DD153361A1

DD153361A1 - Verfahren zur herstellung von leichtzuschlagstoffen und zur schadlosen verwertung von abprodukten

Info

Publication number: DD153361A1
Application number: DD22423180A
Authority: DD
Inventors: Jochen Auerbach; Bernhard Stollberg; Romann Paudert; Heinz Harenz
Original assignee: Jochen Auerbach; Bernhard Stollberg; Romann Paudert; Heinz Harenz
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-01-06

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht in der Loesung der Aufgabe, belastende Abprodukte als Zusatzstoffe nutzbringend bei der Herstellung von Leichtzuschlagstoffen einzusetzen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass feinkoernigen Rohstoffen, wie Ton, Schieferton oder Tonschiefer, brennbare Bestandteile enthaltende Abprodukte, vorzugsweise in waessriger Aufschlaemmung, zugemischt werden, wobei das zweckmaessigerweise stueckiggemachte Mischgut einer besonderen waermetechnischen Behandlung in zumindest einem Vorwaermeaggregat mit nachgeschaltetem Hochtemperaturreaktor unterworfen wird. Neben der guenstigen Beeinflussung der Qualitaet der Leichtzuschlagstoffe wird auf diese Weise eine schadlose Verbrennung auch der fluechtigen Bestandteile der Abprodukte und deren energetischen Nutzung fuer die Prozessfuehrung erreicht. Die Erfindung ist anwendbar in der Baumaterialienindustrie zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen und zur Verwertung von brennstoffhaltigen Abprodukten.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Leicht Zuschlagstoffen und zur schadlosen Verwertung von Abprodukten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von LeichtZuschlagstoffen und zur schadlosen Verwertung von Abprodukten, insbesondere in Drehrohrofenanlagen mit vorgeschalteten Vorwärmaggregaten, wie sie in der Baumaterialienindustrie zur Anwendung kommen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Leichtzuschlagstoffe werden vor allem für die Herstellung von Leichtbeton benötigt. Insbesondere als Zuschlag für wärmedämmende Leichtbetone müssen Leichtzuschlagstoffe eine niedrige Kohdichte und eine geringe Aufnahmefähigkeit für die bei der Betonherstellung verwendeten Bindemittel aufweisen. Unter Einsatz geeigneter Rohstoffe oder Rohstoffkombinationen werden zu diesem Zweck Produkte angestrebt, die sich durch ein hohes Porenvolumen auszeichnen. Besonders günstige Eigenschaften besitzen die porigen Leichtzuschlagstoffe dann, wenn sie über geschlossenzellige Poren verfügen und/oder an der Xornoberflache keine oder nur sehr feine Poren aufweisen. Zur Herstellung solcher porigen LeichtzuschJ.agstoffe sind verschiedene Vorfahren bekannt. Große Verbreitung haben Drehrohrofen als

gefunden, denen geeignete und materialspezifische Vorwärm- und/oder irocknungs- sowie Kühlaggregate vor- und nachgeschaltet sind· Der Einsatz feinkörniger Rohstoffe führt in derartigen Einrichtungen aus verschiedenen Qründen immer dann zu teilweise erheblichen Komplikationen bei der stabilen Führung insbesondere des Hochtemperaturprozesses, wenn diese Materialien vor der thermischen Bearbeitung nicht stückig gemacht werden*

Mit dem Stückigmachen feinkörniger Rohmaterialien vor deren Einsatz in den gekennzeichneten Einrichtungen zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen soll vor allem erreicht werden, dag insbesondere bei der Führung des Hochtemperaturprozesses im Drehrohrofen die einzelnen Körner des stückig gemachten feinkörnigen Rohmaterials etwa die gleiche Verweilzeit in den verschiedenen Temperaturbereichen des Drehrohr of ens aufweisen· Neben diesem Effekt kann mit dem vorhergehenden Stückigmachen feinkörniger Rohmaterialien auch erreicht werden, daß die als Sinter- und/oder Blähprodukte hergestellten Leichtzusehlagstoffkörner eine definierte Gestalt haben· Mit dem Zusatz von thermisch unbeständigen Materialien zum feinkörnigen Rohmaterial beim Stückigmachen kann auch eine Erhöhung des Porenvolumens in den Leichtzuschlagstoffkörnern erzielt werden. Schließlich führt die Zumischung -von brennbaren Zusatzstoffen zum feinkörnigen Rohmaterial neben der Erzielung zusätzlichen Porenvolumens im Leichtzuschlagstoffkorn zu einer intensiveren und energetisch wirksameren Rohst off auf heizung, die sich wegen der Möglichkeit der Verminderung des Brennstoffeintrages über die üblichen Befeuerungsanlagen der Drehrohröfen als günstig für die Führung des Hochtemperaturprozesses erweist·

So macht beispielsweise die DD-EB- 133555 ein Verfahren bekannt, nach dem den feinkörnigen Rohstoffen bei der Herstellung von probkeramischen Erzeugnissen bzw_o LeichtZuschlag-

Stoffen zur Forderung des Brennprozesses und zur Verbesserung der Qualität der Erzeugnisse ausbrennende Zusätze, wie Steinkohlenfil.te^asche, Altöl bzw. Ulrückstände zugemischt werden*

Weiterhin beschreibt die DE - AS ~ 1 924 482 ein Verfahren, wonach kohlenstoffreiche Pellets in einem Teilstrom gan» oder teilweise entkohlt werden, um danach mit dem nichtentkohlten Teilstrom so vermischt zu werden, daß der Gesamtkohlenstoffgehalt der Mischung dem Brennstoffbedarf für die Prozeßführung entspricht und gegebenenfalls die beim Brennen des zuyor zu entkohlenden Teilstromes entstehenden heißen Abgase gemeinsam mit den beim Brennen der Mischung entstehenden Abgasen für die Vortrocknung der Materialien genutzt werden.

Ferner wird nach der DE - AS - 23 15 844 Blähton aus kohlenstoffhaltigen Stoffen dadurch hergestellt, daß die Vorwärmbehandlung der Granalien in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 200 und 800 ⁰G vorgenommen wird und die vorgewärmten Granalien bereits vor der Expansion zum Einstellen eines Kohlenstoffgehaltes von etwa 0,5 Gewichtsprozent einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt werden.

Schließlich offenbart die DE - OS - 24 1? 5^9 die Herstellung von Leicht zu schlagstoffen aus Granalien einer Grundina sse mit schlechten Bläheigenschaften, in denen feste Brennstoffs eingebettet sind dadurch, daß die zunächst nur b.is auf die Schweltemperatur des Brennstoffes erhitzten Granalien durch die Zuführung sauerstoffhaltiger Luft, vorzugsweise in Foria von Abgasen der Kühlstufe, weiter aufgeheizt -werden. Bei der Verwendung von Dr ent rommein sollen nach diesem Verfahren die erforderlichen sauerstoffhaitigen Gasmengen mit Hilfe eines Doppelmantels und geeigneter Einblasöffnungen durch die Granalienschicht geleitet werden«

Den bekannten Verfahren zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen und zur schadlosen Verwertung von Abprodukten haftet der gemeinsame Nachteil an, daß brennbare Abprodukte entweder nur dann zum Zwecke des Brennstoffeintragens in die Formlinge aus feinkörnigen Rohmaterialien verwendet werden können, wenn diese Abprodukte frei von flüchtigen Bestandteilen sind, oder erhebliche Veränderungen an den installierten Vorrichtungen zur Prozeßführung erfordern, sofern sie über belastende Zersetzungsprodukte bei der thermischen Beanspruchung verfügen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Leichtzuschlägstoffen und die schadlose Verwertung von Abprodukten, wobei die Kachteile der bekannten Verfahren hinsichtlich der Anforderungen an die den gewählten Rohstoffen zuzumisehenden Zusatzstoffe sowie bezüglich der bereitzustellenden Vorrichtungen beseitigt werden können. Darüber hinaus soll mit dem aielstellungsgemäßen Verfahren ein spürbarer energiewirtschaftlicher Effekt durch die zielgerichtete Verwertung brennstoffhaltiger Abprodukte erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leichtzuschlagstoffe mit erhöhtem Porenvolumen dadurch herzustellen, daß die Verarbeitung feinkörniger Rohstoffe mit der Verwertung von Abprodukten, vorzugsweise brennstoffhaltigen Abprodukten, verbunden wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem feinkörnigen Rohstoff beim Stückigmachen mittels Brikettieren, Strangpressen, Pelletieren oder Granulieren brennbare

Abprodukte oder Abprodukte mit brennbaren Bestandteilen zugemischt werden und die Formlinge in. Anlagen zum aufeinanderfolgenden Vorwärmen, Sinter und/oder Blähen und Kühlen thermisch benandelt werden.

Vorteilhafterweise können die anzuwendenden Abprodukte in wässriger Aufschlämmung vorliegen, weil dem feinkörnigen Rohstoff im Formgebungsprozeß ohnehin zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit der Formlinge eine bestimmte Wassermenge zugemischt werden muß, wenn andere Bindemittel, Sulfidablauge oder Wasserglas nicht zur Anwendung kommen solleno Mit dem vorgeschlagenen Einsatz der Abp.rodulr.te in wässriger Aufschlämmung kann außerdem erreicht werden, d«B am Anfallort der Abprodukte der bisher betriebene Aufwand für die Entwässerung bzw« für die Gewährleistung einer ausreichenden Deponierfähigkeit der Abprodukte sowie für eine rationelle Gestaltung des Abprodukteumschlages erheblich su vermindern ist.

überraschenderweise wurde gefunden, daß ..die Formlinge aus einem Gemisch aus feinkörnigem Rohstoff, wie Ton, Schief ertön oder Tonschiefer, und Abprodukten in wässriger Aufschlämmung nach Verlassen der Einrichtungen zum Stückigmachen eiiie ausreichende Grünfestigkeit aufweisen» Sie können dadurch sowohl in 'Irockentrommeln, auf Vorwärmrosten oder in ähnlichen Einrichtungen getrocknet und vorgewärmt werden, wenn. dabei mit Hilfe der Regulierung der Temperatur des Abgasstromes des Hochtemperaturreaktor oder der Verweilzeit der Formlinge im Vorwärmaggregat ein Überschreiten solcher Temperaturen vermieden wird, bei denen energiereiche oder umweltbelastende gasförmige Stoffe freigesetzt werden«

Vorteilhafterweise werden die getrockneten Formlinge in den dem Vorwärmer nachgeschalteten Hochtemperaturreaktor direkt

übergeben· Die Abgase des Hochtemperaturreaktor, vorzugsweiße eines Drehrohrofens, müssen dabei auf solchen Temperaturen gehalten werden, bei denen die schadlose Umsetzung von flüchtigen Bestandteilen der in den getrockneten Formungen enthaltenen Abprodukte sicher erfolgte Die auf diese Weise gewonnenen Wärmemengen aus den brennbaren Gasen, die bei der Erhitzung der Formlinge im Hochtemperaturreaktor freigesetzt werden, sind im Vorwärmer bei der Trocknung und gezielten Voraufheizung der Formlinge nutzbar zu machen. Über diesen energetischen Effekt hinaus führt die exotherme Umsetzung der brennbaren Bestandteile der Abprodukte in den Formungen bei der weiteren Aufheizung im Hochtemperaturreaktor zu den bekannten Ausbrennporen und zur beschleunigten Materialaufheizung bei gegebenenfalls verringertem Brennstoffeinsatz für die Beheizung des Hochtemperaturreaktors mit· Hilfe der installierten Befeuerungseinrichtungen·

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen und zur schadlosen Verwertung von Abprodukten lassen sich mit günstigem energetischen Effekt solche Abprodukte für die Leichtzuschlagstoffherstellung nutzen, wie Kohlenschlamm, Bleicherde, ölhaltige Schlämme oder .Bioschlämme· Es wurde gefunden, daß besonders günstige Ergebnisse bei der Herstellung, von Leichtzuschlagstoffen unter gleichzeitiger Verwertung von Abprodukten dann erreicht werden, wenn dem feinkörnigen Rohstoff vor dem ßtückigmachen zwischen 2 und 40 Masseprozent, bezogen auf die Masse des Eohstoffes, der gewählten Abprodukte zugemischt werden, wobei der sich ergebende Gesamtfeuchtigkeitsgehalt der Mischung zwischen 10 und 25 % der Masse der Gesamtmischung betragen soll» Die nach einer Vermischung hergestellten Formlinge sind ausreichend mittels üblicher Schüttgut-Trsnsporttechnik transportierbar und werden zum Zwecke des Trocknens und Voraufheizens dem Vorwärmaggregat zugeführt, das mit den Abgasen eines Hochtemperaturreaktors

beneizt wird· In diesem VorWärmaggregat erfolgt die Trocknung der Formlinge und deren Voraufheizung auf Temperaturen zwischen 100 und 250 ⁰C. Die Temperatur der Abgase des dem Vorwärmaggregat nachgeschalteten Hochtemperaturreaktor ist zweckmäßiger weise so zu steuern, daß 7/erte von mehr als 700 ⁰O erreicht werden. Das voraufgeheizte Material wird nach dem Eintragen in den Hochtemperaturreaktor mit mehr als 1^ K je Minute erhitzt, wobei anfangs Teile des in den Formungen enthaltenen Abproduktematerials schädliche und/oder brennbare gasförmige Verbindungen abspalten können. Die Umsetzung dieser Verbindungen erfolgt mit ausreicnender Sicherheit mit Hilfe der heißen Abgase des Hochtemperaturreaktors, so daß die Abgase nach Verlassen des Vorwärmaggregates unzulässige Konzentrationen an schädlichen Umsetzungsprodukten der eingesetzten Abprodukte nicht mehr enthalten und die im Hochtemperaturreaktor freigesetzten brennbaren Umsetzungsprodukte der Abprodukte im Vorwärm— prozeß energetisch wirksam geworden sind»

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in einer günstigen Kombination von Abproduktenutzung, Energieeinsparung an Primärenergieträgern und Bationalisierung des Herstellungsprozesses für Leichtzuschlagstoffe hinsichtlich der Verarbeitbarkeit feinkörniger Rohstoffe und Sicherung einer günstigen Qualität der erzeugten Leichtzuschlagstoffe. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist seine unkomplizierte Anwendbarkeit in solcnen bestehenden iuilagen zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen, in denen Hochtemperaturreaktoren Vorwärmag₆regate vorgeschaltet sind, die durch die Abgase der Hochtemperaturreaktoren beheizt werden, sofern durch die Steuerung des Gasstromes zur Beneigung des Vorwärmers oaer durch die Beeinflussung der Verweiizeit der Formlinge aus einer Mischung von feinkörnigem Rohstoff und ü-bprodukfcen, vorzugsweise in wässriger üufscaläaiiauüg, im Vor wärmag gr e^ab die Begrenzung der Vor aufheizung der Formlinge, auf 100 bis 2i>0 ⁰G ermöglicht xverden

kann· Darüber hinaus muß in derartigen Anlagen die Möglichkeit zur Steuerung der Abgastemperatur des Hochtemperaturreaktors auf Werte von wenigstens 700 ⁰C bestehen. Вея durch die Verwendung von Abprodukten mit brennbaren Bestandteilen außerdem zu erzielende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zugunsten einer stabileren Prozeßführung über die bisher genutzten Befeuerungseinrichtungen der Hochtemperaturreaktoren nur noch verminderte Brennstoff mengen eingetragen werden müssen. Durch die stabilere Prozeßführung, die erhöhte Porigkeit der hergestellten Leichtzuschlagstoffe und die aus der intensiveren Materialaufheizung im Hochtemperaturreaktor resultierende erhöhte Ausnutzung des Sinter- und/oder Blähvermögens des eingesetzten Rohstoffes werden Leichtzuschlagstoffe mit verbesserten qualitativen Eigenschaften erzeugt.

Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden·

Ausführungsbeispiel

Tonschiefer im Kornbereich von 0 bis 6,5 mm wird mit 25 %, bezogen auf die Masse des eingesetzten Tonschiefers, eines Bioschlammes mit ca· 17 % Seststoffanteilen vermischt·

Die Mischung weist einen Wassergehalt von 23 Masseprozent auf. Mittels Tellergranulation werden Formlinge erzeugt und einem .Rostvorwärmer als Vorwärmaggregat einer Ofenlinie, bestehend aus Rostvorwärmer, Drehrohrofen und Kühltrommel, zugeführt. Die dem Rostvorwärmer zugeführten Granalien des Mischgutes werden bei einer Vervieilzeit von 18 Minuten getrocknet und auf eine mittlere Temperatur von 150 ⁰C voraufgeheizt. Danach werden die getrockneten und voraufgeheizten Granalien in den Drehrohrofen übergeben, dessen Abgastempera-

tür 750 C beträgt. Der Drehrohrofen wird mittels eingeblasenem Braunkohlenbrennstaub vom auslaufseitigen Ende aus beheizt· Durch die weitere Aufheizung der in den Drehrohrofen eingetragenen Granalien kommt es zur Verbrennung der brennbaren Bestandteile des dem feinkörnigen Schiefermaterial zugemischten BioSchlammes. Dabei werden nach Erreichen einer Granalienteraperatur von mehr p~1s 250 ⁰C brennbare Gase abgespalten, die sich in den Rauchdasen der Verbrennung des Braunkohlenbrennstaubes entzünden und zur weiteren Aufheizung der Abgase des Drehrohrofens beitragen. Durch die einsetzende Verbrennung der nichtflüchtigen Bestandteile des im Mischgut enthaltenen Bioschlammes unterstützt erreichen die Mischgutgranalien innerhalb von 25 Mnuten nach dem Eintragen der vor auf geheizt en Granalien in den Drehrohrofen bei einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit von 42 K je Minute eine Materialtemperatur von 1200 ⁰C, bei der die Granalien etwa 8 Minuten gehalten werden, bevor unter der Einwirkung der Sekundärluft aus der Kühltromme1 die Granalienabkühlung feeginnt.

Die erzeugten LeichtZuschlagstoffkörner zeichnen sich durch eine ausgeprägte Peinporigkeit und eine weitgehend geschlossene Oberfläche aus. Die Abgase der Üfenlinie enthalten кеіпе störenden umweltbelastenden Bestandteile, die aus der Verbrennung des Bioschlammes herrühren«,

Claims

Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Herstellung von Leichtzuschlagstoffen und zur schadlosen Verwertung von Abprodukten in Hochtemperaturreaktoren mit vorgeschalteten Vorwärmaggregaten, in denen aufeinanderfolgend bei Zugabe von Zusatzstoffen mit brennbaren Bestandteilen stückiggemachtes Rohmaterial, wie Ton., Schieferton oder Tonschiefer getrocknet, voraufgeheizt sowie gesintert und/oder geblänt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die feinkörnigen Rohstoffe mit flüchtige Bestandteile enthaltenden Zusatzstoffen vermischt werden, die Trocknung und Voraufheizung der Formlinge im Vorwärmaggregat durch gezielte Steuerung der Verweilzeit und/oder der Energiezuführung nur bis zu einer maximalen Temperatur von 200 ⁰C vorgenommen, . das voraufgeheizte Material dem Hochtemperaturreaktor direkt aufgegeben und die Abgastemperatur des Hochtemperaturreaktors auf wenigstens 700 ⁰C gehalten wird und Aufheizgeschwindigkeiten im Hochtemperaturreaktor von wenigstens K je Minute eingehalten werden.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die gewählten Zusatzstoffe Abprodukte, wie Kohlenschlamm, Bleicherde, ölhaltige Schlämme oder Bioschlamm sind, die vorzugsweise in wässriger Aufschlämmung eingesetzt werden.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daB die zugesetzten Abprodukte dem feinkörnigen Rohstoff im Umfang, von 2 bis 40 %, bezogen auf die Masse des Rohstoffes, vor dem Stückigmachen des Materials sugemischt werden.

"Verfaul.¹ он лаой -Punkt 1 bis ;>? ьекчэішгсі ebnet daaurch, daß der Zeucfitigkeitc^e/iilt der Iriischung auf '10 bis 2> %» bezogen &αί die I/iasse der Ge sau; tad sch uü£, cir^estsllt wird.