Omdannelse af sten til brændt kalk eller brændt dolomit

Ovne er i centrum for omdannelsesprocessen, hvor karbonat råvarer laves om til en oxid – brændt kalk eller brændt dolomit – som giver en omfattende række egenskaber, der kan udnyttes af kunderne.

 

  

 

 


 

Kemisk omdannelse kræver betydelige mængder energi og opnås i store industrielle installationer. Forskellige typer teknologier anvendes, primært i roterovne og vertikale ovne.

 

 

 

Mere om roterovne

En roterovn er et langt, skråt rør, men en længde på omkring 100 m, der tilføres sten i størrelser fra 50 mm til mindre end 3 mm.

 

Rotationen og hældningen af ovnens skal giver de tilførte sten mulighed for at rulle fra toppen til bunden. Ladningen optager kun 10 % af ovnskallens tværsnitsflade; det resterende område er fyldt af gasstrømmen. 

 

Ladningen bliver i roterovnen i 6 til 8 timer. Dér gennemgår den en gradvis stigning i temperaturen, inden den når en dekarboniseringszone, hvor den udsættes for høje temperaturer. Dette sker nær brænderen, hvor brændslet indsprøjtes. Roterovne bruger normalt brændere til flere brændstoftyper, som gør det muligt at indsprøjte flere forskellige typer brændstof på samme tid. Flammeprofilen kan tilpasses fra skarp til lang ved at justere brænderens indstillinger.

Roterovne genererer brændt kalk med kontrolleret reaktivitet og sikrer total dekarbonisering med en meget lav værdi for rest-CO2. Disse ovne bruges til at opfylde specielle produktspecifikationer som f.eks. brændt kalk med lavt indhold af svovl eller specielt reaktiv brændt kalk/brændt dolomit og hjælper med at forbedre ressourceeffektiviteten.

 

Mere om skaktovne

Skaktovne med blandet tilførsel

Skaktovne med blandet tilførsel konstrueres normalt som en gruppe ovne, hvor kalkstenen (eller dolomiten) blandes med en ladning af fast brændsel. Luft til køling af den brændte kalk blæses ind gennem bunden af skaktovnen for at fungere som forbrændingsluft for brændstoffet blandet med stenen øverst i ovnen. Disse ovne kan generere ekstremt høje maksimale temperaturer. Ladningen udsættes for overbrændingsforhold. Disse ovne bruges til at fremstille brændt kalk med meget lav reaktivitet, måske endda dødbrændt dolomit. 

I andre skaktovne gør adskillige niveauer af laterale lanser det muligt at indføre brændstof i en brændingszone og derved generere en kraftig stigning i temperaturen.

Ringformede skaktovne

Ringformede ovne er en videreudvikling af skaktovne. For at tilføre alternative typer brændstof i ovnen omfatter den eksterne brændkamre på to niveauer. Der er 4 eller 5 brændkamre på hvert niveau afhængigt af ovnens kapacitet. I disse ovne skaber en indvendig cylinder en ringformet zone, gennem hvilken ladningen passerer (heraf navnet ‘ringformet ovn’).

Recirkulering af gasstrømmen i den tomme centrale cylinder betyder, at længden af den effektive dekarboniseringszone kan udvides helt ned til niveauet for de nedre brændere. Dette gør det muligt at fremstille brændt kalk med en højere reaktivitet, hvilket ikke er muligt med en klassisk skaktovn.

Regenerationsovne med parallelstrømning (PFRK)

PFR-ovnen er en meget effektiv skaktovn, der består af 2 eller 3 skakte, som er indbyrdes forbundne med en central tværkanal. Energi tilføres via lanser, som går ind i ladningen. Nogle ovne er udstyret med 19 lanser, moderne ovne er udstyret med 33 lanser i hver skakt. PFR-ovne fungerer i skiftende tilstande; en brændingscyklus og derefter en forvarmningscyklus. Når en skakt er i brændingstilstand, får den energi fra spidsen af lanserne, mens den anden skakt er i forvarmningstilstand. Ca. hvert 12. minut stoppes brændstofindsprøjtningen, og aktiviteten i hver skakt ændres; den skakt, der var i brændingstilstand, skifter til forvarmningstilstand og omvendt. Lagets temperatur stiger cyklisk, mens det bevæger sig ned gennem ovnen under forvarmningsfasen, indtil det når niveauet med lansespidsen. Dette følges af en kalcineringsfase ved en mellemliggende temperatur (mindre end 1100° C) i en periode på 9 timer, hvilket fører til fremstilling af reaktiv brændt kalk. Cyklisk forvarmning kombineret med genanvendelse af gas i de øverste dele af skakterne giver disse ovne fremragende termisk effektivitet.

En sammenligning af ovnteknologier

Produktion

Kapaciteten for industrielle kalcineringsværktøjer varierer: Skaktovne kan give omkring 60 ton færdigt produkt om dagen; de nyeste PFR-ovne (som f.eks. blev introduceret af Lhoist i Brasilien i 2008) kan levere op til 800 ton om dagen; moderne roterovne med vertikale forvarmere kan producere op til 1.250 ton/dag.

Energieffektivitet

Energieffektiviteten for moderne industriovne varierer også – fra 55 % for roterovne udstyret med forvarmere op til mere end 80 % for PFR-ovne.

Ladningens størrelse

Størrelsen på ovnens råvarefødning afhænger af teknologitypen. Skaktovne kan ikke kalcinere fine kornstørrelser og får generelt tilført stenstørrelser fra 25 mm op til 180 mm. Roterovne kan fødes med mindre kornstørrelser for at sikre mere optimeret, bæredygtig kalkbrudsdrift.

Valget af anvendt teknologi forbedrer ressourceeffektiviteten og er baseret på de produktkvaliteter, der kræves af markederne, samt på velafbalanceret kalkbrudsudvikling og forbedret ressourceeffektivitet. For at vælge en teknologi for en ovn er det afgørende at forstå de egenskaber ved det kalcinerede produkt, som kunderne ønsker, ligesom det også er vigtigt at kende egenskaberne ved de sten, der er tilgængelige i vores aflejringer.