DE1646647C3 - Verfahren zur Herstellung von Zement nach den Gips-Schwefelsäure-Verfahren in einem Drehofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Zement nach dem Gips-Schwefelsäureverfahren in einem Drehofen, dem mindestens ein zweistufiger, von Ofenabgasen durchströmter Vorwärmer für das Aufgabegut vorgeschaltet ist, wobei in die — in Strömungsrichtung der Gase gesehen — erste Stufe des Vorwärmers eine Rohmaterialmischung eingeführt wird, die den für die Reaktion erforderlichen Kohlenstoff enthält und in die — in Strömungsrichtung der Gase gesehen — letzte Stufe kalziumsulfathalüges Gut eingeführt wird, nach Patent 15 71 618.

Bei dem Verfahren nach dem genannten Patent wird von einem Rohmaterialangebot ausgegangen, bei dem das für den Prozeß erforderliche Kalziumsulfat zu einem Teil aus Gipsanhydrit und zum anderen Teil aus kristallwasserhaltigem oder feuchtem Gips besteht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das bekannte Verfahren auch für Fälle auszugestalten, bei denen das Rohmaterialangebot Gipsanhydrit in unzureichender Menge oder gar nicht enthält, sondern vorzugsweise oder ausschließlich Gipsstein und/oder Abfallgips. Weiter sollen Vorrichtungen geschaffen werden, mit denen das neue Verfahren wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Unter den genannten Bedingungen ist es wichtig, den Zustand der Abgase, die vor der Weiterverarbeitung auf Schwefelsäure in einem Elektrofilter entstaubt werden, so zu beherrschen, daß einerseits der optimale Abscheidungsgrad erreicht wird, ohne daß es bereits im

Filter zu Kondensationserscheingungen kommt, und andererseits die Gastemperatur in festgesetzten Gren- »en gehalten wird Fener muß gewährleistet sein, daß die Schwefelsäurekonzentration in den Abgasen möglichst groß ist.

Die Lösung der Aufgabe sieht vor, daß ein Teil der ■us Gipsstein, Gipsdihydrat oder Abfallgips bestehenden Gesamtmenge des Kalziumsulfats der letzten Vorwärmerstufe und der andere Teile vorgetrocknt: oder vorgebrannt der ersten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zugeführt wird. Dabei ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der ersten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zusätzlich Korrekturmateriajjen welche zusammen mit der Rohstoffmischung eine Zementrohmischung ergeben, zugeführt werden und daß das der ersten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zugeführte Gm oder ein Teil dieses Gutes zuvor in einer mittels .. iner Feuerung beheizten Mühle gemahlen, getrocknet und der Gipsanteil zum Halbhydrat vorgebrannt und heiß in den Vorwärmer aufgegeben wird.

Vorzugsweise soll bei diesem Verfahren die Temperatur des vorgebrannten Gutes etwa 160 bis 180'C und die Temperatur der Mühlenabgase etwa 170 bis 200° C betragen. Das wird im Rahmen der Aufgabenlösung ζ B. dadurch erreicht, daß der der letzten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zueeführte Gips in einer zweiten gleichfalls beheizten Mühle gemahlen und getrocknet wird, wobei dit Feuerung vorteilhaft in Abhängigkeit von der Gastemperatur am Ausgang der letzten Stufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers gesteuert oder geregelt wird. Sofern das Kalziumsulfat überwiegend oder ausschließlich aus feinkörnigem, feuchtem Gipshydrat, z. B. Gipsschlamm, besteht, ist es als wärmeökonomisch vorteilhafte Ausgestaltung vorgesehen, daß diese Komponente einem mit seiner eigenen Feuerung beheizten Fallschachtvorwärmer aufgegeben, dort getrocknet und zu Halbhydrat vorgebrannt und dann heiß in den dem Drehofen zugeordneten Vorwärmer aufgegeben wird. Ein dafür besonders vorteilhafter Fallschachtvorwärmer ist zweistufig, so daß es möglich ist, einen Teil des Vorwärmgutes dem Fallschachtvorwärmer bereits nach Durchlauf durch eine Stufe als vorgetrocknetes Kalziumsulfat zu entnehmen und anschließend in die letzte Stufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers aufzugeben. Da bei dem beschriebenen Verfahren eine Beurteilung des Fertigungsproduktes aus einer Analyse derjenigen Rohmischung möglich ist, die der dem Drehofen nächstgelegenen ersten Vnrwärmerstufe zugeführt wird, können mit Vorteil, besonders im Interesse einer Automatisierung, die Dosierungsvorrichtungen für die Komponenten der Rohmischung nach dem Ergebnis von Analysen der der ersten Vorwärmerstufe zugeführten Rohmischung gesteuert oder geregelt werden, wobei an sich bekannte Regel-, Steuer- und Analysegeräte Anwendung finden. Bei einer mehr manuellen Überwachung des Prozesses wird vorteilhaft besonders die Menge, aber auch die Zusammensetzung des Aufgabegutes in Abhängigkeit von der Temperatur der Drehofenabgase gesteuert oder geregelt.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung grobkörnigen Gipssteines ist erfindungsgemäß eine der dem Drehofen nächstliegenden ersten Vorwärmerstufe zugeordnete Mühle mit eigener Heizung vorgesehen. So wird dem Prozeß die in Her Wärmebilanz fehlende Wärmemenge zugeführt, ohne die SO>-Konzentration Li den Drehofenabgasen zu verdünnen, wie es bei einer mit der Drehofengasführung kombinierten Zusatzheizung der Fall wäre. Eine besonders gute Ausnutzung der Wärmemenge der Mühlenheizung wird mit, einer Vorrichtung erzielt, bei der eine der letzten dem Drehofen zugeordneten Vorwärmerstufe zugeordnete zweite Mühle vorgesehen ist, die mit den Abgasen der ersten Mühle beheizt wird. Bei einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur ίο Verarbeitung von Gipsschlamm und feinkörnigem Gips tritt an die Stelle der Mühlen ein vorteilhaft zweistufiger Vorwärmer mit eigener Feuerung, der vorzugsweise als Fallschachtvorwärmer ausgebildet wird un^J dessen, in Materialflußrichtung gesehen, erste Stufe über Materialfördermittel mit seiner zweiten Stufe und über weitere Fördermittel mit der letzten Stufe und dessen zweite Stufe über Fördermittel mit der ersten Stufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers verbunden ist, wobei die Abgase der zweiten Stufe des FaII-schachtvorwärmers über eine Rohrleitung zur weiteren Aufheizung über die Feuerung und daran anschließend über eine Rohrleitung der ersten Stufe des Fallschachtvorwärmers zugeführt werden, wo sie durch Wärmeabgabe an das kühle und feuchte Aufgabegut sehr wirta5 schaftlich ausgenutzt werden.

In den Abbildungen sind Beispiele für Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein Schema einer Vorrichtung zur Verarbeitung groben Aufgabegutes·,

F i g. 2 zeigt ein Schema einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Gipsschlamm und feinkörnigem feuchtem Gips. . Die Glieder zur Einbringung der tür die Konmischung erforderlichen Korrekturmaterialien wurden in F i g. 1 nur angedeutet und in F i g. 2 zeichnerisch nicht dargestellt, da sie für den Erfindungsgedanken unwesentlich und an sich bekannt sind, sowie beliebiger Art sein können.

♦o Der Drehofen 1 wird gemäß F i g. 1 in Pfeilrichtung von den Ofengasen durchströmt. Dem Ofen 1 ist ein zweistufiger Vorwärmer zugeordnet, dessen in Gasslromrichtung gesehen erste Stufe mit der Ziffer 2 und dessen zweite Stufe mit Ziffer 3 bezeichnet ist. Die Stufen sind über Gasleitungen 4, 5 hintereinandergeschal· tet Das zu erwärmende Gut wird über Förderer 6, 7. und im einzelnen nicht dargestellte Dosiervorrichtungen eingeführt.

Der ersten Stufe 2 des Vorwärmers wird das Gut mn dem Strom der Gase zugeführt, nachdem dieses udci die Förderer 6, 7 und den Fallschacht 9 der zweiten Vorwärmerstufe 3 in die Gasleitung 4 eingebracht wurde Das auf annähernd Reaktionstemperatur vorgewärmte Gut wird in der Wirbelsenke der ersten Vor· wärmerstufe 2 ausgeschieden und über den Förderer! de· Ofen 1 zugeführt. Der - immer in Richtung der Ofengase gesehen - zweiten Stufe 3 des Vorwärmers wird das Gut über den in die obere Gasleitung 5 mundenden Förderer 8 zugeführt. Die Gase werden durch 6c das Gebläse 11 abgezogen und über Elektrofilter 16 der Schwefelsäuregewinnung zugeführt. Der im Elektrolilter ausgeschiedene Staub gelangt über einen Forderer 7 zur Weiterverarbeitung zurück. Die kohlenstoffhaltige Rohmaterialmischung wird über einen Förderer an einer Stelle eingespeist, an der die Gastemperatur bereits durch die eingeführten kalziumsulfathaitigen Komponenten genügend abgesenkt worden ist Die Gesamtmenge des für den Prozeß erforderlichen

kalziumsulfathaltigen Gutes wird über die beiden Förderer 6, 8 eingebracht. Die Aufteilung dieser Gesamtmenge auf die beiden Förderer 6,8 richtet sich nach der Temperatur der Ofengase sowie der Temperatur und dem Taupunkt der Gase im Elektrofilter 16.

Wenn, wie für die Anordnung nach F i g. 1 zutreffend, grobes Rohgut zur Verarbeitung kommt, wird dem Förderer 6 eine Mühle 12 und dem Förderer 8 eine Mühle 14 zugeordnet. Die Mühle 12, vorzugsweise eine Schüsselmühle, wird mittels einer eigenen Feuerung 13 beheizt. Die Mühlenabgase tragen das Mahlgut aus, welches in einem Abscheider 19 gewonnen und dem Förderer 6 zugeführt wird. Die Abgase der Mühle 12 werden der zweiten Mühle 14 zugeleitet und. nachdem sie dort durch den Trocknungsprozeß stark abgekühlt und mit Feuchtigkeit gesättigt wurden, in die Atmosphäre entlassen.

Das Mahlgut aus der zweiten Mühle 14 gelangt vorzugsweise über einen Zwischensilo 15 und eine Dosiervorrichtung 18 in den Förderer 8. Die für den Prozeß ao notwendige Konditionierung der Abgase des Drehofens 1 an der Stelle, wo die kohlenstoffhaltige Komponente aufgegeben wird und am Eingang des Elektrofilters 16, erfolgt durch Beherrschung der Mengen, des Gehaltes an- Feuchtigkeit und Kristallwasser sowie der Temperatur der von den beiden Mühlen 12, 14 kommenden kalziumsulfathaltigen Anteile.

Von dem Gesamtanteil Gipsstein und Abfallgips würden beispielsweise etwa 35% in einer Schüsselmühle oder Rohrmühle 14 auf Rohmehlfeinheit gemahlen. wenn nötig unter gleichzeitigem Trocknen, dann in einem Silo 15 gelagert und von dort verwogen und über den Förderer 8 aufgegeben.

Die restlichen etwa 65% Gipsstein und Abfallgips werden rohmischungsgemäß verwogen, mit den ebenfalls verwogcnen übrigen Rohmischungskomponenten wie Ton. Sand, Tonschiefer oder eventuell Eisenerz und Koks einer Schüsselmühle 12 aufgegeben, wo sie unter Zuhilfenahme einer Feuerung 13 getrocknet und den Gipsstein betreffend eventuell zum Halbhydrat vorgebrannt werden.

Die Guttemperatur wird in dieser Mühle 12 etwa 180°C betragen, bei einer Abgastemperatur von etwa 200° C. Die in Abscheidern und Multizyklonen 19 abgeschiedene Rohmischung sowie der Stab werden heiß über den Förderer aufgegeben. Die Abgase aus der Schüsselmühle 12 werden zum eventuellen Trocknen des Gipssteines der Mühle 14 zugeleitet.

Auf diese Weise reicht die in den Ofenabgasen von etwa 750⁰C enthaltene Wärme aus, um in den dem Drehofen 1 zugeordneten beiden Wärmetauscherzyklonen 2, 3 die restlose Gipsentwässerung und entsprechende Vorwärmung bewerkstelligen zu können.

Die Ofenabgastemperatur wird hierbei die Gesamtaufgabemenge über Dosiervorrichtungen, z. B. Roh-Stoffwaagen 18, steuern.

Die Abgastemperatur nach der zweiten Stufe 3 des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers, die bei etwa 350° C liegen soll, steuert die Zusatzfeuerung 13 zur Schüsselmühle 12 mittels eines geeigneten Steuergerätes 21.

Die angestrebte chemische Zusammensetzung der Rohmischung kann über den Silikat-Modul an dem Fördergut des Förderers 6 mit Hilfe eines Röntgen-Fluoreszenzgerätes 20 über die Waagen 18 für in Silos 17 gelagerte Komponenten wie Koks, Sand, Ton, Tonschiefer, eventuell Eisenerz, gesteuert werden.

Das Beispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen durch den Fortfall der Mahlprozesse. Das staubfeine Kalziumsulfat wird z. B. als Schlamm bei A der in Richtung der Materialbewegung gesehen ersten Stufe 23a eines Fallschachtvorwärmers zugeführt. Ein Teil der Aufgabemenge wird nach Durchlauf der ersten Vorwärmerstufe 23a über einen Förderer 25 in vorgetrocknetem Zustand abgezogen und über Zwischenglieder 26 (Silo, Waage und Förderer) der zweiten Stufe 3 des dem Drehofen 1 zugeordneten Vorwärmersystems 2,3,4,5 aufgegeben. Der andere Teil des vorgetrockneten Kalziumsulfats gelangt über einen Förderer 24 in die in Richtung der Materialbewegung gesehen zweite Stufe 236 des Fallschachtvorwärmers. Dort wird der Trockenprozeß fortgesetzt bzw. erfolgt dort das Vorbrennen des Kalziumsulfats zu Halbhydrat. Die Feuerung 22 des Vorwärmers 23a, 23b wird vorteilhaft so eingerichtet, daß die heißen Gase über eine Rohrleitung 30 der zweiten Vorwärmerstufe 23b zugeführt, nach Durchlauf dieser Stufe über eine Rohrleitung 28 zur Feuerung 22 zurück und nach zusätzlicher Wärmeaufnahme über eine Rohrleitung 29 der ersten Vorwärmerstufe 23a und schließlich bei 31 in die Atmosphäre abgeführt werden. Die Anordnung der Elektrofilter 16 entspricht F i g. 1.

Mit den Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung wird bei geringer Länge des Drehofens eine hohe Wärmeausbeute aus den Ofengasen erzielt und die ausschließliche Verwendung feuchter und auch minderwertiger Abfallgipse ermöglicht. Die Anordnung einer eigenen Feuerung für die Mühlen und Fallschachtvorwärmer mit Dosier-, Steuer- und/oder Regelorganen gewährleistet volle Ausnutzung der Drehofenkapazität infolge der kurzen Reaktionszeiten bei Steuer- und Regelvorgängen und damit sowohl ein gleichmäßiges Fertigprodukt als auch die Sicherheit gegen Schäden oder für den Betrieb ungünstige Gaskonditionen am Elektrofilter.

Bei hoher Ausnutzung der dem Prozeß über die zusätzliche Feuerung 13. 22 zugeführten Wärmemenge ist die für die Schwefelsäuregewinnung wichtige SO2-Konzentration in den Abgasen des Elektrofilters unbeeinflußt durch die vor dem Drehofen erfolgende Aufbe reitung des Aufgabegutes. Die Anlage kann mit Hilfe der beschriebenen Steuerungsvorgänge so betrieber werden, daß durch Beherrschung des Taupunktes unc der Temperatur der Gase im Elektrofilter ein hohei Abscheidungsgrad erzielt wird, ohne daß es dabei irr Filter zu Kondensationserscheinungen kommt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Zement nach dem Gips-Schwefelsäure-Verfahren in einem Drehofen, dem ein mindestens zweistufiger, von Ofenabgasen durchströmter Vorwärmer für das Aufgabegut vorgeschaltet ist, wobei in die — in Strömungsrichtung der Gase gesehen — erste Stufe des Vorwärmers eine Rohmaterialmischung eingeführt wird, die den für die Reaktion erforderlichen Kohlenstoff enthält und in die — in Strömungsrichtung der Gase gesehen — letzte Stufe kalziumsulfathaltiges Gut eingeführt wird, nach Patent 15 71618, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der aus Gipsstein, Gipsdihydrat oder Abfaügips bestehenden Gesamtmenge des Kalziumsulfats der letzten Vorwärmerstufe und der andere Teil vorgetrocknet oder vorgebrannt der ersten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Vorwärmerstufe des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zusätzlich Korrekturmaterialien, welche zusammen mit der Rohmaterialmischung eine Zementrohmischung ergeben, zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der ersten Vorwärmerstufe (2) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zügeführte Gut oder ein Teil dieses Gutes zuvor in einer mittels einer Feuerung (13) beheizten Mühle (12) gemahlen, getrocknet und der Gipsanteil zum Halbhydrat vorgebrannt und heiß in den Vorwärmer aufgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des vorgebrannten Gutes 160 bis 18O⁰C und die Temperatur der Miihlenabgase 170 bis 200⁰C betragen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der letzten Vorwärmerstufe (3) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zugeführte Gips in einer beheizten Mühle (14) gemahlen und getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerung (13) in Abhängigkeit von der Gastemperatur am Ausgang der letzten Stufe

(3) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers gesteuert oder geregelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der ersten Stufe (2) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers zugeführte Kalziumsulfat oder ein Teil desselben zuvor in Form von feinkörnigem, feuchtem Gipsdihydrat einem mit einer eigenen Feuerung (22) beheizten Fallschachtvorwärmer (23) aufgegeben, dort getrocknet und zu Halbhydrat vorgebrannt und dann heiß in den dem Drehofen zugeordneten Vorwärmer (2) aufgegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorzugsweise zweistufigen FaIlschachtvorwärmer (23) vorgetrocknetes Kalziumsulfal entnommen und anschließend in die letzte Stufe (3) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers aufgegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge und Zusammensetzung des Aufgabegutes in Abhängigkeit von der Temperatur der Drehofenabgase gesteuert oder geregelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Zusammensetzung des Fertigproduktes nach dem Ergebnis von Analysen der der ersten Vorwärmerstufe (2) zugeführten Rohmischung gesteuert oder geregelt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 9 bis 10, gekennzeichnet durch eine der dem Drehofen (l) nächstliegende erste Vorwärmerstufe (2} zugeordnete Mühle (12) mit eigener Heizung (13).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine der letzten dem Drehofen (1) zugeordneten Vorwärmerstufe (3) zugeordnete Mühle (14), die mit den Abgasen der Mühle (12) beheizt werden kann.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen zweistufigen Fallschachtvorwärmer (23a, 23b) mit eigener Feuerung (22) dessen, in Materialflußrichtung (A) gesehen, erste Stufe (23a) über Materialfördermittel (24) mit seiner zweiten Stufe (236) und über weitere Fördermittel (25, 26) mit der letzten Stufe (3) und dessen zweite Stufe (236) über Fördermittel (27) mit der ersten Stufe (2) des dem Drehofen zugeordneten Vorwärmers verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Rohrleitung (28) über die die Abgase der zweiten Stufe (23b) des Fallschachtvorwärmers seiner Feuerung (22) und daran anschließend über eine Rohrleitung (29) seiner ersten Stufe (23a) zugeführt werden.