METHOD OF UTILIZING UP OIL SHALE

Abstract: 1. Process for the production of a building material from bituminous shale with a high CaCO3 content burning the oil shale for energy production purposes and crushing the waste which is brought into contact with an amount of a humid matter affecting a transformation of free CaO into Ca(OH)2 , characterized by the fact that the waste is directly cooled by water spraying and subsequently ground to a size below 1 mm, in particular to 0.5 to 1 mm, and treated during the grinding process with the vapor produced during the cooling process, if necessary by adding more vapor or water, the added vapor or water amount being controlled by means of the temperature and the water vapor partial pressure of the evaporite corresponding to a residual CaO content of 0 to 1% by weight.

Description: Verfahren zur Verwertung von Ölschiefer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von schiefer, insbesondere zur Herstellung eines normgerechten Bindemittels für Baustoffe aus blschiefer mit hohem Gehalt an CaCO3. ölschiefer wird zur Energiegewinnung eingesetzt. Dabei fällt Asche bzw. Abbrand an, der die Wirtschaftlichkeit der Energiegewinnung bzw. ölgewinnung übermässig belastet. Für den Abbrand muss daher eine wirtschaftliche Verwendung gefunden werden, um ölschiefer überhaupt zur Energiegewinnung einsetzen zu können. Dabei kann ein Ölschiefer mit einem CaCO3-Anteil von etwa 20 Gew.-%, d.h. einem Anteil von 1 bis 2 Gew.-% an freiem CaO über den Brennprozess in einen Abbrand umgewandelt werden, der anschliessend zur Herstellung von Zement oder hochhydraulischem Kalk geeignet ist. ölschiefer, der einen Anteil an CaCO3 von 20 bis 40 Gew.-t oder mehr aufweist, erbringt nach dem Brennprozess einen Abbrand, der weit über 2 Gew.-% an freiem CaO aufweist. Diese Asche bzw. ein entsprechender Abbrand kann nicht zur Herstellung von Zement oder für die Fertigung von-Mischbindern verwendet werden. Der Anteil an freiem CaO führt dazu, dass der Abbrand für sich und auch als Zusatz zu Zement oder mit dem Zementklinker-Zusatz-zu Bindemittel vermahlen, kein brauchbares Bindemittel ergibt. Es entsteht vielmehr ein sogenannter Löffelbinder, der den Bedingungen der DIN 1164, Teil 5, Portland-, Eisenportland-, Hochofen- und Trasszement, Bestimmung der Erstarrungszeiten mit dem Nadelgerät sowie der DIN 1164, Teil 1, Position 4.2 erstarren, frühestens eine Stunde nach dem Anmachen beginnend und spätestens 12 Stunden nach dem Anmachen beendet, nicht entspricht. Die Herstellung eines normgerechten Zementes, beispielsweise unter Zusatz von 30 bis 70 Gew.-t puzzolanigen Abbrandes ist daher nicht möglich. Es ist deshalb versucht worden, den mit so hohem CaCO3 Anteil in der Natur vorkommenden ölschiefer aufzubereiten, um ihn dann doch noch als Baustoff bzw. Zuschlag zu Baustoffen verwenden zu können. Hierzu wird der ölschiefer aufgemahlen, dann mit Ton und gegebenenfalls Quarzmehl gemischt und zu Granulat verarbeitet. Das so korngeformte Rohgut wird dann einem Brennprozess zugeführt, wobei ein Abbrand erhalten wird, der anschliessend die Eigenschaften aufweist, die eine Verarbeitung zu einem Material gemäss DIN 1164 möglich macht. Die dafür notwendige Verfahrenstechnik ist aufwendig und insbesondere dadurch erschwert, dass unterschiedliche Rohstoffe zugesetzt werden müssen, um ein für den anschliessenden Brennprozess geeignetes Granulat zu erhalten. Eine wirtschaftliche Verwertung des ölschiefers ist daher mit einem derartigen Verfahren in der Regel nicht möglich, zumal das zusätzlich benötigte Quarzmehl bzw. der Ton mit aufgeheizt werden müssen, was zu einem zusätzlichen Energiebedarf führt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein. Verfahren zu schaffen, mit dem ölschiefer mit hohem CaCO3-Gehalt zu einem in der Bauindustrie unter üblichen Bedingungen einsetzbaren Material ohne grossen Aufwand und unter wirtschaftlichen Bedingungen verarbeitet werden kann. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der ölschiefer für Zwecke der Energiegewinnung gebrannt wird, der erzielte Abbrand zerkleinert und anschliessend mit einer vorgegebenen Feuchtigkeitsmenge'in Berührung gebracht wird. Bei Anwendung des Verfahrens werden die Bestandteile des Abbrandes, die zum sofortigen Abbinden des Abbrandes und von Mischungen aus diesem führen, zur Reaktion mit der Feuchte und zur Hydratisierung gebracht. Das Abbinden des Abbrandes wird damit entsprechend der DIN 1164 normalisiert. Über- raschend wird so ein Trockenhydrat erhalten, das vorteilhaft als Zusatz zum Aufbau von hydraulischem Kalk oder als Zusatz zum Zement verwendet werden kann. Der für die Zerkleinerung bzw. Mahlung des Abbrandes notwendige verfahrenstechnische Aufwand ist infolge der Weichheit des Abbrandes verhältnismässig gering und macht sich darüber hinaus dadurch bezahlt, dass die anschliessende Durchsetzung mit Feuchte intensiv einsetzen kann und dadurch rationell verläuft. Die vorgegebene Mahlfeinheit ist im übrigen für Zementzusätze sowieso vorgeschrieben, so dass der Zerkleinerungsprozess praktisch nur vorgezogen wird und keinen Mehraufwand darstellt. Sach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird der auf 4 bis 10 mm zerkleinerte ölschiefer zwischen 800 bis 900"C in der Wirbelschicht gebrannt, worauf der so erhaltene Abbrand anschliessend auf unter 1 mm gemahlen und mit Feuchte durchsetzt wird. Dieses Verfahren ist besonders wirkungsvoll und erbringt ein Material, das genau den Bedingungen der DIN 1164 entspricht. Es hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, den Abbrand auf 0,5 bis 1 mm, vorzugsweise auf unter 0,65 mm aufzumahlen. Ein derart aufgemahlener Abbrand kann besonders wirkungsvoll mit Feuchte durchsetzt werden. Die Umwandlung des freien CaO zu einem Kalkhydrat erfolgt in feuchterAtmosphäre, insbesondere in einer durch Wasserdampf gesättigten Zone, wobei die kleinen Feuchtigkeitspartikel sich besonders wirksam mit den feinen Abbrandpartikeln verbinden bzw. besonders günstig auf diese einwirken können. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass der Prozess in einfachen Aggregaten durchgeführt werden kann, so dass das Endprodukt kostengünstig durch die Nachbehandlung nur gering belastet wird. Zur Abkürzung des Prozesses und zur Einschränkung der Kosten ist es von Vorteil, wenn gemäss der Erfindung der im Abbrand mitgeführte Anteil an freiem CaO durch Feuchtigkeitszufuhr zu Kalkhydrat umgewandelt wird Dabei ist es besonders zweckmässig, wenn der Wasserdampf im oder unter dem Feuchtigkeitsgrenzgehalt zugeführt wird. Ohne weiteres kann ein geringerer, beispielsweise um 1 Gew.-% liegender Anteil an freiem CaO im Endprodukt verbleiben, da dieses freie CaO den Weiterverarbeitungsprozess nicht mehr behindert. Je nach Erfordernis kann so das Verfahren variiert werden und zwar je nach dem gewünschten bzw. geforderten Anforderungen an das Endprodukt. Das gesamte Verfahren kann vorteilhaft kontinuierlich betrieben werden, indem der Abbrand unmittelbar nach dem in der Wirbelschicht ablaufenden Brennprozess gemahlen und anschliessend mit Feuchte durchsetzt wird. Eine Abkühlung des Abbrandes ist nur so weit notwendig, wie dies durch die eingesetzten Zerkleinerungsmaschinen vorgegeben ist. Der gemahlene Abbrand kann dann mit einer entsprechenden Resttemperatur in den Löschvorgang gegeben werden, ohne dass dieser Vorgang nachteilig dadurch beeinflusst würde. Die Zugabe von Dampf oder Wasser erfolgt bei einer vorteilhaften. Variante des Verfahrens während des Mahlvorganges. Auf diese Weise werden Mahlung und Hydratation in einem Apparat vereinigt. Dabei ist allerdings die Prozesssteuerung aufwendiger, wenn einerseits genügende Hydratation des freien CaO gewährleistet und andererseits Uber- feuchtung vermieden werden soll. Für. viele Bedarfsfälle ist es zweckmässig, den Abbrand vor dem Mahlen durch Besprühen mit Wasser direkt zu kühlen und während des Mahlvorganges mit dem bei der Kühlung entstandenen Dampf - gegebenenfalls unter Zusatz von weiterem Dampf oder Wasser - zu behandeln. Dabei wird der heisse Abbrand aus dem Wirbelbett z.B. über einen Kettenförderer, eine Schwingrinne oder über einen Drehrohrförderer der Mühle zugeführt. Das Fördermittel ist eingekapselt, und das darin befindliche heisse Gut wird zwecks Kühlung mit Wasser bedüst. Das dabei entstehende Dampf-Luft-Gemisch wird mittels eines Ventilators der Mühle zugeführt. Zusätzlich kann auch Wasser in die Mühle eingesprüht werden. Nach einer zweckmässigen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Abbrand im Verhältnis 30 : 70 bis 70 : 30, vorzugsweise 50 : 50, mit Zement gemischt wird. Dies ergibt ein Bindemittel mit hoher Plastizität, das eine Festigkeit erbringt, die für die Weiterverarbeitung und Herstellung von Hohlblocksteinen oder Leichtbetonsteinen bestens geeignet ist. Der Anteil des Abbrandes kann im übrigen je nach den Erfordernissen insbesondere bezüglich der Härte nach oben oder unten variiert werden. Die einfachste Möglichkeit zum Beimischen des Zementes besteht darin, diesen dem fertig behandelten Abbrand zuzumischen. Es ist aber auch möglich, den Abbrand zusammen mit Zementklinker zu mahlen und dabei oder anschliessend Dampf oder Wasser zuzuführen Dabei dient die Mühle als Mischer, so dass sich eine zusätzliche Mischvorrichtung erübrigt. Dagegen ist der Wasserverbrauch höher, da zusätzlich zur Hydratisierung des CaO unvermeidbar auch Wasser an. den Klinker gebunden wird. Da eine Abhängigkeit besteht zwischen Partialdampfdruck in der Umgebungsatmosphäre und den Verhältnis CaO zu Ca(OH)2, ist es zweckmässig, die zugeführte Wassermenge über die Temperatur und die Feuchte der Brüden zu regeln. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich insbesondere durch eine einfache und definierte Prozessführung aus. Dabei kann die Nachbehandlung des Abbrandes in einfachen und wenig Kosten verursachenden Aggregaten vorgenommen werden. Besonders vorteilhaft ist, dass der einer gezielten Feuchtigkeitsaufbereitung unterworfene Abbrand des ölschiefers mit hohem CaCO3-Gehalt anschliessend sowohl für die Herstellung spezieller Zemente als auch eines hochhydraulischen Kalkes verwendet werden kann. Dieses Verfahren ermöglicht erstmals die wirtschaftliche Verwertung des Abbrandes von blschiefern mit einem hohen Anteil an CaCO3 in einem direkten Verfahren im Anschluss an den Brennprozess des ölschiefers zur Energiegewinnung. Wegen fehlender Verfahren zur Verwertung des Abbrandes wurden solche Ölschiefer bisher- nicht genutzt. Das hier aufgezeigte Verfahren ermöglicht somit erstmals eine Nutzung derartiger Olschiefervorkommen, führt zu einer Umweltentlastung bei gleichzeitiger Gewinnung eines wirtschaftlich wertvollen Stoffes. .B e i s p..i.el Ein ölschiefer mit folgender wesentlicher chemischer Zusammensetzung: SiO 12,3 Al203 4,o Je203 2,3 TiO2 o,3 CaO 35,3 MgO o,5 Na2O o,2 K2O o,3 P205 1,5 SO3 1,9 CO2 u.a. 42,3 wurde zerkleinert und einem Brennprozess in der Wirbelschicht bei 820 sowie bei 870"C unterworfen. Der erzielte Abbrand wies in beiden Fällen einen Gehalt an freiem CaO von 6,22 Gew.-% auf. Dieser Abbrand wurde ohne und mit Zementzusatz mit Wasser angemacht. Alle Mischungen ergaben einen Löffelbinder, d.h. es erfolgte ein sehr schnelles Abbinden des Materials. Der gleiche Abbrand wurde gemahlen und mit Wasserdampf behandelt, d.h. teilweise gelöscht. Das Produkt war ein puzzolaniger Stoff, der mit und ohne Zementzusatz alle Bedingungen der DIN 1164 bezüglich Erstarrung und Abbindezeit erfüllte. Mit Normsand und Bindemittel angemachte Mörtelmischungen wurden zu Prismen eingeschlagen und ergaben nach 28 Tagen Festigkeitswerte, die sonst beispielsweise mit Abbränden aus öl schiefer geringsten CaCO3-Gehaltes, d.h. Lias epsilon erzielt werden.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Verwertung von Ölschiefer, insbesondere zur Herstellung eines normgerechten Bindemittels für Baustoffe aus ölschiefer mit hohem Gehalt an CaCO3, dadurch gekennzeichnet, dass der ölschiefer für Zwecke der Energiegewinnung gebrannt wird und dass der erzielte Abbrand zerkleinert und mit einer vorgegebenen Feuchtig keitsmenge in Berührung gebracht wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf 4 bis 10 mm zerkleinerte ölschiefer zwischen 800 bis 900"C in der Wirbelschicht gebrannt und dass der Abbrand anschliessend auf unter 1 mm gemahlen und mit Feuchte durchsetzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbrand auf 0,5 bis 1 mm, vorzugsweise auf unter 0,65 mm gemahlen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der feinvermahlene Abbrand in feuchter Atmosphäre weiterbehandelt, insbesondere durch eine durch Wasserdampf gesättigte Zone geführt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 3 und Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der im Abbrand mitgeführte An steil an freiem CaO durch Feuchtezufuhr zu Kalkhydrat umge wandelt wird. 6. Verfahren nach AnspruchS; dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf im oder unter dem Feuchtigkeitsgrenz gehalt zugeführt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, dass der Abbrand unmittelbar nach dem in der Wirbelschicht ablaufenden BrennprozeB gemahlen und anschliessend mit Feuchte durchsetzt wird.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zugabe von Dampf oder Wasser während des Mahlvorganges erfolgt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbrand vor dem Vermahlen durch Besprühen von Wasser direkt gekühlt wird und während des Mahlvorganges mit dem bei der Kühlung entstehenden Dampf - gegebenenfalls unter Zusatz von weiterem Dampf oder Wasser - behandelt wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeich net durch die Zumischung von Zement im Verhältnis 30 : 70 bis 70 : 30, vorzugsweise 50 : 50. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zement dem fertig behandelten Abbrand zugemischt wird. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbrand zusammen mit Zementklinker gemahlen wird und dass während des Mahlvorganges oder anschliessend Dampf oder Wasser zugeführt wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die zugeführte Dampf- oder Wassermenge über die Temperatur und die Feuchte der Brüden geregelt -wird.

Inventors: NEUMANN-VENEVERE PETER, NEUMANN-VENEVERE, PETER, PROF. DR.-ING.
Applicants: NEUMANN-VENEVERE PETER
Application year: 1983
Main classification: C04B7
IPC codes: C04B7