DK172101B1 - Fremgangsmåde og anlæg til fremstilling af mineraliserede cementklinker - Google Patents

Description

i DK 172101 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et anlæg til fremstilling af mineraliserede cementklinker, som omfatter opberedning af råmel for eksempel ved findeling, homogenisering og/eller tørring af råmaterialer, hvorefter råmelet forvarmes, kal-5 cinéres og brændes, for til sidst at blive afkølet.

Fra britisk patent nr. 1 498 057 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af mineralisexede klinker. Ved denne fremgangsmåde tilsættes fluor og svovl, almindeligvis i form af CaF2 og CaS04, 10 til råmaterialerne inden de underkastes blanding og eventuel formaling. Det tilstræbes at opnå et fluor indhold på ca. 0,25 % og et S03 indhold på ca. 2,5 %. Fremgangsmåden i dette skrift er rettet mod anvendelse i en roterovn af vådtypen, der var meget udbredt i 1975, men som idag anses for yderst uøkonomisk 15 på grund af de store energimængder, der bruges til tørring og det har vist sig at være særdeles vanskeligt at overføre metoden til nye og energimæssigt økonomiske ovnsystemer med forvarmer og kalcinator.

20 Så på trods af de meget store forbedringer i cementkvaliteten der kan opnås (se f eks Moir, Phil Trans Roy Soc, 1983, A310) med metoden ifølge britisk patent nr. 1 498 057, er det bemærkelsesværdigt, at den har vundet så ringe udbredelse. Dette skyldes formodentligt, at der er driftmæssige vanskelig-25 heder ved at udføre fremgangsmåden, både med hensyn 'til at styre produktionen af klinker og med hensyn til påbagninger i cykloner og stigrør.

Formålet med opfindelsen er således at anvise en fremgangsmåde 30 og et anlæg til fremstilling af mineraliserede cementklinker, hVor anlægget er af en sådan type, at forvarmning og en del af kalcinering foregår udenfor ovnen og hvor man undgår de problemer, der er i forbindelse med den kendte teknik.

35 En første driftsvanskelighed er at finde ud af hvordan man kan regulere mængden af tilsat mineralisator og samtidigt opnå den nødvendige homogenitet i råmelet. Af britisk patent nr. 1 498 057 fremgår det, at mineralisatoren blandes med råmaterialerne DK 172101 B1 2 inden disse brændes (side 5, linie 89 - side 6, linie 43).

Såfremt mineralisatoren tilsættes på denne måde, sikrer man ganske vist en stor homogenitet, men det er ikke muligt at 5 udføre en hurtig regulering af mængden af tilsat mineralisator i forhold til råmaterialerne og på denne måde styre driften af ovnen og de færdige cementklinkers egenskaber, da mineralisatoren udgør en fast procentdel af den samlede mængde af råmaterialer.

10

Specielt ved fremstilling af mineraliserede klinker med højt indhold af sulfat kan det være vanskeligt at styre temperaturvariationer i brændezonen. Dette skyldes at sulfaten har tendens til at dekomponere til S02 i brændezonen og kondensere 15 i de koldere dele af ovnen. Når brændezone temperaturen øges, øges fordampningen af S02. Dette medfører forhøjede koncentrationer af sulfater i de koldere dele af ovnen og det kan blive så galt, at videre ovndrift bliver umulig på grund af ringdannelser i ovnen eller påbagninger efter ovnen, hvis sulfat-20 tilførslen fra råmelet ikke kortvarigt reduceres eller helt indstilles.

Med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som angivet i krav 1, undgår man disse problemer, da det er muligt at bruge mængden 25 af tilsat mineralisator som en regulerbar parameter ved fremstillingen af de mineraliserede klinker, hvorved man kan forhindre situationer med stærkt varierende koncentrationer af forskellige stoffer i brændezonen i at opstå. Samtidigt har det vist sig, at det ikke er nødvendigt med nogen særlig homogeni-30 sering af råmel og mineralisator, når mineralisatoren tilsættes on-line.

Eventuelt kan man vælge at tilsætte en del af mineralisatoren til råmelet inden formaling og homogenisering, og bruge den 35 resterende del af den nødvendige mængde af mineralisator til at styre processen med. I nogle tilfælde vil råmaterialerne have et naturligt indhold af mineralisator, men såfremt indholdet ikke er for højt, kan det fortsat lade sig gøre at styre procesforløbet ved mineralisatortilsætning.

3 DK 172101 B1

En anden driftsvanskelighed, som er velkendt ved brænding af almindelige klinker af Portland cement med et højt indhold af 5 mineralisator, særligt S03 og F, i råmelet, er dannelsen af faste udfældninger eller påbagninger når materialet passerer et temperaturområde på omkring 700-900eC. Årsagen er formodentligt at mineralisatoren katalyserer dannelsen af spurrit (2C2S *CaC03).

10 I amerikansk patent nr. 5.183.506 har man valgt at løse dette problem ved at anvende en særlig gipsblanding.

For at reducere eller helt undgå problemerne med påbagninger 15 kan mineralisatoren hensigtsmæssigt tilsættes til det trin hvor kalcineringen starter, det vil sige efter at råmelet er forvarmet til mere end 700'C. Herved sikrer man, at der ikke opstår tilstopninger og påbagninger i forvarmercyklonerne og stigrørerne mellem cyklonerne.

2'

Herved undgår man desuden problemer med at få råmelet til at bevæge sig jævnt igennem forvarmeren, da råmelets flydeegenskaber kan blive væsentligt dårligere, når mineralisatoren tilsættes før forvarmeren, afhængigt af hvilken mineralisator 25 der vælges.

Mineralisatoren kan i et forkalcineringsanlæg med efterfølgende køler, så som en ristekøler endvidere hensigtsmæssigt tilsættes tertiærluftledningen, hvorigennem opvarmet luft ledes fra 30 køleren til kalcinatoren. Luften i tertiærluftledningen sørger ved denne løsning for transport af mineralisatoren til kalcinatoren .

Eventuelt kan mineralisatoren først tørres i overskudsluft fra 35 køleren, hvorefter den tilsættes tertiærluftledningen.

Som mineralisator kan anvendes et ikke-brændbart svovlholdigt produkt og sammen med dette kan eventuelt anvendes et hjæl DK 172101 B1 4 pestof indholdende fluor eller kobber- eller zinkoxid. Ofte vil det dog ikke være nødvendigt at tilsætte et sådant hjælpestof, fordi det allerede er tilstede i råmaterialerne.

5 Det ikke-brændbare svovlholdige produkt kan blandt andet være et sulfat-, sulfit- eller sulfidholdigt afsvovlingsprodukt fra røggasrensning, gips (CaS04· 2H20), hemihydrat (CaS04· ^jHjO) , anhydrit (CaS04) eller andre svovlholdige mineraler indeholdende calcium eller magnesium.

10

Afsvovlingsprodukterne opstår når røg f.eks fra kraftværker renses for S02. Ved semitør røggasafsvovling produceres et restprodukt af calciumsulfit og -sulfat, som endvidere kan indeholde flyveaske og andre bestanddele. Ved moderne våde af-15 svovlingsmetoder kan der produceres en meget ren gips, der dog i første omgang foreligger som en våd slam eller filterkage.

Det sidstnævnte produkt kan efter tørring afsættes til f.eks gipspladefremstilling eller anvendes i stedet for naturgips til 20 fremstilling af cement på den måde, at det samformales med klinkerne i cementmøllen. Det afsvovlingsprodukt, der fremkommer ved semitør afsvovling, har for tiden ikke fundet nogen udbredte anvendelser, og deponering af det er endvidere vanskeligt på grund af produktets uheldige rheologiske egen-25 skaber.

Et andet interessant restprodukt, er den anhydrit, forurenet med CaF2 og H2S04, som opstår ved fremstilling af flussyre ud fra flusspat og svovlsyre.

30

Et tredje restprodukt kan i fremtiden opstå, når asbest skal destrueres: det er foreslået at opløse det i flussyre (HF) og dernæst neutralisere med brændt kalk, hvorved <3er fremkommer et produkt bestående af MgO, Si02, CaF2 og noget CaS04.2H20. Endelig 35 kan mulighederf for at anvende phospho-gips (dvs. det gips der er restproduktet fra - fremstilling af phosphorsyre ud fra råphos-phat og svovlsyre) overvejes.

DK 172101 B1 5

Med fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det nu muligt at sluse disse affaldsprodukter ind i cementfremstillingsprocessen på en hensigtsmæssig måde, da det har vist sig, at de omtalte driftsvanskeligheder kan undgås når affaldsprodukterne ikke 5 opberedes sammen med råmelet, men doseres separat til processen.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, som viser et udførelseseksempel på opfindelsen.

io

Tegningen viser et cementovnsanlæg af almindelig kendt type, der omfatter en forvarmer 1, som på figuren udgøres af tre cykloner, en kalcinator 2 med en udskillecyklon 3 og en roterovn 4 med klinkerkøler 5.

15

Fremstillingen af cement i et anlæg som dette foregår ved, at cementråmel tilføres ved indløbet 13 øverst i forvarmeren 1 og ledes gennem denne i modstrøm med røggassen fra ovnen 4 og kalcinatoren 2. Røggassen bringes op gennem forvarmeren 1 og ud 20 ved 14 ved hjælp af en ikke vist røggasventilator. Råmelet ledes fra forvarmeren 1 via en ledning 7 ned i kalcinatoren 2, hvor det kalcineres og i suspension føres videre til udskille-cyklonen 3. Her udskilles det kalcinerede råmel fra røggassen og ledes ved hjælp af en ledning 6 til roterovnen 4, hvor 25 råmelet ved hjælp af varme fra brænderen 9 brændes til klinker. Klinkerne falder herefter ned i køleren 5, hvor de afkøles med luft. En del af den herved producerede varme luft går til roterovnen, en anden del gennem tertiærluftledningen til kalcinatoren. Resten af den i køleren indblæste køleluft 30 bortledes ved 10.

Et let håndterligt ikke-brændbart svovlprodukt på pulverform, som kun indholder sulfat og som ikke ødelægger råmelets flydeegenskaber, kan principielt tilsættes overalt efter at 35 råmelet har forladt det lager, hvor det er blevet opbevaret og eventuelt homogeniseret, og gennem et doseringsapparat er tilført processen.

DK 172101 B1 6

Et mere vanskeligt håndterligt svovlprodukt, som f.eks det der kan fremkomme ved afsvovling af røggas, kan hensigtsmæssigt tilsættes kalcinatoren enten direkte via ledningen 12 eller ved at tilsætte mineralisatoren til tertiærluftledningen 8 via 5 ledningen 11, således at mineralisatoren transporteres af den varme luft fra køleren til kalcinatoren.

Når mineralisatoren således sendes ind i kalcinatoren og den efterfølgende udskillecyklon, vil kalcinatoren og cyklonen virke som en blandemaskine og forårsage en meget fin fordeling 10 af S03 i råmelsstrømmen.

Indeholder restproduktet svovl i et lavere oxidationstrin f.eks sulfit eller sulfid, kan det hensigtsmæssigt tilsættes ved 11 og 12 for at disse svovlforbindelser kan blive oxideret til 15 sulfat i kalcinatoren. Ved tilsætning ved 13 vil der dannes en smule S02, som kommer med røggassen.

Hvis det findes nødvendigt at cøire mineralisatoren inden anvendelsen kan der udtages varm overskudsluft fra køleren ved 20 10, som kan anvendes i et vilkårligt tørreapparat.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af mineraliseret cement, som omfatter opberedning af råmel f.eks ved findeling, homogeni- 5 sering og/eller tørring, hvorefter råmelet forvarmes, kal-cineres og brændes for til sidst at blive afkølet KENDETEGNET VED mineralisatoren doseres til råmelet, efter at råmelet er doseret til processen og før råmelet har passeret gennem brændezonen. 10

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 KENDETEGNET VED at mineralisatoren doseres til råmelet, efter at råmelet er forvarmet til mere end 700eC.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2 KENDETEGNET VED at mineralisatoren doseres til tertiærluftledningen, der går fra køleren til kalcinatoren.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3 KENDETEGNET VED at mineralisa-20 toren er et ikke-brændbart svovlholdigt produkt, f.eks gips, hemihydrat, anhydrit eller andre svovlholdige mineraler indeholdende calcium eller magnesium.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 2-3 KENDETEGNET VED at mineralisa-25 toren er et ikke-brændbart svovlholdigt produkt, f.eks et sulfat-, sulfit- eller sulfidholdigt afsvovlingsprodukt fra røggasrensning.

6. Fremgangsmåde til bortskaffelse af et ikke-brændbart svovl-30 holdigt produkt under samtidig fremstilling af mineraliseret cement, som omfatter opberedning af råmel f.eks ved findeling, homogenisering og/eller tørring, hvorefter råmelet forvarmes, kalcineres og brændes for til sidst at blive afkølet KENDETEGNET VED at det ikke-brændbare svov1-holdige produkt sættes 35 til råmelet efter, at råmelet er doseret til processen og før råmelet har passeret gennem brændezonen. DK 172101 B1 8

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6 KENDETEGNET VED at det ikke brændbare svovl-holdige produkt er et affaldsprodukt, som f.eks fremkommer ved afsvovling af røggas.

8. Anlæg til fremstilling af mineraliserede klinker, som omfatter en tilgang for opberedt råmel, en forvarmer, en kalcinator, en ovn, samt en køler KENDETEGNET VED at anlægget har en tilgang (11,12,13) for en mineralisator placeret efter det punkt, hvortil råmel bliver doseret. 10

9. Anlæg ifølge krav 6 KENDETEGNET VED at tilgangen (11,12) for mineralisator er placeret efter forvarmeren (1).

10. Anlæg ifølge krav 7 KENDETEGNET VED at tilgangen (11) for 15 mineralisator er placeret i tertiærluftledningen (8).