabbaren Volumenströmen führen. Theoretically, the wet absorption processes mentioned above could also be used with such high initial sulfur dioxide contents, because the exhaust gases could of course be diluted accordingly with air. However, in the case of high exhaust gas volume flows to be processed, this would lead to volume flows that could no longer be managed economically in view of the necessary dilution factors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch stark schwefeldioxidhaltige Abgase, wie sie bei großindustriellen pyrometallurgischen Prozessen anfallen, in wirtschaft- licher Weise mittels eines Nassabsorptionsverfahrens zu entschwefeln, wobei die dabei entstehenden Reststoffe ggf. besonders sinnvoll weiterverwendet werden sollten. The object of the invention is to desulfurize exhaust gases with a high sulfur dioxide content, such as those produced in large-scale industrial pyrometallurgical processes, in an economical manner by means of a wet absorption process, with the resulting residues possibly being used further in a particularly sensible manner.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 1 1 sowie mit- tels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 13. The aforementioned task is solved by means of a method or a device with the features of independent claims 1 and 11 and by means of a method with the features of patent claim 13.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprü- chen erläutert. Advantageous refinements of the invention are explained in the dependent patent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Entschwefelung industrieller Abgase mit SO2-Ausganggehalten im Bereich zwischen 12 bis 30 Vol %, insbesondere ein Verfahren zur Entschwefelung von Abgasen aus groß- technischen pyrometallurgischen Prozessen, vorgeschlagen, wobei die Entschwe- felung durch ein Nassabsorptionsverfahren mit Verdüsung eines Absorptionsmittels in Form einer wässrigen Lösung bzw. Suspension erfolgt, wodurch ein zur Weiter- verarbeitung für bauindustrielle Anwendungen geeigneter REA-Gips erzeugt wer- den soll. Dieses Verfahren weist wenigstens folgende Schritte auf: a) soweit erforderlich, Verdünnen der Abgase und Erhöhung des Sauerstoffan- teils der Abgase durch Lufteinblasung, so dass der SO2-Gehalt in einem Be- reich zwischen 4 bis 10 Vol % liegt; b) Führen der ggf. verdünnten Abgase durch wenigstens eine Anzahl von m in Serie angeordneter, jeweils mit kalkhaltigem Absorptionsmittel beschickter Sprühabsorber, wobei Anzahl der Sprühabsorber m ≥3 ist, und wobei die SO2-Abscheidungsgrade wobei n = 1 ... m den jeweils in Strö- mungsrichtung als ersten/zweiten/dritten etc. durchströmten Sprüh- absorber bezeichnet, aus der jeweils zugeführten Gasphase durch Einstellung mindestens folgender Prozessparameter näherungsweise auf einen vorgegebenen Sollwert η n SoII eingeregelt werden: i) Einstellung des Massenstroms an zugeführtem kalkhal- tigen Absorptionsmittel, und According to a first aspect of the invention, a method for the desulfurization of industrial exhaust gases with SO 2 -Output contents in the range between 12 and 30% by volume, in particular a method for the desulfurization of exhaust gases from large-scale pyrometallurgical processes, is proposed, the desulfurization being carried out by a Wet absorption process with atomization of an absorbent in the form of an aqueous solution or suspension, whereby an FGD gypsum suitable for further processing for construction industry applications is to be produced. This method has at least the following steps: a) if necessary, diluting the exhaust gases and increasing the oxygen content of the exhaust gases by blowing in air, so that the SO 2 content is in a range between 4 and 10% by volume; b) Passing the exhaust gases, which may be diluted, through at least a number of m spray absorbers arranged in series and each charged with calcareous absorbent, the number of spray absorbers being m ≥ 3, and the SO 2 separation degrees being n = 1 ... m den referred to in the direction of flow as the first/second/third etc. spray absorber through which flow occurs, from the respectively supplied gas phase by setting at least the following process parameters approximately to a predetermined target value η n target : i) Setting the mass flow of supplied calcareous absorbent, and
II) Einstellung der umgewälzten Suspensionsmenge und damit des Liquid-zu-Gas-(LG)-Verhältnisses; wobei der Abscheidungsgrad η n bestimmt ist als η n = als den S02-Konzentrationen
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vor bzw. hinter dem jeweiligen Sprühabsorber n, wobei diese Konzent- rationen als SO2-Gasgewicht pro Gasvolumen dargestellt werden, und wobei der Abscheidegrad-Sollwert bei dem ersten Sprühabsorber η1 soII . niedriger gewählt ist als der Abscheidegrad-Sollwert bei dem letzten Sprühabsorber η m SoI. -
II) adjusting the amount of suspension circulated and thus the liquid-to-gas (LG) ratio; where the degree of separation η n is determined as η n = as the SO 2 concentrations
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in front of or behind the respective spray absorber n, these concentrations being represented as SO 2 gas weight per gas volume, and the separation efficiency setpoint for the first spray absorber η 1 soII. is selected to be lower than the separation efficiency target value for the last spray absorber η m target. -
Der Schritt der Verdünnung muss selbstverständlich nur dann beschritten werden, wenn der Schwefeldioxidrohgehalt der Abgase außerhalb der Kapazitäten der nachfolgenden Nassabsorberkaskade liegt. Diese Kapazität liegt mit einem Be- reich von 4 bis 10 Vol % jedoch deutlich höher, als bei üblichen Nassabsorptions- verfahren möglich. Of course, the dilution step only has to be taken if the raw sulfur dioxide content of the exhaust gases is outside the capacities of the subsequent wet absorber cascade. With a range of 4 to 10% by volume, however, this capacity is significantly higher than is possible with conventional wet absorption processes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der vorstehend erzeugte REA- Gips besonders vorteilhaft in einen Gesamtprozess der Buntmetallgewinnung wie folgt integriert werden, indem die Buntmetallgewinnung wie folgt gestaltet wird: i) bergmännischer Abbau der sulfidischen Erze; ii) Aufbereitung der Erze mit anschließender pyrometallurgischer Verarbeitung der Buntmetallkonzentrate; iii) Abgasreinigung der schwefelhaltigen Röstabgase nach dem vorstehend be- schriebenen Verfahren; iv) Calcinierung des in Schritt iii) gewonnenen REA-Gipses zu Anhydrit; v) Verwendung des in Schritt iv) gewonnenen Anhydrits als Bindemittel zur Herstellung eines Füllstoffes für den Bergversatz; vi) Verwendung des in Schritt v) gewonnenen Füllstoffes für den Bergversatz, vorzugsweise in situ, oder anderweitige Verwendung des Anhydrits, bei- spielsweise in der Bauindustrie. According to a further aspect of the invention, the FGD gypsum produced above can be integrated particularly advantageously into an overall process of non-ferrous metal extraction as follows, in that the non-ferrous metal extraction is designed as follows: i) mining of the sulphide ores; ii) beneficiation of the ores with subsequent pyrometallurgical processing of the non-ferrous metal concentrates; iii) waste gas cleaning of the sulphur-containing roasting waste gases according to the process described above; iv) calcining the FGD gypsum obtained in step iii) to anhydrite; v) Use of the anhydrite obtained in step iv) as a binder for the production of a filler for the backfill; vi) Use of the filler obtained in step v) for backfilling, preferably in situ, or other use of the anhydrite, for example in the construction industry.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff in Schritt v) auf Basis von Zement unter Zusatz des Anhydrits als Bindemittel und ggf. unter Zusatz weiterer Reststoffe der metallurgischen Prozesse, wie geeigneter Schlacken, hergestellt werden. In one embodiment, the filler in step v) can be produced on the basis of cement with the addition of anhydrite as a binder and optionally with the addition of other residues from the metallurgical processes, such as suitable slags.
Dabei versteht es sich, dass das in den vorstehenden Schritten gewonnene An- hydrit in dem Füllstoff zu quantitativen Anteilen enthalten ist, beispielsweise mit Gewichtsanteilen von wenigstens 10%, 25% oder mehr. It goes without saying that the anhydrite obtained in the above steps is contained in the filler in quantitative proportions, for example with proportions by weight of at least 10%, 25% or more.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung - der auch grundsätzlich unabhängig von dem konkret beschriebenen Entschwefelungsverfahren angesehen werden kann - besteht somit auch darin, REA-Gips aus der Entschwefelung von Abgasen pyro- metallurgischer Prozesse (oder auch anderes gewonnen REA-Gips) durch Calci- nierung zu Anhydrit zu verarbeiten und dieses Anhydrit dann als Bindemittel für ei- nen Füllstoff für den Bergversatz (auch als Bergeversatz bezeichnet) zu verwen- den, der dann - insbesondere für den Fall, dass Erzabbau und Erzverhüttung räumlich nahe beieinander stattfinden - mit geringem Transportaufwand lokal ver- wendet werden kann, so dass ein Kreislaufkonzept für den Schwefel geschlossen werden kann. One aspect of the present invention - which can also be considered fundamentally independent of the specifically described desulfurization process - is therefore also FGD gypsum from the desulfurization of exhaust gases from pyrometallurgical processes (or other FGD gypsum obtained) by calcination To process anhydrite and then to use this anhydrite as a binder for a filler for the backfill (also referred to as backfill), which can then - especially in the event that ore mining and ore smelting take place close to each other - be transported locally with little transport effort - Can be used so that a cycle concept for the sulfur can be closed.
Das Absorptionsverfahren laut dieser Erfindung erlaubt es, durch die aufeinander- folgende Anordnung der (mindestens) drei S02-Absorber, ausgelegt entsprechend der zur Erzielung des für jede Stufe vorgegebenen Entschwefelungsgrades notwen- digen Absorptions- und Kristallisationszeit, sowohl einen hohen Entschwefelungs- grad von ca. 99% zu erzielen, als auch Gips mit einer optimalen Korngrößenvertei- lung und Kornform herzustellen, die für seine Entwässerung und Calcinierung opti- mal ist. Die optimale REA-Gipsbildung wird insbesondere dadurch erreicht, dass die SO2- Abscheidungsgrade η n nicht bei allen Stufen gleich oder jeweils so hoch wie mög- lich gewählt sind, sondern zumindest bei der ersten Stufe niedriger gewählt sind als bei der letzten Stufe, wobei besonders bevorzugt die Abscheidegrade von der ers- ten bis zur letzten Stufe signifikant ansteigend gewählt sind. Damit können die Kri- stallisationsprozesse in allen Stufen im Hinblick auf ein für die Zwecke der Erfindung optimales Ausgangsprodukt hin gesteuert werden. The absorption process according to this invention allows, through the sequential arrangement of (at least) three SO2 absorbers, designed according to the absorption and crystallization time necessary to achieve the degree of desulfurization specified for each stage, to achieve both a high degree of desulfurization of approx 99%, as well as to produce gypsum with an optimal particle size distribution and particle shape, which is optimal for its dewatering and calcination. The optimal FGD gypsum formation is achieved in particular by the fact that the SO 2 - degrees of separation η n are not chosen to be the same in all stages or as high as possible, but are chosen lower at least in the first stage than in the last stage, where the degrees of separation from the first to the last stage are particularly preferably chosen to increase significantly. In this way, the crystallization processes can be controlled at all stages with regard to a starting product that is optimal for the purposes of the invention.
Durch Calcinierung des Gipses unter Bildung von Anhydrit kann anschließend ein verkaufsfähiges Produkt hergestellt werden, das z.B. in der Bauindustrie Verwer- tung finden kann. By calcining the gypsum to form anhydrite, a salable product can then be produced that can be used in the construction industry, for example.
Außerdem ist der Einsatz dieses Produkts als Bindemittel bei der Herstellung von Mischungen für den Bergversatz möglich. Somit schließt man einen "Schwefelkreis- lauf"; d.h., der als Bestandteil eines Erzes erst gewonnene Schwefel wird schließlich als ein Teil des inerten Füllgemisches zurück in die Mine gefördert. In addition, this product can be used as a binder in the production of mixtures for backfilling. This closes a "sulphur cycle"; i.e. the sulfur first extracted as part of an ore is finally conveyed back into the mine as part of the inert filling mixture.
In Untersuchungen wurde festgestellt, dass durch Verwendung von Anhydrit in der Füllungsmischung der Bedarf an Zement wesentlich reduziert werden kann. Somit erreicht man eine doppelte Betriebskostenersparnis beim Bergversatz: Sowohl durch Verzicht auf zugekauftes Anhydrit (bzw. Kosten für Abbau von Naturanhydrit) als auch durch geringeren Zementverbrauch. Studies have shown that the use of anhydrite in the filling mixture can significantly reduce the need for cement. In this way, a double saving in operating costs is achieved when backfilling underground: Both by doing without purchased anhydrite (or costs for mining natural anhydrite) and by lower cement consumption.
Zusammenfassend kann man feststellen, dass das Verfahren und die Anlage neben einer effektiven Abgasentschwefelung der hoch konzentrierten Abgase ein Produkt für den Bergversatz bereitzustellen vermögen. In summary, it can be stated that the process and the system are able to provide a product for the mine backfill in addition to an effective exhaust gas desulfurization of the highly concentrated exhaust gases.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Abscheidegrad-Soll- wert bei dem ersten Sprühabsorber mit rh soii 75%, bevorzugt mit rh soii 65%, besonders bevorzugt mit rh soii 60% gewählt und/oder der Abscheidegrad-Soll- wertbei dem letzten Sprühabsorber wird mit η m SoII > 80%, bevorzugt mit η m SoII 90%, besonders bevorzugt mit η m SoII > 95% gewählt. In a preferred embodiment of the invention, the separation efficiency target value for the first spray absorber is chosen to be rh target 75%, preferably rh target 65%, particularly preferably rh target 60% and/or the separation efficiency target value for the last spray absorber is selected with η m target >80%, preferably with η m target 90%, particularly preferably with η m target >95%.
In einer Ausgestaltung ist der Abscheidegrad-Sollwert bei dem ersten Sprühabsor- ber η 1 soii wenigstens 20 Prozentpunkte kleiner als der Abscheidegrad-Sollwert bei dem letzten Sprühabsorber η m SoII. Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, dass sämtliche Abscheidegrad-Soll- werte, beginnend mit dem Abscheidegrad-Sollwert des ersten Sprühabsorbers ili soii ’ weiter über die Abscheidegrad-Sollwerte des oder der dazwischenliegen- den Sprühabsorber η 2...m-i soii> bis zu dem Abscheidegrad-Sollwert des letzten Sprühabsorbers η m SoII jeweils ansteigend gewählt sind. In one embodiment, the separation efficiency target value for the first spray absorber η 1 target is at least 20 percentage points lower than the separation efficiency target value for the last spray absorber η m target. Furthermore, it can preferably be provided that all separation efficiency target values, starting with the separation efficiency target value of the first spray absorber ili soii 'continue over the separation efficiency target values of the or the intermediate spray absorber η 2 ... mi soii> up to the Separation efficiency target value of the last spray absorber η m target are each chosen to increase.
Das Verfahren wird bevorzugt so ausgestaltet, dass bevorzugt ein Gesamt-SO2- Sollabscheidegrad von wenigstens 99%, bevorzugt von wenigstens 99,5%, er- reicht wird. The process is preferably designed in such a way that a total SO 2 target degree of separation of at least 99%, preferably at least 99.5%, is achieved.
Dem obigen Schritt a) kann in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Entstau- bung der Abgase, insbesondere in einem Elektrofilter oder Gewebefilter, vorange- schaltet sein. In one embodiment of the invention, the above step a) can be preceded by dedusting of the exhaust gases, in particular in an electrostatic precipitator or fabric filter.
Weiterhin kann in einer Ausgestaltung dem ersten Sprühabsorber ein zusätzlicher Oxidationsbehälter, durch den das durch den ersten Sprühabsorber geflossene Absorptionsmittel anschließend geführt wird, zwecks Erhöhung der Oxidations- und Kristallisationszeit, nachgeschaltet sein. Furthermore, in one embodiment, the first spray absorber can be followed by an additional oxidation tank, through which the absorbent that has flowed through the first spray absorber is then passed, for the purpose of increasing the oxidation and crystallization time.
Bevorzugt sollte in ein oder mehrere der Sprühabsorber eine zusätzliche Einbla- sung von Luft erfolgten. Air should preferably be additionally blown into one or more of the spray absorbers.
Das kalkhaltige Neutralisationsmittel als Hauptbestandteil kann aus einem oder mehreren der Substanzen CaCO3, CaO und/oder Ca(OH)2 ausgewählt sein. The calcareous neutralizing agent as the main component can be selected from one or more of the substances CaCO 3 , CaO and/or Ca(OH) 2 .
Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die aus den Sprühabsorbern anfallende Gipssuspension bei einem oder mehreren der vor- gesehenen Sprühabsorber zunächst in Hydrozyklonstationen, die dem oder den jeweiligen Sprühabsorbern zugeordnet sind, eingedickt und klassifiziert wird, wo- bei gröbere Fraktion zur Entwässerung geleitet werden, während die feinere Frak- tion zurück in den jeweiligen Absorptionsprozess geleitet wird. Furthermore, in a preferred embodiment, it can be provided that the gypsum suspension obtained from the spray absorbers in one or more of the provided spray absorbers is first thickened and classified in hydrocyclone stations assigned to the respective spray absorber(s), with the coarser fraction for dewatering be routed while the finer fraction is routed back into the respective absorption process.
Im Rahmen der Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zur Entschwefelung von industriellen Abgasen, insbesondere von Abgasen mit SO2-Ausganggehalten im Bereich zwischen 12 bis 30 Vol % und insbesondere aus großtechnischen pyrome- tallurgischen Prozessen, vorgeschlagen, bei der die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert.In the context of the invention, a device for the desulfurization of industrial exhaust gases, in particular exhaust gases with SO 2 output contents in the range between 12 and 30% by volume and in particular from large-scale pyrometallurgical processes, is also proposed, in which the device for carrying out a method according to is formed according to one of the preceding claims. The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein Blockschema des erfindungsgemäßen Gesamtkonzeptes unter Einbeziehung des Bergversatzes; FIG. 1 shows a block diagram of the overall concept according to the invention, including the mountain offset;
Figur 2 ein detaillierteres Diagramm der erfindungsgemäßen Rauchgasreini- gung; und FIG. 2 shows a more detailed diagram of the flue gas cleaning according to the invention; and
Figur 3 ein Unterdiagramm zu Figur 2 mit den Schritten der Anhydrit-Herstel- lung. FIG. 3 shows a sub-diagram for FIG. 2 with the steps of anhydrite production.
Figur 1 zeigt ein generelles Schema eines erfindungsgemäßen Gesamtkonzeptes zur Rauchgasentschwefelung bei großtechnischen pyrometallurgischen Prozes- sen, im Beispiel zur Verwendung bei einer Kupfergewinnungsanlage mit zwei Öfen. FIG. 1 shows a general scheme of an overall concept according to the invention for flue gas desulfurization in large-scale pyrometallurgical processes, in the example for use in a copper extraction plant with two furnaces.
Im Beispiel entstehen bei der großtechnischen pyrometallurgischen Kupferbe- handlung im Normlastfall ca. 226.000 m3/h Rauchgase mit einer Temperatur von ca. 350 °C, die ca. 142 t/h SO2 enthalten. Dieses Schwefeldioxid soll zu mehr als 99% aus den Rauchgasen entfernt werden. Hierzu wird eine dreistufige Absorber- anordnung mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Sprühabsorber 10, 12, 14 vorgesehen (in Figur 1 auch als REA I, II, III bzw. in Figur 2 als A1 , A2, A3 bezeichnet). In the example, approx. 226,000 m 3 /h flue gases with a temperature of approx. 350 °C, which contain approx. 142 t/h SO 2 , are produced during the large-scale pyrometallurgical copper treatment under normal load. More than 99% of this sulfur dioxide should be removed from the flue gases. For this purpose, a three-stage absorber arrangement is provided with a first, a second and a third spray absorber 10, 12, 14 (also referred to as REA I, II, III in FIG. 1 or as A1, A2, A3 in FIG. 2).
Diesen wird jeweils eine Kalksteinsuspension, die über eine Mühle 24 gewonnen wird, wobei das Mahlgut mit dem sogenannten Kreislaufwasser vermischt wird, zu- geführt, wie weiter unten näher beschrieben. A limestone suspension, which is obtained via a mill 24, the ground material being mixed with the so-called circulating water, is fed to each of these, as described in more detail below.
Der in allen drei Stufen 10, 12, 14 jeweils gewonnene REA-Gips wird in einer Ein- heit 26 entwässert und in einer Einheit 28 zu Anhydrit calciniert. Diesem Anhydrit wird schließlich in einer Einheit 30 mit verschiedenen Zuschlagstoffen, wie Abgän- gen, Schlacken sowie Zement, zu einem Bergversatzmaterial verarbeitet, das dann bevorzugt ortsnah zur Verfüllung bzw. für den Bergversatz bei den entspre- chenden Erzminen verwendet werden kann. The FGD gypsum obtained in all three stages 10, 12, 14 is dewatered in a unit 26 and calcined in a unit 28 to form anhydrite. Finally, this anhydrite is processed in a unit 30 with various additives, such as tailings, slag and cement, to form a backfill material which can then preferably be used locally for backfilling or for backfilling at the relevant ore mines.
Die erfindungsgemäße Rauchgasreinigung ist in Figur 2 detaillierter dargestellt. Die aus der Pyrometallurgie stammenden schwefelhaltigen Rauchgase werden bei 18 zugeführt und bei 20 mit einer vorbestimmten Menge Luft (im Beispiel ca. 2 Teile Luft auf ein Teil Rauchgas) vermischt, um den Schwefeloxidgehalt für die nachfolgende Prozessführung zu adjustieren. The flue gas cleaning according to the invention is shown in more detail in FIG. The sulphur-containing flue gases originating from the pyrometallurgy are fed in at 18 and mixed with a predetermined amount of air (in the example approx. 2 parts air to 1 part flue gas) at 20 in order to adjust the sulfur oxide content for the subsequent process control.
Anschließend wird das Rauchgas sukzessive durch drei Sprühabsorber 10, 12 und 14 bzw. A1 , A2 und A3 geführt, wobei bei dem ersten Sprühabsorber zum Er- reichen der erforderlichen Oxidations- und Kristallisationszeit und somit des vorge- gebenen Entschwefelungsgrads und der optimalen Korngrößenverteilung im REA- Gips ein Oxidations- bzw. Kristallisationsbehälter 16 nachgeschaltet ist. The flue gas is then successively passed through three spray absorbers 10, 12 and 14 or A1, A2 and A3, with the first spray absorber to achieve the required oxidation and crystallization time and thus the specified degree of desulfurization and the optimum particle size distribution in the FGD - Gypsum is an oxidation or crystallization tank 16 downstream.
Die Prozessführung wird erfindungsgemäß so gestaltet, dass die Abscheidungs- grade der einzelnen Stufen ηn (n = 1...3), die bestimmt sind als ηn = als den S02-Konzentrationen vor bzw. hinter
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dem jeweiligen Sprühabsorber n, wobei diese Konzentrationen als SO2-Gasgewicht pro Gasvolumen dargestellt werden, jeweils bei dem ersten Abscheider niedriger als bei den letzten, und bevorzugt insgesamt ansteigend gewählt sind. Im Ausfüh- rungsbeispiel betragen die Abscheidungsgrade η 1=57,5%, 02=67,5% und 02=98,5% und in der Summe wird ein SO2-Abscheidegrad von > 99,8% angestrebt.
According to the invention, the process control is designed in such a way that the degrees of separation of the individual stages η n (n=1...3), which are determined as η n = as the SO 2 concentrations before or after
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the respective spray absorber n, these concentrations being represented as SO 2 gas weight per gas volume, in each case lower in the first separator than in the last, and preferably chosen to increase overall. In the exemplary embodiment, the degrees of separation are η 1 =57.5%, 02=67.5% and 02=98.5%, and overall a SO 2 separation degree of >99.8% is aimed for.
Zum besseren Verständnis der weiteren Details des erfindungsgemäßen Verfah- rens werden nachfolgend gewisse Grundlagen der Rauchgasreinigung erläutert: For a better understanding of the further details of the method according to the invention, certain basics of flue gas cleaning are explained below:
Zur Chemie der Rauchgasreinigung On the chemistry of flue gas cleaning
Die Abgase metallurgischer Öfen enthalten erhebliche Mengen SO2. Zur Entfer- nung des SO2 wird das Abgas einem Waschprozess zugeführt, bei dem fein ge- mahlener Kalkstein als Neutralisationsmittel für die in wässriger Lösung sauer rea- gierenden Schadgaskomponenten zum Einsatz gelangt. Die hierbei ablaufende chemische Bruttoreaktion ist folgende: SO2 )g + 1/2 O2 )g + 2 H2O + CaCO3 )f —> CaSO4 * 2 H2O )f + CO2 )gThe exhaust gases from metallurgical furnaces contain significant amounts of SO 2 . To remove the SO 2 , the exhaust gas is fed into a scrubbing process in which finely ground limestone is used as a neutralizing agent for the pollutant gas components that react acidically in aqueous solution. The gross chemical reaction that takes place here is the following: SO 2 ) g + 1/2 O 2 ) g + 2 H 2 O + CaCO 3 ) f —> CaSO 4 * 2 H 2 O ) f + CO 2 ) g
Die Indizes g, I und f weisen darauf hin, dass die jeweiligen Komponenten in gas- förmiger (g), löslicher (I) oder fester Form (f) dem Prozess zugeführt bzw. entnom- men werden. Tatsächlich laufen jedoch alle angegebenen Reaktionsschritte nur in der wässrigen Phase ab; das bedeutet, die Gase SO2 und O2 sind zu absorbieren, der Feststoff CaCOa muss sich lösen, und der Feststoff CaSO4*2H2O muss aus- kristallisieren können. Die mechanische Umsetzung dieser Reaktionen orientiert sich an der Technik der Handhabung von Suspensionen und Schüttgütern. The indices g, I and f indicate that the respective components are added to or removed from the process in gaseous (g), soluble (I) or solid form (f). In fact, however, all the specified reaction steps only take place in the aqueous phase; This means that the gases SO 2 and O2 have to be absorbed, the solid CaCOa has to dissolve and the solid CaSO4*2H2O has to be able to crystallize. The mechanical implementation of these reactions is based on the technique of handling suspensions and bulk materials.
Die aufgrund der Schadgasfracht-Zusammensetzung fast ausschließlich vorlie- gende Produktkomponente ist CaSO4*2H2O ("Gips"), so dass charakterisierend von einem "Kalkstein-Gips-Prozess" gesprochen werden kann. The product component that is almost exclusively present due to the composition of the harmful gas load is CaSO 4 *2H 2 O ("gypsum"), so that it can be characterized as a "limestone-gypsum process".
Neben dem CaCO3 enthält Kalkstein immer einen Anteil von MgCOa. Dieses Mag- nesiumkarbonat reagiert ebenfalls mit dem absorbierten Schadgas. Im Gegensatz zum CaCO3 bildet MgCOa ausschließlich lösliche Salze, die nur über eine Abwas- serausschleusung entfernt werden können. Die chemischen Reaktionen sind: SO2 )g + 1/2 O2 )g + MgCO3 )f —> MgSO4 )i + CO2 )g In addition to the CaCO 3 , limestone always contains a proportion of MgCOa. This magnesium carbonate also reacts with the absorbed noxious gas. In contrast to CaCO 3 , MgCOa only forms soluble salts that can only be removed via a waste water discharge. The chemical reactions are: SO 2 )g + 1/2 O 2 )g + MgCO 3 )f —> MgSO 4 )i + CO 2 )g
Der Gehalt an gelösten Salzen in der Absorbersuspension kann nur durch eine ent- sprechende Ausschleusung von Abwasser beeinflusst werden. The content of dissolved salts in the absorber suspension can only be influenced by discharging the waste water appropriately.
Die Abgase aus dem vorgeschalteten pyrometallurgischen Prozess werden zu- nächst in Elektrofiltern (in den Zeichnungen nicht dargestellt) von Staub befreit. Sie verlassen die Filter mit einem SO2-Gehalt von etwa 12 - 30 Vol. % und einer Ab- gastemperatur von 300 - 400 °C. The exhaust gases from the upstream pyrometallurgical process are first freed from dust in electrostatic precipitators (not shown in the drawings). They leave the filter with an SO 2 content of around 12 - 30% by volume and an exhaust gas temperature of 300 - 400 °C.
In der Entschwefelungsanlage wird der SO2-Gehalt um insgesamt ca. 99 % redu- ziert. Die Entschwefelungsanlage (kurz REA) besteht aus drei in Reihe geschalteten Absorbern 10, 12, 14 und einem zusätzlichen Oxidationsbehälter 16 für den ersten Absorber. Durch die Nachschaltung des Oxidationsbehälters 16 wird die erforderli- che Oxidations- und Kristallisationszeit und somit den vorgegebenen Entschwefe- lungsgrad für die erste Absorptionsstufe und die optimale Korngrößenverteilung im REA-Gips gewährleistet. In the desulfurization plant, the SO 2 content is reduced by a total of approx. 99%. The desulfurization plant (REA for short) consists of three series-connected absorbers 10, 12, 14 and an additional oxidation tank 16 for the first absorber. The downstream connection of the oxidation tank 16 ensures the required oxidation and crystallization time and thus the specified degree of desulfurization for the first absorption stage and the optimum grain size distribution in the FGD gypsum.
Da die Abgastemperatur von 300 - 400 °C für die Entschwefelungsanlage zu hoch ist, werden die Abgase an der mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichneten Stelle zunächst mit etwa 515.000 Nm3/h Luft verdünnt und so auf ca. 150 °C abgekühlt. Eine Abkühlung mit einem Verdampfungskühler ist nicht möglich, da der Wasser- gehalt im Abgas nach dem Verdampfungskühler dazu führt, dass nicht mehr aus- reichend Wasser in der REA verdampfen kann und die Temperatur in der REA zu hoch wird. Since the exhaust gas temperature of 300 - 400 °C is too high for the desulfurization system, the exhaust gases are first diluted with about 515,000 Nm 3 /h of air at the point marked with the reference number 20 and thus cooled to about 150 °C. Cooling down with an evaporative cooler is not possible because the water content in the exhaust gas downstream of the evaporative cooler means that not enough water can evaporate in the FGD and the temperature in the FGD becomes too high.
Die beim Entschwefelungsprozess anfallende Gipssuspension wird zunächst in Hydrozyklonstationen 32a-c eingedickt und in zwei Gipssuspensionsbehäl- tern 34a, b zwischengespeichert. Außer der Eindickung erfolgt in den Hydrozyklo- nen 32a-c eine Klassifizierung des REA-Gipses, so dass die gröbere Fraktion zur Entwässerung geleitet wird, während die feinere zurück in den Absorptionsprozess geleitet werden, wo die Partikel als Kristallisationskeime wirken und somit zur Bil- dung einer optimalen Kornverteilung des im Absorptionsprozess entstehenden Gip- ses beitragen. The gypsum suspension obtained during the desulfurization process is first thickened in hydrocyclone stations 32a-c and temporarily stored in two gypsum suspension containers 34a, b. In addition to thickening, the FGD gypsum is classified in the hydrocyclones 32a-c, so that the coarser fraction is routed to dewatering, while the finer fraction is routed back to the absorption process, where the particles act as crystallization nuclei and thus help to form contribute to an optimal grain distribution of the gypsum produced in the absorption process.
Die aus den Hydrozyklonen 32a-c ausgeschleuste gröbere Suspensions-Fraktion wird zu Bandfiltern 36a, b gepumpt, wo diese entwässert wird. Der entwässerte Gips wird anschließend für die weitere Verarbeitung in einem Lager mit einer Pufferka- pazität von ca. 24 h gelagert. Aus dem Lager gelangt der Gips in die Calcinierungs- anlage 42 (vgl. Figur 3), in der aus dem Calciumsulfatdihydrat Anhydrit entsteht. Dieses Anhydrit wird als Bindemittel in das Gemisch für die Rückfüllung bzw. den Bergversatz der Abbauhohlräume verwendet. The coarser suspension fraction discharged from the hydrocyclones 32a-c is pumped to belt filters 36a, b, where it is dewatered. The dewatered gypsum is then stored for further processing in a store with a buffer capacity of approx. 24 hours. From the store, the gypsum reaches the calcination plant 42 (cf. FIG. 3), in which anhydrite is formed from the calcium sulphate dihydrate. This anhydrite is used as a binder in the mixture for backfilling or backfilling of the excavation cavities.
Das für den Prozess notwendige Absorptionsmittel Kalkstein wird als Kalkstein- schotter mit einer Körnung bis 60 mm (z.B. per Bahn) angeliefert und in einem Lager mit einer Lagerkapazität von ca. 7 Tagen gelagert. Von dort gelangt der Kalkstein- schotter über Dosiersilos zu insgesamt vier Kalksteinmühlen (in Fig. 1 zusammen- gefasst mit 24 bezeichnet). Je nach Bedarf sind zwei bis drei Mühlen in Betrieb. In der Mühle wird der Kalkstein zerkleinert und anschließend in einer Hydrozyklonsta- tion, zusammenfassend mit 24 bezeichnet, klassiert. Das Endprodukt ist eine 25 Gew. %-ige Kalksteinsuspension mit einer Korngröße D80 < 40 pm, die den Ab- sorbern dosiert zugeführt wird. The limestone absorbent required for the process is delivered as crushed limestone with a grain size of up to 60 mm (e.g. by rail) and stored in a warehouse with a storage capacity of approx. 7 days. From there, the crushed limestone reaches a total of four limestone mills (referred to collectively as 24 in FIG. 1) via dosing silos. Depending on requirements, two to three mills are in operation. The limestone is crushed in the mill and then classified in a hydrocyclone station, collectively designated 24 . The end product is a 25% by weight limestone suspension with a particle size D80 < 40 μm, which is metered into the absorbers.
Rauchgaswäsche flue gas scrubbing
Die Absorber 10, 12, 14 als im Gegenstrom betriebener Sprühwäscher haben fol- gende Funktionen zu erfüllen: Im gasseitigen Kreislauf: The absorbers 10, 12, 14 as spray washers operated in countercurrent have to fulfill the following functions: In the gas-side circuit:
Kühlung bzw. Sättigung des heißen Rauchgasstromes, so dass Rauchgas und Waschflüssigkeit in gemeinsamen Kontakt koexistieren; Cooling or saturation of the hot flue gas stream so that flue gas and scrubbing liquid coexist in common contact;
Innige Vermischung von Rauchgas und Waschflüssigkeit, so dass Strähnen ungereinigten Rauchgases vermieden werden; und Thorough mixing of flue gas and scrubbing liquid so that strands of uncleaned flue gas are avoided; and
Trennung von Waschflüssigkeit und gewaschenem Rauchgas. Separation of scrubbing liquid and scrubbed flue gas.
Im flüssigkeitsseitigen Kreislauf: In the liquid side circuit:
Kontinuierliche Neutralisation der von der Waschflüssigkeit absorbierten Schadgase, so dass stets ein "treibendes Konzentrationsgefälle" vom Rauch- gas in die Waschflüssigkeit besteht; der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist der Lösungsvorgang des Kalksteines in der Waschflüssigkeit; Continuous neutralization of the noxious gases absorbed by the scrubbing liquid, so that there is always a "driving concentration gradient" from the flue gas to the scrubbing liquid; the rate-limiting step is the dissolution process of the limestone in the washing liquid;
Absorption von Sauerstoff (O2) zur Gipsbildung; und kontinuierliche Gipskristallisation, so dass der betriebstechnisch schwierige Zustand übersättigter CaSO4 - Lösungen vermieden wird. absorption of oxygen (O 2 ) to form gypsum; and continuous gypsum crystallization, so that the operationally difficult condition of supersaturated CaSO 4 solutions is avoided.
Die kontinuierliche Neutralisation der absorbierten Schadgase erfordert eine ent- sprechende Zufuhr von Kalksteinsuspension. Die Kalksteinsuspension wird in der Kalksteinmahlanlage 24 hergestellt und zunächst in Pufferbehältern gelagert. Von dort wird sie zu den Absorbern 10, 12, 14 gepumpt. The continuous neutralization of the absorbed noxious gases requires a corresponding supply of limestone suspension. The limestone suspension is produced in the limestone grinding plant 24 and initially stored in buffer tanks. From there it is pumped to the absorbers 10, 12, 14.
Wegen der geringen Lösungsgeschwindigkeit des Kalksteins müssen die Absorber 10, 12 ,14 entsprechend der notwendigen Verweilzeit dimensioniert werden. Because of the low rate of dissolution of the limestone, the absorbers 10, 12, 14 must be dimensioned according to the necessary residence time.
Die Bildung von Gips auf der Basis der SO2/CaCO3 -Reaktion erfordert Sauerstoff. Abhängig vom Sauerstoff-Partialdruck des Rauchgases wird auch Sauerstoff absor- biert. Gemessen am Bedarf der Gips-Bildungsreaktion ist die die im Abgas enthal- tene Sauerstoffmenge jedoch regelmäßig nicht ausreichend. Aus diesem Grund muss den Absorbern zusätzliche Luft zugeführt werden. Diese Luft wird mit vier (plus einer Reserveeinheit) Turboverdichtern erzeugt. Die Luft wird unter Flüssig- keitsniveau in die Absorber eingedüst (über die "Oxiluff'-Zufuhr 38) und durch in der Nähe befindlichen Rührwerke der Absorber 10, 12, 14 fein verteilt. Die Absorber 10, 12 ,14 werden auslegungsgemäß mit einer Suspension mit ca. 20 % Feststoffgehalt betrieben, damit dem aus der chemischen Reaktion heraus entstehenden (zunächst gelösten) CaSCU ein Maximum an Kristallisationskeimen gegenübersteht. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Kristallisation nur in den Absorbern 10, 12, 14, jedoch nicht in Rohrleitungen und deren Absperr- und Regel- armaturen abläuft. The formation of gypsum based on the SO 2 /CaCO 3 reaction requires oxygen. Depending on the oxygen partial pressure of the flue gas, oxygen is also absorbed. Measured against the requirements of the gypsum formation reaction, however, the amount of oxygen contained in the exhaust gas is generally not sufficient. For this reason, additional air must be supplied to the absorbers. This air is generated with four (plus one reserve unit) turbo compressors. The air is injected into the absorbers below the liquid level (via the "Oxiluff" supply 38) and is finely distributed by the agitators in the vicinity of the absorbers 10, 12, 14. According to the design, the absorbers 10, 12, 14 are operated with a suspension with a solids content of approx. 20%, so that the (initially dissolved) CaSCU arising from the chemical reaction is faced with a maximum of crystallization nuclei. In this way it is achieved that the crystallization only takes place in the absorbers 10, 12, 14, but not in the pipelines and their shut-off and control fittings.
Die zur SO2-Absorption umgewälzte bzw. versprühte Waschflüssigkeitsmenge be- trägt ein Vielfaches dessen, was bei der Abkühlung bzw. Sättigung des in die Ab- sorber 10, 12, 14 eintretenden Rauchgasstromes verdampft. Eine besondere Küh- lungs- bzw. Quenching-Zone vor den eigentlichen Absorbern 10, 12 ,14 ist deshalb nicht erforderlich. The amount of scrubbing liquid circulated or sprayed for the SO 2 absorption is many times that which evaporates when the flue gas stream entering the absorbers 10, 12, 14 cools down or becomes saturated. A special cooling or quenching zone in front of the actual absorbers 10, 12, 14 is therefore not required.
Für den Fall, dass alle Umwälzpumpen des ersten Absorbers 10 ausfallen, ist im Absorbereintritt des ersten Absorbers eine Notbedüsung vorgesehen. Die Notbe- düsung dient dazu, die Abgase solange zu kühlen, bis die Rauchgasklappen den Weg zur REA abgesperrt haben und den Weg zu einem "Notschornstein" geöffnet haben. Somit ist gewährleistet, dass die Gastemperatur im Absorber 10 nicht über 80 °C ansteigt. Zusätzlich wird der Eintrittskanal in die Absorber 10, 12, 14 diskon- tinuierlich gespült, um Anbackungen zu vermeiden. In the event that all circulating pumps of the first absorber 10 fail, emergency spraying is provided in the absorber inlet of the first absorber. The emergency nozzle serves to cool the exhaust gases until the exhaust gas flaps have blocked the way to the FGD and opened the way to an "emergency chimney". This ensures that the gas temperature in the absorber 10 does not rise above 80°C. In addition, the inlet channel into the absorbers 10, 12, 14 is flushed discontinuously in order to avoid caking.
Zur Abtrennung mitgerissener Tropfen und Sprühnebel vom Rauchgasstrom sind absorberautrittsseitig je ein Tropfenfeinabscheider angeordnet (nicht dargestellt). Die Tropfenabscheider bestehen aus einzelnen Kassetten, die als Abscheiderele- mente s-förmig gebogene PP-Lamellen enthalten. Eine Bespülung der Abscheider- elemente mit Prozesswasser verhindert Inkrustierungen in diesem Bereich und da- mit auch einen Druckverlustanstieg. Der letzte Absorber 14 ist mit zwei Tropfenab- scheiderebenen in Reihe ausgerüstet, um die Abscheideleistung zu erhöhen. To separate entrained droplets and spray mist from the flue gas flow, fine droplet separators are arranged on the absorber outlet side (not shown). The droplet eliminators consist of individual cassettes containing s-shaped PP lamellae as separating elements. Flushing the separator elements with process water prevents incrustations in this area and thus an increase in pressure loss. The last absorber 14 is equipped with two droplet separator levels in a row in order to increase the separation efficiency.
Aufbau / Hauptkomponenten Structure / main components
Rauchgasführung flue gas routing
Das zu entschwefelnde Abgas der beiden Öfen (Einspeisung bei Punkt 18) wird hinter den nicht dargestellten ofenseitigen Anlagenteilen zunächst mit Hilfe eines Druckerhöhungsgebläses zu einer Mischkammer 20 gefördert und dort mit Frisch- luft gemischt, um die Abgase zu kühlen und zu verdünnen. Der erforderliche Druck der Frischluft wird durch ein Frischluftgebläse erzeugt. The waste gas to be desulfurized from the two furnaces (feed at point 18) is initially installed downstream of the furnace-side system parts, not shown, with the aid of a Booster fan promoted to a mixing chamber 20 and mixed there with fresh air to cool and dilute the exhaust gases. The fresh air pressure required is generated by a fresh air blower.
Die Abgase hinter der Mischkammer 20 werden zu den in Reihe geschalteten Ab- sorbern 10, 12, 14 geleitet und verlassen den letzten der drei Absorber 14 durch einen Schornstein 22 auf dem Absorber 14. Bei einem Störfall in der Entschwefe- lungsanlage besteht die Möglichkeit, die Anlage zu umgehen und die Abgase direkt über die vorhandenen Schornsteine abzuführen. Für die dazu notwendigen Absper- rungen sind entsprechende Rauchgasklappen vorgesehen. The exhaust gases behind the mixing chamber 20 are routed to the absorbers 10, 12, 14 connected in series and leave the last of the three absorbers 14 through a chimney 22 on the absorber 14. to bypass the plant and discharge the exhaust gases directly via the existing chimneys. Appropriate flue gas flaps are provided for the necessary shut-offs.
Absorber absorber
Die Absorber 10, 12, 14 sind als Gegenstrom-Sprühturm-Wäscher ausgeführt. Die Düsen sind auf sechs Ebenen verteilt, wobei je eine Umwälzpumpe eine Düsen- ebene versorgt. The absorbers 10, 12, 14 are designed as countercurrent spray tower scrubbers. The nozzles are distributed over six levels, with one circulating pump supplying each nozzle level.
Am Absorberaustritt verhindert ein Tropfenabscheider Tropfenmitriss in das Rein- gas. Der Tropfenabscheider des letzten Absorbers besteht aus zwei Ebenen. Diese sind mit einem Zwischenabstand von ca. 2,5 m übereinander angeordnet. Die Trop- fenfänger bestehen aus Kunststoffkassetten mit s-förmigen Lamellen, die sektions- weise in Intervallen mit Prozesswasser gespült werden. At the absorber outlet, a droplet separator prevents droplets from being carried over into the clean gas. The droplet separator of the last absorber consists of two levels. These are arranged one above the other with a spacing of approx. 2.5 m. The drip catchers consist of plastic cassettes with S-shaped lamellae, which are rinsed with process water in sections at intervals.
Kalksteinversorgung limestone supply
Als Neutralisationsmittel für die Entschwefelung wird Kalkstein eingesetzt. Der Kalk- stein wird im Ausführungsbeispiel als Kalksteinschotter angeliefert, gelagert, dosiert und in Kugelmühlen nass vermahlen. Die dazu notwendige Flüssigkeitsmenge wird einem Kreislaufwasserbehälter 40 der REA entnommen. Nachdem die Kalkstein- suspension in einer Hydrozyklonstation (nicht dargestellt) klassiert wurde, wird sie in den Kalksteinsuspensionsbehältern (nicht dargestellt) zwischengespeichert und von dort über eine Ringleitung zu den Absorbern 10, 12, 14 gepumpt. Limestone is used as a neutralizing agent for desulfurization. In the exemplary embodiment, the limestone is delivered as crushed limestone, stored, dosed and wet-ground in ball mills. The amount of liquid required for this is taken from a circuit water tank 40 of the FGD. After the limestone suspension has been classified in a hydrocyclone station (not shown), it is temporarily stored in the limestone suspension tanks (not shown) and pumped from there to the absorbers 10, 12, 14 via a ring line.
Die den ersten beiden Absorbern 10, 12 zugeführte Kalksteinsuspensionsmenge wird proportional zur ankommenden SCte-Fracht und in Abhängigkeit vom SCte-Ab- scheidegrad des jeweiligen Absorbers zugeführt. Die dem letzten Absorber 14 zugeführte Kalksteinmenge wird ebenfalls proportional zur ankommenden SCte-Fracht dosiert. Korrigierend greift hier jedoch der pH-Wert der Absorbersuspension ein. The quantity of limestone suspension supplied to the first two absorbers 10, 12 is supplied in proportion to the incoming SCte load and as a function of the SCte degree of separation of the respective absorber. The amount of limestone fed to the last absorber 14 is also metered in proportion to the incoming SCte load. However, the pH value of the absorber suspension has a corrective effect here.
Gipsentsorgung und -Verwertung Gypsum disposal and recycling
Mittels Gipsabzugspumpen wird Gipssuspension aus dem jeweiligen Absorber 10, 12 ,14 zu den Hydrozyklonen 32a-c gefördert. Die Anzahl der geöffneten Hydrozyk- lone 32a-c ist konstant. Entsprechend der auszuschleusenden Gipsmenge, die sich aus dem Feststoffgehalt im Absorber ergibt, wird der Hydrozyklonunterlauf mit ei- nem Feststoffgehalt von ca. 55% entweder zu den Gipssuspensionsbehältern 34a, b oder zurück zu den Absorbern 10, 12 ,14 geleitet. Gypsum suspension is conveyed from the respective absorber 10, 12, 14 to the hydrocyclones 32a-c by means of gypsum extraction pumps. The number of open hydrocyclones 32a-c is constant. Depending on the amount of gypsum to be discharged, which results from the solids content in the absorber, the hydrocyclone underflow with a solids content of approx.
Der Hydrozyklonoberlauf wird als sogenanntes Kreislaufwasser dem Kreislaufwas- serbehälter 40 zugeführt. Bei Bedarf, wenn also zu wenig Kreislaufwasser von den Zyklonen kommt, wird Prozesswasser in den Kreislaufwasserbehälter 40 geführt. Wenn zu viel Kreislaufwasser von den Zyklonen 32a-c erzeugt wird, wird der Hyd- rozyklonoberlauf zurück in den jeweiligen Absorber 10, 12, 14 gefördert. The hydrocyclone overflow is fed to the circuit water tank 40 as so-called circuit water. If necessary, ie if too little circulating water comes from the cyclones, process water is fed into the circulating water tank 40 . If too much circulating water is generated by the cyclones 32a-c, the hydrocyclone overflow is pumped back into the respective absorber 10, 12, 14.
Aus den Gipssuspensionsbehältern 34a, b wird die Suspension zu sieben (plus einer Reserveeinheit) Bandfiltern 36a, b gepumpt und dort auf etwa 10 Gew.-% Rest- feuchte entwässert und anschließend in das Feuchtgipslager gefördert. Das Feucht- gipslager hat eine Lagerkapazität von etwa 24 Stunden und dient als Puffer zwi- schen der REA und der Calcinierungsanlage 42 (vgl. Figur 3). Diese besteht aus zwei Calcinierungslinien (nicht einzeln dargestellt), die entsprechend den Füllstän- den in den dortigen Dosiersilos über je eine der entsprechenden Calcinierungslinie zugeordnete Förderlinie mit Gips versorgt werden. The suspension is pumped from the gypsum suspension containers 34a, b to seven (plus one reserve unit) belt filters 36a, b, where it is dewatered to about 10% by weight residual moisture and then conveyed to the wet gypsum store. The wet gypsum store has a storage capacity of about 24 hours and serves as a buffer between the FGD and the calcination plant 42 (cf. FIG. 3). This consists of two calcination lines (not shown individually), which are supplied with gypsum according to the filling levels in the dosing silos there via a conveyor line assigned to the corresponding calcination line.
Die Herstellung von Anhydrit erfolgt durch REA-Gips-Calcinierung bei einer vorge- gebenen Temperatur. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich REA-Gips für die Herstellung von Anhydrit gut eignet. Das Calcinierungssystem 42 stellt eine mehr- stufige thermische Behandlung des Gipses dar und besteht aus den folgenden Hauptprozessschritten: Trocknung 26, Vorheizung, Calcinierung sowie Produktküh- lung 44. Anhydrite is produced by FGD gypsum calcination at a specified temperature. Studies have shown that FGD gypsum is well suited for the production of anhydrite. The calcination system 42 represents a multi-stage thermal treatment of the gypsum and consists of the following main process steps: drying 26, preheating, calcination and product cooling 44.
Das gekühlte Anhydrit wird zu einem Fertigproduktlager mit einer Kapazität für 7 Tage transportiert. Die Verladung des Gipses auf Eisenbahnwaggons ist für 8 h/Tag vorgesehen, wofür zwei Linien gleicher Leistung vorgesehen sind. Das fertige Pro- dukt wird bevorzugt zur Mine transportiert, wo das Anhydrit als Bindemittel in den Versatz eingegeben wird. Dieser Mischung können Reststoffe eines metallurgi- schen Werkes - wie z. B. Schlacken - zugefügt werden, so dass man einen zusätz- lichen Vorteil - Utilisierung der Reststoffe erzielt. The chilled anhydrite is transported to a finished product warehouse with a capacity for 7 days. The loading of the gypsum on railway wagons is for 8 h/day provided, for which two lines of the same power are provided. The finished product is preferably transported to the mine, where the anhydrite is added to the backfill as a binder. This mixture can contain residues from a metallurgical plant - such as e.g. B. slag - are added, so that you get an additional advantage - Utilization of the residues.
Das am Bandfilter 36a, b anfallende Filtrat wird zum Kreislaufwasserbehälter 40 ge- leitet und dient zusammen mit dem Wasser aus dem Hydrozyklonoberlauf und zu- sätzlichem Prozesswasser als Flüssigkeit für die Nasszermahlung und Herstellung der Kalksteinsuspension. The filtrate occurring at the belt filter 36a, b is routed to the circuit water tank 40 and, together with the water from the hydrocyclone overflow and additional process water, is used as a liquid for the wet grinding and production of the limestone suspension.
Ein Teil des Hydrozyklonoberlaufs wird im Abwasserbehälter der Anlage gesammelt und von dort aus dem Prozess ausgeschleust. Dies ist notwendig, um den Anteil gelöster Stoffe (insbesondere Magnesiumverbindungen) in der Suspension zu sta- bilisieren. Part of the hydrocyclone overflow is collected in the plant's waste water tank and discharged from there from the process. This is necessary in order to stabilize the proportion of dissolved substances (particularly magnesium compounds) in the suspension.
Prozesswasserversorgung process water supply
Prozesswasser wird in einem Prozesswasserbehälter 46 bevorratet. Es wird zum Spülen der Tropfenabscheider, als Spülwasser für die Suspensionsleitungen, zum Füllen des Notwasserbehälters und schließlich zur Niveauregulierung im Kreislauf- wasserbehälter eingesetzt. Das Prozesswasser wird auch dazu benutzt, um die Eintrittskanäle der Absorber 10, 12, 16 durch Spülungen sauber zu halten und Gipsanbackungen zu vermindern. Process water is stored in a process water tank 46 . It is used for rinsing the droplet separators, as rinsing water for the suspension lines, for filling the emergency water tank and finally for level control in the circuit water tank. The process water is also used to keep the inlet channels of the absorbers 10, 12, 16 clean by rinsing and to reduce gypsum caking.
Entleerungs- und Spülsystem Drainage and flushing system
Für die suspensionsführenden Rohrleitungen, außer den Umwälzleitungen der Ab- sorber 10, 12 ,14, sind festinstallierte Spülanschlüsse vorgesehen. Bei Außerbe- triebnahme einer suspensionsführenden Leitung wird vollautomatisch mit Prozess- wasser gespült (Ausnahme: Entleerungsleitungen am Absorber und Entleerungs- behälter). Permanently installed flushing connections are provided for the suspension-carrying pipelines, apart from the circulation lines of the absorbers 10, 12, 14. When a suspension-carrying line is shut down, it is flushed fully automatically with process water (exception: drain lines on the absorber and drain tank).
Zur Entleerung einer der Absorber 10, 12, 14 - z.B. bei einer Revision - wird der Suspensionsinhalt des Absorbers mittels einer Entleerungspumpe in den soge- nannten Entleerungsbehälter gepumpt. Die Restentleerung des Absorbers erfolgt über den jedem Absorber zugeordneten Pumpensumpf. Vor Wiederinbetrieb- nahme der Anlage wird die Suspension mit Hilfe einer Rückführpumpe wieder in den entsprechenden Absorber zurückgepumpt. In order to empty one of the absorbers 10, 12, 14--eg during an inspection--the suspension content of the absorber is pumped into the so-called emptying tank by means of an emptying pump. The residue of the absorber is emptied via the pump sump assigned to each absorber. Before the plant is put back into operation, the suspension is pumped back into the relevant absorber using a recirculation pump.
Als Pumpensumpf an den Absorbern 10, 12, 14, der Gipsentwässerung 26 und in der Kalksteinmahlanlage 24 sind Betongruben vorgesehen. Sämtliche Gruben und der Entleerungsbehälter sind mit festinstallierten Rührwerken und Pumpen ausge- stattet. Concrete pits are provided as pump sump at the absorbers 10, 12, 14, the gypsum drainage system 26 and in the limestone grinding plant 24. All pits and the discharge tank are equipped with permanently installed agitators and pumps.
Prozessregelung process control
Die leittechnischen Anlagen für die Rauchgasreinigungsanlage ermöglichen eine sichere und rationelle Betriebsführung bei hoher Verfügbarkeit. Typische Messgrö- ßen der Entschwefelung, die zum sicheren Betreiben der Anlage notwendig sind, werden auf der Warte angezeigt, registriert, gemeldet und evtl, ausgedruckt. The control systems for the flue gas cleaning system enable safe and efficient operational management with high availability. Typical parameters of the desulfurization, which are necessary for the safe operation of the plant, are displayed, registered, reported and possibly printed out in the control room.
Folgende Regelkreise sind vorgesehen: The following control circuits are provided:
Nachspeisung der Kalksteinsuspension Absorber A 1 und A2: Make-up of the limestone suspension absorber A 1 and A2:
Die Nachspeisung der Kalksteinsuspension in dies Absorber 10, 12 erfolgt proportional zur abgeschiedenen SO2-Fracht. Über den gemessenen Ab- scheidegrad des jeweiligen Absorbers 10, 12 wird das Verhältnis von Kalk- stein zu SO2 (stöchiometrischer Faktor) korrigiert. The limestone suspension is fed back into the absorber 10, 12 in proportion to the separated SO 2 load. The ratio of limestone to SO 2 (stoichiometric factor) is corrected via the measured separation efficiency of the respective absorber 10, 12.
Nachspeisung der Kalksteinsuspension Absorber 3: Make-up of the limestone suspension Absorber 3:
Dieser Regelkreis weicht geringfügig vom Regelkreis der Absorber 1 und 2 ab. Hier erfolgt die Nachspeisung der Kalksteinsuspension in diesen Absor- ber 14 ebenfalls proportional zur abzuscheidenden SO2-Fracht. In diesem Absorber 14 wird das Verhältnis von Kalkstein zu SO2 (stöchiometrischer Faktor) jedoch mit dem in der Absorbersuspension gemessenen pH-Wert korrigiert. This control circuit differs slightly from the control circuit of absorbers 1 and 2. Here, the limestone suspension is fed back into this absorber 14, also in proportion to the SO 2 load to be separated. In this absorber 14, however, the ratio of limestone to SO 2 (stoichiometric factor) is corrected with the pH value measured in the absorber suspension.
Höhenstandssteuerung in Absorbern: Height control in absorbers:
In den Absorbern 10, 12, 14 wird ein fest eingestellter Höhenstand über die ausgeschleuste Hydrozyklonoberlaufmenge eingestellt. Ist der Füllstand zu hoch, wird der Hydrozyklonoberlauf zum Kreislaufwasserbehälter 40 gelei- tet, ist der Füllstand zu niedrig, wird der Hydrozyklonoberlauf zurück zum Absorber geleitet. Höhenstandssteuerung im Kreislaufwasserbehälter: In the absorbers 10, 12, 14, a fixed level is set via the discharged hydrocyclone overflow quantity. If the fill level is too high, the hydrocyclone overflow is routed to the circuit water tank 40; if the fill level is too low, the hydrocyclone overflow is routed back to the absorber. Height control in the circuit water tank:
Der Füllstand im Kreislaufwasserbehälter 40 wird durch mehr oder weniger Zufuhr von Prozesswasser konstant gehalten. The fill level in the circuit water tank 40 is kept constant by supplying more or less process water.
Einstellung der Höhenstände, allgemein: Die Höhenstände sämtlicher Behälter werden über Ventile bzw. Klappen in den Zu- bzw. Ablaufleitungen automatisch eingestellt. Setting the levels, in general: The levels of all containers are automatically set via valves or flaps in the inlet and outlet lines.
Dichtesteuerung der Absorbersuspension: Density control of the absorber suspension:
Der Feststoffgehalt in den Absorbern 10, 12, 14 wird über die zum Gips- suspensionbehälter 34a, b geförderte Menge an Hydrozyklonunterlauf ge- steuert. Ist der Feststoffgehalt im Absorber zu hoch, wird der Zyklonunter- lauf zum Gipssuspensionbehälter gefördert. Ist der Feststoffgehalt im Ab- sorber zu niedrig, wird der Hydrozyklonunterlauf zurück in den Absorber ge- leitet. The solids content in the absorbers 10, 12, 14 is controlled via the quantity of hydrocyclone underflow conveyed to the gypsum suspension tank 34a, b. If the solids content in the absorber is too high, the cyclone underflow is conveyed to the gypsum suspension tank. If the solids content in the absorber is too low, the hydrocyclone underflow is fed back into the absorber.
Höhenstandssteuerung in den Gipssuspensionsbehältern: Der Füllstand in den Gipssuspensionsbehältern 34a, b wird durch die Menge der zu den Bandfiltern 36a, b gepumpten Suspension konstant gehalten. Level control in the gypsum slurry tanks: The level in the gypsum slurry tanks 34a,b is kept constant by the amount of suspension pumped to the belt filters 36a,b.
Bezuqszeichenliste Reference character list
10 Erster Sprühabsorber (A1 ) 10 First spray absorber (A1 )
12 Zweiter Sprühabsorber (A2) 12 Second spray absorber (A2)
14 Dritter Sprühabsorber (A3) 14 Third spray absorber (A3)
16 Oxidations- bzw. Kristallisationsbehälter 16 oxidation or crystallization tanks
18 Rauchgaszufuhr 18 flue gas supply
20 Luftbeimischung 20 air admixture
22 Schornstein 22 chimney
24 Kalkstein-Mühle 24 Limestone Mill
26 REA-Gips-Entwässerung 26 FGD gypsum drainage
28 Calcinierungseinheit 28 calcination unit
30 Verarbeitung zu Bergversatz 30 processing to mountain backfill
32a-c Hydrozyklone 32a-c hydrocyclones
34a, b Gipssuspensionsbehälter 34a, b gypsum suspension container
36a, b Bandfilter 36a,b bandpass filters
38 Oxi-Luftzufuhr 38 Oxi air supply
40 Kreislaufwasserbehälter 40 circuit water tank
42 Calcinierungsanlage 42 calcination plant
44 Anhydrit-Kühlanlage 44 Anhydrite Cooling Plant
46 Prozesswasserbehälter 46 process water tank

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Verfahren zur Entschwefelung industrieller Abgase mit S02-Ausganggehal- ten im Bereich zwischen 12 bis 30 Vol %, insbesondere Verfahren zur Ent- schwefelung von Abgasen aus großtechnischen pyrometallurgischen Pro- zessen, wobei die Entschwefelung durch ein Nassabsorptionsverfahren mit Verdüsung eines Absorptionsmittels in Form einer wässrigen Lösung bzw. Suspension erfolgt, wodurch ein zur Weiterverarbeitung für bauindustrielle Anwendungen geeigneter REA-Gips erzeugt werden soll, gekennzeichnet durch die Schritte: a) soweit erforderlich, Verdünnen der Abgase und Erhöhung des Sauer- stoffanteils der Abgase durch Lufteinblasung, so dass der SO2-Gehalt in einem Bereich zwischen 4 bis 10 Vol % liegt; b) Führen der soweit erforderlich verdünnten Abgase durch wenigstens eine Anzahl von m in Serie angeordneter, jeweils mit kalkhaltigem Ab- sorptionsmittel beschickter Sprühabsorber (10, 12,14), wobei Anzahl der Sprühabsorber m ≥3 ist, und wobei die SO2-Abscheidungsgrade η n , wobei n = 1 ... m den jeweils in Strömungsrichtung als ersten/zweiten/dritten etc. durchström- ten Sprühabsorber (10, 12, 14) bezeichnet, aus der jeweils zu- geführten Gasphase durch Einstellung mindestens folgender Prozessparameter näherungsweise auf einen vorgegebenen Sollwert ijnsoii eingeregelt werden: i) Einstellung des Massenstroms an zugeführtem kalkhal- tigen Absorptionsmittel, und ii) Einstellung der umgewälzten Suspensionsmenge und damit des Liquid-zu-Gas-(LG)-Verhältnisses; wobei der Abscheidungsgrad η n bestimmt ist als η n = aIs den SO2-Konzentrati-
Figure imgf000021_0001
onen vor bzw. hinter dem jeweiligen Sprühabsorber n, wobei diese Konzentrationen als SO2-Gasgewicht pro Gasvolumen dargestellt werden, und wobei der Abscheidegrad-Sollwert bei dem ersten Sprühabsor- ber (10) η 1 SoII niedriger gewählt ist als der Abscheidegrad-Soll- wert bei dem letzten Sprühabsorber (14) η m SoII .
1 . Process for the desulfurization of industrial waste gases with S02 initial contents in the range between 12 and 30% by volume, in particular processes for the desulfurization of waste gases from large-scale pyrometallurgical processes, the desulphurization by a wet absorption process with atomization of an absorbent in the form of an aqueous solution or suspension takes place, whereby a suitable FGD gypsum for further processing for construction industry applications is to be produced, characterized by the steps: a) if necessary, diluting the exhaust gases and increasing the oxygen content of the exhaust gases by air injection, so that the SO 2 - Content is in a range between 4 to 10% by volume; b) conducting the exhaust gases, diluted as necessary, through at least a number m of spray absorbers (10, 12,14) arranged in series and each charged with calcareous absorbent, the number of spray absorbers being m ≥3, and the SO 2 separation degrees η n , where n=1 . . a predetermined desired value ijnsoii be regulated: i) setting the mass flow of supplied calcareous absorption medium term, and ii) setting the circulated amount of suspension and thus the liquid-to-gas (LG) ratio; where the degree of separation η n is determined as η n = as the SO 2 concentration
Figure imgf000021_0001
ons in front of or behind the respective spray absorber n, where these concentrations are represented as SO 2 gas weight per gas volume, and the separation efficiency target value for the first spray absorber (10) η 1 SoII is selected lower than the separation efficiency target value for the last spray absorber (14) η m So II.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidegrad-Sollwert bei dem ersten Sprühabsorber (10)η 1 SoII 75%, bevorzugt η 1 SoII ≤ 65%, besonders bevorzugηt1 SoII 60% gewählt wird, und/oder, dass der Abscheidegrad-Sollwert bei dem letzten Sprühabsorber (14) η m SoII 80%, bevorzugt η m SoII 90%, besonders bevorzugt η m SoII ≥ 95% gewählt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the desired separation efficiency value for the first spray absorber (10) is chosen to be η 1 desired 75%, preferably η 1 desired ≦ 65%, particularly preferably 1 desired 60%, and/or that the desired degree of separation in the last spray absorber (14) is chosen to be η m So II 80%, preferably η m So II 90%, particularly preferably η m So II ≧95%.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidegrad-Sollwert bei dem ersten Sprühabsorber (10)η 1 SoII we- nigstens 20 Prozentpunkte kleiner ist als der Abscheidegrad-Sollwert bei dem letzten Sprühabsorber (14) η m SoII. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the separation efficiency target value for the first spray absorber (10) η 1 target is at least 20 percentage points smaller than the separation efficiency target value for the last spray absorber (14) η m target.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Abscheidegrad-Sollwerte, beginnend mit dem Abscheidegrad- Sollwert des ersten Sprühabsorbers (10)η 1 SoII , weiter über die Abscheide- grad-Sollwerte des oder der dazwischenliegenden Sprühabsorber (12) η2...m-1 soII' bis zu dem Abscheidegrad-Sollwert des letzten Sprühabsor- bers (14) η m SoII, jeweils ansteigend gewählt sind. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that all separation efficiency target values, starting with the separation efficiency target value of the first spray absorber (10)η 1 target , further on the separation efficiency target values of the or the intermediate spray absorber ( 12) η 2 .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Verfahren zum Erreichen eines Gesamt-S02-Sollabscheidegrades von wenigstens 99%, bevorzugt von wenigstens 99,5%, ausgebildet ist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is designed to achieve an overall SO 2 target degree of separation of at least 99%, preferably at least 99.5%.
6. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt a) eine Entstaubung der Abgase, insbesondere in einem Elek- trofilter oder Gewebefilter, vorangeschaltet ist. 6. The method according to claim one of claims 1 to 5, characterized in that step a) is preceded by dedusting of the exhaust gases, in particular in an electric filter or fabric filter.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Sprühabsorber (10) ein zusätzlicher Oxidationsbehälter (16), durch den das durch den ersten Sprühabsorber (10) geflossene Absorpti- onsmittel anschließend geführt wird, zwecks Erhöhung der Oxidations- und Kristallisationszeit nachgeschaltet ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the first spray absorber (10) has an additional oxidation container (16) through which the through the first spray absorber (10) flowed absorption agent is then guided to increase the oxidation - and crystallization time is downstream.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in ein oder mehrere der Sprühabsorber (10, 12, 14) eine Einblasung von Luft erfolgt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that air is blown into one or more of the spray absorbers (10, 12, 14).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das kalkhaltige Oxidationsmittel als Hauptbestandteil aus einem oder meh- reren der Substanzen CaCO3, CaO und/oder Ca(OH)2 ausgewählt ist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the calcareous oxidizing agent is selected as the main component from one or more of the substances CaCO 3 , CaO and/or Ca(OH) 2 .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Sprühabsorbern (10, 12, 14) anfallende Gipssuspension bei ei- nem oder mehreren der vorgesehenen Sprühabsorber zunächst in Hydro- zyklonstationen (34a-c), die dem oder den jeweiligen Sprühabsorbern zuge- ordnet sind, eingedickt und klassifiziert wird, wobei gröbere Fraktion zur Entwässerung geleitet werden, während die feinere Fraktion zurück in den jeweiligen Absorptionsprozess geleitet wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that from the spray absorbers (10, 12, 14) occurring gypsum suspension at one or more of the provided spray absorbers first in hydro cyclone stations (34a-c), the dem or assigned to the respective spray absorbers, is thickened and classified, with the coarser fraction being used dewatering, while the finer fraction is fed back into the respective absorption process.
11. Vorrichtung zur Entschwefelung von industriellen Abgasen, insbesondere von Abgasen mit SCte-Ausganggehalten im Bereich zwischen 12 bis 30 Vol % und insbesondere aus großtechnischen pyrometallurgischen Prozessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorher- gehenden Ansprüche ausgebildet ist. 11. Device for the desulfurization of industrial exhaust gases, in particular exhaust gases with SCte starting contents in the range between 12 and 30% by volume and in particular from large-scale pyrometallurgical processes, characterized in that the device is designed to carry out a method according to one of the preceding claims .
12. Verfahren zur Gewinnung von Buntmetallen aus einer Abbaustätte mit berg- männischer Gewinnung sulfidischer Erze, gekennzeichnet durch die Schritte i) bergmännischer Abbau der sulfidischen Erze; ii) Aufbereitung der Erze mit anschließender pyrometallurgischer Verar- beitung der Buntmetallkonzentrate; iii) Reinigung der schwefelhaltigen Abgase nach einem Verfahren ge- mäß einem der vorhergehenden Ansprüche; iv) Calcinierung (28) des in Schritt iii) gewonnenen REA-Gipses zu An- hydrit; v) Verwendung des in Schritt iv) gewonnenen Anhydrits als Bindemittel zur Herstellung eines Füllstoffes für den Bergversatz (30); vi) Verwendung des in Schritt v) gewonnenen Füllstoffes den Bergver- satz, vorzugsweise in situ, oder anderweitige Verwendung des An- hydrits, beispielsweise in der Bauindustrie. 12. A process for the extraction of non-ferrous metals from a mining site with mining of sulfidic ores, characterized by the steps i) mining of the sulfidic ores; ii) processing of the ores with subsequent pyrometallurgical processing of the non-ferrous metal concentrates; iii) cleaning of the sulphur-containing exhaust gases by a method according to any one of the preceding claims; iv) calcination (28) of the FGD gypsum obtained in step iii) to form anhydrite; v) using the anhydrite obtained in step iv) as a binder for producing a filler for the backfill (30); vi) Use of the filler obtained in step v) for backfilling, preferably in situ, or other use of the anhydrite, for example in the construction industry.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in Schritt v) auf Basis von Zement unter Zusatz des Anhydrits als Bindemittel, und ggf. unter Zusatz weiterer Reststoffe der metallurgi- schen Prozesse, wie geeigneter Schlacken, hergestellt wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the filler in step v) based on cement with the addition of anhydrite as a binder, and optionally with the addition of other residues of the metallurgical processes, such as suitable slags, is produced.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4008099A1 (en) * 1990-03-14 1991-09-19 Metallgesellschaft Ag Purificn. of effluent gas from rubbish combustion - contg. fly ash, heavy metal, acid gases etc. by spray adsorption and washing and moistening residue with used washing liq.
DE4344113A1 (en) * 1993-12-23 1995-06-29 Metallgesellschaft Ag Process for cleaning waste gas from incineration
US20080178733A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Eli Gal Use of so2 from flue gas for acid wash of ammonia
DE102007043331A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Hitachi Power Europe Gmbh Cooled NaOH flue gas scrubber
US20160339383A1 (en) * 2014-04-15 2016-11-24 Ihi Corporation Desulfurization apparatus and exhaust gas processing system using the same
CN210522213U (en) * 2019-05-29 2020-05-15 广东佳德环保科技有限公司 Flue gas desulfurization and denitrification device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4008099A1 (en) * 1990-03-14 1991-09-19 Metallgesellschaft Ag Purificn. of effluent gas from rubbish combustion - contg. fly ash, heavy metal, acid gases etc. by spray adsorption and washing and moistening residue with used washing liq.
DE4344113A1 (en) * 1993-12-23 1995-06-29 Metallgesellschaft Ag Process for cleaning waste gas from incineration
US20080178733A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Eli Gal Use of so2 from flue gas for acid wash of ammonia
DE102007043331A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Hitachi Power Europe Gmbh Cooled NaOH flue gas scrubber
US20160339383A1 (en) * 2014-04-15 2016-11-24 Ihi Corporation Desulfurization apparatus and exhaust gas processing system using the same
CN210522213U (en) * 2019-05-29 2020-05-15 广东佳德环保科技有限公司 Flue gas desulfurization and denitrification device

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