LU103155B1 - Color optimization of activated clays with ammonia - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung von Tonen, wobei die Vorrichtung eine Aktivierungsvorrichtung zur thermischen Aktivierung und eine der Aktivierungsvorrichtung nachgeschaltete Farboptimierungsvorrichtung 30 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Farboptimierungsvorrichtung 30 eine Ammoniakzuführung 31 aufweist.The present invention relates to a device for activating clays, wherein the device has an activation device for thermal activation and a color optimization device 30 connected downstream of the activation device, characterized in that the color optimization device 30 has an ammonia supply 31.
Description
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Farboptimierung aktivierter Tone mit AmmoniakColor optimization of activated clays with ammonia
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Farboptimierung von aktivierten Tonen.The invention relates to a device and a method for color optimization of activated clays.
Insbesondere in der Zementindustrie werden zunehmend aktivierte Tone als Zusatzstoff verwendet. Im Gegensatz zur Herstellung von Klinker aus Kalk wird hier keinActivated clays are increasingly used as additives, particularly in the cement industry. In contrast to the production of clinker from lime, no
Kohlendioxid aus dem Rohmaterial, dem Ton freigesetzt. Jedoch haben die meisten Tone einen gewissen Gehalt an Eisen, welcher bei der Aktivierung üblicherweise zu Eisen-Ill aufoxidiert wird und dem Produkt eine ungewünschte rote Farbe gibt. Daher wird der noch heiße aktivierte Ton direkt nach der Aktivierung farboptimiert. Dieses hat sich als effizienter herausgestellt als beispielsweise eine Aktivierung unter reduzierenderCarbon dioxide is released from the raw material, the clay. However, most clays have a certain iron content, which is usually oxidized to iron III during activation and gives the product an undesirable red color. Therefore, the hot activated clay is color-optimized immediately after activation. This has proven to be more efficient than, for example, activation under reducing
Atmosphäre. Die Farboptimierung erfolgt hierbei üblicherweise in einer derAtmosphere. Color optimization is usually done in one of the
Aktivierungsvorrichtung nachgelagerten Farboptimierungsvorrichtung. ZurActivation device downstream color optimization device.
Farboptimierung wird beispielsweise Kohle oder Kohlenwasserstoffe, wie zum BeispielFor example, colour optimisation uses coal or hydrocarbons, such as
Propan, verwendet. Hierdurch wird jedoch auch in der Farboptimierung Kohlendioxid erzeugt.Propane is used. However, this also produces carbon dioxide in the color optimization process.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Farboptimierung von aktivierten Tonen bereitzustellen, welches Kohlendioxid-Emissionen vermeidet.The object of the invention is to provide a device and a method for color optimization of activated clays, which avoids carbon dioxide emissions.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenenThis object is achieved by the method with the features specified in claim 1
Merkmalen, durch das Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen sowie durch die Verwendung mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. VorteilhafteFeatures, by the method with the features specified in claim 6 and by the use with the features specified in claim 10. Advantageous
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgendenFurther developments arise from the subclaims, the following
Beschreibung sowie der Zeichnung.description and drawing.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Aktivierung von Tonen. Die Vorrichtung ist zur Aktivierung und zur Farboptimierung ausgebildet. Derartige Vorrichtungen sind umfanglich aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugt weist die Vorrichtung eineThe device according to the invention serves to activate clays. The device is designed for activation and color optimization. Such devices are extensively known from the prior art. The device preferably has a
Aktivierungsvorrichtung zur thermischen Aktivierung und eine derActivation device for thermal activation and one of the
Aktivierungsvorrichtung nachgeschaltete Farboptimierungsvorrichtung auf. Alternativ können die Aktivierung und die Farboptimierung auch in einemgemeinsamen Gehäuse,Activation device has a color optimization device downstream. Alternatively, the activation and color optimization can also be in a common housing,
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LU103155 2/5 also in nur einem Bauteil erfolgen. Die Aktivierungsvorrichtung kann beispielsweise aus einem Vorwärmer und einen Flugstromcalcinator bestehen. DieLU103155 2/5 can therefore be carried out in just one component. The activation device can, for example, consist of a preheater and an entrained flow calciner. The
Farboptimierungsvorrichtung kann beispielsweise aus einem Wirbelschichtreaktor bestehen. Die genaue Ausführung der Aktivierungsvorrichtung und der Farboptimierung ist für die Erfindung beliebig und dem Fachmann in verschiedensten Ausführungsformen bekannt.The color optimization device can consist of a fluidized bed reactor, for example. The exact design of the activation device and the color optimization is arbitrary for the invention and is known to the person skilled in the art in a wide variety of embodiments.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung, bevorzugt die Farboptimierungsvorrichtung, eine Ammoniakzuführung auf. Wesentlich ist, dass somit derAccording to the invention, the device, preferably the color optimization device, has an ammonia supply. It is essential that the
Farboptimierungsvorrichtung Ammoniak als Reduktionsmittel zugeführt wird. Damit kann beispielsweise auf Kohle oder Propan verzichtet werden. Ammoniak wird zunehmend grün, also ohne Kohlendioxid als Nebenprodukt hergestellt. Somit ermöglicht dieAmmonia is added as a reducing agent to the color optimization device. This means that coal or propane can be dispensed with, for example. Ammonia is increasingly produced in a green way, i.e. without carbon dioxide as a by-product. This enables the
Verwendung von Ammoniak eine kohlendioxidfreie Farboptimierung. Es hat sich gezeigt, dass gerade Ammoniak als Reduktionsmittel der farbgebenden Eisen-Ill-Zentren geeignet ist und diese in grau gefärbtes Magnetit umzuwandeln in der Lage ist. Ein weiterer Vorteil von der Verwendung von Ammoniak ist, dass nicht verbrauchtesUsing ammonia, a carbon dioxide-free color optimization is possible. It has been shown that ammonia is particularly suitable as a reducing agent for the color-giving iron III centers and is able to convert them into gray-colored magnetite. Another advantage of using ammonia is that unused
Ammoniak im Prozess entweder als kohlendioxidfreier Brennstoff eingesetzt werden kann und/oder zur nichtkatalytischen Reduktion von Stickoxiden verwendet werden kann.Ammonia can be used in the process either as a carbon dioxide-free fuel and/or for the non-catalytic reduction of nitrogen oxides.
Somit ist Ammoniak auch beispielsweise gegen über regenerativ erzeugtem Wasserstoff vorteilhaft, welcher wenigstens keinen positiven Einfluss auf Stickoxide hat. Zudem sind die Lagerung und das Handling von Ammoniak einfacher.This means that ammonia is also advantageous over hydrogen produced from renewable sources, for example, which at least has no positive impact on nitrogen oxides. In addition, ammonia is easier to store and handle.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Farboptimierungsvorrichtung einen Gasauslass auf. Die Aktivierungsvorrichtung weist einen Gaseinlass auf. DerIn a further embodiment of the invention, the color optimization device has a gas outlet. The activation device has a gas inlet. The
Gasauslass und der Gaseinlass sind zur Überführung von nicht umgesetzten Ammoniak miteinander verbunden. Hierdurch kann der Ammoniak entweder als Brennstoff verwendet werden oder dieser wird bevorzugt nach der eigentlichen Verbrennung, beispielsweise und insbesondere eines Ersatzbrennstoffes, zur nicht katalytischenThe gas outlet and the gas inlet are connected to each other to transfer unreacted ammonia. This allows the ammonia to be used either as fuel or, preferably after the actual combustion, for example and in particular of a substitute fuel, for non-catalytic
Reduktion von bei der Verbrennung entstandenen Stickoxiden zugeführt.Reduction of nitrogen oxides produced during combustion.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Farboptimierungsvorrichtung einIn a further embodiment of the invention, the color optimization device is a
Wirbelschichtreaktor. Der Wirbelschichtreaktor hat sich für die Farboptimierung mitFluidized bed reactor. The fluidized bed reactor has been proven to be suitable for color optimization with
Ammoniak als besonders geeignet herausgestellt.Ammonia has proven to be particularly suitable.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Farboptimierung eines aktivierten Tones in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zur Farboptimierung wird dem aktivierten Ton Ammoniak zugeführt. Es wird eben nicht Kohle oder Propan oder ein vergleichbares Reduktionsmittel zugegeben, welches als Nebenprodukt Kohlendioxid erzeugt. Damit ist auch die Farboptimierung klimaneutral durchführbar.In a further aspect, the invention relates to a method for color optimization of an activated clay in a device according to the invention. To optimize the color, ammonia is added to the activated clay. No coal or propane or a comparable reducing agent is added, which produces carbon dioxide as a byproduct. This means that the color optimization can also be carried out in a climate-neutral manner.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Farboptimierung bei 450 °C bis 900 °C durchgeführt. Bereits in dem Temperaturfenster von 450 bis 550 °C kann somit eine erfolgreiche Farboptimierung durchgeführt werden, was gegenüber dem üblichen höheren Temperaturfenster von 800 bis 900 °C energetisch vorteilhaft ist. Zusätzlich reduziert dieses die Probleme und Risiken einer erneuten Oxidation bei der Abkühlung.In a further embodiment of the invention, the color optimization is carried out at 450 °C to 900 °C. Successful color optimization can therefore be carried out in the temperature window of 450 to 550 °C, which is energetically advantageous compared to the usual higher temperature window of 800 to 900 °C. In addition, this reduces the problems and risks of renewed oxidation during cooling.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der bei der Farboptimierung nicht umgesetzte Ammoniak aus der Aktivierungsvorrichtung zugeführt. Hierdurch kann derIn a further embodiment of the invention, the ammonia not converted during the color optimization is fed from the activation device. This allows the
Ammoniak eben als Brennstoff und/oder als Agens für die SNCR verwendet werden, wobei die SNCR Umsetzung auch vorzugsweise in einem Temperaturfenster von 800 °C bis 900 °C durchgeführt, beispielsweise in der Mitte oder am Ende einesAmmonia can be used as fuel and/or as agent for the SNCR, whereby the SNCR conversion is preferably carried out in a temperature window of 800 °C to 900 °C, for example in the middle or at the end of a
Flugstromcalcinators als Bestandteil der Aktivierungsvorrichtung.Air flow calciner as part of the activation device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Ammoniak in einemIn a further embodiment of the invention, the ammonia is
Gasgemisch, bevorzugt in einem Kohlendioxid-haltigen Gasgemisch zugeführt.Gas mixture, preferably in a gas mixture containing carbon dioxide.
Beispielsweise wird als Kohlendioxid-haltiges Gasgemisch ein Abgas verwendet.For example, an exhaust gas is used as a carbon dioxide-containing gas mixture.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung von Ammoniak zurIn a further aspect, the invention relates to the use of ammonia for
Farboptimierung eines aktivierten Tones. Bisher werden für die FarboptimierungColor optimization of an activated tone. So far, color optimization
Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoffverbindungen oder Wasserstoff verwendet. DieCarbon or hydrocarbon compounds or hydrogen are used. The
Verwendung von Ammoniak, insbesondere von grün erzeugtem Ammoniak eignet sich nicht nur besonders gut für die Farboptimierung, sondern ist auch besonders gut zurThe use of ammonia, especially green ammonia, is not only particularly suitable for colour optimisation, but is also particularly good for
Kohlendioxid-freien Farboptimierung geeignet.Suitable for carbon dioxide-free color optimization.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The device according to the invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing.
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Fig. 1 beispielhafte VorrichtungFig. 1 exemplary device
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Vorrichtung stark schematisiert gezeigt, anhand der auch das Verfahren beispielhaft dargestellt wird.In Fig. 1, an exemplary device is shown in a highly schematic manner, which also serves to illustrate the method by way of example.
Der zu aktivierende Ton wird über die Materialzufuhr 11 in einen Vorwärmer 10 eingebracht, vorgewärmt und von dort in einen Calcinator 20 überführt, wo die thermischeThe clay to be activated is introduced via the material feed 11 into a preheater 10, preheated and from there transferred to a calciner 20, where the thermal
Aktivierung des Tones erfolgt. Dem Calcinator 20 werden daher über eine Gaszufuhr einActivation of the clay takes place. The Calciner 20 is therefore supplied with a gas supply
Gasstrom, welcher aus dem Materialkühler 4B stammen kann, und über dieGas flow, which can originate from the material cooler 4B, and via the
Brennstoffzufuhr 22 Brennstoff zugeführt. Als Brennstoff kann beispielsweise einFuel is supplied to the fuel supply 22. The fuel can be, for example, a
Sekundärbrennstoff, zum Beispiel Biomasse, eingesetzt werden. Der aktivierte Ton 23 wird in die Farboptimierungsvorrichtung 30 überführt, beispielsweise einSecondary fuel, for example biomass, can be used. The activated clay 23 is transferred to the color optimization device 30, for example a
Wirbelschichtreaktor. Der Farboptimierungsvorrichtung 30 wird Ammoniak über eineFluidized bed reactor. Ammonia is supplied to the color optimization device 30 via a
Ammoniakzuführung 31 zugeführt. Der Ammoniak reagiert mit den Eisen-Ill-Ammonia feed 31. The ammonia reacts with the iron-III
Verbindungen und führt zu einer Entfärbung / Graufärbung des Produktes. Nicht verbrauchter Ammoniak wird über die Ammoniaküberführung 32 in den Calcinator 20 beispielswiese auch in eine Brennkammer des Calcinators 20 geleitet, wo beispielsweiseCompounds and leads to a discoloration / greying of the product. Unused ammonia is fed via the ammonia transfer 32 into the calciner 20, for example also into a combustion chamber of the calciner 20, where for example
Ersatzbrennstoffe bei einer Temperatur von 850 °C für mindestens 2 S verbrannt werden, um dort entstandene Stickoxide nichtkatalytisch umzusetzen. Der aktivierte und farboptimierte Ton wird aus der Farboptimierungsvorrichtung 30 in einen Materialkühler 40 überführt und diesem als fertiges Produkt 41 entnommen.Substitute fuels are burned at a temperature of 850 °C for at least 2 seconds in order to convert the nitrogen oxides produced there non-catalytically. The activated and color-optimized clay is transferred from the color optimization device 30 into a material cooler 40 and removed from there as a finished product 41.
Bezugszeichen 10 Vorwärmer 11 Materialzufuhr 12 Abgasauslass 20 Calcinator 21 Gaszufuhr 22 Brennstoffzufuhr 23 aktivierter Ton 30 Farboptimierungsvorrichtung 31 AmmoniakzuführungReference numerals 10 Preheater 11 Material feed 12 Exhaust gas outlet 20 Calciner 21 Gas feed 22 Fuel feed 23 Activated clay 30 Color optimization device 31 Ammonia feed
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