Herstellung von Zementklinker. Verfahrensbeschreibung und Analysen zum Einsatz von Sekundärbrennstoffen

Durch den hohen Anteil der Energiekosten an der Wertschöpfung des fertigen Zements und durch den immer härter werdenden Wettbewerb ist die Zementindustrie daran interessiert, die Energiekosten zu senken. Daher gewinnt der Einsatz von kostengünstigen Sekundärbrennstoffen, die aus Abfällen bestehen, für die Zementindustrie immer mehr an Bedeutung. Mit zunehmendem Sekundärbrennstoffeinsatz treten die Zementwerke jedoch in direkte Konkurrenz zu den anderen Abfallbehandlungsanlagen. Es ist zudem ungeklärt, welche Auswirkungen ein erhöhter Einsatz von Sekundärbrennstoffen auf den produzierten Zement hat. ... mehrDies gilt insbesondere für den Verbleib von Spurenelementen, die in den Sekundärbrennstoffen enthalten sind. Aus diesem Grund wird der Einsatz von Sekundärbrennstoffen in der Zementindustrie von Fachkreisen, Politik und Teilen der Gesellschaft kontrovers diskutiert.
In der vorliegenden Studie werden die derzeitigen Kenntnisse zur Mitverbrennung von Abfällen bei der Zementherstellung zusammengestellt. Hierzu werden zunächst die unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von Zementklinker beschrieben. Den größten Anteil an der Klinkerproduktionskapazität hat das Trockenverfahren. Hier kommen Drehrohröfen mit mehrstufigen Zyklonvorwärmern mit oder ohne Calcinator oder lange Trockenöfen mit integriertem Vorwärmer zum Einsatz. Die größte Bedeutung haben die Zyklonvorwärmeröfen mit oder ohne Calcinator, die in Deutschland einen Anteil von ca. 85 % an der gesamten Klinkerkapazität haben.
Anschließend wird das Verhalten der mit Rohstoffen und Brennstoffen in den Klinkerbrennprozeß eingetragenen Schwermetalle in der Anlage beschrieben. Die Schwermetalle werden dabei je nach Flüchtigkeit der Elementverbindung direkt in den Klinker beim Klinkerbrennprozeß eingebunden oder aber als Filterstaub dem Klinker als Zumahlstoff bei der Zementherstellung beigemischt.
In einem weiteren Berichtsteil werden die zu Beginn des Jahres 1999 in Deutschland vorhandenen Klinkerproduktionskapazitäten (Standort der Anlage, Ofentyp, Kapazität) erfaßt und - aus Geheimhaltungsgründen \- in aggregierter Form dargestellt. Zusätzlich erfaßt wurden für die einzelnen Anlagen die genehmigten Einsatzmengen an Sekundärbrennstoffen (Art und Menge) und den tatsächlich eingesetzten Mengen gegenübergestellt. In den Anlagen, die eine Genehmigung zum Einsatz von Sekundärbrennstoffen besitzen, könnte danach 45% des Energiebedarfs durch diese Brennstoffe gedeckt werden.

Manufacture of cement clinker - Description of the process and analysis of the use of secondary fuels
The manufacture of cement clinker is an energy-intensive process. The high share of energy costs in production costs of cement and the steadily increasing international competition has intensified the cement industry's efforts to reduce energy costs. Therefore, the use of waste as low-cost secondary fuel is increasingly important for the cement industry. However, with the growing use of secondary fuels, forces the cement plants into a competition with thermal waste treatment facilities. ... mehrFurther on, the effect of the increased contamination of the cement clinker by the use of secondary fuels has its quality is not clear. Therefore, the use of waste as alternative fuel in the cement industry is subject of controversies in professional circles, politics and parts of society.
The aim of this work is to summarise the present knowledge on the co-incineration of waste in the clinker manufacturing process. In a first step different processes for clinker production are described. In Europe, especially in Germany, the most relevant process for clinker production is the dry process. In this process rotary kilns with mainly multi stage suspension preheaters with or without precalciners are used. In Germany these kilns have a share of approximately 85% in the total clinker capacity.
Afterwards, the distributions and interrelationships of heavy metals introduced through raw materials and fuels are performed. The heavy metals are either directly retained in the clinker depending on the volatility of the metals or incorporated into the fly ash which is grinded with clinker during cement production.
In a further step the clinker production capacities for Germany (sites, kind of preheater kiln, capacity) for the beginning of 1999 were collected and - due to observance of secrecy - presented in an aggregated form. Additionally, the type and amount of secondary fuels (kind and amount) which could be used due to official approvals are evaluated and compared with amounts really used. In all plants which have a permission for a co-incineration of secondary fuels, 45% of the energy consumption could be met by using them.