DE3116651C2

DE3116651C2 - Verfahren zum Brennen einer insbesondere bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension

Info

Publication number: DE3116651C2
Application number: DE3116651A
Authority: DE
Inventors: Viktor Bildjukevi&ccaron;; Boris K. Demidovi&ccaron;; Dmitrij T. Jakimovi&ccaron;; Sofja L. Koslova; Anatolij P. Sluzk Kuprijanenko; Valentina A. Minsk Lebedkova; Alexandr I. Minsk Pivovarov; Gennadij S. Plavnik; Leonid N. Turovskij
Original assignee: MINSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT STROITEL'NYCH MATERIALOV MINSK SU
Current assignee: MINSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT STROITEL'NYCH MATERIALOV MINSK SU
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1986-06-19
Also published as: DE3116651A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Technologie der Wärmebehandlung von Mineralsuspensionen unter Gewinnung von Kalk und von kohlendioxydhaltigem Gas, insbesondere auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Karbonatsuspensionen. Das Verfahren beinhaltet die Aufteilung der Suspension (1) in einen ersten und zweiten Anteil, die Zerstäubungstrocknung des ersten Suspensionsanteils, das Brennen des aus den beiden Anteilen der Suspension (1) erhaltenen Guts, die Kühlung des beim Brennen anfallenden Kalks, die Abgaszufuhr aus der Brennzone zwecks Zerstäubungstrocknung des ersten Anteils der Suspension (1) und die Ableitung der Abgase (15) der Zerstäubungstrocknung zwecks Kohlendi oxydverwertung. Dabei führt man gleichzeitig mit einer Zerstäubungstrocknung des ersten Suspensionsanteils die separate Zerstäubungstrocknung des zweiten Suspensionsteils durch, danach wird das bei der Zerstäubungstrocknung des zweiten Suspensionsanteils anfallende Gut gleichzeitig mit jenem Gut gebrannt, das bei der Zerstäubungstrocknung des ersten Suspensionsanteils anfällt. Das Gut wird durch die Wärme eines Wärmeträgers gebrannt, die zum Brennen des besagten Guts und zur Trocknung nur des ersten Suspensionsanteils erforderlich ist und für die Kohlendioxydverwertung wird Abgas (15) abgeleitet, das bei der Trocknung nur des ersten Suspensionsanteils anfällt. Die Erfindung kann in der Zuckerproduktion zur Verarbeitung von Filtrationsniederschlägen sowie auf anderen technischen Gebieten verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen einer insbesondere bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases.

Die erfindungsgemäß behandelte Calciumcarbonatsuspension wird dabei insbesondere bei der Zuckerherstellung in Form eines Filtrationsniederschlags gewonnen. Eine direkte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf andere Industriezweige, bei denen als Nebenprodukt Calciumcarbonatsuspensionen erhalten werden, ist ohne Schwierigkeiten möglich, wenn diese durch Brennen zu Kalk weiterverarbeitbar sind und sich dabei eine vorteilhafte Verwendungsmöglichkeit für ein kohlendioxidhaltiges Abgas bietet.

Eines der wichtigsten Probleme der Gegenwart ist die wirtschaftliche Nutzung von Abfallprodukten verschiedener Produktionszweige. Ein derartiges Abfallprodukt sind die Calciumcarbonatsuspensionen, die bei der Zukkerherstellung als Filtrationsniederschlag erhalten werden und auch bei der chemischen Wasserreinigung gebildet werden.

Bei der Zuckerherstellung anfallende Suspensionen weisen üblicherweise eine Ausgangsfeuchtigkeit von 38 bis 55% auf, und die Trockensubstanz enthält Calciumcarbonat CaCCh (ca. 80%) neben geringeren Mengen anderer anorganischer Stoffe (ca. 8%) und organischer Stoffe (ca. 12%). Bei der Verarbeitung derartiger Suspensionen ist es erwünscht, nicht nur hochaktiven Kalk zu erhalten, sondern auch ein kohlendioxidhaitiges Abgas, das im Rahmen des Gesamtverfahrens weiter verwendbar ist. Bei der Zuckerherstellung wird auf der Stufe der Zuckersaftreinigung Kalk und ein kohlendioxidhaltiges Gas verwendet, das wenigstens 30% Kohlendioxid enthalten soll.

Bei der Gewinnung eines Gases mit einem derartigen Kohlendioxidgehalt begegnet man dem Problem, daß man vermeiden muß, das beim Brennen gebildete Kohlendioxid zu stark zu verdünnen. Das erfordert bei den üblichen Brennverfahren entweder den Einsatz spezieller kohlenstoffreicher Brennstoffe wie beispielsweise Koks, den Einsatz spezieller Vorrichtungen wie beispielsweise elektrischer Brennofen oder die Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel. Bei einem herkömmlichen Brennen unter Verwendung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs und von Luft als Oxidationsmittel kann der Kohlendioxidgehalt theoretisch nur 27% erreichen. In der Praxis beträgt bei den herkömmlichen Verfahren der Kohlendioxidgehalt höchstens 23 bis 24%.

Das herkömmliche Brennen unter Verwendung eines festen kohlenstoffreichen Brennstoffs erfolgt in Schachtofen, was mit den Nachteilen verbunden ist, daß eine Vortrocknung der Suspension und eine Brikettierung des getrockneten Guts erforderlich sind und der Kalk in stückiger Form anfällt Ein derartiger stückiger Kalk verlängert die für das Kalklöschen erforderliche Zeit und ändert die Qualität der dabei erhaltenen KaIk-

. suspension.

Es bestand somit das Problem, eine Technologie zur Verarbeitung einer Calciumcarbonatsuspension zu entwickeln, die neben Kalk ein Gas mit einem hohen Kohlendioxidgehalt (30 bis 35%) liefert, und dabei einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und Luft als Oxidationsmittel zu verwenden und den Brennstoffverbrauch minimal zu halten.

Gegenwärtig werden neben den herkömmlichen Drehrohrofen und Etagenröstöfen immer häufiger auch Zerstäubungstrockner und solche Vorrichtungen zum Suspensionsbrennen verwendet, die ein fein granuliertes Gut liefern. So ist aus der SU-PS 82 010 ein Verfahren zum Brennen einer bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension bekannt, bei dem der Filtrationsniederschlag vorgetrocknet, anschließend zerkleinen und danach unter Gewinnung von Kalk gebrannt wird. Infolge der Zerkleinerung der getrockneten Suspension wird ein Gut mit einer polydispersen Kornzusammensetzung erhalten, das nebeneinander grobe Stücke und eine Staubfraktion enthält. Beim vollständigen Brennen eines solchen polydispersen Guts wird zwangsläufig eine große Menge an totgebranntem Kalk gebildet, da die groben Stücke eine Brennzeit erfordern, bei der die feinen Teilchen bereits totgebrannt werden. Um das zu vermeiden, muß daher das zerkleinerte Gut klassiert werden. Soll es vollständig verwertet werden, müssen die verschiedenen Fraktionen separat gebrannt werden. Diese Schritte machen das bekannte Verfahren kompliziert und unwirtschaftlich. Außerdem kommt es beim Brennen eines polydispersen Guts zu einem erheblichen Staubaustrag, was zu einer Verschmutzung der Gase und in deren Folge zu einem gesteigerten Aufwand zur Gasreinigung und einer Ausbeuteverminderung führt.

Das bekannte Verfahren liefert ferner nur Abgase mit einem niedrigen Kohlendioxidgehalt, der nicht regelbar ist.

Aus der JP-PS 48 115 ist ein Verfahren zum Brennen einer Calciumcarbonatsuspension bekannt, die als Nebenprodukt der Kraftzellstoffherstellung anfällt. Dieses Verfahren sieht die Vortrocknung der Calciumcarbo-

natsuspension von einer Ausgangsfeuchtigkeit von 40% bis auf eine Endfeuchtigkeit von 3% vor, das Vermischen des Produkt mit 10% eines granulierten Kalks einer Korngröße von ca. 1 mm und mit 5 bis 10% Kalkstein einer durchschnittlichen Korngröße von 3 mm, die Trocknung des erhaltenen Gemische bis auf einen Feuchtegehalt von 2 bis 5%, eine Granulierung des erhaltenen Gemischs unter Gewinnung von Körnern mit Abmessungen von 35 bis 50 mm und das anschließende Brennen dieser Körner in einem Schachtofen. Die bei diesem Verfahren erforderliche Bereitung eines Dreikomponentengemischs und dessen Granulierung verkomplizieren das Verfahren erheblich, da jede Gemischkomponente ihrerseits eine spezielle Vorbehandlung erfordert

Da bei dem Verfahren ein stückiges Gut gebrannt wird, muß ein kohlenstoffreicher Brennstoff, nämlich Koks, verwendet werden, dessen Grundkosten und Transportkosten höher sind als bei flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen. Das eigentliche brennen im Schachtofen ist zeitaufwendig und nur schwierig zu regeln oder zu automatisieren und der erhaltene Kalk fällt in stückiger Form an.

Aus G.F. Kroneberger, Lime recalcination in the U.S. Sugar Industry, Sugar Technology, Reviews 4, 1976/77, S. 3 bis 47 ist ferner ein Verfahren zum Brennen einer Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases bekannt, bei dem der Filtrationsniederschlag zuerst von einem Feuchtegehalt von 45% auf einen Feuchtegehalt von 28% vorgetrocknet wird, wonach er weiter getrocknet und in einem vertikalen Etagenrostofen gebrannt wird. Die Trocknung des Filtrationsniederschlags erfolgt durch Gase, die aus der Brennzone abgeleitet werden. Die kohlendioxidhaltigen Abgase werden nach der Trocknung für die Carbonisierung der Kalkmilch verwendet. Die nach dem Trocknen erhaltenen Abgase enthalten jedoch nur eine Kohlendioxidmenge von 12 bis 16%. Ein derartig niedriger Kohlendioxidgehalt macht es unmöglich, das Gas direkt bei der Zuckerherstellung zu verwenden. Die beim Brennen in dem Etagenrostofen erforderliche Bewegung des Produkts führt dazu, daß dieses polydispers wird. Das erhöht den Staubaustrag und verschlechtert die Kalkqualität aus den bereits erläuterten Gründen. Da die Wärmezufuhr nur durch Wärmeleitung erfolgt, ist der Wärmeaustausch wenig effizient, was die Behandlungszeiten verlängert.

Aus der gleichen Literaturstelle ist ein weiteres Verfahren der genannten Art bekannt, bei dem der Feuchtigkeitsgehalt des Niederschlags zuerst durch Zentrifugieren auf 37% abgesenkt wird, wonach die Trocknung und das Brennen der Suspension in einem Drehrohrofen erfolgt.

Die Abgase am Ausgang des Drehrohrofens weisen nur einen geringen Kohlendioxidgehalt auf (14 bis 16%), was ihre Weiterverwendung erschwert. Außerdem vermindern die hohen Abgastemperaturen (200 bis 250° C) die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die erforderlichen großen Dimensionen des Drehrohrotens und die lange Brenndauer erweisen sich ebenfalls als nachteilig.

Aus der FR-PS 22 91 161 ist ebenfalls ein Verfahren zur Gewinnung von gebranntem Kalkpulver aus einem zerkleinerten Rohmaterial oder aus Suspensionen, beispielsweise aus Abfällen der Zuckerindustrie, bekannt, bei dem der Ausgangsrohstoff getrocknet und bis auf eine höhere Temperatur erwärmt wird, die jedoch unter der Dissoziationstemperatur liegt, wozu der Abgasstrom des Brennaggregats verwendet wird. Das Brennen erfolgt in einem Gasstrom, w&nach das gebrannte Gut aus diesem gewonnen werden muß. Bei dem bekannten Verfahren wird das Gut in der Brennzone gleichsinnig mit dem Gasstrom bewegt, was die chemisehe Aktivität des erhaltenen Kalks beeinträchtigt weil der Kalk mit dem im Gas enthaltenen Kohlendioxid reagieren kann, was zu einem teilweisen Rückgängigmachen des Brennprozesses führt Der Kohlendioxidgehalt in den Abgasen muß daher niedrig sein. Die Verminderung der Kohlendioxidmenge ergibt sich auch daraus, daß die Verbrennung mit einer Luftüberschußzahl von 1,6 bis 2,0 erfolgt Das bewirkt eine Senkung der Verbrennungstemperaturen, eine unvollständige Verbrennung und durch den dadurch wiederum bedingten erhöhten Brennstoffverbrauch eine Minderung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Zu weiteren Nachteilen des bekannten Verfahrens gehört der für die Trennung der Teilchen aus dem Gasstrom erforderliche Aufwand, die erhöhten Kosten für den Transport und die Lagerung des staubförmigen Produkts sowie die Tatsache, daß bei der Vorerwärmung auf 400 bis 800⁰C eine Verflüchtigung organischer Bestandteile erfolgen kann, die die Abgase belasten.
Aus der US-PS 37 96 791 ist ferner ein Verfahren zum Brennen einer bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases durch Aufteilen der Calciumcarbonatsuspension in einen ersten und zweiten Teil, Zerstäubungstrocknung des ersten Teils, Brennen durch Vereinigung beider Teile erhaltenen Guts unter Verwendung eines Wärmeträgers in einer Brennzone, Abkühlen des nach dem Brennen erhaltenen Kalks, Zuführung der Abgase aus der Brennzone in die Zerstäubungstrocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension und Ableitung der Abgase aus der Zerstäubungstrocknung zur Kohlendioxidverwertung bekannt.

Bei diesem Verfahren wird durch Vereinigung des getrockneten ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension mit dem zweiten Teil ein staubfreies Gut mit einer Feuchtigkeit von 16 bis 17% erhalten, das in einem vertikalen Etagenröstofen bei einer Temperatur von 800 bis 950°C getrocknet und gebrannt wird.
Bei dem bekannten Verfahren wird der gesamte Brennstoff an einer einzigen Stelle, nämlich im Brennofen verbrannt, wobei die dabei gebildete Wärmemenge ausreichen muß, das relativ feuchte Produkt sowohl zu trocknen als auch zu brennen. In den Trockner zum Trocknen des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension führt man die gesamten Abgase des Brennofens ein, um deren Restwärme zur Trocknung dieses ersten Teils vollständig zu nutzen.

Das beim Brennen gebildete Kohlendioxid ist bei dem bekannten Verfahren daher mit den gesamten Abgasen vermischt, die bei der Verbrennung des Brennstoffs im Brennofen sowie bei der Trocknung erhalten werden. Der Gehalt an CO₂ liegt daher nur bei 23 bis 23,3%. Dieser Gehalt an CO₂ ist für eine direkte Verwendung der Gase zur Recarbonisierung im Rahmen eines Verfahrens zur Zuckerherstellung nicht ausreichend.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Brennen einer insbesondere bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases anzugeben, bei dem ein direkt weiterverwertbares Abgas mit einem hohen, einfach regelbaren Gehalt an Kohlendioxid erhalten wird und der gesamte Brennstoffverbrauch bei gleichzeitiger

Vereinfachung des Verfahrens und einer Verkürzung der Verfahrensdauer gesenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs durch die Merkmale des Kennzeichens gelöst.

Ein derartiges Verfahren unterscheidet sich von einem Verfahren gemäß US-PS 37 96 791 vor allem dadurch, daß der zweite Teil der Calciumcarbonatsuspension in einem zweiten Zerstäubungstrockner separat getrocknet wird, wobei diese Trocknung durch Verbrennung eines Brennstoffs erfolgt, der die Wärme ausschließlich für die Trocknung dieses zweiten Teils der Calciumcarbonatsuspension liefert. Die Menge des in der Brennzone verbrannten Brennstoffes kann auf die Menge beschränkt werden, daß die gebildete Wärme gerade zum Brennen der beiden getrockneten Suspensionsteile sowie zum Trocknen des ersten Teils der Suspension ausreicht Es wird somit im Brennofen weniger Brennstoff verbrannt als bei dem Verfahren gemäß Stand der Technik. Es entstehen somit im Brennofen auch weniger Abgase, die das CO2, das beim Brennen gebildet wird, verdünnen, so daß nach dem Trockner, in dem der erste Teil der Calciumcarbonatsuspension unter Verwendung der Abgase aus dem Brennofen getrocknet wird, ein Gasstrom mit einem CCb-Gehalt von 30 bis 35% erhalten werden kann. Über eine Regulierung des Mengenverhältnisses von erstem Teil der Calciumcarbonatsuspension zu zweitem Teil der Calciumcarbonatsuspension ist dabei eine relativ einfache Einstellung eines vorgegebenen CO₂-Gehalts möglich.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem Trockner für den ersten Teil der Calciumcarbonsuspension erhaltenen Abgase können nach ihrer Reinigung direkt in das Verfahren zur Rohsaftreinigung zurückgeführt werden. Die Abgase aus der separaten Zerstäubungstrocknung des zweiten Teils der Calciumcarbonatsuspension können zur Vorwärmung der Verbrennungsluft in einem Wärmeaustauscher verwendet werden, tragen jedoch nicht zur Verdünnung des beim Brennen gewonnenen CCVGasstroms bei.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine vorteilhafte Brennstoffverteilung für die Trocknung und das Brennen der Calciumcarbonatsuspension.

Da die Abgase aus der Brennzone ausschließlich zur Trocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension verwendet werden, kann die in ihnen enthaltene Wärme geringer sein als im Verfahren gemäß US-PS 37 96 791. Folglich kann in der Brennzone weniger Brennstoff verbrannt werden, und es entstehen bei der Verbrennung weniger Abgase. Der Brennstoffanteil zur Trocknung des zweiten Teils der Suspension wird separat verbraucht, und infolgedessen werden die bei der Verbrennung dieses Brennstoffanteils entstandenen Gase nicht mit dem CCb-hahigen Gasstrom vermischt der aus der Brennzone abgeleitet wird, so daß dieser einen erhöhten Gehalt an Kohlendioxid von 30 bis 35% aufweisen kann. Die gleichzeitige Zerstäubungstrocknung zweier Teile der Calciumcarbonatsuspension und die gleichzeitige Zufuhr des aus diesen beiden Teilen der Suspension erhaltenen getrockneten Guts zum Brennen bewirken eine Verkürzung der Dauer und eine Vereinfachung des Verfahrens.

Durch eine Vergrößerung der Menge des separat getrockneten Teils der Suspension läßt sich auf einfache Weise der Kohlendioxidgehalt im Abgas steigern und ermöglicht eine Steuerung der Abgasmenge in einem weiten Bereich (30 bis 35%).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise so durchgeführt, daß die Suspensionen in einem Temperaturbereich von 100 bis 200° C getrocknet werden und das getrocknete Gut in eine Brennzone eingeführt wird, die eine Temperatur von 550 bis 1 200°C aufweist.

Bei einer Trocknung in einem Temperaturbereich von 100 bis 200° C kommt es zu keiner Verflüchtigung des organischen Bestandteils der eingesetzten Calciumcarbonatsuspension, so daß in das Abgas auch keine schädliche Beimengungen gelangen.

Das Brennen in einer Brennzone mit einer Temperatur von 550 bis 1 200° C gewährleistet eine Entzündung und vollständige Verbrennung des Anteils organischer Stoffe ohne Bildung von Kohlenmonoxid und anderen schädlichen Beimengungen sowie eine Verminderung des Brennstoffverbrauchs, weil die Verbrennung des Anteils organischer Stoffe zusätzliche Wärme liefert.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein prinzipielles Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Brennen einer Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases verläuft so, daß eine Carbonatsuspension 1 in zwei Teile, nämlich einen ersten Teil und einen zweiten Teil, aufgeteilt wird. Der zweite Teil der Suspension 1 wird einer Zerstäubungsdüse 2 und der erste Teil einer Zerstäubungsdüse 3 zugeführt. Durch die Zerstäubungsdüsen 2 und 3 werden die beiden Teile der Suspension 1 in den Zerstäubungstrocknern 4 bzw. 5 zerstäubt.

Die Trocknung des ersten Teils der Suspension 1 im Zerstäubungstrockner 5 erfolgt durch die Wärme von Abgasen 7, die aus der Brennzone eines Brennaggregats 6 abgeleitet werden. Die Trocknung des zweiten Teils der Suspension 1 im Zerstäubungstrockner 4 erfolgt durch eine separate Wärmezufuhr mit Hilfe einer Vorrichtung 8 zur Zufuhr eines Wärmeträgers 9. Die Zerstäubungstrocknung der beiden Teile der Suspension 1 in den Zerstäubungstrocknern 4 und 5 findet gleichzeitig statt Das getrocknete Gut, das in Form von bei der Trocknung gebildeten Körnchen vorliegt wird vom Ausgang eines jeden der Zerstäubungstrockner 4 und 5 über Rohrleitungen 10 der Brennzone des Brennaggregats 6 zugeführt Der Wärmeträger 11 wird dem Brennaggregat 6 durch Düsen 12 zugeführt. Dabei wird der Verbrauch des den Wärmeträger liefernden Brennstoffs, der dem Brennaggregat 6 zugeführt wird, minimal gehalten, so daß er gerade zum Brennen des gesamten getrockneten pulverförmigen Materials sowie zur Trocknung des ersten Teils der Suspension 1 im Zerstäubungstrockner 5 ausreicht Im Brennaggregat 5 wird das getrocknete granulierte Gut im Schwebezustand bis auf eine Temperatur von 950 bis 1 050° C erhitzt Dabei dissoziiert das Gut unter Bildung von Kalk 13 und Kohlendioxid. Der entstandene Kalk wird aus dem Brennaggregat 6 einem Kühler 14 zugeführt, in dem er abgekühlt wird Der abgekühlte Kalk 13 gelangt in ein (nicht dargestelltes) Lager. Das Abgas 15 weist einen hohen Gehalt an Kohlendioxid (im Bereich von 30 bis 35%) auf und wird aus dem Trockner 5 nach einer Reinigung in einem Gaswäscher 16 zu einer Kohlendioxidverwertung in einer Verwertungseinheit 17 -zugeführt

Das Abgas 18 aus dem Zerstäubungstrockner 4 weist einen niedrigen Kohlendioxidgehalt (im Bereich von 20 bis 22%) auf und wird daher nach einer Reinigung an die Umgebung abgeleitet Gegebenenfalls kann man es

auch verwerten. Eine Regelung der absoluten Mengen und des Prozentgehalts an Kohlendioxid im zu verwertenden Gas 15 erfolgt über eine Regelung der Menge des dem Zerstäubungstrockner 4 zugeführten zweiten Teils der Suspension 1. Dabei kann die Menge des zweiten Teils der Suspension 1 im Bereich von 20 bis 80% der Gesamtmenge der Suspension 1 geändert werden. Eine Vergrößerung dieser Menge führt dabei zu einer Steigerung des Kohlendioxidgehalts im Gas 15.

Um die Bildung schädlicher Beimengungen (Kohlenmonoxid usw.) infolge einer Verflüchtigung organischer Bestandteile aus der Calciumcarbonatsuspension 1 zu verhindern, wird die Suspension 1 bei einer Temperatur von 100 bis 200⁰C getrocknet. Das getrocknete pulverförmige Gut wird dem Brennaggregat 6 zugeführt, dessen Brennzone eine Temperatur von 550 bis 1 200⁰C hat. Dadurch, daß unter den angegebenen Bedingungen ein von schädlichen Beimengungen freies Abgas erhalten wird, kann das Abgas zur Rohsaftsättigung bei der Zuckerherstellung verwendet werden. Die Temperatur von 550 bis 1 200⁰C in der Brennzone des Brennaggregats 6 gewährleistet eine vollständige Verbrennung der organischen Bestandteile der Suspension ohne Bildung von Kohlenmonoxid. Durch die bei der Verbrennung der organischen Bestandteile erzeugte Wärme kann der Brennstoffverbrauch für das Gesamtverfahren um 10 bis 15% gesenkt werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Beispiel 1

Als Einsatzprodukt wird im vorliegenden Beispiel ein Filtrationsniederschlag aus der Zuckerherstellung verwendet, der eine pastenartige Suspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 38 bis 50% dargestellt. Sie weist in ihrer Trockensubstanz die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf: CaCCb 90,4%, organische Beimengungen 4,2%, mineralische Beimengungen 5,4%. Unter Berücksichtigung eines Staubaustrags von 2,0% werden zur Gewinnung von 1 kg Kalk (CaO) mit einer chemischen Aktivität von 85% 1,86 kg Filtrationsniederschlag (auf Trockensubstanz umgerechnet) verbraucht. Das bedeutet daß man zur Gewinnung von 1 kg Kalk mit einer chemischen Aktivität von 85% 3,76 kg der Calciumcarbonatsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 50% einsetzt.

Die Ausgangssuspension 1 wird in zwei Teile von jeweils 50 Gew.-% aufgeteilt Der eine Teil der Suspension 1 wird unter einem Druck von 2,0 bis 2,5 MPa dem Zerstäuber 2 zugeführt und in der Trocknungskammer des Zerstäubungstrockners 4 zerstäubt, während der andere Teil unter dem gleichen Druck dem Zerstäuber 3 zugeführt und in der Trocknungskammer des Zerstäubungstrockners 5 zerstäubt wird. Dem Zerstäubungstrockner 4 wird über eine Zuleitung 8 ein gasförmiger Wärmeträger 9 mit einer Temperatur von 700 bis 800° C zugeführt, der durch Verbrennung eines Brennstoffs entweder in einer separaten Feuerung oder unmittelbar in der Vorrichtung 8 erhalten wird. Der im Zerstäubungstrockner 4 getrocknete Teil der Suspension 1 wird bei einer Temperatur in der Trocknungszone von 150 bis 180⁰C bis zum Pulverzustand getrocknet Die Temperatur des Abgases 18 am Ausgang des Zerstäubungstrockners 4 beträgt 100 bis 120⁰C. Der Kohlendioxidgehalt im Gas 18 beträgt 10 bis 12% (auf Trockengas umgerechnet). Über die Rohrleitung 10 wird das getrocknete pulverförmige Gut mit einem Feuchtigkeits-. gehalt von 0,5 bis 1 % dem Brennaggregat 6 zugeführt.

Der erste Teil der Suspension 1 wird im Zerstäubungstrockner 5 durch die Wärme der Abgase 7 mit einer Temperatur von 600 bis 65O⁰C getrocknet, die aus dem Brennaggregat 6 zugeleitet werden. Dabei beträgt die Temperatur in der Trocknungszone 150 bis 180⁰C. Das getrocknete Gut wird über die Rohrleitung 10 ebenfalls dem Brennaggregat 6 zugeführt. Die bei der Trocknung anfallenden Abgase mit einem Kohlendioxidgehalt von 30% werden im Gaswäscher 16 gereinigt, abgekühlt und zur Verwertung einer Verwertungseinheit 17 zugeführt, die im vorliegenden Falle ein Sättiger bei der Zuckerherstellung ist.
Dem Brennaggregat 6 wird über Düsen 12 ein Wärmeträger mit einer Temperatur von 1 200 bis 1 750⁰C zugeführt der durch Verbrennung eines Brennstoffs 11 (Gas oder Masut) in den Düsen 12 erhalten wird. Dabei wird dem Brennaggregat 6 nur eine minimale Brennstoffmenge zugeführt die nur zum Trocknen des ersten Teils der Suspension 1, der dem Zerstäubungstrockner 5 zugeführt wird, sowie zur thermischen Zersetzung des Calciumcarbonatanteils des eingesetzten Guts erforderlich ist.
Das Verhältnis der Brennstoffmengen, die im Zerstäubungstrockner 4 zur separaten Trocknung und im Brennaggregat 6 verbraucht werden, beträgt 1 :1,18.

Im Brennaggregat wird das zu brennende Gut im Gegenstrom zum Strom des Wärmeträgers geführt, in dem es erhitzt wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß infolge der endothermen Zersetzung des Calciumcarbonats, die mit einer Wärmeaufnahme verbunden ist, in der Gassuspension im Brennaggregat eine Temperatur von 1 000 bis 1200⁰C erhalten wird. Das bei der Trocknung beider Teile der Suspension 1 erhaltene Gut wird in der Brennzone des Brennaggregats 6 mit einer Temperatur im Bereich von 1 000 bis 1 200⁰C eingeführt und in dieser bis auf 950 bis 1 000⁰C erhitzt. Dabei wird dem Gut die Restfeuchtigkeit entzogen und es kommt zu einer vollständigen Verbrennung der organischen Beimengungen ohne Bildung schädlicher Verunreinigungen (Kohlenmonoxid usw.) sowie zur Dissoziation der Carbonanteile unter Kalkbildung und Kohlendioxidabgabe.
Die durch Verbrennung des organischen Bestandteils des getrockneten Guts erzeugte Wärme ermöglicht eine Einsparung von 14 bis 16% Brennstoff.

Aus dem Brennaggregat 6 wird der gebildete Kalk 13 zur Kühlung einem Kühler 14 zugeführt. Der bis auf 40 bis 60° C gekühlte Kalk 13 wird anschließend zur Gewinnung von Kalkmilch gelöscht, die zur Zuckersaftreinigung verwendet wird.

Der fertige Kalk stellt ein feinkörniges staubfreies Produkt mit einer monodispersen Zusammensetzung mit einer Korngröße von überwiegend 300 bis 400μηι dar. Der Gehalt an aktivem Calciumoxid beträgt 85,6%.

Der auf diese Weise gewonnene Kalk zeichnet sich

durch ein gesteigertes Reaktionsvermögen aus, so daß die Löschzeit maximal nur 8 Min. beträgt Im gelöschten Kalk sind praktisch keine ungelöschten Körner vorhanden. Bei einer schnellen Wärmebehandlung des monodispersen Guts kommt es somit zu einer praktisch vollständigen Dissoziation des Calciumcarbonats, und der Restgehalt an Kohlendioxid im Gut beträgt höchstens 1,5%.

Beispiel 2

Eine Calciumcarbonatsuspension 1, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurde, wird in einen ersten Anteil

von 20 Gew.-% und einen zweiten Anteil von 80Gew.-% aufgeteilt. Die Bedingungen, unter denen diese beiden Anteile getrocknet und gebrannt werden, entsprechen denen im Beispiel 1. Der zweite Anteil von 80 Gew.-°/o wird im Zerstäubungstrockner 4 und der erste Anteil von 20 Gew.-% im Zerstäubungstrockner 5 getrocknet. Das gesamte getrocknete Gut wird dem Brennaggregat 6 zugeführt. Dabei beträgt das Verhältnis der Brennstoffmengen, die dem Zerstäubungstrockner 4 und dem Brennaggregat 6 zugeführt werden, 2,3 :1. Durch die Verkleinerung der im Brennaggregat 6 verbrannten Brennstoffmenge erhöht sich der Kohlendioxidgehalt in den Abgasen 15 auf 35% (umgerechnet auf Trockengas). Die Güte des Kalks 13, der aus dem Brennaggregat erhalten wird, ist die gleiche wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Behandlung einer Calciumcarbonatsuspension erläutert, die aus einem durch Beimengungen verunreinigten Kreiderohstoff erzeugt wurde.

Der lockere Kreiderohstoff weist eine natürliche Feuchtigkeit von 25% auf und stellt eine pastenartige Masse dar. Normalerweise enthält dieser Rohstoff bis zu 13 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxid (SiO₂). Es ist daher unmöglich, diesen Rohstoff unmittelbar zu verarbeiten, weil nach dem Brennen ein Kalk niedriger Güte erhalten würde. Daher wird der Rohstoff in eine Suspension überführt und diese Suspension wird mit Hilfe von Filtern und ähnlichen Einrichtungen gereinigt. Die erzeugte Suspension 1 aus dem lockeren Kreiderohstoff weist einen Feuchtigkeitsgehalt von 40% auf. In (nicht dargestellten) Vibrationsanlagen werden Siliciumeinschlüsse abgetrennt. Die Trockensubstanz weist danach die folgende chemische Zusammensetzung (in Gew.-%) auf: CaCO₃ 94,0%; SiO₂ 3,4%; Al₂O₃ 1,5%; MgCO₃ 0,6%; Fe₂O₃ 0,5%.

Unter Berücksichtigung eines durch Staubaustrag erfolgten Verlusts an Trockensubstanz des Rohstoffs (3,0%) werden zur Gewinnung von 1 kg Kalk (CaO) mit einer chemischen Aktivität von 85% 1,7 kg Trockenrohstoff bzw. 2,833 kg einer Calciumcarbonatsuspension mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 40% verbraucht

Die Suspension 1 wird in zwei Anteile von 80 Gew.-% und 20Gew.-% aufgeteilt Der zweite Teil 1 von 80 Gew.-% wird unter einem Druck von 2,0 bis 2,5 MPa mit einem Zerstäuber 2 im Zerstäubungstrockner 4 zerstäubt Dem gleichen Zerstäubungstrockner 4 wird über die Vorrichtung 8 ein Wärmeträger 9 mit einer Temperatur von 800 bis 900° C zugeführt Der Wärmeträger 9 kann durch die Verbrennung eines Brennstoffs unmittelbar in der Vorrichtung 8 oder in einer (nicht gezeigten) separaten Feuerung erhalten werden. Die Tropfen der zerstäubten Suspension werden im Zerstäubungstrockner 4 bei einer Temperatur in der Trocknungszone von 130 bis 200⁰C zu Feinkörnchen mit einer Korngröße von 400 bis 500μηι und einer Feuchtigkeit von 0,2 bis 1,2% getrocknet

Der erste Anteil der Suspension 1 (20%) wird unter einem Druck von 2,0 bis 2,5 MPa im Zerstäubungstrockner 5 zerstäubt und durch die Wärme der Abgase 7 mit einer Temperatur von 680 bis 720° C getrocknet die aus dem Brennaggregat 6 zugeführt werden. Das getrocknete Gut mit einer Endfeuchtigkeit von 0,4 bis 1,6% fällt in Form feiner Körnchen mit einer Korngröße von 350 bis 400μπι an. Aus den Zerstäubungstrocknern 4 und 5 wird das getrocknete Gut über die Rohrleitung 10 in die Brennzone des Brennaggregates 6 mit einer Temperatur von 850 bis 900⁰C gefördert. Der durch Verbrennung des Brennstoffs 11 in den Düsen 12 erhaltene Wärmeträger wird dem Brennaggregat 6 mit einer Temperatur von 1 200 bis 1 750° C zugeführt.

Die Menge des dem Zerstäubungstrockner 5 zugeführten Brennstoffs beträgt das 2,6fache der im Brennaggregat verbrannten Brennstoffmenge.

Im Brennaggregat 6 wird dem Gut die Restfeuchtigkeit entzogen und der Carbonanteil unter Bildung von Kalk und Kohlendioxid zersetzt. Der Kohlendioxidgehalt im Gas 7 und im der Verwertung zugeführten Gas 15 erhöht sich dadurch bis auf 35%. Beim Brennen im Aggregat 6 bewegt sich das Gut im Gegenstrom zum Gasstrom. Dadurch erhält man einen Kalk mit einer hohen Aktivität, weil eine Recarbonisierungsreaktion verhindert wird. Der Kalk 13 wird zur Kühlung dem Kühler 14 zugeführt, wo die Kalktemperatur von 950 bis 1 000° C auf 40 bis 60° C vermindert wird. Der erzeugte Kalk wird einer Verwertung zugeführt oder abgefüllt.

Der gewonnene Kalk ist ein feinkörniges, staubfreies Produkt von einer monodispersen Zusammensetzung mit einer Korngröße von überwiegend 200 bis 300μπι.

Der Gehalt an aktivem Calciumoxid beträgt 85,1%, die Löschzeit 7 Min.

Das Abgas 15, das 35% Kohlendioxid enthält, wird im Gaswäscher 16 von 140 bis 180°C auf 50 bis 70°C abgekühlt, von Staub gereinigt und einer Verwertungseinheit 17 zugeführt, aus der es der Zuckersaftreinigung zugeführt wird.

Der Kalk 13 kann nach seinem Löschen als Kalkmilch ebenfalls der Saftreinigung bei der Zuckerherstellung zugeführt werden.

Die aus dem Zerstäubungstrockner 4 abgeleiteten Gase mit einer Temperatur von 100 bis 120⁰C, die eine geringe Menge (12 bis 14%) Kohlendioxid enthalten, werden nach ihrer Reinigung an die Umgebung abgeleitet

Obwohl sich alle Beispiele auf die Erzeugung von Kalk und Kohlendioxid beziehen, die für eine Verwendung bei der Zuckerherstellung bestimmt sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren ohne Schwierigkeiten anderen Endver-Wendungen der erzeugten Produkte angepaßt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann generell in solchen Zusammenhängen verwendet werden, bei denen Kalk aus Carbonatsuspensionen zu regenerieren ist Beispiele sind das Brennen von Kalksteinschlamm bei der Baustoffherstellung, die Wärmebehandlung von Abfällen der chemischen Wasserreinigung der chemischen Industrie bzw. der Zellstoffherstellung. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß es ohne größere Schwierigkeiten möglich ist, durch eine Veränderung der Zerstäubungsbedingungen und der verwendeten Zerstäuberdüsen je nach Kundenwünschen Produkte mit Korngrößen von 200 bis 800μτη herzustellen. Durch einfache Anpassungen läßt es sich auch zur Herstellung von nicht aufweichbaren Mineraldüngemitteln aus Calciumcarbonatsuspensionen einsetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Brennen einer insbesondere bei der Zuckerherstellung anfallenden Calciumcarbonatsuspension unter Gewinnung von Kalk und eines kohlendioxidhaltigen Abgases durch Aufteilen der Calciumcarbonatsuspension in einen ersten und zweiten TeU, Zerstäubungstrocknung des ersten Teils, Brennen des durch Vereinigung beider Teile erhaltenen Guts unter Verwendung eines Wärmeträgers in einer Brennzone, Abkühlen des nach dem Brennen erhaltenen Kalks, Zuführung der Abgase aus der Brennzone in die Zerstäubungstrocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension und Ableitung der Abgase aus der Zerstäubungstrocknung zur Kohlendioxidverwertung dadurch gekennzeichnet, daß man
gleichzeitig zur Zerstäubungstrocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension eine separate Zerstäubungstrocknung des zweiten Teils der Calciumcarbonatsuspension durchführt,
die beiden zerstäubungsgetrockneten Teile der Calciumcarbonatsuspension gleichzeitig in der Brennzone brennt, wobei dieses Brennen durch die Wärme eines Wärmeträgers erfolgt, deren Menge zum Brennen beider zerstäubungsgetrockneter Teile der Calciumcarbonatsuspension sowie zur Zerstäubungstrocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension ausreicht,

und die Abgase aus der Zerstäubungstrocknung des ersten Teils der Calciumcarbonatsuspension zur Kohlendioxidverwertung ableitet.