Calcineren tot kalk of dolomiet

Ovens vormen het hart van het productieproces. Zij transformeren een carbonaatgesteente naar een oxide - kalk of dolomiet - die een breed scala aan eigenschappen bieden aan onze klanten.

 

  

 

 


 

Het calcinatieproces vereist substantiële hoeveelheden energie en vindt plaats in grote industriële installaties. Verschillende technologieën worden gebruikt, vooral in draai- en verticale ovens.

 

 

 

Meer over draaiovens

Een draaioven is een grote hellende buis, ongeveer 100 m lang, waarin stenen van 50 mm tot minder dan 3 mm worden toegevoerd op het hoogste punt van de oven.

 

De rotatie en helling van de oven zorgt ervoor dat de stenen door de oven van boven naar onder rollen. De stenen vullen slechts 10% van de oven; de overgebleven ruimte wordt gevuld door hete stijgende gas. 

 

De stenen blijven tussen 6 en 8 uur in de draaioven. Op hun weg door de oven stijgt temperatuur totdat de decarbonatiezone van de oven wordt bereikt, waar de stenen aan een hoge temperatuur worden blootgesteld. Deze plaats is vlakbij de brander waar de brandstof in de ovens wordt geïnjecteerd. Draaiovens hebben meestal multi-fuelbranders waardoor verschillende typen brandstof tegelijkertijd kunnen worden geïnjecteerd. Het vlamprofiel kan worden aangepast van scherp tot lang door de instellingen van de brander te veranderen.

Draaiovens produceren ongebluste kalk met een bepaalde gecontroleerde reactiviteit en zorgen voor een totale decarbonatie met een zeer lage rest-CO2. Dit type ovens worden gebruikt voor specifieke productspecificaties, zoals kalk met laag zwavelgehalte of speciale reactieve kalk/dolomiet.

 

Meer over verticale ovens

Schachtovens met meerdere toevoerkanalen

Schachtovens met meerdere toevoerkanalen worden meestal gebouwd als een groep van ovens waarin de kalksteen (of dolomiet) wordt gemengd met een lading van vaste brandstof. Koellucht van de onderkant van de oven wodt ingeblazen als verbrandingslucht voor de brandstof aan de bovenkant van de oven. Schachtovens kunnen enorme temperatuurpieken genereren waarbij de lading wordt blootgesteld aan condities die dicht bij sintering liggen. Schachtovens worden gebruikt om ongebluste kalk en dolomiet te produceren met een lage reactiviteit. 

In een ander type schachtovens zorgen verschillende lansen ervoor dat brandstof in een brandzone wordt geïnjecteerd, waardoor een intense temperatuurstijging wordt bereikt.

Ringvormige schachtovens

Ringvormige ovens zijn een ontwikkeling van schachtovens. Zij hebben externe verbrandingskamers op twee niveaus zodat verschillende typen brandstof in de oven kunnen worden ingevoerd. Er zijn 4 of 5 verbrandingskamers op elk niveau, afhankelijk van de grootte van de oven. Een interne cilinder creëert een ringvormige zone waar de lading doorheen gaat, vandaar de naam "ringvormige oven".

Recirculerend gas in de lege centrale cilinder betekent dat de lengte van de effectieve decarbonatiezone verder naar beneden tot het niveau van de lagere branders kan worden verlengd. Hierdoor kan hoger reactieve kalk worden geproduceerd, hetgeen niet mogelijk is in een klassieke schachtoven.

PFR-kalkovens (regeneratieve kalkovens met parallelle doorstroming)

De PFR-oven is een zeer efficiënte schachtoven bestaande uit 2 of 3 schachten die onderling verbonden zijn via een centraal, overstekend kanaal. Energie wordt toegevoegd via lansen die in de lading worden gestoken. Sommige ovens zijn uitgevoerd met 19 lansen, moderne ovens hebben 33 lansen in elke schacht. PFR-ovens opereren alternerend; een brandcyclus gevolgd door een voorverwarmingscyclus. Wanneer een schacht in de brandmodus staat, krijgt deze energie uit de lansen terwijl de andere schacht wordt voorverwarmd. Ongeveer iedere 12 minuten stopt de brandstofinjectie en wordt de activiteit per schacht omgedraaid; de schacht die in de brandmodus stond gaat naar de voorverwarmingsmodus en omgekeerd. De temperatuur van het bed neemt toe terwijl het naar beneden door de oven beweegt, totdat het het niveau van de lanspunt bereikt. Dit wordt gevolgd door een calcinatiefase op een tussenliggende temperatuur (minder dan 1.100°C) gedurende een periode van 9 uur, waardoor reactieve kalken worden geproduceerd. Door cyclisch voorverwarmen in combinatie met het hergebruik van gas in de bovenste delen van de schachten hebben deze ovens een geweldige warmterendement.

Een vergelijking van oventechnologieën

Productie

De capaciteiten van de verschillende oventypes varieert: Schachtovens kunnen ongeveer 60 ton gereed product per dag vervaardigen; de nieuwste PFR-ovens (zoals geïntroduceerd door Lhoist in Brazilië in 2008) kunnen wel 800 ton per dag leveren; moderne draaiovens met verticale voorverwarmers kunnen tot 1.250 ton/dag produceren.

Energierendement

Het energierendement van moderne industriële ovens verschilt ook, van 55% voor draaiovens die voorzien zijn van voorverwarmers tot meer dan 80% voor PFR-ovens.

Grootte van de lading

De maat van de steen die in de oven kan worden gevoerd hangt af het oventype: Schachtovens kunnen fijne fracties niet calcineren en worden over het algemeen gevoed met stenen van 25 mm tot 180 mm. Draaiovens kunnen worden geladen met kleinere korrelgroottes om te zorgen voor een optimaal en duurzaam gebruik van alle materialen uit de groeve.

De keuze van oventype is enerzijds gebaseerd op de productkwaliteit die de markten vragen, anderzijds ook op de noodzaak van een goed gebalanceerde groeve-exploitatie. Teneinde voor een oventype te kunnen kiezen, is het van essentieel belang inzicht te hebben in de door de klant gevraagde kwaliteit van het product.