DE19513511C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kalk-Magnesium-Gemisches zur nachhaltigen Bodenverbesserung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Kalk-Magnesium-Gemisches zur nachhaltigen BodenverbesserungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Mg(OH)2- und Ca(OH)2-haltigen
Gemisches und dessen Verwendung als Langzeitdünger und zur Bodenverbesserung.
Bei der thermischen Spaltung magnesiumsulfathaltiger Metallsulfatgemische, die
insbesondere bei der Aufarbeitung von Dünnsäure aus der Titandioxidherstellung
anfallen und deren Hauptbestandteil Eisensulfat ist, werden magnesiumsulfathaltige
Metalloxidgemische (häufig als Abbrand bezeichnet) gebildet (EP-A 133 505, EP-A
379 016, US-A 4 194 889). Bevorzugt wird die thermische Spaltung der
gegebenenfalls schwefelsäurehaltigen Metallsulfatgemische in Fließbettreaktoren bei
ca. 900-1100°C durchgeführt. Als Energieträger werden dabei vorzugsweise
kohlenstoffhaltige Brennstoffe, Schwefelkies oder Schwefel eingesetzt. Eine geringe
Menge eines groben Metalloxidgemisches wird im Normalfall direkt aus dem
FIießbettreaktor abgezogen. Die Hauptmenge der gebildeten Metalloxide sowie das
nicht umgesetzte Magnesiumsulfat werden hingegen mit den Reaktionsgasen aus dem
Reaktor getragen. Bei der Abkühlung dieses staubhaltigen Gasstromes in
Abhitzekesseln werden die gröberen Feststoffe mit relativ geringen
Magnesiumsulfatgehalten abgeschieden. Die auf 250-350°C gekühlten Gase können
anschließend in Zyklonabscheidern weiter entstaubt werden, bevor eine
elektrostatische Feinentstaubung in sogenannten Heiß-EGRs (elektrostatische
Gasreiniger) erfolgt. Es fallen dadurch je nach Ort der Abscheidung in der Anlage
Feststoffe mit unterschiedlichen Korngrößen und Magnesiumsulfatgehalten an.
Gemäß EP-A 379 016 soll die magnesiumsulfatreiche Fraktion aus den Heiß-EGRs
wieder in den Spaltofen zurückgefiihrt werden, um das Magnesiumsulfat zu
Magnesiumoxid, Schwefeldioxid und Sauerstoff zu spalten. Dieser Prozeß ist jedoch
aufwendig und erfordert zusätzliche Energie sowie Spaltkapazität.
Aus CH-A 82 063 ist bekannt, einen Kalk-Magnesia-Pflanzennährstoff dadurch
herzustellen, daß gebrannter Kalk mit Magnesiumsalz-Lösungen umgesetzt wird.
Nach DE-A 3 98 645 wird ein Düngemitel aus gebranntem Dolomit, Bittersalzlauge
und Kieserit hergestellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen,
welches es gestattet, magnesiumsulfathaltige Metalloxidgemische, wie sie insbe
sondere bei der thermischen Spaltung von Metallsulfatgemischen aus der Aufarbei
tung von Dünnsäure aus der Titandioxidherstellung anfallen, sinnvoll und ökonomisch
aufzuarbeiten, so daß sie gegebenenfalls weiter verwendet werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kalk-Magnesium-
Düngemittels aus Kalk und einem Abprodukt, das Magnesiumsulfat enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß der bei der thermischen Spaltung MgSO4-haltiger Metall
sulfatgemische bei Temperaturen im Bereich von 900 bis 1200°C in Fließbettreak
toren, Kühlen der Reaktionsgase und der mit diesen Gasen ausgetragenen Feststoffe
in Abhitzekesseln auf 250 bis 350°C bei der Staubabscheidung im Abhitzekessel
(Fraktion A) und im Zyklonabscheider und/oder Heiß-EGR (Fraktion B) anfallende,
MgSO4-haltige Staub getrennt gesammelt, aus Fraktion A die löslichen Metallsulfate
mit Wasser herausgelöst und diese MgSO4-haltige Lösung mit der Fraktion B und mit
einer 0,5- bis 7,5fachen Menge Branntkalk (CaO) oder einer 0,65- bis 10fachen
Menge gelöschtem Kalk (Ca(OH)2), bezogen auf das in Fraktion A und B enthaltene
MgSO4, gemischt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, kostengünstig ein Gemisch aus
Mg(OH)2, Ca(OH)2, Mn(OH)2, CaSO4.2 H2O und Metalloxiden zu erhalten.
Es ist bekannt, daß die atmogene Überdüngung von Waldböden mit Stickstoffver
bindungen zu einer Verarmung dieser Böden an Mineralstoffen wie beispielsweise
Magnesium-, Kalium-, Kalzium- und Manganverbindungen führt. Aufgrund dieser
Verarmung treten Wachstumsstörungen auf, die für die Erscheinung des Wald
sterbens charakteristisch sind (Spektrum der Wissenschaften 194, S. 48-53).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gemische aus
Magnesium-, Calcium- und Manganhydroxid, Gips und MgO-haltigen Metalloxid
gemischen eignen sich hervorragend als Dünger und Konditionierungsmittel mit
Langzeitwirkung. Besondere Vorteile bieten sie bei der Verbesserung von
Waldböden.
Durch geeignete Einstellung der Parameter bei der Befeuchtung der Fraktion B
kann das als Düngemittel eingesetzte Oxidgemisch als erdfeuchtes Pulver oder als
Granulat hergestellt werden.
Das Metalloxidgemisch, welches beim Auswaschen der Fraktion A als Rückstand
anfällt, kann beispielsweise als eisenhaltiger Rohstoff bei der Zementproduktion
oder beim Herstellen von Blähton oder Ziegeln eingesetzt werden. Auch kann das
Oxidgemisch als Zuschlagstoff für Beton eingesetzt werden.
Gegebenenfalls können den groben und magnesiumsulfatarmen Feststoffen, die in
den Abhitzkesseln anfallen, die Feststoffe, die direkt aus dem Fließbettreaktor
abgezogen werden, zugemischt werden, um dann als Fraktion A mit Wasser
gewaschen zu werden.
Bevorzugt werden die löslichen Metallsulfate aus der Fraktion A mit soviel
Wasser gewaschen, daß anschließend eine Lösung mit 5-40 Gew.-%
Magnesiumsulfat erhalten wird.
Die Menge des zugegebenen Branntkalks bzw. gelöschten Kalks soll mindestens
das 0,5- bzw. 0,65fache der Gesamtmenge des in der Lösung und in der Fraktion
B vorhandenen Magnesiumsulfats sein. Je nach Beschaffenheit der zu düngenden
Böden kann der Ca(OH)2-Gehalt des Düngers eingestellt werden, indem vor
zugsweise bis zur 10fachen Menge des in der Lösung und in der Fraktion B
vorhandenen Magnesiumsulfates zugegeben wird.
Der Branntkalk oder gelöschte Kalk kann der Lösung zugesetzt werden oder der
Fraktion B zugemischt werden oder teilweise der Lösung und teilweise der
Fraktion B zugegeben werden.
Die Lösung wird zum Befeuchten der MgSO4-reichen Fraktion B mit dieser
abgemischt. Dabei wird die Umsetzung des leicht löslichen und deshalb rasch aus
dem Boden auswachbaren MgSO4 in feinteiliges, als Langzeitdünger verfügbares
Mg(OH)2 bewirkt. Dieses kann dadurch geschehen, daß die Lösung mit ge
mahlenen Kalk versetzt wird und die so erhaltene Suspension zum Befeuchten der
Fraktion B in einem geeigneten Mischer eingesetzt wird.
Alternativ kann die Fraktion B mit Branntkalk oder gelöschtem Kalk abgemischt
und dann mit der Lösung befeuchtet werden. Auch eine Kombination beider
Varianten ist möglich und besonders dann vorteilhaft, wenn in dem hergestellten
Gemisch, das als Dünger eingesetzt werden soll, ein hoher Ca(OH)2-Gehalt
angestrebt wird.
Die Feuchte des Düngers wird vorzugsweise so eingestellt, daß ein schwach oder
nicht staubendes Produkt resultiert. Gegebenenfalls wird ein relativ feuchtes Pro
dukt erzeugt, das anschließend zu Granalien getrocknet wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Dünger enthalten bevorzugt 2-20 Gew.-%
Mg(OH)2, 1-50 Gew.-% Ca(OH)2, 0,05-0,5 Gew.-% Mn(OH)2, 10-40 Gew.-%
CaSO4 × 2 H2O, 15-50 Gew.-% Metalloxide und 8-25 Gew.-% Feuchte.
Die Erfindung soll anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert werden.
In einer Anlage zur thermischen Spaltung fielen stündlich insgesamt 10 t
magnesiumsulfathaltiges Metalloxidgemisch an. Aus dem Spaltofen und dem
Abhitzekessel wurden 7,5 t Feststoff als Fraktion A mit einer durchschnittlichen
Temperatur von 470°C abgezogen. Aus den Zyklonabscheidern und der Heiß-EGR
wurden 2,5 t der feinteiligen Fraktion B mit ca. 280°C abgezogen.
Die Fraktion A enthielt 390 kg Magnesiumsulfat sowie 17 kg andere lösliche
Metallsulfate. Die Fraktion A wurde in einen Lösebehälter gefördert, in den
gleichzeitig 7 t einer 19%igen Magnesiumsulfatlösung eingespeist wurden. Die
Lösung wurde durch mehrstufige Gegenstromwäsche des aus dem Lösebehälter ab
gezogenen Schlammes erhalten. Vor der Gegenstromwäsche wurden 1,9 t Lösung
mit 24,4 Gew.-% Magnesiumsulfat als Mutterlauge vom Schlamm abgetrennt.
Für die Gegenstromwäsche wurden 5 t Wasser benötigt, von denen ca. 1 t bei der
Kühlung der mit 470°C in den Lösebehälter eingetragenen Feststoffe verdampften.
Bei der Gegenstromwäsche fielen 9,6 t gewaschener Filterkuchen mit einer
Feuchte von 26 Gew.-% an.
Die als Mutterlauge vom Schlamm abgetrennte Magnesiumsulfatlösung wurde mit
1 t Branntkalk versetzt. Mit der dabei erhaltenen Suspension wurde in einem
Mischer die Fraktion B (2,5 t feinteiliges Oxidgemisch mit 22% MgSO4-Gehalt)
befeuchtet.
Als Produkt wurde 5,1 t nicht staubender Dünger mit folgender Zusammensetzung
erhalten:
| Mg(OH)2 | 9,0 Gew.-% |
| Ca(OH)2 | 12,8 Gew.-% |
| Mn(OH)2 | 0,2 Gew.-% |
| CaSO4.2 H2O | 26,7 Gew.-% |
| Na2SO4 | 0,7 Gew.-% |
| Metalloxidgemisch | 35,2 Gew.-% |
| H2O. | 15,4 Gew.-% |
Der durch Waschen der Fraktion A erhaltene Filterkuchen hatte folgende
Zusammensetzung (bezogen auf Trockensubstanz):
| Fe | 58,8 Gew.-% |
| Ti | 1,7 Gew.-% |
| Al | 1,6 Gew.-% |
| Mg | 1,8 Gew.-% |
| V | 0,3 Gew.-% |
| Cr | 0,1 Gew.-% |
| SiO2 | 3,3 Gew.-% |
| CaSO4 | 0,5 Gew.-% |
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kalk-Magnesium-Düngemittels aus Kalk und
einem Abprodukt, das Magnesiumsulfat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
der bei der thermischen Spaltung MgSO4-haltiger Metallsulfatgemische bei
Temperaturen im Bereich von 900 bis 1200°C in Fließbettreaktoren, Kühlen
der Reaktionsgase und der mit diesen Gasen ausgetragenen Feststoffe in
Abhitzekesseln auf 250 bis 350°C bei der Staubabscheidung im Abhitzekessel
(Fraktion A) und im Zyklonabscheider und/oder Heiß-EGR (Fraktion B)
anfallende, MgSO4-haltige Staub getrennt gesammelt, aus Fraktion A die
löslichen Metallsulfate mit Wasser herausgelöst und diese MgSO4-haltige
Lösung mit der Fraktion B und mit einer 0,5 bis 7,5-fachen Menge Branntkalk
(CaO) oder einer 0,65- bis 10fachen Menge gelöschtem Kalk (Ca(OH)2),
bezogen auf das in Fraktion A und B enthaltene MgSO4, gemischt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim
Waschen der Fraktion A erhaltene MgSO4-Lösung mit der 0,5 bis 1,5fachen
Menge an Branntkalk oder der 0,65- bis 1,5fachen Menge an gelöschtem Kalk,
bezogen auf das gesamte in Fraktion A und B enthaltene MgSO4, versetzt
wird und die so erhaltene Suspension mit der Fraktion B oder mit einem
Gemisch aus der Fraktion B und Branntkalk oder gelöschtem Kalk gemischt
wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fraktion B mit
der 0,65- bis 10fachen Menge an gelöschtem Kalk oder der 0,5- bis 7,5fachen
Menge an Branntkalk, bezogen auf das gesamte in Fraktion A und B ent
haltene MgSO4, gemischt und dann mit der beim Waschen der Fraktion A
erhaltenen MgSO4-Lösung befeuchtet wird.
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1995
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