[发明专利]水泥生产中利用含磷替代燃料的方法

说明书

本发明涉及在水泥熟料生产中利用含磷替代燃料的方法，其中在不同于水泥熟料生产工艺的管式转炉的热解反应器中利用水泥熟料生产工艺的废热热解替代燃料，由此释放的能量被引入水泥熟料生产工艺，且含磷替代燃料的热解残留物被抽出热解反应器。

在水泥熟料生产中，水泥生料被预热和煅烧，其中逸出CO₂。随后在管式转炉中真正地煅烧，由此通过煅烧熟料的冷却，获得水硬性产物。整体来看，相当数量的能量被耗费于该过程，并且人们也不断尝试尽可能回收耗费的能量并尽可能好地将其重新利用于该工艺。此外，人们致力于将替代燃料用于水泥熟料生产工艺，即与高品质的天然气或石油相比具有减少的燃烧值的燃料，其中这些替代燃料常常以废物的形式可供利用。替代燃料通常比传统燃料例如石油和天然气更难燃烧，且因此仅能有限地用于管式转炉或煅烧炉的燃烧器中。因此，此类替代燃料通常在独立的高温分解-或热解反应器中被分解或燃烧。在仅利用少量的废物形式的替代燃料时，由此生成的灰烬或炉渣被引入熟料窑，并由此被吸收和结合在水泥熟料生产工艺的产物中。然而，如果要使用较大量的上述替代燃料，则由此产生的相对大量的热解残留物将对生产的熟料的凝固行为和强度具有负面影响。例如，已知可存在于热解残留物中的磷对水泥的早期强度起消极影响。

为了避免在水泥熟料中太大的灰烬或炉渣量的负面影响，例如在德国专利申请DE34 11 144A1中推荐了一种方法，在所述方法中为利用可燃废物，将废物单独焚烧，并将由此产生的废气用于煅烧。这里，将废物焚烧的炉渣单独除去，以此可避免上述缺点。在这篇文献中描述了同样源自于所使用的废物材料的重金属和重金属化合物，以它们的氯化物或氟化物的形式与废气一起被引出，且通过废气与水泥生料的接触被水泥生料吸收。在此方法中，替代燃料的热解残留物被排入水浴中，且没有被引入另外的进一步利用。

为了能利用上述替代燃料的磷含量作为例如能被用于农业领域的肥料，显然必须特别彻底地去除可能存在的重金属和重金属化合物，所以为了以卤化物的形式从热解残留物中去除重金属和重金属化合物，就需要增加卤素的供应量量。

在水泥熟料生产中，氯或氯化物倾向于在水泥窑中形成循环，这有利于在窑入口区域、冒口管(Steigschacht)或旋风预热器/热交换器区域内形成结块。如果由于管式转炉内的高温造成原材料和替代材料中含有的氯化物蒸发，其中因此，当热被热的炉气带走时，其例如在热交换器中出现氯化物凝聚的情况。因此，氯化物形成循环，这导致在水泥窑中或在热交换器系统中的富积。为了贫化，承载着氯化物和含有粉尘的炉气通常被排出，并且使氯化物通过淬火沉淀在粉尘上。在低氯化物含量的情况下，这些含氯粉尘被导回水泥生产工艺中。但是，在氯含量或氯化物含量高的情况下，将这种负载的水泥窑旁路粉尘引入水泥生产过程是不希望的。

因此，本发明以对前述的方法做如下改进为目的，即在水泥熟料生产工艺中减少氯化物循环的形成，和同时尤其实现极为有效的重金属的去除，所述重金属来自利用替代燃料的热解残留物，以使热解残留物能够作为含磷肥料使用，在其中磷以植物可利用的形式存在。

为了达到此目的，将前述提及类型的方法根据本发明进一步扩展，使得含磷替代燃料的热解残留物与作为卤素载体的水泥窑旁路产物在热解反应器中混合，并将生成的重金属卤化物排出。通过使用可作为粉尘和/或气体存在的水泥窑旁路产物作为用于去除含磷替代燃料热解残留物的重金属和重金属化合物的卤素载体，使热解反应器中保持足够高的氯化物含量，以确保被用做肥料的热解残留物中的重金属和重金属化合物几乎完全贫化。如果，如同根据本发明设想的一般，生成的重金属卤化物被抽出且没有被引入水泥熟料生产工艺，不仅可生产出很大程度上不含重金属的水泥熟料，还可供给重金属有益地利用于有色金属工业中。总体上，水泥窑旁路产物能以新的形式被使用，其中由热解反应器和水泥熟料生产工艺的替代燃料的利用中排出可用作肥料的产物，其几乎不含重金属残留物，并且通过根据现有技术中已知的方法处理排出的重金属卤化物，通过制得贵重的重金属实现额外的经济效益。

为了制得氯化物，在本发明的范围内可如此有利地采取措施，将载有粉尘和含有氯化物的炉气作为水泥窑旁路产物被抽出和引入热解反应器中。在这种情况下，将炉气在窑的入口区域排出，并且在热解反应器中被直接用于重金属的转换。