DE19815205C2 - Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von ZementwerkenInfo
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Abstract
Das Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken verwertet mineralische Abfälle verschiedener Zusammensetzung, welche bezogen auf den Materialbedarf von Zementwerken nur in relativ geringen Mengen anfallen. Die verschiedenen Abfälle werden aufgrund der vom Lieferanten angegebenen analytischen Zusammensetzung sowie einer zusätzlichen Eingangsanalyse bezüglich der Komponenten CaO, SiO¶2¶, Al¶2¶O¶3¶, Fe¶2¶O¶3¶, Spurenelementgehalte, organischer Bestandteile, Wassergehalt sowie Korngröße so miteinander vermischt, dass das fertige Gemisch zu einem für Zementwerke geeigneten, leicht dosierbarem und rieselfähigem Sekundärrohstoff verarbeitet werden kann, der nach einer Zerkleinerung auf eine Korngröße von < 3 mm als Schüttgut an Zementwerke geliefert und dort dem Rohmehl als Ersatz- oder Korrekturkomponente zudosiert wird, wobei die maximale Wassermenge 15% beträgt.
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines
Sekundärrohstoffs zur Belieferung von Zementwerken aus Abfällen, die nur in relativ
geringen Mengen anfallen.
Es ist prinzipiell bekannt, verschiedene mineralische Abfälle unterschiedlicher
Herkunft und Zusammensetzung zur Herstellung von Zementklinker zu verwerten.
Diese stoffliche Verwertung hat bisher nur eine relativ geringe Bedeutung erlangt, da
es bisher nicht gelungen ist, mineralische Abfälle verschiedener Herkunft und
verschiedener Zusammensetzung dem Ausgangsmaterial zur Herstellung von
Zementklinker in Drehrohröfen so zuzugeben, dass es zu keinen Störungen und
Qualitätsschwankungen im Endprodukt kommt.
Ein derartiges Verfahren ist beschrieben in der DE-A-38 08 186, bei welchem den
Ausgangskomponenten der Klinkerherstellung ein Produkt zugesetzt wird, welches
durch Granulation einer homogenen, pulverförmigen Mischung entsteht, die einen
größeren Anteil an zermahlenen, praktisch von Metallteilen freien Abfällen und einen
kleineren Anteil an wenigstens einem mineralischen Stoff umfasst, wobei dieser
Calciumoxid im freien oder gebundenen Zustand enthält, unter Druck und
anschließende Wärmebehandlung. Diese Granulate werden auf einen Wassergehalt
von 0,1 bis 1 Gew.-% eingestellt. Diese Granulate werden in wenigstens einen
Hilfsbrenner der Heizung des Zementbrennofens eingeblasen. Wesentlicher
Bestandteil der Granulate sind kohlenstoffhaltige Abfälle, welche bei diesem
Verfahren mit verbrannt werden und somit energetisch verwendet werden sollen. Die
schwankende Zusammensetzung dieser kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen und die
schwankende Zusammensetzung der mineralischen Verunreinigungen hat bei allen
Versuchen der Durchführung solcher Verfahren zu derartigen Störungen der
Herstellung und Schwankungen der Qualität des Zementklinkers geführt, dass man
sehr rasch wieder zu den herkömmlichen Verfahren der Zementherstellung einerseits
und der Müllverbrennung andererseits zurückgekehrt ist.
Die Temperaturen und die Verweildauer in Zementdrehrohröfen sind jedoch
prinzipiell geeignet, die verschiedensten mineralischen Abfälle mit zu verarbeiten,
auch wenn diese in, bezogen auf die Mengen an Ausgangsmaterial für die Herstellung
von Zementklinkern, nur relativ geringen Mengen anfallen. So wären für eine
derartige Mitverarbeitung in Zementdrehrohröfen beispielsweise geeignet
Filterstäube, Gießereialtsand, ölverunreinigte Böden, sonstige Böden mit schädlichen
Verunreinigungen, verbrauchte Ölbinder, Mineralfaserabfälle mit schädlichen
Verunreinigungen, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen wie Kieselgur und Aktiver
den, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen mit schädlichen Verunreinigungen auf
Basis von Kieselgur und Aktiverden, Strahlmittelrückstände mit schädlichen
Verunreinigungen, Bauschutt und Erdaushub mit schädlichen Verunreinigungen,
Kieselsäure und Quarzabfälle, Schleifmittel, Kieselsäure und Quarzabfälle mit
schädlichen Verunreinigungen vorwiegend organisch, Steinschleifschlamm,
Filterschlamm für Bleicherdeherstellung, Kalkschlamm, Kalkschlamm mit
schädlichen Verunreinigungen, Calciumphosphatschlamm, Eisenoxidschlamm aus
Reduktionen, Glasschleifschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige
Schlämme aus Fäll- und Löseprozessen mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige
feste Abfälle mineralischen Ursprungs mit schädlichen Verunreinigungen,
Sandfangrückstände, Öl- und Benzinabscheiderinhalte, Schlamm aus Öltrennanlagen,
Schlamm aus Tankreinigung und Fasswäsche, ölhaltiger Schleifschlamm, mineralöl
haltige Bleicherde, Schlamm aus Schmierölraffination und aus der Wasserenthärtung,
Schlämme aus industrieller Abwasserreinigung.
Die WO 88/01989 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines calcium
sulfathaltigen festen Sekundärrohstoffes, welcher hergestellt wird aus
Abfallkohlenwasserstoffen mit Abfallschwefelsäuren und/oder sauren
Abfallschwefelsäurederivaten in Gegenwart mindestens des zur Hydratation von
Calciumsulfat erforderlichen Wassers mit solchen Mengen von Kalksteinmehl
und/oder calciumkarbonathaltigen Flugstäuben, dass das Reaktionsprodukt von
selbst aushärtet. Es entsteht so ein Produkt, welches geeignet sein soll, relativ
geringe Mengen an Calciumsulfat zu bilden, die Portlandzement als
Abbindeverzögerer zugesetzt werden. Es werden somit vor allem
Abfallkohlenwasserstoffe und Abfallschwefelsäuren verbrannt, um Energie zu
gewinnen. Der Einsatz von calciumsulfathaltigen Abfällen im Drehrohrofen ist
jedoch bei den üblichen Verfahren der Zementherstellung nur in sehr begrenztem
Umfang möglich, da sich sonst eine Erhöhung der SO2 Emissionen ergibt. Der
Sulfatgehalt im Zement ist wegen der sonst eintretenden Ettringitbildung auf 3%
begrenzt.
Die DE 195 18 958 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung
einer Materialmischung, insbesondere einer Rohölmischung zum Brennen von
Zementklinkern; das dazu geforderte analytische Verfahren arbeitet aber in der
Praxis zu langsam und ist deshalb in der Praxis nicht zum Einsatz gekommen.
Die DE-A 196 37 848 beschreibt ein Verfahren zur Verwertung von Aluminium
und/oder eisenhaltigen Abfällen, die gegebenenfalls zusammen mit calcium- und/oder
siliciumhaltigen Abfällen dem Rohmehl und/oder dem Brennstoff der
Zementherstellung zugemischt und zu Zementklinkern verarbeitet werden. Es soll
somit metallisches Aluminium und Eisen wiederverwertet werden, welches aufgrund
der sonstigen Bestandteile der Abfälle ungeeignet ist für die erneute Verwertung und
Gewinnung von metallischem Eisen oder Aluminium.
Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, die oben aufgezählten Abfälle durch
Herstellung eines Sekundärrohstoffs zur Belieferung von
Zementwerken zu verwerten, wobei diese Sekundärrohstoffe problemlos der Herstellung von
Zementklinkern zugeführt werden können, ohne dabei zur Störung im Prozessablauf
oder in der Qualität des Zementklinkers zu führen, wobei gleichzeitig darauf zu achten
ist, dass es durch den Einsatz des Sekundärrohstoffs nicht zu einer Verschlechterung
der Emissionen des Zementwerkes kommt.
Gleichzeitig können auf diese Weise Abfälle einer wirtschaftlich sinnvollen und
umweltverträglichen Verwertung zugeführt werden. Mineralische Abfälle, die
aufgrund ihrer organischen Verunreinigungen bisher durch Deponierung oder gar
Sonderabfallverbrennungsanlagen beseitigt werden mussten, können so dem
Stoffkreislauf wieder zugeführt werden. Gleichzeitig werden mineralische Rohstoffe
ersetzt und natürliche Ressourcen geschont.
Dabei ist zu beachten, dass jedes Zementwerk individuelle Anforderungen an
derartige Sekundärrohstoffe stellt und dass diese unbedingt einzuhalten sind. Dabei ist
darauf zu achten, dass auch der Gehalt an Spurenelementen und organischen
Verunreinigungen berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe wird jetzt erstmals praxisgerecht durch die Maßnahmen des
Patentanspruchs gelöst.
Die in der Aufzählung der Abfälle genannten "schädlichen Verunreinigungen"
beziehen sich auf die im LAGA-Abfallartenkatalog unterschiedenen "Abfälle" und
"Abfälle mit schädlichen Verunreinigungen".
Es wird darauf geachtet, dass der erhaltene Sekundärrohstoff vom Zementwerk
vorgegebene Grenzwerte an organische Substanzen und Spurenelementen nicht
überschreitet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Zufuhr der Abfälle zu den
Mischern durch Rezepturen gesteuert wird, die abhängig von den Analysewerten und
dem jeweils herzustellenden Sekundärrohstoff entwickelt werden. Die rieselfähigen
Partikel der Sekundärrohstoffe werden entweder als Rohmehlersatz oder als
Korrekturkomponente verwendet.
Die Anforderungen der Zementwerke an derartige Sekundärrohstoffe beinhalten
zunächst die mineralische Zusammensetzung. Beim Einsatz der Sekundärrohstoffe als
Rohmehlersatz muss die Zusammensetzung im Glührückstand das Verhältnis der
mineralischen Komponenten CaO, Al2O3, SiO2 und Fe2O3 in vorgegebenen Grenzen
aufweisen.
Sofern der Sekundärrohstoff als Korrekturkomponente eingesetzt wird, sind wieder
die Komponenten CaO, Al2O3, SiO2 und Fe2O3 zum Zweck der Korrektur des
vorhandenen Rohmehls einzustellen.
Weiterhin fordern die Zementwerke, dass die maximal zulässigen Konzentrationen
von Spurenelementen und bestimmten organischen Inhaltsstoffen im
Sekundärrohstoff eingehalten werden, zwecks Einhaltung von Emissionsgrenzwerten.
Weitere Begrenzungen der Konzentration derartiger Inhaltsstoffe ergeben sich aus den
geltenden Arbeitsschutzrechtlinien sowohl im Bereich der Aufbereitung als auch im
Bereich des Zementwerkes.
Wichtigste Anforderung der Zementwerke ist die Homogenität, welche durch das
Qualitätsmanagement des Zementwerkes und durch den Gesichtspunkt der
gleichbleibenden Qualität des Zementes vorgegeben wird.
Schließlich sind Konsistenz und Korngröße des Sekundärrohstoffes einzuhalten,
wobei diese von der Anlagentechnik des Zementwerkes, insbesondere der Dosier- und
Fördertechnik, abhängig sind und unter dem Gesichtspunkt des störungsfreien
Betriebes eingehalten werden müssen.
Um somit Abfälle erfindungsgemäß zu einem Sekundärrohstoff verarbeitet in einem
Zementwerk verwerten zu können, ist der Abfall hinsichtlich des Anspruches des
jeweiligen Zementwerkes zu bewerten. Im Rahmen dieser Bewertung findet eine
Eignungsprüfung des Abfalls statt. Die Eignungsprüfung umfasst insbesondere die
oben genannten Kriterien, nämlich mineralischer Zusammensetzung, Gehalt an
Spurenelementen und organischen Bestandteilen, Konsistenz und Korngröße des
mineralischen Abfalls.
Sofern der Abfall gemäß Eignungsprüfung verwertet werden kann, wird eine
Aufbereitungs- und Mischungsrezeptur erstellt. Im Rahmen des
Qualitätssicherungssystems wird dabei der gelieferte Abfall zusätzlich einer
Eingangskontrolle/-analyse unterzogen.
Der Sekundärrohstoff wird in einer Aufbereitungsanlage hergestellt, die die
folgenden Leistungsanforderungen erfüllt:
- - Lagermöglichkeiten für nicht aufbereitete Abfälle mit den erforderlichen Sicherungsmaßnahmen.
- - Lagermöglichkeiten für Rohstoffe (z. B. Silos).
- - Dosiermöglichkeiten für Materialien unterschiedlicher Konsistenz (z. B. schlammig, fest, staubförmig).
- - Förderaggregate.
- - Zerkleinerungsaggregate (z. B. Hammermühle, Brecher).
- - Mischaggregate.
- - Anlagensteuerung.
Vorzugsweise werden mineralische Rohstoffe zur Herstellung des Sekundärrohstoffs
eingesetzt, die überwiegend aus Kalk, Ton, Sand oder Eisen bestehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher
erläutert.
Herstellung eines Sekundärrohstoffs und Einsatz als Rohmehlsubstitut im
Zementwerk mit den folgenden Anforderungen:
- - ca. 2% des vorcalcinierten Rohmehls sollen durch den Sekundärrohstoff ersetzt werden;
- - eine Körnung von < 2 mm ist einzuhalten, der Sekundärrohstoff darf keine Agglomerate bilden und darf nicht stauben;
- - die Restfeuchte des Materials darf 15% nicht überschreiten;
- - der CaO-Gehalt des Sekundärrohstoffs muss (bezogen auf den Glührückstand) zwischen 62 Gew.-% und 64 Gew.-% liegen;
- - die Bereiche für die weiteren Mineralstoffkomponenten sind wie folgt
vorgegeben:
Al2O3: 15 bis 25 Gew.-%
SiO2: 4 bis 10 Gew.-%
Fe2O3: 0 bis 5 Gew.-%
- - für die Spurenelemente und organischen Inhaltsstoffe sind spezifische Grenzwerte einzuhalten.
Die einzusetzenden Abfälle werden im Vorfeld nach dem folgenden
Untersuchungsumfang geprüft und einer Eignungskontrolle unterzogen.
Aus den Abfällen A (Sandfangrückstand), B (Schlamm aus industrieller
Abwasserreinigung) und C (Schlamm aus Wasserenthärtung) werden zumindest zwei
der Abfälle, gegebenenfalls unter Einsatz des Rohstoffs D (Branntkalk) aufbereitet.
Die Behandlungsrezepturen werden anhand der Analysewerte erstellt. Es ergeben sich z. B.
folgende Mischungsverhältnisse:
Die Aufbereitung erfolgt durch eine vollautomatische Kaltmischanlage, Grobstückige
Materialien werden per Radlader einer Dosiervorrichtung zugeführt. Eine
Hammermühle ist als Zerkleinerungsaggregat nachgeschaltet. Feinkörnige, nicht
staubende Materialien werden über eine weitere Dosiervorrichtung per Radlader der
Anlage zugeführt. Staubende Materialien, wie z. B. Branntkalk, können über eine
Siloanlage zugeführt werden. Alle Dosiervorrichtungen sind über die
vollautomatische Anlagensteuerung so zu regulieren, dass die vorgegebenen Mis
chungsverhältnisse sicher eingehalten werden können.
Die Materialien werden über ein Sammelband einem Zwangsmischer zugeführt und
intensiv durchmischt. Das Produkt wird hinsichtlich der Einhaltung der Grenzwerte
überprüft und anschließend sicher zur Abholung freigegeben.
Die Belieferung des Zementwerks erfolgt per LKW. Im Zementwerk wird das
Material über Bandanlagen zum Ofeneinlauf des Drehrohrofens transportiert und dem
Strom des vorcalcinierten Rohmehls zudosiert.
Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung eines Sekundärrohstoffes zur Belieferung von Zementwerken aus Abfällen, ausgewählt aus der Gruppe Filterstäube, Gießereialtsand, ölverunreinigte Böden, sonstige Böden mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Ölbinder, Mineralfaserabfälle mit schädlichen Verunreinigungen, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen aus Kieselgur und Aktiverden, verbrauchte Filter und Aufsaugmassen mit schädlichen Verunreinigungen auf Basis von Kieselgur und Aktiverden, Strahlmittelrückstände mit schädlichen Verunreinigungen, Bauschutt und Erdaushub mit schädlichen Verunreinigungen, Kieselsäure und Quarzabfälle, Schleifmittel, Kieselsäure und Quarzabfälle mit schädlichen organischen Verunreinigungen, Steinschleifschlamm, Filterschlamm für Bleicherdeherstellung, Kalkschlammm, Kalkschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, Calciumphosphatschlamm, Eisenoxidschlamm aus Reduktionen, Glasschleifschlamm mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige Schlämme aus Fäll- und Löseprozessen mit schädlichen Verunreinigungen, sonstige feste Abfälle mineralischen Ursprungs mit schädlichen Verunreinigungen, Sandfangrückstände, Öl- und Benzinabscheiderinhalte, Schlamm aus Öltrennanlagen, Schlamm aus Tankreinigung und Fasswäsche, ölhaltigen Schleifschlamm, mineralölhaltige Bleicherde, Schlamm aus Schmierölraffination und aus der Wasserenthärtung, Schlämme aus industrieller Abwasserreinigung, bei denen aufgrund einer von Lieferanten angegebenen analytischen Zusammensetzung sowie einer zusätzlichen Eingangsanalyse bezüglich der Komponenten CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, Spurenelementgehalten, organischer Bestandteile, Wassergehalt sowie Korngröße die Zufuhr der Abfälle zu Mischern in Abhängigkeit von den Analysewerten der jeweiligen Abfälle und dem herzustellenden Sekundärrohstoff gesteuert und diese dort so miteinander verarbeitet werden, dass das fertige Gemisch hinsichtlich der mineralischen Zusammensetzung sowie vom Zementwerk vorgegebener Grenzwerte an organischen Substanzen und Spurenelementen einen als Ersatz- oder Korrekturkomponente für Rohmehle geeigneten und bezüglich Konsistenz und Korngröße leicht dosierbaren, rieselfähigen Sekundärrohstoff mit einer Korngröße < 3 mm und einer maximalen Wassermenge von 15% ergibt.
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