Kalk - UTRM
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<strong>Kalk</strong>:Produktion undAnwendungenDr. Heiko SaureRheinkalk GmbHAm <strong>Kalk</strong>stein 142489 Wülfrathheiko.saure@rheinkalk.de1 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong> Grundlagen - ÜbersichtWas ist <strong>Kalk</strong>?Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?Wofür wird <strong>Kalk</strong> gebraucht?2 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Rheinkalk Standorte950 Beschäftigteca. 3 mio t gebrannte Produkteca. 9 mio t ungebrannte ProdukteWerk MiddelRheinkalk Hagen-HaldenWerk SalzhemmendorfWerk FlandersbachWerk DornapWerk HönnetalRheinkalk HDWWerk MessinghausenRheinkalk GrevenbrückRheinkalk Akdolit<strong>Kalk</strong>gesteinDolomitgesteinFilm3 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong>markt Deutschland/Flandersbach(gebrannte Produkte)Deutschland 7,0 Mio tWerk Flandersbach 1,70 Mio tBaustoffindustrie:5 %Baustoffindustrie:25 %Umweltschutz:20 %Stahlindustrie:40 %Umweltschutz:20 %ChemischeIndustrie:20 %Stahlindustrie:55 %ChemischeIndustrie:15 %4 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Geologie/GeographieMitteleuropa im DevonGebirgeLandmasseSchelfDeutschlandÄquator5 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Lagerstättette Wülfrath-Flandersbach<strong>Kalk</strong>gestein• Oberdevon ca. 370 - 375 Mio. Jahre altMächtigkeit 250 - 350 m• ∅ Zusammensetzung– CaCO 3 96 - 97 %– MgCO 3 1,0 - 1,5 %– SiO 2 1,0 - 1,5 %– S < 0,02 %• Hier fördern wir ca. 7 Mt Rohstein pro Jahr6 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Fauna: devonischer MassenkalkRiffbewohner:<strong>Kalk</strong>schwämme, Korallen, MuschelnSchnecken; Armfüssler (Brachiopoda)7 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Rohmaterialien für <strong>Kalk</strong><strong>Kalk</strong>steinDer Rohstoff für alle <strong>Kalk</strong>produkteist ein natürlicher Stein:<strong>Kalk</strong>stein, er besteht zum allergrößtenTeil aus Calciumcarbonat.Kistallstruktur: Calcit = <strong>Kalk</strong>spat; Aragonit, VateritVorkommen: <strong>Kalk</strong>stein, Marmor, Muschelkalke,Tropfsteine, KreideChemische Formel: CaCO 3Dichte 2,93 g/ cm 3 ; löst sich in Salzsäure aufDolomitWenn <strong>Kalk</strong>stein eine größere Portion Magnesium enthält, nennt man es:Dolomit, oder Dolomitstein.Chemische Formel: CaCO 3 x MgCO 3Dichte 2,9 g/cm 3 ; löst sich nur sehr langsam in Säure8 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong> – ein unentbehrlicher RohstoffCalcit CaCO 3sehr viele verschiedene Kristallformen !!Kristallgitter : trigonalhier : typisch sattelförmige KristalleDolomit CaMg(CO 3 ) 2oft gelbbraun oder braune Färbungen !Kristallgitter : rhombischAragonitTropfsteineSinterterassen, Türkei9 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Was ist <strong>Kalk</strong>?BranntkalkBranntkalk (Calciumoxid, oderStückkalk, oder Weißfeinkalk),wird durch Brennen von <strong>Kalk</strong>steinbei Temperaturen oberhalb900°C hergestellt. Dieses hochreaktiveProdukt ist für sehr vieleindustrielle Prozesse von großerBedeutung.Chemische Formel: CaODolomitkalkDolomitkalk (oder Dolomit, oder gebrannter Dolomit) wird durch Brennenvon Dolomitstein hergestellt. Weichbrannt-Dolomit und Sinterdolomit unterscheidensich nur durch ihren Brennprozess.Chemische Formel: CaO x MgO10 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Was ist <strong>Kalk</strong>?<strong>Kalk</strong>hydrat<strong>Kalk</strong>hydrat (Calciumhydroxid, Weißkalkhydratoder Löschkalk) ist ein trockenesPulver, hergestellt durch kontrolliertesReagieren von Weißfeinkalk mit Wasser.Diese Reaktion setzt Wärme frei.Chemische Formel: Ca(OH) 2<strong>Kalk</strong>milch<strong>Kalk</strong>milch ist eine Aufschlämmung (Suspension)von <strong>Kalk</strong> in Wasser. Diesessaubere und sichere Produkt eröffnetkostengünstige Lösungen, weil es sicherund einfach in der Handhabung ist.11 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?<strong>Kalk</strong>stein<strong>Kalk</strong> Herstellprozess<strong>Kalk</strong>1<strong>Kalk</strong>steinGewinnen &Aufbereiten2<strong>Kalk</strong>Brennen3<strong>Kalk</strong>Veredeln12 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?1<strong>Kalk</strong>steinGewinnen &AufbereitenSprengenLaden &TransportBrechenWaschenKlassierenLagernBohrenSprengen Brechen Waschen13 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?1<strong>Kalk</strong>steinGewinnen &Aufbereiten2<strong>Kalk</strong>BrennenAbziehenBeschickenBrennstoffZufuhrBrennenEntstaubenKühlen14 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?1<strong>Kalk</strong>steinGewinnen &Aufbereiten2<strong>Kalk</strong>Brennen3<strong>Kalk</strong>VeredelnLagernBrechen Mahlen/Sichten Verladen TransportWie funktioniert das Sichten?MahlenAufgabeFeingutGrobgutFeingut15 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?<strong>Kalk</strong>stein+Hitze<strong>Kalk</strong>+Kohlenstoffdioxid• Man braucht ca. 2 Tonnen <strong>Kalk</strong>stein für 1 Tonne <strong>Kalk</strong>• Theoretisch benötigt man 3,1 GJ für die Herstellungeiner Tonne <strong>Kalk</strong> ~ 130 kg/t Braunkohlenstaub• In der Praxis liegt der Wert zwischen 3,9 und 10 GJ proTonne <strong>Kalk</strong> je nach verwendetem Ofentyp16 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong>-QualitQualitätentenRaster-Elektronen-MikroskopieMikrogefüge von Weichbranntkalk, BruchflächeWeichbranntkalk Wülfrathca. 2500 fach vergrößert17 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.20130,010mm
<strong>Kalk</strong>-QualitQualitätentenRaster-Elektronen-MikroskopieMikrogefüge von Hartbranntkalk, BruchflächeHartbranntkalk Wülfrathca. 2500 fach vergrößert18 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.20130,010mm
OCO<strong>Kalk</strong>steinCaCO 3Recarbona-tisierenHOCaOHCaOCOOCOOtechnischer<strong>Kalk</strong>-kreis-Brennen> 900 °CCaO<strong>Kalk</strong>CaO<strong>Kalk</strong>hydratCa(OH) 2laufOHHLöschen19 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.201301. C. 06.
Energievorgänge nge <strong>Kalk</strong>kreislaufEnergie-Inhalt- CO 2<strong>Kalk</strong>brennen<strong>Kalk</strong>brennen100 %AufnahmeCaOca. 40 %Abgabe<strong>Kalk</strong>löschen+ H 2OCa(OH) 2CaCO 3RecarbonatisierenRecarbonatisieren+ CO 2- H 2Oca. 60 %AbgabeCaCO 320 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013Zeit01. C. 06.
CO 2 im <strong>Kalk</strong>prozess• Brennen von <strong>Kalk</strong>stein– CaCO 3 CaO + CO 21,78 t 1t + 0,78 t• Verbrennen von Braunkohlestaub– C + O 2 CO 20,12 t 0,44 t• Gesamtbilanz <strong>Kalk</strong>brennen– 1,22 t CO 2 pro t <strong>Kalk</strong>(0,78 t CO 2 für <strong>Kalk</strong> +0,44 t CO 2 für Prozesswärme)MittlererOfenEnergieverbrauch[GJ/to Produkt]Maerzofen 3,9Ringschachtofen 4,3Normalschachtofen 4,4Drehrohrofen mit Vorwärmer 5,6Drehrohrofen ohne Vorwärmer 7,5Emissionen [tCO2/t Produkt]<strong>Kalk</strong> 0,7848Dolomit 0,9132BrennstoffHeizwert (Hu) Em issionen[GJ/to] [to CO2 /GJ]Erdgas 35,3 0,056Flüssiggas 45,7 0,065Heizöl EL 42,5 0,074Schweröl 40,8 0,078Altöl 36,6 0,079Steinkohle 29,3 0,093Braunkohlenstaub 22,1 0,096Anthrazit 28,7 0,098Petrolkoks 32,0 0,101Steinkohlenkoks 27,5 0,10521 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wie wird <strong>Kalk</strong> hergestellt?Antiker<strong>Kalk</strong>ofenvor ca. 3.500JahrenAbdeckungFeuerfesteAusmauerungca. 100StundenHerstell-dauer22 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Öfen für f r das KALKbrennenMaerz-OfenoderGleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Ofen<strong>Kalk</strong>brennen:Durchlaufzeit ca. 36 Std.3,9 GJ/t <strong>Kalk</strong> (WB)Wirkungsgrad ca. 80 %23 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Prozess <strong>Kalk</strong>-Drehrohrofen6BrennstoffAufbereitung1<strong>Kalk</strong>stein ZufuhrVorwärmer27Entstaubung3Ofen<strong>Kalk</strong>VeredelungKühler4524 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Wofür wird <strong>Kalk</strong> gebraucht?Wasser, Boden, Gas, Düngemittel,Zucker, Soda, Stabilisator, Farbe,Beschichtungen, Mörtel, Stuck,Zement, Leder, Roheisen, Stahl,Kunststoff (PO), Glas, Papier,Petrochemikalien, Pharmazeutika25 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Stahl HerstellungBranntkalk reagiert mit den Verunreinigungenund bildet eine basische Schlacke.Dolomit beschleunigt die Schlackenbildungdurch erhöhte Schaumbildung.Dolomitkalk erhöht die Lebensdauer derfeuerfesten Ausmauerung des Konvertersund schützt ihn vor den aggressiven Verunreinigungenim heißen Metall. AddierterDolomit erhöht das MgO in der Schlackeund schützt durch seine hervorragendePufferkapazität. MgO-Partikel sind ein excellenterSchutz für die Ausmauerung. DerMgO-Überschuss fällt Verunreinigungen,schützt Feuerfestmaterial und stopftLöcher, sodass Reparaturen vermindertwerden.26 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
<strong>Kalk</strong> in der Glasindustrie <strong>Kalk</strong>stein, Dolomit undSoda werden auch in derGlasindustrie gebraucht.Dolomit wird hauptsächtlich beider Float-Glasherstellung eingesetzt.Diese Magnesiumquellestabilisiert die Glasphase underhöht die Beständigkeit gegennatürliche und chemischeAngriffe.27 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
<strong>Kalk</strong> zur Herstellung von Soda <strong>Kalk</strong>stein (CaCO 3 ) wird beider Herstellung vonSoda (Na 2 CO 3 ) ausSteinsalz (NaCl) benötigt. Soda ist ein wichtigerRohstoff für die Produktionvon Waschmitteln.28 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong> in der Chemie<strong>Kalk</strong> ist ein wichtiges Reaktionsmittel beichemischen Synthesen, z.B. bei derHerstellung von Propylenoxid für dieKunststoffsynthese.<strong>Kalk</strong>stein braucht man ebenso für dieHerstellung von Arznei-mitteln (z.B. Calciumtabletten,Zahncreme (PCC) und Kosmetika).Bei der Herstellung von Farben undLacken ist <strong>Kalk</strong>stein ein wichtigerBestandteil.29 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong> in der Papierindustrie<strong>Kalk</strong> wird traditionell zur Rückbildung derkaustischen Soda, Rückstand der Papierbreiherstellung,in Natriumcarbonat eingesetzt.Hochreines Calciumcarbonat wird durcheine Reihe sorgfältig kontrollierter Reaktionenzu gefälltem Calciumcarbonat (PCC).Weißfeinkalk wird mit Wasser zu einer <strong>Kalk</strong>milchverrührt und CO 2 -Gas hinzugefügt.Das Reaktionsprodukt ist ein sehr feinesgefälltes Calciumcarbonat (CaCO 3 ). DiesenFüllstoff setzt die Papierindustrie zur Erhöhungdes Weißgrades, der Lichtechtheitund der Beschaffenheit ein.<strong>Kalk</strong> wird auch zur Wasserenthärtung fürdas Prozesswasser genutzt.30 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
<strong>Kalk</strong> in der LandwirtschaftVerschiedene Mischungen aus <strong>Kalk</strong>,<strong>Kalk</strong>stein und Dolomit werden in derLand- und Forstwirtschaft zur Verminderungdes Säuregehalts im Bodenund zur Erhöhung der Calciumbzw.Magnesiummineralien eingesetzt.Diese Mineralien sind für die Gesundheit der Pflanzen und den Ernteertragsehr wichtig.In der Forstwirtschaft stimulieren Dolomitprodukte die Photosynthese,da sie die Säuren im Boden neutralisieren, verbessern die Mineralienaufnahmeund erhöhen damit wesentlich die Produktivität der Waldwirtschaft.31 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
<strong>Kalk</strong> in der BauwirtschaftWeißfeinkalk setzt man zur Bodenstabilisierung,z. B. Trockenlegung und Bodenverbesserungfeuchter oder tonhaltiger Bödenein.<strong>Kalk</strong> wird immer häufiger zum Verfüllen desausgebaggerten Materials in städtischenRegionen verwendet.<strong>Kalk</strong>hydrat verbessert die Haltbarkeit vonAsphaltgemischen für den Straßenbau. Ererhöht die Widerstandsfähigkeit gegen dieAsphalt-Ablösung, vermindert die Spurrillenbildungund beugt der Alterung vor.32 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
BaustoffindustrieBaumeister nutzten die Eigenschaften des<strong>Kalk</strong>es über Jahrtausende, wie bei denägyptischen Pyramiden oder der chinesischenMauer. Heute setzt man kalkhaltigeMörtel beim Hausbau, in Putzen und beiHausfassaden ein.Außerdem, <strong>Kalk</strong> wird immer mehr für dieHerstellung moderer Baustoffe wie Porenbetonund <strong>Kalk</strong>sandstein genutzt. Diesehochwertigen Materialien haben ausgezeichneteWärme- und Schallisoliereigenschaftenund sind leicht zu verarbeiten.33 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
Flüssigboden34 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
AbgasreinigungEntschwefelungIn Kraftwerken und anderen Industrieunternehmenverursachtdie Verbrennung von Braunkohle,Kohle oder Heizöl die Emissionvon Schwefeldioxid (SO 2 ).Auch Verbrennungsanlagen für Hausmüll und Industrieabfälle emittierenSO 2 . Wird es nicht absorbiert, gelangen saure Abgase in die Luft undschädigen durch sauren Regen Gebäude, Böden und den Wald.Häufig wird das SO 2 mittels <strong>Kalk</strong>steinmehl oder <strong>Kalk</strong>milch neutralisiert.Bei der Neutralisation entsteht zuerst Calciumsulfit, das durch Luftsauerstoffzu Calciumsulfat, Gips (CaSO 4 ), oxidiert wird. Dieses Produkt kannals Baumaterial recycelt werden.35 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
Schlammbehandlung<strong>Kalk</strong> wird häufig zur Entwässerung undStabilisierung von kommunalen undindustriellen Schlämmen benutzt, bevorsie verbrannt oder landwirt- schaftlichgenutzt werden. Auch zur Behandlungvon mit Kohlenwasser- stoffenverschmutzten Böden wird <strong>Kalk</strong>eingesetzt.<strong>Kalk</strong> erleichtert die Flockung, macht Schlamm stabiler, verhindert die Fäulnisbildung,reduziert die Geruchsbildung, eliminiert Krankheitserreger und bringtSchwermetallionen in wasserunlösliche Form. Er reichert Schlämme mit Calciumund Magnesium an, so dass sie in der Landwirtschaft wieder gut genutzt werdenkönnen.Mit <strong>Kalk</strong> konditionierter Schlamm ist leicht zu verteilen. Bauern nutzen den mitCalcium und/oder Magnesium angereicherten, getrockneten Schlamm zurErhöhung des pH-Wertes und die Verbesserung der Bodenstruktur.36 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
WasserreinigungIndustrielle AbwässerDer geregelte Einsatz von <strong>Kalk</strong>fällt die meisten Schwermetalleals unlösliche Hydroxide, Sulfateoder Phosphate.Weiches Wasser vermindert dieKesselsteinbildung.TrinkwasserTrinkwasser muss rein sein.<strong>Kalk</strong> eliminiert unerwünschteorganische Bestandteile undmetallische Spurenelemente.<strong>Kalk</strong> wird auch zum Enthärtenund mineralisieren des Trinkwassersbenutzt.37 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013zurück
<strong>Kalk</strong>anwendungen im BereichWasser/SchlammTrink & Prozess-WasserAbwasserSchlamm pH-Stabilisierung Entcarbonisierung Entsäuerung CO 2-Entfernung Aufhärtung Schwebbettfilter Flockulation Schwermetallfällung Geschmacksverbesserung Neutralisation Emulsionsspaltung Sulfatreduktion Geruchsbindung Phosphatfällung Flockung Fest/Flüssigtrennung Adsorbtion Trübungsverbesserung Pufferkapazität Schwermetallfällung Eindickung Entwässerung Nachkalkung Hygienisierung Trockensubstanzerhöhung Sterilisation Imobilisierung vonSchwermetallen Verbesserung der Bodenu.Düngeeigenschaften38 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
<strong>Kalk</strong>-Kohlensäure-Gleichgewicht inbiologischenKläranlagenDer Abbau von Kohlenstoff undStickstoff bringt Säuren ins Abwasser<strong>Kalk</strong> neutralsiert und bindet freieKohlensäure in Form von Hydrogencarbonat(HCO 3=Puffer) gelöst inWasser.Im <strong>Kalk</strong>-Kohlensäre-Gleichgewicht wirdSchlammflocke mit <strong>Kalk</strong> stabilisiert,sedimentiert leichter und läßt sichbesser entwässern.39 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Braunkohle Tagebau in der LausitzTagebau, Kraftwerke und Bergbaufolgeseen40 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Seenkalkung –einfach, schnell, flexibel, kostengünstigVom LKW zum See ins Wasserauf dem Wasser Beladung mit dem Reagenz Spreading Verteilung41 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
Danke…für IhreAufmerksamkeit!42 heiko.saure@Rheinkalk.de, <strong>Kalk</strong>vortrag RUB 07.05.2013
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