DK159143B - Fremgangsmaade til fremstilling af cementklinker ud fra en chlorholdig raablanding - Google Patents

Description

! DK 159143 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker ud fra en chlorholdig råblanding, ved hvilken man indfører den nævnte blanding i en ovn, sintrer blandingen, fjerner chlorholdigé forbindelser fra det opnåede sintringsprodukt ved at lade dette reagere med en vanddamp-gas-og-luft-blan-ding, derpå regenererer de chlorholdigé forbindelser og afkøler de dannede klinker.

Den foreliggende opfindelse kan anvendes i byggematerialeindu-strien til fremstilling af cement ud fra sædvanlige råmaterialer, samt til fremstilling af cementer med forskellige egenskaber.

For nærværende fremstilles konventionelle cementklinker ved forskellige fremgangsmåder baseret på reaktionen af calciumcarbonat 2

DK 159143 B

med aluminiumoxid og siliciumoxid ved sintringstemperaturer på 1350 til 15Q0°C, efterfulgt af afkøling af det sintrede produkt, hvorved der dannes klinker med de ønskede egenskaber.

To hovedmetoder til klinkerfremstilling er "vådmetoden" og "tørmetoden", der hovedsageligt adskiller sig fra hinanden ved de til fremstilling af råblandingen benyttede fremgangsmåder. Vådmetoden indebærer fremstilling af et råslam og påfølgende sintring heraf i en ovn. Tørmetoden indebærer fremstilling af en tør råblanding, f. eks. et råpulver og påfølgende indledende varmebehandling heraf ved hjælp af udstrømmende røggasser i en varmeveksler efter ovnen i gasstrømmens retning før indføringen af blandingen i en ovn.

Sintringen udføres sædvanligvis i en roterovn, men der kan lige såvel anvendes stationære ovne. Brændselsolie, brændselsgas eller fast brændstof forbrændes i ovnen for at opvarme den til den krævede temperatur.

Brænding af cementklinker kræver et betydeligt varmeforbrug og følgelig et betydeligt brændstofforbrug. Formaling af klinker til cement kræver et betydeligt forbrug af elektrisk energi også som følge af den store tæthed af klinker-granulerne. Nettoprisen på klinker påvirkes navnlig af det store brændstofforbrug som følge af de høje brændstofpriser i en periode med energikrise.

Det voksende behov for cement stimulerer forskningsarbejdet efter økonomiske metoder til fremstilling deraf, fortrinsvis ved betydelig forøgelse af produktionskapaciteten for i drift værende anlæg og for anlæg på planlægningsstadiet og ved formindskelse af energiforbruget ved cementfremstilling.

En af måderne til opnåelse af disse mål er at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker ved lav brændings-temperatur til opnåelse af klinker, som let kan formales.

Der kendes en fremgangsmåde til formindskelse af brændingstemperaturen ved indføring af betydelige mængder chlorholdige forbindelser, f.eks. calciumchlorid, i en råblanding. Brændingen af sådanne råblandinger ledsages af dannelsen af en saltsmelte, der tjener som hovedreaktionsmedium. Den kemiske sammensætning og de fysiske egenskaber af smelten udgør muligvis fuldendelse af mineraldannelsesreaktionerne ved temperaturer i området fra 900 til 1200°C i stedet for de sædvanlige temperaturer på 1350 til 1500°C. Det dannede sintringsprodukt afkøles derpå.

3

DK 159143 B

Sænkningen af brændingstemperaturen resulterer i en betydelig formindskelse af energiforbruget under klinkerdannelsen.

Fra beskrivelsen til SU-opfindercertifikat nr. 326.152 kendes der også en mere progressiv fremgangsmåde til klinkerfremstilling ud fra en chlorholdig råblanding, ved hvilken man til blandingen sætter calciumchlorid i en mængde på fra 10 til 20 vægt-% beregnet på den decarboniserede råblanding. Brændingstemperaturen for denne råblanding kan nedsættes til 900 til 1200°C, men mængden af chlorholdige forbindelser i sintringsproduktet er højere end det maksimalt tilladelige for fremstillingen af klinker med de krævede fysiske og kemiske egenskaber. Til fjernelse af disse chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet behandles sintringsproduktlaget med en vanddamp-gas-og-luft-blanding ved sintringstemperaturen før afkølingen af sintringsproduktet. Sintringsproduktpartiklernes kontakt med vanddamp-gas-og-luft-blandingen resulterer i en termisk sønderdeling af de chlorholdige forbindelser og udvikling af hydrogenchlorid. Hydrogen-chloridet blander sig med røggasser, som er dannet son følge af brændstofforbrændingen. En del af hydrogenchloridet absorberes i materialets overfladelag og reagerer med de i råblandingen tilstedeværende carbonatforbindelser til dannelse af chlorider, f.eks. calciumchlorid. Hydrogenchloridet absorberes desuden også af lette partikler i materialet, som fluidi-seres i røggasserne, og reagerer under dannelse af chlorholdige forbindelser deri. Disse forbindelser afsættes sammen med støvet på råblandingens overfladelag, hvilket resulterer i en delvis returnering af forbindelserne til processen, dvs. i deres regenerering. En anden del af de chlorholdige forbindelser føres bort til atmosfæren sammen med røggasserne. Den ovennævnte fremgangsmåde har visse ulemper. Når laget af sintringsproduktet behandles med vanddamp-gas-og-luft-blandingen, er det i en langsom bevægelsestilstand som følge af f.eks. langsom rotation af ovnen. Af denne grund er varme- og masseoverføringen i laget forholdsvis ineffektiv som følge af dårlig sammenblanding af råmaterialet og vanddamp-gas-og-luft-blandingen. Dette er grunden til, at det er nødvendigt med et langvarigt tidsrum til fjernelse af de chlorholdige forbindelser ned til det givne restniveau, og dette nedsætter produktionskapaciteten for en ovn. Andre midler til effektiv fjernelse af de chlorholdige forbindelser indebærer en forøgelse af ovnstørrelsen, hvilket kræver yderligere investeringer.

DK 159143 B

4

En anden ulempe ved den ovennævnte fremgangsmåde er, at mængden af regenererede chlorholdige forbindelser som følge af den begrænsede kontakt mellem hydrogenchlorid og råmaterialet ikke overstiger 30%. Desuden føres størstedelen af de chlorholdige forbindelser bort med røggasserne til atmosfæren og medfører forurening af omgivelserne. Det i en ovn tilstedeværende hydrogenchlorid forekommer både i gasform og i syreform som følge af dets kondensation på de kolde metaloverflader, f.eks. i varmevekslere, hvilket resulterer i metalkorrosion. En yderligere ulempe ved den ovennævnte fremgangsmåde er, at man som følge af ufuldstændig regenerering af de chlorholdige forbindelser ved processen må kompensere for underskuddet heraf ved tilsætning af en vis mængde af den chlorholdige komponent til den indledende råblanding, hvilket medfører yderligere materialeomkostninger .

Opfindelsen tilsigter at fjerne disse ulemper.

Hovedformålet med opfindelsen er at forbedre fremgangsmåden til fremstilling af cementklinker ud fra en chlorholdig råblanding ved effektiv fjernelse af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet og maksimal regenerering heraf gennem intensivering af fy-sisk-kemiske processer.

Dette formål opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at klinkerne, omdannet til en partikelfor-mig tilstand med en partikelstørrelse på højst 20 mm, suspenderes i en strøm af vanddamp-gas-og-luft-blandingen, som blæses gennem sintringsproduktlaget under en vis vinkel til fjernelse af de chlorholdige forbindelser, og at regenereringen af de chlorholdige forbindelser udføres ved sprøjtning af råblandingen ind i en strøm af chlorholdige røggasser med en temperatur på fra 200 til 1000°C.

Der kan benyttes forskellige hensigtsmæssige udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen som angivet i krav 2-6·.

Som vanddamp-gas-og-luft-blandingen kan således brændstoffets forbrændingsprodukter anvendes.

En vis mængde vanddamp kan indføres direkte under laget af sintringsproduktet foruden forbrændingsgasserne.

Hvis klinkerdannelsesprocessen udføres i en roterovn, som drives med brændselsolie, er det hensigtsmæssigt at indføre brændselsolien i ovnen i modsat retning af ovnens rotationsretning.

5

DK 159143B

Brændselsolien kan også indføres i roterovnen langs dens akse ud på overfladen af sintringsproduktlaget.

Sprøjtningen af råblandingen ind i strømmen af de chlorhol-dige røggasser kan udføres ved blæsning af komprimerede gasser gennem laget af råblandingen.

Råblandingen kan blæses igennem med luft eller røggasser.

Hvis fremgangsmåden udføres i en roterovn, foretager man hensigtsmæssigt forstøvningen af råblandingen ind i strømmen af chlor-holdige afgangsgasser langs ovnens akse.

Hvis fremgangsmåden udføres i en ovn forsynet med en varmeveksler anbragt efter ovnen i gasstrømmens retning, foretager man hensigtsmæssigt forstøvningen af råblandingen ind i strømmen af de chlorholdige røggasser i varmeveksleren. Strømmen af de chlorhol-dige afgangsgasser kan i dette tilfælde bibringes turbulens.

Det væsentlige ved den foreliggende opfindelse er som følger:

En råblanding af aluminiumoxid-, carbonat- og kiselkomponenter og jernholdige komponenter blandes med en chlorholdig forbindelse, f.eks. calciumchlorid, og overføres til en ovn, hvor tørrings-, for-varmnings- og decarboniseringstrinnene udføres på konventionel måde.

Det næste trin bestående i brænding, dvs. sintring, udføres ved en temperatur på 900 til 1200°C. Sintringsproduktet behandles før afkøling deraf med en vanddamp-gas-og-luft-blanding til fjernelse af overskud af chlorholdige forbindelser. Under denne proces holdes sintringsproduktslagets temperatur konstant og på 900 til 1200°C i 3-20 minutter ved forbrænding af brændstof i laget.

Sintringsproduktpartiklernes reaktion med de i forbrændingsgasserne tilstedeværende vanddampe resulterer i termisk sønderdeling af chlorholdige forbindelser under dannelse af calciumoxid og hydrogen-chlorid. Calciumoxidet er til stede i sintringsproduktet i bundet form.

Til intensivering af processen til fjernelse af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet bringes dette i en fluidiseret tilstand ved blæsning af en vanddamp-gas-og-luft-blanding gennem laget heraf. Blæsningen resulterer i kraftig sammenblanding af fast fase og gasfase i suspensionen og i intensivering af varme- og masseoverføring, hvilket letter fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet.

6 DK 159143 B

Til yderligere forøgelse af sintringsproduktpartiklernes kontakt formindskes deres størrelse til en værdi, der ikke overstiger 20 mm, fortrinsvis 3 til 5 mm.

En vis mængde vanddamp kan indledes under sintringsproduktla-get under blæsningen af vanddamp-gas-og-luft-blandingen gennem laget. Dette kan gøres ved at tilføre vand til sintringsproduktlaget. Revner og mikrorevner dannet i de glødende partikler af sintringsproduktet forøger deres’kontaktflade med gasfasen.

Det er også muligt at indføre brændstoffets forbrændingsprodukter i en vis vinkel med det sintringsproduktlag, hvortil man tidligere har ladet vanddamp-og-luft-blandingen få adgang. I dette tilfælde fluidiseres sinterproduktlaget både i kraft af den under laget indledte vanddamp-og-luft-blanding og de på overfladen af laget indførte forbrændingsprodukter.

Hvis klinkerdannelsesprocessen udføres i en roterovn tilført brændselsolie (svær olie), er det hensigtsmæssigt at indføre olien i modsat retning af ovnrotationsretningen. I dette tilfælde lader man den til forbrænding af brændstoffet nødvendige luft slippe ind i olietilførselszonen. Det flydende brændstof blandes med sintringsproduktpartiklerne, og idet det oxideres med luft, brænder det på overfladen af sintringsproduktpartiklerne. Dette aktiverer i betydelig grad varme- og masseoverføringsprocessen.

Det er også muligt at indføre brændselsolien (svær olie) langs den roterende ovn ud på overfladen af sintringsproduktlaget.

Man lader brændstoffet komme til sintringsproduktlaget i grov-dispergeret tilstand, og det føres ind i laget under dets rotation.

Under samtidig tilførsel af luft under laget sker der en intensiv blanding af brændstoffet med sintringsproduktpartiklerne og forbrænding af brændstoffet på deres overflader. Denne måde at gå frem på forenkler indføringen af brændstoffet i sintringsproduktlaget og intensiverer varme- og masseoverføringen.

Sintringsproduktet udgør efter fjernelse af chlorholdige forbindelser derfra kvalitetsklinker, som kan afkøles på vilkårligt egnet måde og efter blanding med passende bestanddele kan formales til opnåelse af cementer med de ønskede egenskaber.

Hydrogenchlorid er et af de termiske sønderdelingsprodukter fra de chlorholdige forbindelser. Efter blanding med røggassen reagerer det med råmaterialets carbonatforbindelser i ovnen. Råblandingen forstøves i strømmen af chlorholdig gas for at intensivere regene-

DK 159143 B

7 reringen af chlorholdige forbindelser i blandingen. Det er hensigtsmæssigt at udføre denne forstøvning ind i strømmen ved en temperatur på 200 til 1000°C, da råblandingens absorption af chlorholdig gas foregår særlig effektivt i dette temperaturområde.

Det foretrækkes at indføre råblandingen i gasstrømmen ved den højeste temperatur, f.eks. i zonen nær ved roterovnens udtømningsdel. Dette resulterer i en forøgelse af kontakttiden for kontakten af den chlorholdige afgangsgas med råmaterialet, hvilket er nødvendigt for en så fuldstændig regenerering som muligt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af de efterfølgende eksempler.

Eksempel 1

En chlorholdig råblanding underkastedes indledende varmebehandling i en ovn, og derefter sintredes den i en roterovn ved en temperatur på 1120°C, indtil der var opnået et granulært sintringsprodukt indeholdende op til 50% granuler med en diameter på over 20 mm. Chlorindholdet i sintringsproduktet var 6,6%. Sintringsproduktet havde en lav porøsitet på 40-45%.

Umiddelbart efter sintringszonen lod man 40% af brændselsgassen (af den til brænding nødvendige totale mængde brændstof) få adgang til ovnen gennem specielle brændere sammen med komprimeret luft (luftforbrugskoefficient α = 2).

Udtrædelseshastigheden for luft-gas-blandingsstrålerne var 150 m/sek. Desuden indførtes der vand under sintringsproduktlaget (200 g vand pr. kg af sintringsproduktet).

Som følge heraf fluidiseredes sintringsproduktlaget af vand-damp-gas-og-luft-blandingen.

Den ovennævnte brænding af brændselsgassen og tilførslen af vand frembragte en tilstrækkelig mængde vanddamp til opnåelse af et hurtigt forløb af termiske sønderdelingsreaktioner for CaCl2, hvilket muliggjorde fjernelse af chlor og hydrogen fra sintringsproduktet under dannelse af gasformigt hydrogenchlorid. Det i det glødende sintringsproduktlag indførte vand bidrog også til itubrydning af store granuler, hvorved arealet af kontaktfladen mellem gasfasen og den faste fase forøges stærkt.

Varigheden af varmebehandlingen af sintringsproduktet i flui-diseringslaget i det indre af roterovnen var 6 minutter. Varmen 8

DK 159143 B

fra brændstofforbrændingen gjorde det muligt at holde lagets temperatur konstant på en værdi på 1100°C i 6 minutter. Denne varme brugtes til at kompensere for varmetabet til omgivelserne, til vandfordampning og til at kompensere for tabet som følge af den endoterme sønderdelingsreaktion for CaCl^.

Efter behandlingen i fluidiseringslaget indførtes sint- o ringsproduktet, som indeholdt 3,3% C^, ved en temperatur på 1100 C i et formalingsapparat og derpå i et stationært apparat med fluidise-ret leje. I dette tilfælde indførtes der i sintringsproduktlaget 10% gas med α = 2 og vand i en mængde på 50 g/kg af sintringsproduktet, idet indføringshastigheden for gas-og-luft-blandingen i laget var 150 m/sek.

Efter den endelige behandling i fluidiseringslaget under effektive varmen og masseoverføringsbetingelser var slutindholdet af CI2 i sintringsproduktet af størrelsesordenen 1,5%. Efter fjernelse af chlorholdige forbindelser til det ønskede niveau (i dette tilfælde til 1,5%) afkøledes de opnåede kvalitetsklinker på konventionel måde i en klinkerkøler af konventionel udformning.

Eksempel 2

En chlorholdig råblanding underkastedes indledende varmbehandling i en ovn. Derefter sintredes den i en roterovn ved en temperatur på 1000°C til opnåelse af en granulært sintringsprodukt indeholdende op til 40% granuler med en diameter på over 20 mm. Indholdet af CI2 i sintringsproduktet var af størrelsesordenen 6,6%.

Granulerne havde en lav porøsistet på 40 til 45%.

Efter sintringszonen tilførtes 15% af brændselsgassen (af den til sintringen nødvendige totale mængde brændstof) under sintringslaget sammen med luft (a = 1,5) og vand (75 g pr. kg sintringsprodukt) . Hastigheden af luft-gas-blandingen ved brænderdysernes udmunding var af størrelsesordenen 75 m/sek. Som følge heraf flui-diseredes sintringsproduktlaget i gasblandingen og behandledes ved en konstant temperatur (af størrelsesordenen 1000°C) i roterovnen i 6 minutter. Efter behandlingen formaledes sintringsproduktet, der indeholdt 5,1% chlor, til en granulstørrelse på 10 til 15 mm og varmebehandledes derefter i et apparat med fluidiseret leje. Parametrene ved varmebehandlingen var følgende: 9

DK 159143 B

Temperatur af sintringsproduktlaget 1000°C

Mængde af i sintringsproduktlaget indført brændselsgas 10% af den totale mængde til brænding

Luftforbrugskoefficient under gasbrænding (a) 1,5

Hastighed af luft-gas-blandingen ved udløbet af en brænderdyse ind i sinterlaget 75 m/sek.

Mængde af i sintringsproduktlaget indført vand 50 g pr. kg klinker

Varighed af den termiske behandling i apparatet med fluidiseret leje 10 min.

Efter den endelige termiske behandling i apparatet med fluidiseret leje opnåedes der klinker af høj kvalitet og med et slutind-hold af Cl2 på 1,9%. De afkøledes på konventionel måde.

Eksempel 3

En granuleret chlorholdig råblanding med en kornstørrelse på 5 til 10 mm underkastedes indledende varmebehandling i en ovn.

Derefter sintredes den i en roterovn ved en temperatur på 900°C til opnåelse af et granulært sintringsprodukt indholdende op til 17% granuler med en diameter på over 10 mm. Indholdet af Cl2 i sintringsproduktet var af størrelsesordenen 7,45%. Gr anuler ne havde en høj porøsitet på op til 60%. Efter sintringszonen indførtes der 1 til 1,5% af brændselsgassen (af den til brændingen nødvendige totale mængde brændstof) under sintringsproduktlaget sammen med luft til gasforbrændingen (a = 1) og vand (5 g pr. kg. sintringsprodukt). Hastigheden af luft-gas-blandingen ved brænderdysernes udløb var 10 m/sek.

Som følge deraf dannedes der et lokalt fluidiseret lag i nærheden af luft-gas-blandingens indløb. Slutindholdet af Cl2 i de opnåede klinker skal være 4,8 til 4,3%. Som følge af materialets høje porøsitet var fjernelseshastigheden for chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktlaget kraftig nok selv uden tilsætning af nogen mængde af betydning af luft-gas-blandingen til laget.

Fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra laget og opretholdelse af en høj temperatur deri (af størrelsesordenen 900°C) i 10 minutter udførtes ved hjælp af hovedflammestrålen i roterovnen.

DK 159143 B

10

Flammestrålen dirigeredes på en sådan måde, at dens gasser gennem-trængte det yderste lag af produktet. Indholdet af chlorholdige forbindelser i de dannede klinker reguleredes ved brænding af brændselsgas.

Det endelige chlorindhold var i dette tilfælde 4,9%.

De dannede klinker afkøledes på konventionel måde.

Eksempel 4

En chlorholdig råblanding underkastedes indledende varmebehandling og sintredes derpå i en roterovn ved en temperatur på 1100°C, hvorved der opnåedes et sintringsprodukt indeholdende op til 45% granuler med en diameter på over 20 mm. Indholdet af CI2 i sintringsproduktet var størrelsesordenen 6,6%. Granulerne havde en lav porøsitet på 35 til 40%.

Efter sintringszonen indførtes der en vanddamp-luft-blanding under sintringsproduktlaget (100 g vand pr. kg sintringsprodukt).

Foruden ovnens hovedbrænder anbragt langs dens akse anbragtes der en anden brænder, som dannede en vinkel på 45° med sintringsproduktlaget, og gennem hvilken 10% af den totale mængde af brændstof og luft (a = 1,1) tilførtes. Der tilførtes en yderligere mængde luft under sintringsproduktlaget, således at den totale luftforbrugskoefficient for den anden brænder var 2.

Vanddamp-luft-blandingen og brændstofforbrændingsprodukterne, som indførtes i laget gennem dets overflade, bragte de sintrede granuler i en fluidiseret tilstand. Denne varmebehandling ved konstant temperatur udførtes i 6 minutter. Indholdet af Cl2 ved ovnens udløb var 4,2%.

Sintringsproduktet formaledes yderligere og varmebehandledes derpå i et apparat med fluidiseret leje. Parametrene for denne varmebehandling var som følger:

Temperatur af sintringsproduktlaget 1100°C

Mængde af den i laget indførte brændselsgas 10%

Luftforbrugskoefficient ved brænding af gassen (a) 2

Hastighed af luft-gas-blandingen ved brænderdysernes udløb ind i sinterlaget 75 m/sek.

Der indførtes ikke noget vand i laget i udløbsapparatet.

Varighed af varmebehandling i udløbsapparatet 10 minutter.

r

DK 159143 B

11

Efter varmebehandlingen af det suspenderede sintringsproduktlag i udløbsapparatet med fluidiseret leje opnåedes der klinker af høj kvalitet med et slutindhold af Cl2 på 2,1%.

De dannede klinker afkøledes på konventionel måde.

Det ovenfor anførte eksempel viser en af de mulige måder til varmebehandling i en roterovn til fjernelse af chlorholdige forbindelser med en forenklet indføring af brændstofforbrændingsprodukter i sintringsproduktlaget. Denne fremgangsmåde muliggør en betydelig formindskelse af investeringerne til fremstilling af et apparat til indføring af brændstof og luft i ovnen.

Eksempel 5

En chlorholdig råblanding underkastedes indledende varmebehandling og sintredes derefter i en roterovn ved en temperatur på 1100 til 1150°C til opnåelse af et granulært sintringsprodukt indeholdende op til 30% granuler med en diameter på over 20 mmm.

Indholdet af CI2 i sintringsproduktet var 5%.

Granulerne havde en lav porøsitet på 35 til 40%.

Umiddelbart efter sintringszonen behandledes sintringsproduktlaget med en flammestråle. 2% af brændstoffet forbrændtes ved α = 1,1. Flammestrålen dirigeredes, således at den dannede en vinkel på 40° med sintringsproduktlaget. Varigheden af behandlingen i ovnen efter fuldendelse af sintringsprocessen var 2 til 3 minutter.

Sintringsproduktet med et indhold af Cl2 på 4% formaledes derefter til en kornstørrelse på ikke over 0,5 mm og indførtes derefter i en varmeveksler af skakttypen. Røggasser fra ovnen indeholdende vanddampe indførtes mod de i skakten faldende sintringsproduktkorn.

Temperaturen i skakten holdtes konstant på en værdi af 1100°C ved brænding af 3% af brændstoffet i panelbrændere. Varigheden af varmebehandlingen i fluidiseringslaget var 1,5 minutter.

Slutindholdet af CI2 i de opnåede klinker af høj kvalitet ved udløbet fra skakten var 2%.

Det ovenfor anførte eksempel viser anvendelsen af en i høj grad effektiv fremgangsmåde til behandling af et sintringsprodukt i fluidiseret tilstand til fjernelse af chlorholdige forbindelser. Fremgangsmåden udførtes i nærværelse af en stor mængde vanddampe og udnytter varmen i afgangsgasserne fra ovnen.

Denne procedure kan finde anvendelse ved de fremgangsmåder, som indebærer "tørre" eller kombinerede metoder til cementklinkerdannel-se.

12 DK 159143 B

Eksempel 6

En chlorholdig råblanding granuleredes til partikler med en diameter på 5 til 10 mm, og efter indledende varmebehandling sintre-des den i en roterovn ved en temperatur på 1100 til 1150°C til opnåelse af et granulært sintringsprodukt indeholdende op til 80% granuler med en diameter på 3 til 7 mm.

Cl2-indholdet i sintringsproduktet var 5,1%.

Efter sintringen indførtes granulerne med en temperatur på 1100 til 1150°C gennem ovnens udtømningsåbninger i tranlerne i en planetkøler foret med ildfast beklædning. Der udførtes ikke nogen formaling af sintringsproduktet.

En luft-gas-blånding indførtes i tromlerne gennem specielle brændere med dyser, som var rettet i en vinkel på 90° mod lagets overflade, og 15% af brændstofgassen brændtes der med α = 2.Desuden indførtes der vand i sintringslaget (150 g pr. kg sintringsprodukt) . Strømmen af luft-gas-blandingen fluidiserede det granulære sintringsprodukt, og det behandledes i denne tilstand ved en konstant temperatur på 1100 til 1150°C i 6 minutter. Slutindholdet af chlor i kvalitetsklinkerne var 2,5%.

Derefter afkøledes klinkerne ved en kendt, for planetkølere sædvanlig metode.

Eksempel 7

En chlorholdig råblanding sammensat til fremstilling af hvide klinker granuleredes til granuler med en diameter på 5 til 10 mm og underkastedes indledende varmebehandling.

Derefter sintredes den i en roterovn ved en temperatur på 1100 til 1150°C til opnåelse af et granulært sintringsprodukt indeholdende mere end 85% granuler med en diameter på 3 til 7 mm. Indholdet af Cl2 i sintringsproduktet var 4,9%. Efter sintring behandledes granulerne med en flammestråle rettet, således at den dannede en vinkel på 35° med sintringsproduktlaget, ved en temperatur på 1000 til 1050°C. Forbruget af brændselsgas var 10% af den til brændingen nødvendige totale mængde brændstof, og luftforbrugskoefficienten α var 0,95. Desuden indførtes der vanddamp i sintringsproduktet (50 g pr. kg sintrinsprodukt).

Derefter indførtes sintringsproduktet gennem ovnens udtømningsåbninger i en ved udtømningsåbningerne monteret varmeveksler af skakttypen.

r

DK 159143 B

13 I varmeveksleren af skakttypen bragtes sintringsproduktet i fluidiseret tilstand ved i laget at indføre 10% brændstof, luft (a = 0,9) og vand (200 g pr. kg sintringsprodukt). Temperaturen af sintringsproduktlaget holdtes konstant (af størrelsesordenen 1000°C) i 10 minutter, hvorefter klinkerne afkøledes på konventionel måde. Indholdet af Cl2 i de endelige hvide klinker var 1,5%.

Eksempel 8

Brændselsolie (svær olie) indførtes i en roterovn i et område til fjernelse af chlorholdige forbindelser nær ved ovnens udtømningsende over et 8 m langt spand. Brændstoffet i en mængde på 20% af den totale brændstofmængde indførtes i form af ikke-turbulente strømme langs aksen af sinterproduktbevægelsen på den nedre del af sintringsproduktskråningen. Luften til brændstofforbrændingen (a =1,8) indførtes gennem dyser under sintringsproduktlaget i brændstofindfør ingsområdet .

Tilførslen af brændstoffet i form af ikke-turbulente strømme gjorde det ikke muligt for alt brændstoffet at udbrænde på overfladen af materialet.

I dette tilfælde brændte tunge fraktioner af brændstoffet inde i laget, hvilket gav stor kontakt af materialet med forbrændingsprodukterne. Dette resulterede i en forøgelse af sintringstemperaturen og lettede den kraftige udvikling af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet.

Eksempel 9

En chlorholdig råblanding underkastede indledende varmebehandling og sintredes derpå i en roterovn ved en temperatur på 1200°C til dannelse af granulære klinker indeholdende mere end 50% granuler med en diameter på over 20 mm. Indholdet af Cl2 i sintringsproduktet var 6%. Granulerne havde en lav porøsitet på 35 til 40%.

Umiddelbart efter sintringen formaledes produktet til en kornstørrelse på 5 til 10 mm og indførtes i en varmeveksler af kaskadetypen med fluidiseret leje (med lineær anordning af reaktorer).

Sintringsproduktkornene fluidiseredes ved i laget deraf at afbrænde 30% brændstof af det til brænding af klinkerne nødvendige totale brændstofforbrug. Luftforbrugskoefficienten var 1,8. Indtrædelseshastigheden for en luft-gas-blanding i laget var 100 m/sek.

Desuden indførtes der vand i sintringsproduktlaget (100 g pr. kg

U DK 159143 B

4 sintringsprodukt).

Varigheden af varmebehandlingen af sintringsproduktet i flui-diseret tilstand var 14 minutter.

Slutindholdet af Cl2 i klinkerne var 1,9%.

Klinkerne afkøledes på konventionel måde.

Eksempel 10

Findispergerede komponenter af en råblanding indeholdende CaC03 og CaO indførtes i røggasser indeholdende 2,5% HC1 (beregnet på det totale rumfang af røggasserne) under fjernelse af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Denne blæsning udførtes i et ovnområde med en gennemsnitlig gastemperatur på 1000°C ved blæsning af sintringsproduktlaget med komprimeret luft med en temperatur på 150°C og en hastighed på 200 m/sek. gennem dyser fæstnet i ovnens foring. Materialets kontaktflade med gasfasen havde et areal på 100 m /irr. Kontakttiden var 3 sekunder.

Efter denne reaktion af HC1 med carbonatforbindelser var indholdet af HC1 i gasserne mindre end 0,005%, og chlorholdige forbindelser returneredes til råblandingen i form af CaC^.

Eksempel 11

Hydrogenchlorid tilblandedes til røggasser under fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Indholdet af HCl var 1,5% af det totale rumfang af gassen. Den fint formalede fraktion af en råblanding sprøjtedes i gasstrømmen i et område af ovnen med en middeltemperatur på 700°C. Sprøjtningen udførtes ved blæsning af laget med komprimerede røggasser med en temperatur på 200°C og en hastighed på 20 m/sek. Arealet af materialets kontakt- 2 3 flade med gasfasen var 20 m /m . Kontakttiden var af størrelsesordenen 1,5 sekunder.

Efter denne reaktion af hydrogenchlorid med carbonatholdigt materiale i 1,5 sekunder var slutindholdet af hydrogenchlorid i røggasserne mindre end 0,01%.

Eksempel 12

Hydrogenchlorid tilblandedes til røggasser under fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Indholdet af HCl i indgangsdelen af en ovn med en gennemsnitlig gastemperatur på 200°C var 0,2% af det totale rumfang af røggasserne. Et råblandingslag i r

15 DK 159143 B

det samme område af ovnen blæstes med komprimeret luft med en temperatur på 100°C og en tilførselshastighed på 100 m/sek.

Under denne proces sprøjtedes findispergerede partikler af råblandingen i strømmen af chlorholdige gasser.

2 3

Materialets kontaktflade med gasfasen var 70 m /m , og kontakttiden var 0,5 sek. Efter denne reaktion af HCl med carbonatholdige forbindelser i 0,5 sek. var slutindholdet af HCl i røggasserne mindre end 0,01%.

Eksempel 13

Hydrogenchlorid tilblandedes til røggasser under fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Indholdet af HCl i gasserne ved udløbet fra en ovn til en efter denne i strømmmens retning anbragt varmeveksler med en skakt eller cykloner var af størrelsesordenen 2%.

Middeltemperaturen af gasserne i den nævnte varmeveksler var af størrelsesordenen 300°C.

Tørt råpulver med en temperatur på 200°C sprøjtedes ind i strømmen af chlorholdige gasser. Kontakttiden var 8 sekunder, og 2 3 arealet af materialets kontaktflade med gasfasen var 15 m /m . Efter denne reaktion af HCl med carbonater i 8 sekunder var slutindholdet af HCl mindre end 0,005%.

Eksempel 14

Hydrogenchlorid tilblandedes til røggasser under fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Indholdet af HCl i gasserne ved udløbet til en i strømmens retning efterfølgende støvfælde var 0,2%. Middeltemperaturen af gasserne var af størrelsesordenen 200°C. Råslam med en temperatur på 20°C og en fugtighed på 37% indførtes i strømmen af chlorholdige gasser i dispergeret tilstand. Kontakttiden for råmaterialepartiklernes kontakt med gassen 2 3 var 3 sekunder. Arealet af kontaktfladen var 20 m /m . Efter denne kontakt i 3 sekunder var slutindholdet af HCl mindre end 0,005%.

Regenerering af chlorider fandt sted som følge af returnering af CaCl2 til processen.

i

DK 159143 B

16

Eksempel 15

Hydrogenchlorid tilblandedes til røggasser under fjernelsen af chlorholdige forbindelser fra sintringsproduktet. Indholdet af HC1 i gasserne ved udløbet til en herefter i strømmens retning anbragt varmeveksler var 1,1%. Middeltemperaturen af gasserne var 250°C.

Støv fra et elektrofilter med en temperatur på 100°C sprøjtedes ind i strømmen af chlorholdige gasser. Kontakttiden var 5 sekun- 2 3 der, og arealet af kontaktfladen var 30 m /m .

Efter denne reaktion i 5 sekurder var slutindholdet af HC1 mindre end 0,005%.

Eksempel 16 Når regenereringen af chlorholdige forbindelser udførtes i en ovn forsynet med en derefter i strømmens retning anbragt varmeveksler, blev strømmen af udgående chlorholdige gasser bibragt turbulens 3 i varmeveksleren. Turbulensfremkaldelsen udførtes ved Re = 8*10 - g 4*10 uden forøgelse af røggassernes rumfang ved tilførsel af gasserne i to strømme mod hinanden med en hastighed på 20 til 200 m/sek. En råblanding (cementråmel) indførtes i den turbulensunderkastede strøm. Fremgangsmåden afprøvedes i en tank med en højde på 3 m og en diameter på 0,7 m til fremkaldelse af den turbulente g strøm med Re = 1*10 . Regenereringsgraden måltes langs højden af tanken efter hver 0,5 m.

Fuldendelsen af mineraldannelsesreaktionerne ved temperaturer i området fra 1000 til 1100°C i stedet for sædvanlige temperaturer på 1400 til 1500°C muliggør en betydelig formindskelse af energiforbruget ved fremgangsmåden til fremstilling af cementklinker og en forøgelse af varmeenhedernes effektivitet.

Anvendelsen af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse til fremstilling af klinker muliggør en forøgelse i produktionskapaciteten for roterovne på op til 50% og mere.

Det specifikke brændstofforbrug til klinkerdannelsen kan nedsættes med 30 til 40%.

En undersøgelse af formalingen af forskellige klinker viser desuden, at de i saltsmelten af calciumchlorid ved en forholdsvis lav temperatur fremstilledes klinker kan formales 3 til 4 gange hurtigere end de konventionelle klinker fremstillet i en silikatsmelte. Dette giver betydelige energibesparelser ved klinkerformalingen.

9

Claims (6)

17 DK 159143 B Dersom teknologien ifølge den foreliggende opfindelse overføres til igangværende cementfabrikker, ville det betyde en væsentlig forøgelse af cementproduktionen. Nettoprisen på klinker kan da nedsættes med 15 til 20%.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker ud fra en chlorholdig råblanding, ved hvilken man indfører den nævnte blanding i en ovn, sintrer blandingen, fjerner chlorholdige forbindelser fra det opnåede sintringsprodukt ved at lade dette reagere med en vanddamp-gas-og-luft-blanding, derpå regenererer de chlorholdige forbindelser og afkøler de dannede klinker, kendetegnet ved, at klinkerne, omdannet til en partikelformig tilstand med en partikelstørrelse på højst 20 mm, suspenderes i en strøm af vand-damp-gas-og-luft-blandingen, som blæses gennem sintringsproduktlaget under en vis vinkel til fjernelse af de chlorholdige forbindelser, og at regenereringen af de chlorholdige forbindelser udføres ved sprøjtning af råblandingen ind i en strøm af chlorholdige røggasser med en temperatur på fra 200 til 1000°C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændstoffets forbrændingsprodukter anvendes som vanddamp-gas-og-luft-blandingen, der anvendes til blæsning gennem sintringsproduktet og til regenerering af de chlorholdige forbindelser.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at der indsprøjtes en vis mængde vanddamp i nævnte forbrændingsprodukter .

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sprøjtningsoperationen udføres med luft.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sprøjtningsoperationen udføres med røggasser.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at når blæsningen udføres i en roterovn, sprøjtes råblandingen ind i en strøm af chlorholdige gasser dirigeret langs ovnens længdeakse.