Verbesserte Zementklinkerproduktion in Verbindung mit dem Calcium-Looping Prozess

Verfahren zur Kontrolle von Schwefel-, Chlor- und Alkali-Kreisläufen in Zementklinker Produktionsanlagen.

Zur Herstellung von Zementklinker wird in einem Produktionsprozess Rohmehl (Ofenmehl) kalziniert und nachfolgend in einem Ofen (Drehrohrofen) bei hohen Temperaturen zu Zementklinker umgewandelt. Zementklinker dient als Grundstoff zur Herstellung von Zement. Die weltweite Produktion von Zement belief sich im Jahr 2020 auf geschätzte 4 Milliarden Tonnen. Der Zementklinker Produktionsprozess ist sehr energieintensiv und setzt große Mengen an CO₂ frei. Verunreinigungen, insbesondere Schwefel (SO₂), Chlor (HCl) und andere Halogene, wie F, Br und I, und die Alkalien Kalium und Natrium können diesen Zementklinker-Produktionsprozess nicht bzw. nur eingeschränkt verlassen und reichern sich daher an. Dies kann zu Problemen im Anlagenbetrieb führen.

Die CO₂-Emissionen im Zementklinker-Produktionsprozessen sind zu hoch. Eine vielversprechende Methode zur CO₂-Abscheidung ist insbesondere das Calcium-Looping-Verfahren. Für die Anwendung dieses in den Zementklinker-Produktionsprozess integrierten Calcium-Looping-Verfahrens ist es von großer Bedeutung, dass das kalzinierte Rohmehl einen möglichst großen Anteil an reaktivem CaO enthält. Das reaktive CaO soll nun möglichst ausschließlich mit CO₂ reagieren und möglichst wenig mit anderen Gaskomponenten wie Cl und SO₂. Auch eine negative Beeinflussung des CaO-reichen Sorbens durch Alkalien (bspw. Reduktion der reaktiven Oberfläche durch Kondensation von Alkalien) sollte minimiert werden.

Es konnte nun ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Kontrolle von Schwefel- und auch Chlor- und Alkali-Kreisläufen in Zementklinker-Produktionsanlagen, welche das integrierte Calcium-Looping-Verfahren zur CO₂-Abscheidung nutzen, konzipiert und durch ein EP-Patent geschützt werden. Es wird dabei ein möglichst ausgiebiger Kontakt zwischen den im Rauchgas enthaltenden unerwünschten Verbindungen und dem kalzinierten Rohmehl hergestellt, so dass diese Verbindungen in das kalzinierte Rohmehl übergehen können. Auf diese Weise sollen ca. 50-90% der unerwünschten Verbindungen aus dem Zementproduktionsprozess entfernen werden können. Durch die Reduzierung der S-, Cl- und Alkalibestandteile gibt es auch weniger Korrosion oder Verschmutzungen. Es können auch Verbindungen anderer Elemente, welche sich potentiell im Calcium-Looping-System anreichern können, wie beispielsweise Verbindungen von Blei, Zink, Cadmium, Thallium aus diesem Kreislaufsystem ganz oder teilweise entfernt werden. Zudem gibt es auch noch energetische Vorteile.

• Entfernung von 50-90% der unerwünschten Verbindungen aus dem Produktionsprozess
• weniger Korrosion
• weniger Ablagerungen bzw. Verschmutzungen
• Energieeinsparung

Herstellung von Zementklinker in Kombination mit dem Calcium Looping-Verfahren