AT396433B

AT396433B - Verfahren und einrichtung zum entfernen säurebildender oxide des schwefels, stickstoffs und kohlenstoffs aus einem heissen abgasstrom eines zementofens und gleichzeitigen verwenden von aus diesen oxiden gewonnenen säuren zur herstellung nützlicher produkte aus den carbonaten und oxiden von alkali- und erdalkalimetallen

Info

Publication number: AT396433B
Application number: AT0222387A
Authority: AT
Original assignee: Passamaquoddy Tribe
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1993-09-27
Also published as: IT1223643B; KR880003660A; IT8767762A0; CN1010083B; NZ221664A; ATA222387A; MX163666B; CN87105795A; AU7796187A; CN1049294A; GB2199314A; DK461487A; TR24746A; GB2199314B; KR930012036B1; DE3729695C2; CH676555A5; PL267595A1; GR871373B; US4716027A

Description

AT 396 433 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen säurebildender Oxide des Schwefels, Stickstoffs und Kohlenstoffs aus einem heißen Abgasstrom eines Zementofens und gleichzeitigen Verwenden von aus diesen Oxiden gewonnenen Säuren zur Herstellung nützlicher Produkte aus den Carbonaten und Oxiden von Alkali· und Erdalkalimetallen, welche als Feststoffe in Zementofenstaub enthalten sind, welcher diese Carbonate und Oxide sowie unlösliche Silikate, Aluminate und Eisenverbindungen enthält Ferner betrifft die Erfindung Einrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung die Behandlung von Ofenstäuben und Abgasen von Zementfabriken und zum Umwandeln dieser Stäube und Abgase in nützliche Produkte bei gleichzeitiger Entfernung von Schadstoffen aus diesen.

Zement- und Kalk-Öfen sind gewöhnlich mit Staubabscheidern versehen, um teilchenförmige Stoffe aus den Abgasen zu entfernen. Diese teilchenförmigen Stoffe enthalten je nach der Zusammensetzung des Materials, mit dem der Ofen beschickt wird, Kalziumcarbonat, Kalziumoxid sowie Oxide und Carbonate anderer Metalle. Zwei in den Ofenstäuben häufig vorhandene Elemente sind Kalium und Natrium. Diese Elemente beschränken oder verhindern das erneute Beschicken des Ofens mit den Ofenstäuben, da sie die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen und die Stäube werden daher gewöhnlich verworfen. Durch die Entstaubungsanlagen werden außerdem nicht genügend gasförmige Verunreinigungen aus dem Abgasstrom entfernt und man muß daher besondere Waschanlagen vorsehen, wenn diese Verunreinigungen nicht in die Atmosphäre gelangen sollen.

Alkali- und Erdalkalimaterialien in fester Form, als Suspension oder in Lösung werden seit Jahren zum Waschen (Entfernen von Oxiden des Schwefels und des Stickstoffes) von Abgasen verwendet. Es ist beispielsweise bekannt (Mehlmann, Zement-Kalk-Gips Ausgabe B, 1985) hydrierten oder pulverisierten Kalkstein bei Temperaturen bis zu 1100 °C zu verwenden oder mit hydriertem oder gelöschtem Kalziumoxid sprühzutrocknen. Es ist ferner bekannt (Ayer 1979, EPA-600/7-79-167b) Kalziumoxid zum Reinigen der Abgase einer Heizanlage zu verwenden. Zum gleichen Zwecke kann Kalkstein im Einsatzmaterial von Fließbettöfen zugesetzt worden. Generell entstehen bei der Reaktion der in den Abgasen enthaltenen Oxide des Kohlenstoffs, des Schwefels und des Stickstoffs mit Wasser Säuren einschließlich Schwefelsäure, schweflige Säure, Salpetersäure und Kohlensäure. Das Vorhandensein und die Mengen der jeweiligen Säuren hängt von den vorhandenen Oxiden, der Verfügbarkeit von Sauerstoff und den Reaktionsbedingungen ab. Wenn diese Säuren mit Oxiden, Hydroxiden oder Carbonaten von Alkali- oder Erdalkalimetallen zur Reaktion gebracht werden, Mitstehen entsprechende Salze. Beispielsweise reagiert Schwefelsäure mit dem in Kalkstein enthaltenen Kalziumcarbonat unter Erzeugung von Kalziumsulfat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, durch die das Staubbeseitigungsproblem bei Zementwerken gelöst und gleichzeitig gasförmige und teilchenförmige Emissionen verringert werden, wobei dies kosteneffektiv und unter Umwandlung von sonst nutzlosem Abfall in nützliche Produkte «reicht werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren d« eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man (a) den Staub mit Wasser unter Bildung einer Suspension, welche ungelöste Feststoffe und eine Lösung der im Staub enthaltenen löslichen Verbindungen enthält, mischt und (b) die im Gasstrom enthaltenen säurebildenden Oxide unter Bildung von Säuren mit dem Wass« der Suspension und die Säuren mit den Carbonaten und Oxiden der Alkali- und Erdalkalimetalle reagieren läßt, wobei eine Lösung von Alkali- und Erdalkalimetallsalzen, welche hauptsächlich die kationischen Anteile Kalzium, Kalium, Magnesium und Natrium sowie die anionischen Anteile Carbonat, Sulfat und Nitrat enthalten, sowie ein Niederschlag von Alkali- und Erdalkalimetallsalzen mit unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen entsteht, und schließlich (c) das Gas des Gasstromes als gewaschenes Abgas austreten läßt

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren angegeben, durch das ein beträchtlicher Teil des Kaliums, Natriums und Schwefels aus dem Ofenstaub entfernt wird, so daß der Staub wieder zur Beschickung des Ofens zurückgeführt werden kann. Gleichzeitig wird der Ofenstaub als Reagens für die Entfernung der Oxide des Schwefels, Stickstoffs und Kohlenstoffs aus dem Abgasstrom verwendet

Genau« gesagt wird bei dem vorliegenden Verfahren der Staub von einem Zement- oder Kalkofen mit Säure, die aus säurebildenden Oxiden des Schwefels, des Stickstoffs und des Kohlenstoffs im Abgas erzeugt wurde, zur Reaktion gebracht, um bestimmte Bestandteile des Staubes zu lösen und die zurückbleibenden unlöslichen Feststoffe als Beschickungsmaterial wied« verwendbar zu machen; ferner wird ein Teil der Oxide des Schwefels, des Stickstoffs und des Kohlenstoffs aus dem Abgasstrom ausgewaschen und für die Reaktion mit dem Ofenstaub verfügbar gemacht; weiterhin w«den als Nebenprodukt Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze «zeugt, welche aus den aus dem Abgas ausgewaschenen Schwefel-, Stickstoff- und Kohlenstoff-Oxiden und aus dem Ofenstaub gewonnenen Materialien bestehen; und schließlich wird d« Wärmegehalt des Abgasstroms dazu verwendet, den Wassergehalt des Prozeßstroms zu verringern, der die gelösten Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze enthält.

Bei einer Ausfuhrungsform des Verfahrens wird zum gleichzeitigen Waschen oder Reinigen eines Abgasstroms, der säurebildende Oxide enthält, und zur Behandlung von Staub, der Alkalimetall- und Erdalkalimetallverbindungen in fester Form enthält (a) der Staub mit Wasser gemischt um eine alkalische Lösung (pH größer als 7) zu bilden und (b) der Gasstrom in diese alkalische Lösung geleitet, wobei die Lösung und das Gas unter Bildung einer Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzlösung und eines Niederschlages von Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzen mit unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen gebildet werden.

Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung wird der Gasstrom vor seinem Einleiten in die -2-

AT396433B alkalische Lösung gekühlt und/oder entfeuchtet; die Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzlösung wird für diese Kühlung und/oder Entfeuchtung verwendet; der Niederschlag wird zusammen mit den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen dem Einsatzmaterial eines Zementwerkes zur Herstellung von Zement hinzugefügt; die Wärme des Gases wird zur Entfernung von Wasser aus der oben erwähnten Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalzlösung verwendet; der gelöste Feststoffgehalt da Alkalisalzlösung wird als Dünger verwendet; und der Abgasstrom oder Staub werden vom Ofen eines Zementwerkes genommen.

Durch die Erfindung wird außerdem eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrais geschaffen, die gekennzeichnet ist durch (a) eine Vorrichtung zum Mischen des Staubes mit Wasser unter Bildung einer Suspension, welche ungelöste Feststoffe und eine Lösung der löslichen Bestandteile des Staubes enthält, und (b) eine Vorrichtung zur Reaktion der im Gasstrom enthaltenen säurebildenden Oxide mit dem Wasser der Suspension unter Bildung von Säuren und der Säuren mit den Carbonaten und Oxiden der Alkali- und Erdalkalimetalle, und (c) einen Austritt für das gereinigte Abgas.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist ferner gekennzeichnet durch einen Behandlungstank, eine Vorrichtung zum Einspeisen von Wasser und Zementofenstaub in diesen Tank, wobei das Wasser und der Staub eine Suspension aus ungelösten Feststoffen und einer Lösung von in diesem Staub enthaltenen löslichen Verbindungen bildet, eine Vorrichtung zur Reaktion der im Gasstrom enthaltenen säurebildenden Oxide mit dem Wasser und der gebildeten Säuren mit den Carbonaten und Oxiden da Alkali- und Erdalkalimetalle, austritt, einem Austritt für das gewaschene Abgas, einen Fällungstank, eine Leitungsanordnung zur Verbindung des Behandlungstanks mit dem Fällungstank, eine Pumpvorrichtung zum Fördern der Suspension vom Behandlungstank durch die Leitungsanordnung zum Fällungstank, in welchem die Suspension in Feststoffe und Flüssigkeit getrennt wird, von denen die ersteren zum Boden des Tanks unter die Flüssigkeit absinken, die im oberen Teil verbleibt, eine Vorrichtung zum Austragen der Feststoffe aus dem unteren Teil des Fällungs- oder Absetztanks und eine Vorrichtung zum Entfernen der Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Fällungs- oda Absetztankes.

Die Einrichtung kann ferner einen Wärmetauscher, eine Vorrichtung, durch die das Gas vor seiner Einleitung in den Behandlungstank durch den Wärmetauscha geleitet wird, und eine Vorrichtung, durch die die aus dem Ausfällungs- oder Absetztank ausgetragene Flüssigkeit durch den Wärmetauscha geleitet wird, enthalten, um den ankommenden Gasstrom zu kühlen und die Flüssigkeit gleichzeitig zu erwärmen, um Wasser aus ihr zu entfernen.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher aläutot werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Einrichtung zur Durchführung des erfindungs-gemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine graphische Darstellung, aus da die Effektivität der Entfernung von Kalium und Schwefeloxiden aus Ofenstaub während der Reaktion mit Abgasoxiden gemäß da vorliegaiden Erfindung ersichtlich ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung, bei denen Alkali- und Erdalkalimetallverbindungen als Feststoffe, Ofenstaub, Wasser und Abgas zuerst vereinigt und zur Reaktion gebracht werden und die resultierenden Komponenten dann getrennt waden.

Kurz gesagt werden saures Gas und alkalische Feststoffe in einem Behandlungstank mit Wasser gemischt und unta Bildung eina Suspension und Lösung za Reaktion gebracht Die ausgefallenen und ungelösten Feststoffe werden in einem Absetztank von der wäßrigen Lösung und den gelösten Feststoffen der Suspension getrennt Es ist ferner eine Wärmeaustauscher-Kristallisations-Einheit vorgesehen, in der die Wärme, einschließlich der latenten Wärme im Abgasstrom dazu verwendet wird, Wassa aus der Salzlösung der Suspension zu verdampfen und den Abgasstrom für den obigen Prozeß zu kühlen. Wärme für die Verdampfung des Wassers aus da Lösung der gelösten Salze wird außerdem auch aus dem heißen Abfallstaub gewonnen, der Hydratisienmgsreaktion zwischen dem Staub und dem Wasser und der dach die Kompression des Abgases erhaltenen Energie.

Der in Fig. 1 dagestellten Einrichtung wird von einem nicht dagestellten Mischtank za Mischung von Staub und Wasser bei (8) eine Suspension aus Alkali- und Erdalkalimetallsalz-Feststoffen und Wasser zugeführt Die Suspension wird dach eine Pumpe (P) und eine Rohrleitung (10) in einen Behandlungstank (12) gepumpt, dem zusätzliches Wasser von einer nicht dagestellten Quelle über einen Einlaß (14) zugeführt wird, um eine vadünnte Suspension (16) zu erzeugen. Abgas von einem nicht dagestellten Zementofen oda Boiler wird über einen Einlaß (18) einem Wärmetauscher (22) zugeführt aus dem das Gas gekühlt austritt Flüssigkeit, die aus dem Abgasstrom im Wärmetauscher (22) kondensiert, wird gesammelt und dem Behandlungstank (12) über eine Rohrleitung (44) zugeführt. Das aus dem Wärmetauscher (22) dach eine Rohrleitung (23) austretende Abgas wird dach einen Kompressor (20) und eine Rohrleitung (24) in Verteilerröhren (26) gefördert, die sich am Boden des Behandlungstanks (12) befinden. Um ein Absetzen der Feststoffe am Boden des Behandlungstanks (12) zu verhindern, kann die Suspension gerührt oder durch eine geeignete Vorrichtung umgewälzt werden, z. B. durch eine Umwälzpumpe (27).

Das Abgas perlt durch die Suspension (16) aus den alkalischen Feststoffen und Wasser und tritt dann oben aus dem Tank als gewaschenes Abgas (28) aus. Die Suspension (16), eine Mischung aus behandelten Feststoffen, Wasser und gelösten Stoffen, wird von einer Pumpe (32) durch eine Rohrleitung (30) in einen Absetztank (34) gepumpt, wo sich die Feststoffe absetzen und durch eine Pumpe (38) ausgetragen werden, während das mit gelösten Salzen beladene Wasser (37) in den Wärmetauscher (22) gepumpt wird, um das -3-

AT 396 433 B zugeführte Abgas zu kühlen. Aus der Salzlösung (37) wird Wasser verdampft und der entstehende Dampf entweicht durch eine Röhre (40) zur Atmosphäre oder er wird zur Wiedergewinnung der latenten Wärme kondensiert. Die Salze aus der Salzlösung (37) werden konzentriert und/oder ausgefällt und durch eine Rohrleitung (42) aus dem Wärmetauscher ausgetragen. Die kationischen Bestandteile der gewonnenen Salze sind in erster Linie Kalzium, Kalium, Magnesium und Natrium. Die anionischen Bestandteile der Salze sind in oster Linie Sulfat, Carbonat und Nitrat Die jeweilige Zusammensetzung der Salze hängt von der ursprünglichen Zusammensetzung des zu behandelnden Ofenstaubes und von der Zusammensetzung des Abgases ab.

Der Wärmetauscher (22) ist eine zwei Zwecken dienende Wärmetauscher-Kristallisations-Einheit bekannten Typs, die Wärme aus dem Abgasstrom gewinnt und diese Wärme einschließlich dm* bei der Kondensation der Feuchtigkeit des Abgases freiwerdenden latenten Wärme zum Verdampfen von Wasser nutzbar macht

Die ganze Einrichtung kann aus bekannten Komponenten mittels ähnlicher Verfahren gebaut werden. Beispielsweise kann der Behandlungstank ein Volumen von etwa 3,8 Millionen Litern haben und mit einer Gasverteilungsvorrichtung sowie einer Rührvorrichtung versehen sein; der Absetztank kann ein Volumen von etwa 380 000 Litern haben. Beide Tanks können aus nichtrostendem Stahl oder unter Verwendung anderer geeigneter Materialien, wie Gununi, die stark alkalischen oder sauren Lösungen standzuhalten vermögen, hergestellt werden.

Das Grundprinzip, auf dem das vorliegende Verfahren und die vorliegende Einrichtung basieren, ist die Rekombination und Reaktion zweier während des Brennens erzeugter Abgasströme, um eine gegenseitige Neutralisierung der Abgasströme zu bewirken, ein nützliches und wertvolles Nebenprodukt zu erzeugen und minderwertige Wärmeenergie nutzbar zu machen. Die beiden Abfallströme sind die gasförmigen Oxide, welche in Wasser saure Lösungen bilden, und die teilchenförmigen Abfallprodukte von Zementöfen, welche in Wasser basische Lösungen ergeben.

Nach einer teilweisen Auflösung in Wasser reagieren die beiden Arten von Abfall und neutralisieren sich gegenseitig. Im Falle von Zementofenstaub, der zuviel Kalium und/oder Natrium und Sulfat enthält, wird bei dem vorliegenden Verfahren ein wesentlicher Teil der vorliegenden ungelösten Feststoffe, die Kalzium- und Magnesiumsalze enthalten, aufgelöst Die resultierenden Feststoffe sind daher für eine Verwendung als Ausgangsoder Beschickungsmaterial geeignet. Das Kaliumsulfat und andere Salze, die aus der Wärmetauscher-Kristallisations-Einheit ausgetragen werden, eignen sich als Dünger oder als Material für die Gewinnung von Chemikalien. Gleichzeitig wird das durch die Suspension im Behandlungstank geleitete Abgas von einem beträchtlichen Teil der Oxide des Schwefels und des Stickstoffs befreit, wobei Sulfate und Nitrate gebildet werden.

Beispiel

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens in Anwendung auf ein Naßverfahren-Zementweik mittler«: Größe beschrieben.

Von der Balgenkammer des Brennofens wurde mittels des Kompressors (20) Abgas durch die Rohrleitung (18) mit einem Durchsatz von 5660 durch den Wärmetauscher (22) gefördert Die Zusammensetzung des Abgases schwankt etwas, es enthält jedoch ungefähr 29 % Wasser, 25 % Kohlendioxid, 36 % Stickstoff, 10 % Sauerstoff und 400 bis 600 ppm Stickoxide sowie 200 ppm Schwefeldioxid. Im Wärmetauscher (22) wird das Abgas gekühlt und Wasser aus dem Abgas kondensiert, wodurch der Volumendurchsatz um etwa 35 bis 40 % abnimmt Das Abgas wird dann durch die Rohrleitungen (22) und (24) in die Verteilenöhren (26) gefördert und dann mit der Suspension (16) reagieren gelassen, wobei der Hauptteil der Oxide des Schwefels und des Stickstoffes entfernt werden. Bei Versuchen im Laboratoriumsmaßstab wurden 99 % des SO2 aus dem Abgasstrom entfernt

In den Behandlungstank (12) wurde Ofenstaub mit einer Rate von 8 bis 12 Tonnen Trockengewicht pro Stunde eingeführt Es wurde soviel Wasser zugesetzt, daß sich eine verdünnte Suspension mit bis zu 95 % Wassergehalt ergab. Der Wassergehalt der Suspension wird durch die Anfangskonzentration des Kaliums und Natriums im Abfallstaub bestimmt und von der gewünschten Konzentration in dem Material, das zur Beschickungsanlage des Ofens zurückgeführt werden soll. Nach der Reaktion mit dem Abgas wird die Suspension des behandelten Staubes mit einem Durchsatz von ungefähr 760 1/min in den Absetztank (34) gepumpt In diesem Tank setzen sich die Feststoffe unter Bildung einer Suspension aus ungefähr 35 % Wasser und 65 % Feststoffen unter einer Lösung aus Wasser und löslichen Salzen, die während der Behandlung gelöst wurden, ab. Die Feststoffsuspension wird durch die Pumpe (38) aus dem Tank (34) ausgetragen und mit dem Rohmaterial für das Zementwerk mit einer Rate von etwa 7,8 Tonnen Feststoffen pro Stunde vereinigt Die wäßrige Lösung (37) wird durch den oberen Auslaß des Absetztanks (34) mit einem Durchsatz von etwa 7601/min durch den Wärmetauscher (22) gepumpt, um das Abgas zu kühlen und Wasser unter Erzeugung der Salz-Nebenprodukte zu verdampfen. Die als Nebenprodukt anfallenden Salze werden durch die Rohrleitung (42) ausgetragen und entstehen in einer Menge von etwa 8 bis 12 Tonnen pro Tag. Die als Nebenprodukt anfallenden Salze enthalten Kaliumsulfat, Kalziumcarbonat und andere Salze mit kationischen Anteilen einschließlich Kalium, Kalzium, Magnesium und Natrium sowie anionischen Anteilen einschließlich Carbonat, Sulfat und Nitrat Ein Teil des Nitrats oxidiert Sulfit zu Sulfat. -4-

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In Fig. 2 sind die Ergebnisse zweier Experimente (KD-18 und KD-20) dargestellt Es ist ersichtlich, daß die Extraktion von Alkali- und Erdalkalimetallsalzen aus dem Staub einen behandelten Staub ergibt der als Ofen-Rohmaterial annehmbar ist. Der Prozentsatz an Kaliumsalzen wird nämlich von 3 % auf weniger als 1,5 % herabgesetzt und der Prozentsatz an Sulfat sinkt von etwa 6 % auf 3 % und darunter. Man beachte, daß bei den in Fig. 2 dargestellten Beispielen anfänglich eine volle Charge Staub in den Behandlungstank eingebracht und dann mit der Einleitung von Gas begonnen wurde. Hierauf ist der anfängliche Abfall der Werte im Verlauf der Proben A-M zurückzuführen, die an aufeinanderfolgenden Tagen entnommen wurden, während deren das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wurde. Die Verringerung der Konzentration des Kaliums, Natriums und Sulfats im Staub vom ursprünglichen unbehandelten bis zum endgültigen behandelten Material ist größer als 50 %.

Dot Einfluß des Zusatzes von behandeltem Staub zum Rohmaterial ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich, in der der prozentuale Anteil der verschiedenen Oxide im normalen Ofenrohmaterial für zwei Typen I und Π von Zementproduktion ersichtlich ist Die Werte, die in den mit "100 TPD Staubzusatz zum Rohmaterial" und "200 TPD Staubzusatz zum Rohmaterial” überschriebenen Spalten enthalten sind, zeigen dramatisch wie gering der Einfluß eines Zusatzes von 100 Tonnen pro Tag bzw. 200 Tonnen pro Tag behandelten Staubes zum normalen Rohmaterial auf die Zusammensetzung des Rohmaterials ist

Tabelle

Einfluß des behandelten Staubes auf die Zusammensetzung des Ofen-Rohmaterials

TflLl- Normales Rohmaterial 100 TPD Staubzusatz zum Rohmaterial 200 TPD Staubzusatz zum Rohmaterial Si02 12,99 12,99 12,99 A1203 3,57 3,59 3,61 Fe2Ü3 1,45 1,53 1,61 CaO 43,49 42,62 43,75 MgO 2,83 2,81 2,78 SO3* 0,18 0,23 0/28 K20 0,93 0,94 0,96 Verlust 35,83 35,45 35,07 Si-Verhältnis 2,58 2,54 2,49 Al/Fe 2,46 2,35 3,24 Isül Si02 13,24 13,23 13,22 A1203 3,33 3,35 3,38 Fe203 1,77 2,03 2,09 CaO 43,09 43,23 43,38 MgO 2,66 2,64 2,62 SO3* 0,19 0,24 0,29 K20 0,68 0,70 0,72 Verlust 35,20 34,85 34,49 Si-Verhältnis 2,49 2,46 2,42 Al/Fe 1,69 1,65 1,62 * Sulfat als SO3

Die obigen Resultate zeigen, daß der Hauptunterschied in der Ofenstaubzusammensetzung in der Entfernung von SO3 und K2O besteht und daß der nicht entfernte Rest an K2O und SO3 die Zusammensetzung des dem -5-

Claims

AT 396 433 B Ofen zugeführten Rohmaterials nicht wesentlich ändert. Das Verfahren und die Einrichtung, die oben als bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, lassen sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Entfernen säurebildender Oxide des Schwefels, Stickstoffs und Kohlenstoffs aus einem heißen Abgasstrom eines Zementofens und gleichzeitigen Verwenden von aus diesen Oxiden gewonnenen Säuren zur Herstellung nützlicher Produkte aus den Carbonaten und Oxiden von Alkali- und Erdalkalimetallen, welche als Feststoffe in Zementofenstaub enthalten sind, welcher diese Carbonate und Oxide sowie unlösliche Silikate, Aluminate und Eisenverbindungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) den Staub mit Wasser unter Bildung einer Suspension, welche ungelöste Feststoffe und eine Lösung der im Staub enthaltenen löslichen Verbindungen enthält, mischt und (b) die im Gassirom enthaltenen säurebildenden Oxide unter Bildung von Säuren mit dem Wasser der Suspension und die Säuren mit den Carbonaten und Oxiden der Alkali- und Erdalkalimetalle reagieren läßt, wobei eine Lösung von Alkali- und Erdalkalimetallsalzen, welche hauptsächlich die kationischen Anteile Kalzium, Kalium, Magnesium und Natrium sowie die anionischen Anteile Carbonat, Sulfat und Nitrat enthalten, sowie ein Niederschlag von Alkali- und Erdalkalimetallsalzen mit unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen entsteht, und schließlich (c) das Gas des Gasstromes als gewaschenes Abgas austreten läßt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung der Alkali- und Erdalkalimetallsalze von dem Niederschlag und den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen durch Absetzenlassen trennt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung der Alkali- und Erdalkalimetallsalze sowie den Niederschlag mit den unlöslichen Anteilen in einen Absetztank überfuhrt, in welchem die Salzlösung von dem Niederschlag und den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen durch Absetzen da letzteren getrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man der abgetrennten Salzlösung Wärme durch Wärmetausch aus dem Abgasstrom zuführt, bevor letzterer in die Suspension eingeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Abgasstrom vor dem Einleiten in die Suspension Feuchtigkeit durch Abkühlung entzieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Salzlösung zum Abkühlen des Abgasstromes und zum Entfernen von Feuchtigkeit aus diesem einsetzt
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Niederschlag zusammen mit den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen dem Rohmaterial eines Zementwerks zur Herstellung von Zement zusetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Wärme aus dem Abgasstrom zur Entfernung des Wassers aus der Salzlösung einsetzt
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärme jeweils zum Teil aus dem heißen Abgas, aus der latenten Wärme der Feuchtigkeit im Abgas, der Hydratisierungsreaktion des Staubes mit dem Wasser und aus einer Verdichtung des Gases vor seinem Hindurchleiten durch die Suspension gewinnt
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch (a) eine Vorrichtung zum Mischen des Staubes mit Wasser unter Bildung einer Suspension, welche ungelöste Feststoffe und eine Lösung der löslichen Bestandteile des Staubes enthält, und (b) eine Vorrichtung (12) zur Reaktion der im Gasstrom enthaltenen säurebildenden Oxide mit dem Wasser da Suspension unter Bildung von Säuren und da Säuren mit den Carbonaten und Oxiden der Alkali- und Erdalkalimetalle, und (c) einen Austritt für das gereinigte Abgas (28). -6- AT 396 433 B
11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (34) zum Abtrennen der Lösung der Alkali- und Erdalkalimetallsalze von dem Niederschlag und den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennvorrichtung einen Absetztank (34) und eine Vorrichtung (32) zum Überführen der Lösung der Alkali- und Erdalkalimetallsalze und des Niederschlages mit den unlöslichen Stoffen in den Absetztank enthält, in dem die Salzlösung von dem Niederschlag und den unlöslichen Silikaten, Aluminaten und Eisenverbindungen durch Absetzen aus der Lösung entfernt weiden.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch - einen Wärmetauscher (22), - eine Vorrichtung, um durch den Wärmetauscher (22) die abgetrennte Lösung (37) der Alkali- und Erdalkalimetallsalze und den heißen Abgasstrom vor dessen Reaktion mit der Suspension hindurchzuleiten, und - eine Vorrichtung zum Sammeln von Wasser, das im Wärmetauscher aus dem Gas kondensiert, und zum Überführen dieses Wassers in die Vorrichtung zum Mischen von Staub und Wasser zur Mischung mit dem Staub.
14. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch - einen Wärmetauscher (22) und - eine Vorrichtung, um die abgetrennte Lösung der Alkali- und Erdalkalimetallsalze und den heißen Abgasstrom vor dessen Reaktion mit der Suspension durch den Wärmetauscher (22) hindurchzuleiten, um der Lösung Wärme aus dem Gas zuzuführen, bevor dieses in die Suspension eingeleitet wird.
15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch -einen Behandlungstank (12), - eine Vorrichtung (10,14) zum Einspeisen von Wasser und Zementofenstaub in diesen Tank, wobei das Wasser und der Staub eine Suspension (16) aus ungelösten Feststoffen und einer Lösung von in diesem Staub enthaltenen löslichen Verbindungen bildet, - eine Vorrichtung (12) zur Reaktion der im Gasstrom enthaltenen säurebildenden Oxide mit dem Wasser und der gebildeten Säuren mit den Carbonaten und Oxiden der Alkali- und Erdalkalimetalle, austritt, - einem Austritt für das gewaschene Abgas (28), - einen Fällungstank (34), - eine Leitungsanordnung (30) zur Verbindung des Behandlungstanks (12) mit dem Fällungstank (34), - eine Pumpvorrichtung (32) zum Fördern der Suspension (16) vom Behandlungstank (12) durch die Leitungsanordnung (30) zum Fällungstank (34), in welchem die Suspension in Feststoffe und Flüssigkeit getrennt wird, von denen die ersteren zum Boden des Tanks unter die Flüssigkeit absinken, die im oberen Teil verbleibt, - eine Vorrichtung (38) zum Austragen der Feststoffe aus dem unteren Teil des Fällungsoder Absetztankes (34) und - eine Vorrichtung zum Entfernen der Flüssigkeit (37) aus dem oberen Teil des Fällungs- oder Absetztankes (34).
16. Einrichtung nach Anspruch 15, weiterhin gekennzeichnet durch - einen Wärmetauscher (22), - eine Leitungsanordnung (18,23,24) zum Hindurchleiten des heißen Gasstromes durch den Wärmetauscher vor dem Einleiten des Gasstromes in den Behandlungstank (12), und - eine Anordnung (P) zum Hindurchleiten der aus dem Fällungs- oder Absetztank (34) abgezogenen Flüssigkeit durch den Wärmetauscher, wobei das Gas gekühlt und die Flüssigkeit erhitzt wird um aus ihr Wasser zu verdampfen.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine das Absetzen von Feststoffen verhindernde Vorrichtung (27) zum Bewegen oder Rühren der Suspension im Behandlungstank (12).
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bewegen der Suspension eine Pumpe (27) und eine Leitungsanordnung enthält, die die Pumpe mit dem Behandlungstank (12) verbindet um die Suspension zur Rezirkulation aus dem Behandlungstank abzuziehen und wieder in den Behandlungstank einzuführen.
19. Einrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Ergänzen der durch das Gas gelieferten Wärme zum Verdampfen von Wasser aus der Flüssigkeit
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergänzungsvorrichtung eine Vorrichtung (20) zum Verdichten des Gases vor seiner Einleitung in die Mischung bzw. Suspension enthält
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Sammeln von Wasser, das im Wärmetauscher (22) aus dem Abgas kondensiert und eine Vorrichtung (44) zum Fördern dieses Wassers in den Behandlungstank (12) zum Mischen mit dem Staub. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -7-