DE1671215B2 - Verfahren zur Herstellung von Rohmehl für die Gewinnung von Schwefelsäure und Zement aus Kalziumsulfat-Rückständen, die im Verlauf anderer Prozesse anfallen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohmehl für die Gewinnung von Schwefelsäure und Zement aus Kalziumsulfat-Rückständen, die im Verlauf anderer Prozesse anfallen. Insbesondere ist das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Verarbeitung von sogenanntem Phosphorgips geeignet, der bei der Erzeugung von Phosphorsäure nach dem Naßprozeß anfällt.

Die im Weltmaßstab festzustellende Tendenz des Ausbaues großer Phosphor- bzw. Komplexdüngemittelkapazitäten auf der Basis von Phosphorsäure, die durch Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefelsäure, also nach dem soganannten Naßprozeß gewonnen wird, führt zu einem extrem ansteigenden Anfall von Phosphorgips. Dieses Material stellt ein insbesondere mit P2O5- und F-Verbindungen verunreinigtes Kalziumsulfat-Dihydrat dar, das ungefähr 20% anhaftendes Wasser enthält. Die Anfallmenge dieses Materials ist mit etwa 5,5 t pro Tonne P2O5 in der produzierten Phosphorsäure so groß, daß bereits jetzt verschiedentlieh die bisher nie realisierte Lösung der Nutzung dieses Abfallgipses empfindlichen Beschränkungen des zügigen Ausbaues neuer Phosphordüngemittelkapazitä- ten führt.

Für den Fall, daß das Kalziumsulfat in Form von bergmännsich gewonnenem Anhydrit vorliegt, ist seit langen ein Verfahren zur Herstellung vom Zement und Schwefelsäure aus demselben bekannt und (nachfolgend mit »Gipsschwefelsäureprozeß« bezeichnet) in großtechnischer Anwendung.

Ein entsprechendes großtechnisches Verfahren, bei dem an Stelle des Anhydrits Abfall-Kalziumsulfate anderer Prozesse eingesetzt werden, ist bisher nicht in Anwendung. Wohl sind bereits früher Patente bekanntgeworden, die ganz allgemein die Möglichkeit schützen. Phosphorgips zur Erzeugung von Schwefelsäure und Zement einzusetzen. Zu einer praktischen Anwendung ist es jedoch bisher deswegen nicht gekommen, weil zahlreiche Probleme einer solchen Nutzung von Abfallgips, insbesondere Phosphorgips im Gipsschwefelsäureprozeß, noch ungelöst waren und eine bloße Übertragung der vom normalen Gipsschwefelsäureprozeß auf der Basis von natürlichem Anhydrit bekannten Kenntnisse und Erfahrungen nicht hinreichend ist.

Insbesondere ist eine Übertragung des Verfahrensteiles, der sich mit der Herstellung des zu brennenden Rohmehles aus den einzelnen Rohstoffen befaßt, vom klassischen Gipsschwefelsäureprozeß auf Basis natürlichen Anhydrits auf den Einsatz von Abfall-Kalziumsulfaten nicht möglich.

Die Erfindung betrifft daher speziell den Teil des gesamten Prozesses, der die Herstellung des Rohmehls für den Fall zum Gegenstand hat, daß von Abfall-Kalziumsulfaien, insbesondere von Phosphorgips, ausgegangen werden soll.

Es ist bekannt, daß beim großtechnisch realisierten Prozeß der Herstellung von Zement und Schwefelsäure aus Anhydrit gerade die Qualität des Rohmehls nicht nur im Hinblick auf die geeignete Zusammensetzung, sondern vor allem auch im Hinblick auf Homogenität und Zerkleinerungsgrad eine ausschlaggebende Rolle spielt.

Bei der klassichen Ausführung des Gipsschwefelsäureprozesses wird nun die Mischung aus dem auf 30 mm vorzerkleinertem Kalziumsulfatrohstoff (Anhydrit) mit den zum Teil ebenfalls vorzerkleinerten Zuschlagstoffen wie z. B. Ton, Koks und Sand in Rohrmühlen großer Leistung und entsprechend großer Engergieaufnahme auf die notwendige Mahleinheit gebracht. Gleichzeitig findet infolge der Mischwirkung der Mühlen eine gewisse Homogenisierung statt, die teilweise noch durch eine spezielle Homogenisieranlage, bestehend aus einer Kombination von Fullerpumpen und Rohmehlsilos, verbessert wird. Dabei müssen zur Erreichung der geforderten Mahleinheit — beispielsweise weniger als 16% Rückstand auf DIN-Sieb 0,090 mm beträchtliche Mahlleistungen in der Größenordnung von 10 bis 20 kWh/t Röhmehl installiert werden.

Eine Übertragung der beschriebenen Technologie auf den Einsatz getrockneter Kalziumsuliate, die durch einen chemischen Prozeß gewonnen wurden, beispielsweise durch eine Fällung oder Zersetzung anderer Kalziumverbindungen mit Schwefelsäure, ist nicht möglich. Gegen eine solche direkte Übertragung sprechen folgende ausgeprägte Nachteile.

Bei der Mahlung oben beschriebener Mischungen aus Phosphorgips und den erwähnten Zuschlagen zeigt sich, daß auf Grund der vollkommen im Gegensatz zum natürlichen Anhydrit stehenden weicherdigen Beschaffenheit des ersteren, die ausgesprochene Tendenz zur Ansatzbildung in den bislang ausschließlich für diesen Zweck eingesetzten Rohrmühlen besteht. Diese außerordentlich verfestigten Ansätze stören den Mahlvorgang erheblich und lassen sich nur durch schwere manuelle Arbeit wieder beseitigen. Eine Möglicheit, diese Ansatzbildung einzuschränken, besteht lediglich darin.

die normale Durchsatzleistung der Mühlen weitgehend zu drosseln.

Beispielsweise mußte die bei normalem Mahlgut mögliche Aufgabemenge einer Rohrmühle bei Einsatz von Mahlgut auf Basis Phosphorgips auf fast 50% gedrosselt werden, um die notwendige Mahlfeinheit zu erreichen und die Ansatzbildung auf ein noch tragbares Maß einzuschränken. Da offenbar der weiche Phc-sphoranhydrit die zu zerkleinernden Körner der Zuschlagsstoffe, insbesondere des Kokses, weitgehend umhüllt, wird die Verringerung der Mahlleistung verständlich.

Die Art der Vorbehandlung des Phosphorgipses, wie z. B. die Kalzinationstemperatur, hat nach den vorliegenden Erfahrungen auf die Mahlbarkeit der Mischung keinen Einfluß, wenn ein gewisser niedriger Feuchtigkeitsgehalt nicht überschritten wird.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren für die Herstellung des Rohmehls für den GipsschwefelsäureprozeR auf Basis von Abfallgips, insbesondere von Phosphorgips, aufzuzeigen, das die beschriebenen Schwierigkeiten der Ansatzbildung und der geringen Auslastbarkeit energieintensiver Apparate beseitigt. Dadurch wird eine der notwendigen Voraussetzungen geschaffen, die großen, bei der steigenden Produktion von Phosphorsäure anfallenden Mengen Phosphorgips, wirtschaftlich verwerten zu können.

Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens war die überraschende Feststellung, daß durch einfaches Mischen von genügend feinteiligem kalziniertem Phosphorgips, wie er unmittelbar am Ende der Kalzinierstufe anfällt, mit den auf separatem Wege feingemahlenen Zuschlagsstoffen bereits ein Rohmehl erzeugt werden kann, dessen Brand zu einem Zementklinker der gleichen Qualität führt, wie er aus Rohmehl erhalten wurde, das nach dem klassischen Verfahren der Rohmehlaufbereitung hergestellt wurde.

Weiterhin überraschend und nicht vorauszusehe· war die Feststellung, daß es möglich ist, bei der Trocknung des nassen Phosphor gipses den Kalzinierprozeß so zu leiten, daß das resultierende Material, der sogenannte Phosphoranhydrit, bereits weitgehend in feinteiliger Form anfällt. Wichtig dabei ist die Feststellung, daß bei der Kalzination Materialtemperaturen von 600 bis 700⁰C nicht überschritten werden dürfen. Eine geringfügige Bildung von kleineren Granulaten und Kornaggregationen kann durch das erfindungsgemäße Einschalten einer Zerkleinerungsstufe berücksichtigt werden (vgl. Anlage Fließschema).

Die Zerkleinerungsstufe wird weitgehend entlastet durch erfindungsgemäße Vorschaltung einer Sicherstufe, in der durch Einsatz handelsüblicher Windsichter, insbesondere sogenannte Schleudersichter, der bereits korngerechte Anteil des Kalzinatc unter der Maschenweite des DIN-Siebes 0,090 abgetrennt wird.

Diese Kornfraktion stellt bei guter Führung der Kalzination den weitaus größten Anteil dar. Als Zerkleinerungsstufe für das Überkorn ist nun nicht mehr der Einsatz eines aufwendigen Aggregates nach dem Prinzip einer Rohrmühle notwendig, sondern es genügt der Einsatz einer Stiftmühle nacn dem Prinzip der Desintegratormühle, die bei niedrigem Aufwand eine hohe Kapazität gewährleistet

Diese Zerkleinerungsstufe kann bei guter Führung der Kalzinationsstufe sehr klein ausgelegt werden bzw. ganz entfallen.

Die Mischung des in der beschriebenen Form aufbereiteten Materials, im speziellen Falle des Phosphoranhydrits, mit den übrigen bereits feingemahlenen Zuschlagsstoffen, wird erfindungsgemäß in einem handelsüblichen kontinuierlich arbeitenden Mischaggregat durchgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Summe der Zuschlagstoffe nur etwa '/5 der gesamten Rohmehlmischung beträgt und die notv/endige Mahlkapazität, die zweckmäßigerweise aus einer Rohrmühle besteht, sich im Vergleich zur klassischen Rohmehlaufbereitung ensprechend verrringert

Unter besonderen Vorraussetzungen kann es zweckmäßig sein, den Mischvorgang bereits in der speziell dafür ausgelegten Sichterstufe auszuführen.

Abgesehen davon, daß das beschriebene Verfahren unter Umgehung der zur Ansatzbildung führenden gemeinsamen Aufmahlung der gesamten Rohmischung in Rohrmühlen den großtechnischen Einsatz derartiger Abfall-Kalziumsulfate, insbesondere von Phosphorgips, erst ermöglicht, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch ein bedeutender wirtschaftlicher Fortschritt erzielt Das wird allein dadurch ersichtlich, daß der für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Energieaufwand nur etwa 30% des bei der klassischen Rohmehlaufbereitung notwendigen beträgt.

Ausführungsbeispiel

Aus einer Mischung von kalziniertem Phosphorgips mit Sand, Koks, Ton und Pyritabbrand wird durch gemeinsame Vermahlung der genannten Rohstoffe ein Rohmehl (I) hergestellt, daß 15% Rückstand auf dem DIN-Sieb 0,090 mm hinterläßt. Ein Rohmehl (II) der gleichen Zusammensetzung wird hergestellt durch Mischen des oben eingesetzten, jedoch lediglich gesichteten kalzinierten Phosphorgipses (100% — 0,090 mm) mit den auf separatem Wege feingemahlenen Zuschlägen. Der Rückstand auf dem Prüfsieb DIN 0,090 betrug hier 13%.

Bei der Festigkeitsprüfung der aus beiden Rohmehlen erzeugten Klinker ergeben sich übereinstimmende Werte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Rohmehl für die Gewinnung von Zement und Schwefelsäure aus Kalziumsulfatrückständen, die im Verlauf anderer Prozesse anfallen, insbesondere aus dem bei der Herstellung von Phosphorsäure durch Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefelsäure anfallenden Phosphorgips, dadurch gekennzeichnet, ίο daß die Rohmehlmischung aus dem getrockneten Abfallkalziumsulfat, insbesondere aus dem Phosphorgips und den übrigen Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Ton, Sand, Koks und Pyritabbrand durch Mischung des Kalziumsulfatträgers fPhosphorgipses) mit den separat feingemahlenen Zuschlagstoffen unter Umgehung einer gemeinsamen Mahlung sämtlicher Komponenten hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Mischung des getrockneten Kalziumsulfatträgers (Phosphorgipses) mit den separat feingemahlenen Zuschlagstoffen ein im ersteren nach Austritt aus der Trockungsstufe enthaltener Grobanteil mittels Windsichter abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Windsichtung der Grobanteil über ein Feinzerkleinerungsaggregai hoher Leistung, das beispielsweise nach dem Prinzip einer Desintegratormühle arbeitet, gegeben und in die Sichterstufe zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch gemeinsame Aufgabe des Kalziumsulfatträgers (Phosphorgipses) und der feingemahlenen Zuschlagstoffe auf die Windsichterstufe die Wirkung des Mischaggregates ergänzt oder ganz ersetzt wird.