Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement und gefälltem Calciumcarbonat.

Für die Herstellung von Zement ist ein hoher Energiebedarf von 720 kcal/kg Klinker erforderlich. Außerdem werden bei der Entsäuerung des Kalksteins große Mengen an C0 ₂ freigesetzt (0,43kg C02 pro kg Kalkstein). Um den Energiebedarf und die C0 ₂ - Emissionen zu senken hat man bereits vorgeschlagen, einen Teil des Zementklinkers durch ein energetisch weniger aufwendig herzustellendes hydraulisches Bindemittel zu ersetzen. Diese Substitution ist aber nur in beschränktem Umfang möglicht, damit die gewünschten Abbinde- und Festigkeitseigenschaften des Endproduktes eingehalten werden können.

In der WO 2008/090481 A2 wird vorgeschlagen, einen Teil des Zements durch gefälltes Calciumcarbonat zu ersetzen. Käufliche Präzipitate werden beispielsweise aus Reststoffen der Papierindustrie hergestellt.

Die DE 44 42 563 AI beschreibt ein Verfahren zur Behandlung und Verwertung von mit Alkalichloriden und -Sulfaten angereicherten Bypass-Stäuben aus dem Zementherstellungsprozess. Der Bypass-Staub wird dabei einer wässrigen Extraktion unterworfen, wobei in zwei Extraktionsstufen die Chloride und die leicht löslichen Sulfatanteile abgetrennt werden und der extrahierte Staub nach der Trocknung als Zumahlstoff bei der Zementmahlung eingesetzt wird. In der verbleibenden Sole wird durch Zugabe einer CaC -Lösung Gips ausgefällt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, gefälltes Calciumcarbonat herzustellen, das insbesondere für die Herstellung von Zement geeignet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Herstellung von Zement und gefälltem Calciumcarbonat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Mischzements. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 8 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird gefälltes Calciumcarbonat unter Verwendung von vorgewärmtem und ggf. vorcalciniertem Zementrohmehl aus einem Zementherstellungsprozess hergestellt, wobei Zementrohmehl in einem Vorwärmer vorgewärmt, dann ggf. vorcalcinert und anschließend in einem Ofen fertiggebrannt wird, und wobei ein Teil des vorgewärmten und ggf. vorcalcinierten Zementrohmehls vor dem Ofen ausgeschleust und einer Fällung zur Ausscheidung von Calciumcarbonat unterzogen wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Mischzements wird zumindest ein Teil des auf diese Art gefällten Calciumcarbonats mit dem Zementklinker oder einem weiterverarbeiteten Zementklinker vermischt.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Zement und gefälltem Calciumcarbonat besteht im Wesentlichen aus

a. einem Vorwärmer zum Vorwärmen von Zementrohmehl,

b. ggf. einem Calcinator zum Vorcalcinieren von vorgewärmtem Zementrohmehl, c. einem Ofen zum Brennen des Zementrohmehls zu Zementklinker,

d. einer vor dem Ofen abzweigenden Bypassleitung zum Abziehen eines Teils des vorgewärmten und ggf. vorcalcinierten Zementrohmehls und

e. einem an die Bypassleitung angeschlossenen Fällungsaggregat zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass vorgewärmtes und ggf. vorcalciniertes Zementrohmehl als Ausgangstoff für die Fällung vor allem dann besonders geeignet ist, wenn das gefällte Calciumcarbonat mit dem Zementklinker oder einem weiterverarbeiteten Zementklinker vermischt wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass sich die Festigkeit des Endproduktes hierdurch nicht nennenswert verschlechtert. Es ist unter Umständen sogar mit einer Erhöhung der Festigkeit zu rechnen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Fällung durch Einleiten von Kohlenstoffdioxid in eine das vorgewärmte und ggf. vorcalcinierte Zementrohmehl enthaltende Flüssigkeit. Die Fällung wird zweckmäßigerweise so eingestellt, das Kornfraktionen oder Korngrößen oder Kornbänder eine Größenordnung von 0,5 μπι bis 100 μπι bevorzugt werden. Das ausgeschleuste heiße Zementrohmehl wird zweckmäßigerweise vor der Fällung auf unter 850°C abgekühlt, wobei die dabei entstehende Wärme im Zementherstellungsprozess oder zur Trocknung des Präzipitäts verwendet werden kann. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Fällung bei Temperaturen oberhalb von 5°C, insbesondere im Bereich von 30 bis 80°C durchgeführt wird.

Weitere Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung werden im Folgenden anhand der weiteren Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht einer Anlage zur Herstellung von Zement und gefälltem Calciumcarbonat. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Vorwärmer 1 zum Vorwärmen von Zementrohmehl 2, ggf. einem Calcinator 3 zum Vorcalcinieren des vorgewärmten Zementrohmehls, einem Ofen 4 zum Brennen des Zementrohmehls zu Zementklinker und einem Kühler 5. Der Vorwärmer 1 ist beispielsweise als Schwebegaswärmetauscher mit mehreren, übereinander angeordneten Stufen ausgebildet, der vom Abgas des Ofens 4 im Gegenstrom zum Zementrohmehl 2 durchströmt wird. Vor dem Ofen 4 zeigt eine Bypassleitung 6 ab, an die unter Zwischenschaltung einer Kühleinrichtung 7 ein Fällungsaggregat 8 zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat angeschlossen ist. In der Kühleinrichtung 7 wird das abgezweigte, vorgewärmte und ggf. vorcalcinierte Zementrohmehl T auf Temperaturen unter 850°C, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von 30-80°C abgekühlt. Hierfür eignet sich insbesondere ein Flugstromverfahren. Die dabei entstehende Wärme kann entweder direkt oder indirekt über einen Wärmetauscher 9 dem Zementherstellungsprozess, insbesondere dem Vorwärmer 1, zurückgeführt werden. Alternativ ist die Trocknung des Präzipitats denkbar.

Für die Fällung im Fällungsaggregat 8 wird üblicherweise Wasser als Flüssigkeit verwendet, sodass sich zusammen mit dem Zementrohmehl T eine Kalkmilch (Calciumhydroxid) bildet, in die Kohlendioxid eingeleitet wird, sodass gefälltes Calicumcarbonat 11 entsteht

Über verschiedene Parameter, wie Temperatur, Verweildauer und Konzentration der Kalkmilch, können, je nach gewünschtem Endprodukt, unterschiedliche Kristallmodifikationen erzeugt werden. Soll das gefällte Calicumcarbonat 11 als Bestandteil in einem Mischzement verwendet werden, hat es sich als vorteilhaft für die Festigkeit des Endproduktes herausgestellt Auch ist es vorteilhaft, wenn bei der Fällung Kornfraktionen oder Korngrößen oder Kornbänder in der Größenordnung von 0,5 μπι bis 100 μπι erzeugt werden.

Neben dem Zementrohmehl können außerdem zusätzliche calciumhaltige Abfallstoffe 10 dem Fällungsaggregat 8 zugeführt werden. Die im gefällten Calciumcarbonat 11 enthaltene Wärme kann über eine Wärmerekuperationsstufe 12 rekuperiert und im Zementherstellungsprozess, beispielsweise im Vorwärmer 1 oder bei einer etwa erforderlichen Trocknung oder Erwärmung der Abfallstoffe 10 verwendet werden.

Das gefällte Calicumcarbonat 11 kann für alternative Geschäftsfelder, wie beispielsweise in der Papierindustrie, Anwendung finden. Vorzugsweise wird das es jedoch als Zusatzstoff für Zement oder Weißzement eingesetzt. In diesem Fall steht das Fällungsaggregat 8 mit einen sich an dem Ofen 4 bzw. den Kühler 5 anschließenden weiteren Prozessstrang in Verbindung. Hierbei wird das gefällte Calciumcarbonat 11 beispielsweise direkt mit dem gekühlten Zementklinker 13 oder einem weiterverarbeiteten Zementklinker 13' vermischt.