CN108025314B - 用于制备和活化生料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于提供和活化生料的方法。通过研磨机分级器组合装置中的研磨滚筒来将生料磨碎。研磨机分级器组合装置设置并操作成能生产细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间研磨产品。在该方法中，通过研磨机分级器组合装置将一部分研磨产品磨碎至直径<5μm。然后，在细粒分级组件中对研磨产品进行进一步分级，该细粒分级组件具有分离限值，以便将细度低于D50＝6μm的超细粒分离出来。本发明还涉及用于执行根据本发明的方法的系统装置。

Description

用于制备和活化生料的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的方法。本发明还涉及用于执行这种方法的设备。
背景技术
已知有用于制备生料的方法，其中通过研磨机分级器组合装置中的研磨滚筒来将生料磨碎。在这里，研磨机分级器组合装置具有分级器和立式研磨机，其中该立式研磨机具有研磨盘和多个研磨滚筒。研磨机分级器组合装置设置并操作成能通过供给到研磨机分级器组合装置中的生料来制造研磨产品，其细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间。在这里，在第一分级中，将通过研磨滚筒至少研磨一次的生料从研磨机分级器组合装置的分级器中作为被拒粗料(也称为超粒径料)的供给回到立式研磨机的研磨盘处，以通过研磨滚筒进行进一步研磨。
为了执行该通用方法，已知有用于制备生料的具有研磨机分级器组合装置的设备。在这里，研磨机分级器组合装置具有分级器和立式研磨机，该立式研磨机又具有研磨盘和多个研磨滚筒，该多个研磨滚筒优选地成对地相对设置。研磨机分级器组合装置设计成能通过研磨滚筒将生料磨碎成细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品。
此外，研磨机分级器组合装置还构造成能在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过研磨滚筒至少研磨一次的生料从研磨机分级器组合装置的分级器供应回到立式研磨机的研磨盘处，以通过研磨滚筒进行进一步研磨。
例如，可从专利文献EP 0 696 558 A1中得知类似的方法。该方法用于制造超细的水泥粘合剂混合物。在这里，通过球磨机来研磨熟料，直到其具有所需的细度为止。在该文献中还描述了针对粒状炉渣进行相同的处理，以制造粒状炉渣的超细粉末。该方法和相应的设备确实能制造超细的研磨熟料和粒状炉渣，但是与普通水泥的制造成本相比，其成本显著增加。
快速冷却的且玻璃体硬化的高炉炉渣被称为粒状炉渣。由此，其为由高炉中的生铁产品所产生的副产品。磨碎的粒状炉渣已经用作为复合水泥的组成部分超过100年了。复合水泥为除了主要组成部分“波特兰水泥熟料”之外还具有一个或多个其他主要组成部分的水泥。作为水泥中的其他主要组成部分的复合材料同时还尤其可用于减少CO2的排放，这是因为与波特兰熟料的生产相比，复合材料的生产会产生明显较少的CO2排放。复合材料的一个实施例为粒状炉渣。
除了来自于生铁产品的高炉炉渣之外，特别地，还会在生产钢时产生炼钢炉渣。因为其来源于根据Linz-Donawitz方法的熔化物，因此其也被称为LD炉渣。其还被称为BOF(碱性氧气转炉)炉渣。LD炉渣具有熟料相的成分，原则上，也可考虑将该熟料成分用作为复合水泥中的复合材料。例如，可具有3质量％至8质量％之间的阿利特(C3S，硅酸三钙)和18质量％至26质量％之间的贝利特(C2S，硅酸二钙)。另外，包含于其中的5质量％至40质量％之间的玻璃相可被认为具有潜在的反应性。然而，还不能通过使用这里所提到的熟料的水硬性和玻璃相来制备LD炉渣。因此，不像粒状炉渣那样，LD炉渣目前还不能用作为水泥中的主要成分，而是仅能用作为道路施工中的填料，以及少量地用作为肥料。然而与其他添加剂相关的，最近的监管条例要求不能再继续这种使用。这会导致LD炉渣的废弃增多。然而，由于目前的欧盟环境条例，这种废弃是有问题的，这是因为由于所需的环境标准而部分地不再允许这种废弃。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够有效地且成本高效地实现的用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的方法和设备。本发明还涉及目前尚未用于水泥的LD炉渣的制备和活化。
根据本发明，该目的可通过具有如下所述的特征的用于制备和活化生料的方法来实现，并可通过具有如下所述的特征的用于制备和活化生料的设备来实现。
在从属权利要求和说明书以及附图和对附图的说明中提出了本发明的有利的实施方案。根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的方法。其中，通过研磨机分级器组合装置中的研磨滚筒来对所述生料进行研磨。所述研磨机分级器组合装置具有分级器和立式研磨机，所述立式研磨机具有研磨盘和所述研磨滚筒。所述研磨机分级器组合装置设置并操作成能生产细度在D50＝3μm和D50＝12μm之间的研磨产品，并且在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过研磨滚筒至少研磨一次的生料从研磨机分级器组合装置中的分级器处供给回到所述立式研磨机的研磨盘处，用于通过所述研磨滚筒进行进一步研磨。其中，通过所述研磨滚筒将一部分研磨产品磨碎至粒径小于5μm，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，将所存在的凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相释放出来。在超细粒分级器单元内，将所述研磨产品进一步分级成细粒和超细粒。所述超细粒分级器单元操作并设定有分离阈值，使得能将细度低于D50＝6μm的超细粒分离出来。将所述细粒从制备过程中移除，并提供用于建筑材料应用。将所述超细粒供给到过滤器处。其中，将工艺气体从研磨机分级器组合装置经由超细粒分级器单元而引导至过滤器处，且通过所述过滤器将所述超细粒从所述工艺气流中分离出，并将所述超细粒供给用作为水泥中的复合材料。其中，在所述超细粒中，在具有潜在反应性的生料的情况下，通过释放来活化至少一部分凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相，和/或通过显著增大的颗粒表面积来提高整体反应性。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的设备，其具有研磨机分级器组合装置，其具有分级器和立式研磨机，所述立式研磨机具有研磨盘和研磨滚筒。其中所述研磨机分级器组合装置设计成能通过所述研磨滚筒来将所述生料磨碎成细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品。其中，所述研磨机分级器组合装置设计成能在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过所述研磨滚筒研磨至少一次的生料供给回到所述立式研磨机的研磨盘处，用于通过所述研磨滚筒进一步研磨。所述设备还包括超细粒分级器单元和过滤器，其中所述超细粒分级器单元设计成能在另外的分级中将所述研磨产品分级成细粒和超细粒，其中所述过滤器设计成能将超细粒从来自于所述超细粒分级器单元的工艺气流中分离出来。其中，所引导的工艺气流从所述研磨机分级器结合装置经由所述超细粒分级器单元而被提供到所述过滤器处，所述过滤器设计成能对在所述研磨机分级器结合装置中磨碎的生料进行输送。研磨机分级器组合装置设计成能将一部分研磨产品磨碎至具有小于5μm的直径，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，将所存在的凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相释放出来。所述超细粒分级器单元能设定分离阈值并在所述分离阈值处操作，使得能将细度低于D50＝6μm的超细粒分离出来。所述超细粒分级器单元构造成旋流器装置，其中能够为了通过旋流器中的流速来调节分离阈值而输送烟道气体。
在根据本发明的方法中，在普通的研磨过程中，通过研磨滚筒将一部分研磨产品磨碎至直径<5μm，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，能将所存在的凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相释放出来。在研磨机分级器组合装置中进行研磨和第一分级之后，在超细粒分级器单元中将研磨产品进一步分级成细粒和超细粒。
超细粒分级器单元操作并设定有分离阈值，以便将细度低于D50＝6μm的超细粒从研磨产品中分离出来。在超细粒分级器单元中进行分级之后，将细粒从制备过程中移除，并提供用于建筑材料应用。在第二分级之后，将超细粒供给到过滤器处。
这可通过从研磨机分级器组合装置经由超细粒分级器单元而被引导至过滤器的工艺气流来实现。通过过滤器，能将超细粒从工艺气流中分离出来，由此能将其供应用作为水泥中的复合材料，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，在超细粒中，能通过释放来活化至少一部分凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相，和/或通过显著增大颗粒表面积来增大整体反应性。
在本发明的范畴内，具有水硬性的生料用来表示与水一起硬化并在硬化之后防水的生料。该生料的一个实施例为波特兰水泥熟料，其中水泥相阿利特和贝利特能确保硬化。具有潜在水硬性的生料还可在添加水的时候硬化，但是必须在反应开始的时候例如存在有碱性刺激物或硫酸盐刺激物。粒状炉渣例如为具有潜在水硬性的生料。
在本发明的范围内，具有惰性的生料为基本上不与水反应的生料。例如，石灰石可以为惰性复合材料。此外，在本发明的范围内，具有凝硬性的生料可被看做为如果一直能将氢氧化钙当作为反应配合物就能与水反应以形成加强水化相的生料。硬煤飞尘为凝硬性物质的典型的例子。在本发明的范畴内，用语“具有潜在反应性的生料”可被理解为具有凝硬性的潜能、潜在水硬性或水硬性的生料。相应地，在本发明的范畴内，具有潜在水硬性的生料例如也可以是原则上具有水硬性的潜能的生料，这是因为其例如具有阿利特，但是还不能使用或活化这种特性。
在本发明的范畴内，具有潜在反应性的生料的活化可被理解为，通过加工或处理生料，可操控潜在反应相，使得它们能显著地有助于复合水泥中的强度。
根据本发明的方法使用具有分级器和立式研磨机的研磨机分级器组合装置。该立式研磨机自身具有多个配合的研磨滚筒，这些研磨滚筒通常成对地相对设置，并在研磨盘上转动。要被研磨或磨碎的生料被供给到立式研磨机中，并到达旋转的研磨盘上，其在研磨盘上形成研磨床。在该研磨床上，固定地设置且设计成能旋转的研磨滚筒进行转动，由此将所供应的生料(也被称为研磨材料)磨碎。
已知有用于研磨机分级器组合装置的不同操作模式。一方面，其可操作为溢流研磨机，其中被磨碎的研磨材料因重力而从研磨盘处掉下来，然后通过输送机构被供给到分级器处。另一方面，已知有作为风动排料研磨机的操作模式，其中从研磨盘上溢出的至少部分被磨碎的研磨材料通过朝向设置在研磨盘之上的分级器的方向的气流而被向上输送。然而，还已知有上述两种操作模式相关联的研磨方法。
在研磨机分级器组合装置的分级器中发生第一分级。在这里，还未被磨碎至足够小的研磨材料(其通常已被研磨滚筒研磨至少一次，由此形成研磨一次的生料)在分级器中作为粗料(也被称为超粒径料)而被拒绝，并被供给到立式研磨机的研磨盘处，以进行进一步研磨。已经被充分磨碎的生料从研磨机分级器组合装置中的处理和加工中释放出来。
本发明所基于的基本思想为，立式研磨机(尤其是例如为LOESCHE型的立式滚筒研磨机)有利于生产细度小于D50＝6μm的超细粒，以及在研磨所需的分级之后的第二分级。
本发明基于以下认知，即：在使用研磨机分级器组合装置的立式研磨机时，可以通过相对成本高效的方式来生产细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品。尤其是与通过球磨机进行的传统方法相比，生产具有这种细度的研磨产品需要明显较少的能量。在操作研磨机分级器组合装置来生产具有上述细度的研磨产品时，还有不可忽略的比例的生料被磨碎至直径<5μm。这部分产品的细度与传统的超细研磨材料(例如，超细熟料或超细粒状炉渣)相类似。
在本发明中，通过从原则上与超细水泥相比并没有整体地被特别细地研磨的研磨产品中分离出具有超细研磨材料所必需的细度的一部分产品，从而开拓了这种多样性。
根据本发明，在超细粒分级器单元中通过研磨产品的第二分级来实现这种分离。
针对方法而言，通过工艺气流来将研磨产品从研磨机分级器组合装置经由超细粒分级器单元而输送到随后的过滤器中。由此，在该过滤器中，将未在超细粒分级器单元中分离出来的超细粒从工艺气流中分离出来。
在超细粒分级器单元之后的产品为从其中分离出来的材料，即作为细粒的产品。其具有大于D50＝8μm的粒径分布，在下文中被称为细粒或细料。在过滤器中分离的材料具有小于D50＝6μm的细度，由此包含了在研磨机分级器组合装置中被磨碎至直径<5μm的材料中的一大部分。在下文中，这种材料被称为超细粒或超细料。
由此，通过根据本发明的方法，可以在无需额外的工作负荷的情况下生产细粒产品和超细粒产品，它们均例如可被独立地供给用于建筑材料工业中的应用。
在波特兰水泥熟料的研磨中，可将传统的熟料制造为细粒和作为超细粒的超细研磨熟料，而无需额外的工作步骤。通过使用立式滚筒研磨机，这可在与普通的研磨水泥熟料的生产相比无需大幅增加能量耗损的情况下来实现。这还可以应用于研磨其他水硬性、潜在水硬性、惰性或凝硬性的生料，例如粒状炉渣、飞尘、煅烧黏土或石灰石。
本发明的其他认知来自于例如为LD炉渣的潜在水硬性熟料的特性。如上文所述，原则上，它们具有反应相(阿利特、贝利特、玻璃相)。然而，目前还不能活化这些潜在的反应相。这意味着，还不知道应对LD炉渣进行如何的后续加工或处理，以活化潜在反应性。
在本发明的范围内可以得知，在LD炉渣中的有益于水硬性的熟料相(即，阿利特和贝利特以及玻璃相)通常被维氏体和/或其他非反应相或低反应的生长所覆盖。通过借由根据本发明的方法进行超细研磨，能确保有益于水硬性的熟料相和玻璃相被释放出来。这种释放和因超细研磨而产生的细度较高的这些相导致了LD炉渣在与水结合时能提供显著的独立的强度贡献。由于通过释放而活化了至少一部分潜在反应相，所以目前用作低品质材料的LD熟料由此还可用作为水泥中的复合材料。这意味着，LD炉渣超细粒可在水泥工业中用作为高品质复合材料。
在波特兰水泥熟料的研磨中，优势在于，与细粒产品相比，通过超细粒产品能因总的颗粒表面积的显著增加而实现整体活性的增加。显著增加的颗粒表面积还对波特兰水泥熟料以外的生料起作用，以在超细粒产品中实现整体活性的增加。从货币的角度来看，这导致了通过这种超细研磨得到的生料和水泥能够以显著较高的价格来报价，这是因为它们具有较高的性能。
D50的值描述了颗粒分布中的粒径分布，其中50质量％大于所示的颗粒直径阈值，且50质量％小于所示的颗粒直径阈值。特别地，在这里通过细度水平显示了该变量比常用的布莱恩比表面积更加适当。
因此，通过根据本发明的方法，例如可在波特兰水泥熟料的制备中获得传统的研磨熟料，且可获得作为第二产品的超细熟料，以用作为特种水泥的高品质用途。类似地，当使用粒状炉渣作为生料时，一方面可生产通过传统的方式研磨的粒状炉渣，另外还可以生产超细研磨的粒状炉渣，该超细研磨的粒状炉渣可用作为高品质的混凝土添加剂或水泥复合材料。
还可通过根据本发明的方法来生产具有较高性能的多元复合水泥。可通过不同的复合材料(例如，粒状炉渣、飞尘、石灰石粉)和水泥熟料来生产细粒部分和超细粒部分，它们可以混合在一起，以便针对不同的性能指标(例如，加工性能、强度和/或寿命)而得到理想的粒径分布。石灰石粉的细粒研磨和超细研磨都会导致高品质的粘合剂和水泥。细粒部分可用于生产高性能的波特兰石灰石水泥或含有石灰石的多元复合水泥，而超细粒部分可用作为用于更多快硬水泥和混凝土的非均相成核剂。
原则上，超细粒分级器单元可操作并设定有任意的分离阈值。然而，被证明为有利的是，该阈值优选地设定成使得在过滤器之后，10质量％至20质量％的生料可作为超细粒而从工艺气流中被分离出来。由于约5％至10％的生料通过研磨滚筒被磨碎至直径<5μm，且超细粒可具有小于D50＝6μm的粒径分布，所以生料的从10质量％至20质量％的范围是有利的。
原则上，还可以增加超细粒的比例部分。然而，这可能会导致必须在研磨机分级器组合装置中更大程度地研磨生料或研磨材料，这就会导致显著增加的能量需求。在作为超细粒的生料的10质量％至20质量％之间的范围内，超细粒的生产可在基本上没有增加研磨机分级器组合装置中的能源的情况下实现，由此准确地显示了根据本发明的方法的优势。
可将旋流器装置或并联的多个超细分级器用作为超细粒分级器单元。特别地，可将多级旋流器或旋流器组用作为旋流器装置。旋流器还可被称之为离心力分离器。使用旋流器装置的优势在于与动态分级器相比，它们不具备任何运动部件。另外，它们还具有较好的分离性能，且相对容易控制。
根据本发明的方法被证明有利于生料的使用，该生料的反应性成分被无反应性的成分或仅有略微反应性的成分的生长所覆盖，并因此在初始状态下与水一起时不会具有明显的硬化能力。LD炉渣可作为这里的一个例子。这一缺点可通过根据本发明的方法来克服。这特别是因为如上文所述，可以得知，对于这些生料而言，通过超细研磨可释放通常不能得到的潜在反应相。这些潜在反应相在被释放时可提供用于水泥的显著的强度贡献，从而在将来，这些生料还可用作为水泥中的主要成分。
原则上，可在研磨机分级器组合装置中进行生料的研磨，而无需添加其他材料。然而，被证明为有利的是，可以添加例如可降低研磨时的能量需求和/或导致水硬性状态的化学活化的助磨剂。在这里，例如可使用含有或不含有少量比例的含氯化物的盐的含胺助磨剂。例子有以下两种助磨剂，即：BASF的MasterCem-product系列中的LS 3116和ES 2168。
通过这种助磨剂，可在能量方面优化研磨。另外，通过添加胺，在使用LD炉渣超细粒时可激发超细粒和细粒中的水合作用。通过炼钢炉渣来生产超细粒的确切优势在于，不像其他水泥成分那样，其不会引入任何氯化物到水泥中。因此，也可在不超出水泥中的0.1质量％氯化物的阈值的情况下，使用包含少量含有氯化物的盐的助磨剂。
优选地，通过至少限制泄漏气体进入到工艺气流中的机构来将细粒从超细粒分级器单元中移除。例如，为此可使用一个或更多个回旋式气塞。特别地在使用旋流器装置时，进入到超细粒分级器单元中的泄漏气体是所不希望的，这是因为其会影响细粒分级器单元的分离性能和分离阈值。另外，工艺气流的总量会因此而增加，这会导致对整个设备进行控制的增加的需求。
在将旋流器装置用作为超细粒分级器单元时，细粒和超细粒之间的分离阈值例如可受到旋流器装置中的旋流器内的流速的影响。旋流器中的流速增大会导致超细粒的细度增大。反之亦然，旋流器中的流速减小会导致超细粒的细度减小。
例如可通过增加工艺气流的总量和/或减少旋流器装置中的有效的旋流器的数量来增大旋流器中的流速。这可通过从研磨机分级器组合装置经由旋流器装置到达过滤器处的工艺气流的量的整体增加而相对容易地实现。为此，特别地，可使用排粉风机或用于工艺气流的风机的控制。
有效的旋流器数量的减少会导致现有量的工艺气流被输送通过较少的旋流器。这会导致该较少的有效的旋流器中的流速增大。
在可作为替代或附加的另一可能性中，通过将一部分工艺气体从过滤器的下游处再循环并将该分出来的部分的工艺气体供给到旋流器装置的上游处来增大旋流器装置的区域内的工艺气流的量。
原则上，也可以将新鲜空气供给到旋流器装置上游的工艺气流中，以便增大工艺气流的量。原则上，新鲜空气或分出来的工艺气体的供应可在旋流器装置上游的任意位置处实现。有利的是，这可在紧邻于旋流器装置之前实现，否则在某些区域内会输送不必要地大量的工艺气体，这又使得必须考虑到管线的截面构造。
为了降低旋流器装置中的旋流器内的流速，可使用不同的方法。例如，可通过减少工艺气流的总量来降低流速。为此，可使用并相应地控制现有的风机(例如，排粉风机)。另一可能性为增加旋流器装置中的有效的旋流器的数量。在这里，现有量的工艺气流会被分开来通过特别地为并联的多个旋流器，从而总体上各个旋流器的工艺气流的量减少，这会导致流速降低。
另一可能性为将烟道气体有目的地供给到旋流器装置中的旋流器内，由此，同样可降低流速。烟道气体的供给会降低旋流器中心的旋流的速度，由此使分离阈值移动到粗糙部分处。然而，在这里要确保，在通过旋流器的总的工艺气流中有约20％比例的烟道气体时，旋流器内不再能实现足够的分离。
还可以通过将来自于旋流器装置上游的一部分工艺气体引开并将该部分工艺气流供给到旋流器装置的下游处来减少旋流器装置的旋流器中的工艺气体的量。由此，一部分工艺气体在旁路中被引导越过旋流器装置。
根据本发明的方法优选地可通过具有研磨机分级器组合装置的设备来执行。研磨机分级器组合装置具有分级器和立式研磨机，该立式研磨机又具有至少一个研磨盘和多个特别地为固定但旋转式设置的研磨滚筒。研磨机分级器组合装置设计成能通过研磨滚筒而将生料磨碎成细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品。在这里，研磨机分级器组合装置设计成能在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过研磨滚筒至少研磨一次的生料从研磨机分级器组合装置的分级器中供给回到立式研磨机的研磨盘处，以用于通过研磨滚筒进行进一步研磨。
根据本发明，研磨机分级器组合装置设计成能由此将一部分研磨产品磨碎至直径<5μm，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，可释放凝硬性、潜在水硬性或水硬性的相。此外，还设置有超细粒分级器单元和过滤器。受到引导的工艺气体从研磨机分级器组合装置经由超细粒分级器单元被引导至过滤器处，并设计成能对在研磨机分级器组合装置中磨碎的生料进行输送。在这里，超细粒分级器单元构造成能在另外的分级中将研磨产品分级成细粒和超细粒。超细粒分级器单元可设定有分离阈值并以该分离阈值操作，以便将细度小于D50＝6μm的超细粒分离出来。过滤器设计成能将超细粒从来自于超细粒分级器单元的工艺气流中分离出来。
根据本发明的设备的核心思想可被看作为，可以得知，对于作为超细粒的产品的生产来说，不需要将所有的生料都制备且磨碎成为超细粒。根据本发明，提出了将一部分生料磨碎成为细粒，且仅将一小部分磨碎成能进一步用作为超细粒。通过这种方式确保了与将所有的生料都磨碎成超细粒的情况相比，仅需要使用明显更少的能量来生产超细粒。关于这一点，使用立式研磨机(尤其是例如为LOESCHE型的立式滚筒研磨机)被证明为有利的，这是因为例如在研磨机分级器组合装置之后的所希望的产品细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的情况下，其能将一部分研磨产品磨碎至直径<5μm。如果在第二分级中通过超细粒分级器单元将直径<5μm的这部分研磨产品从被磨碎的研磨产品的其余部分中分离出来，那么可在不需较多的额外花费的情况下生产出作为超细粒的产品。
在这里，对于超细粒产品而言有利的是，除了用于传统的细粒产品的能量之外，基本上不需要为了研磨而付出额外的能量。也就是说：可通过基本不修改传统的研磨和磨碎方法和相应的设备来生产第二产品，该第二产品与第一产品相比在细粒尺寸方面甚至具有更高的品质。
可将旋流器装置或多个尤其为并联的超细粒分级器用作为超细粒分级器单元。所使用的旋流器装置尤其可以是最大直径为700mm、优选地在200mm至500mm之间的多级旋流器或旋流器组。特别地，使用旋流器装置是有利的，这是因为它们不具有任何、或基本上不具有任何运动部件，由此相对易于维护。另外，旋流器具有较好的分离性能且易于控制。
优选地，超细粒分级器单元具有用于移除所分离的细粒的机构，其至少限制了进入到工艺气流中的泄漏气体。为此，例如可使用一个或多个回旋式气塞。特别地，在使用旋流器装置时，不希望有泄漏气体进入，这是因为其会影响旋流器装置中的分离阈值。另一方面，还不希望将额外的泄漏气体供给到工艺气流中，这是因为作为相关控制变量的工艺气流的量会因此而增加。这会导致必须进行再调整。
有利的是，可设置从过滤器的下游到旋流器装置的上游处的可控的工艺气体再循环管线。这些再循环管线可用于影响流动通过旋流器装置的工艺气流的量。借助于工艺气流的量，可以影响旋流器装置中的细粒与超细粒之间的分离阈值。
另外，还可设置从旋流器装置的上游到(尤其是直接到)旋流器装置的下游处的旁通管线。该旁通管线也可通过将工艺气体引导越过旋流器装置而用于影响流经旋流器装置的工艺气流的量。
附图说明
下面将参照附图并通过示意性的示例性实施方案来对本发明进行更加详细的描述，其中：
图1显示了根据本发明的设备的示意性作业图；
图2显示了在研磨机分级器组合装置之后的简化的粒径分布；
图3显示了在超细粒分级器单元之后的简化的粒径分布；
图4显示了超细研磨LD炉渣的强度研究表；且
图5显示了超细研磨粒状炉渣的强度研究表。
具体实施方式
图1示意性地显示了根据本发明的设备10的作业图。设备10具有作为主要部件的研磨机分级器组合装置20、超细粒分级器单元30，以及过滤器40。
研磨机分级器组合装置20包括立式研磨机21和分级器22。立式研磨机21具有被驱动的研磨盘23，以及多个研磨滚筒24，这些研磨滚筒设置成固定的，且设计为能旋转的。在研磨过程中，通过所提供的研磨材料在研磨盘23上形成研磨床，在该研磨床上，研磨滚筒24转动，并由此将研磨材料磨碎。
随后，通过气流将被磨碎的研磨材料输送至分级器22处。在上述分级器22中，将该研磨材料分级成粗粒和细粒。粗料被分级器22拒绝，并被运输回到立式研磨机21的研磨盘23处，以进行进一步的再研磨。
在这里，原则上，研磨机分级器组合装置20既可操作为溢流研磨机，也可操作为风动排料研磨机。在这里所示的实施例中，研磨机分级器组合装置20构造为风动排料研磨机。
为了运输磨碎的研磨材料(其也被称作为研磨产品)，可设置不同的管线。第一管线71从研磨机分级器组合装置20通向超细粒分级器单元30。第二管线72从那里通向过滤器40。另外的管线73通向T形接头，该T形接头一方面通向烟道63，另一方面通向第四管线74。该第四管线74通向热气发生器60，该热气发生器60用于加热工艺气体，以便于在研磨期间还进行干燥。通过第五管线75将由热气发生器60所加热的工艺气体输送回到研磨机分级器组合装置20处。
通过流经研磨机分级器组合装置20的工艺气流，未被分级器22拒绝的研磨产品经由第一管线71被输送至超细粒分级器单元30处。原则上，超细粒分级器单元30的结构是任意的。在这里示意性显示的实施方案中，其被设计成多级旋流器35，该多级旋流器35具有一个接一个地设置的多个旋流器36。作为多级旋流器35的替代，在这一点上，也可使用特别适用于这项任务的分级器或者并联的多个较小的超细分级器。
在多级旋流器35内可进行进一步的分级。在这里，细粒与超细粒分离开。随后，在多级旋流器35中分离的细粒可通过回旋式气塞37而从设备10中移除，并被供应用作建筑材料。
通过工艺气流并经由第二管线72将未在多级旋流器35中分离的超细粒进一步运送到过滤器40处。该过滤器例如可以是袋式过滤器。还可以使用过滤器组件，其中多个过滤器一个接一个地设置。
在过滤器40中，仍旧处于工艺气体中的超细粒被从其中分离出来。此时，可通过气塞41将超细粒从设备10中移除。
通过第四管线74将工艺气流从过滤器40引导至排粉风机26处。通过排粉风机可调节工艺气流的流速。在排粉风机26之后，可以通过烟道63将一部分工艺气流排出。为此，可设置烟道阀64。可通过第四管线74将另一部分工艺气流供给至前述热气发生器60，在该热气发生器中，可再次加热工艺气流中的工艺气体。然后，通过第五管线75将被加热的工艺气体供给回到研磨机分级器组合装置20处。
下面将参照图2和图3针对本发明的基本认知提出其他细节。图2显示了在研磨机分级器组合装置20之后的第一管线71的区域内的示意性的粒径分布。图3显示了在多级旋流器35之后的超细粒和细粒的粒径分布。图2和图3均显示了大幅简化的理想的粒径分布。
根据本发明可以得知，当使用具有例如操作为能产生细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品的立式研磨机21的研磨机分级器组合装置20时，可形成图2所示的粒径分布。
在图2和图3所示的图表中，研磨产品中的颗粒的直径被记录在横坐标上。单位为质量％的相应的颗粒质量分数被记录在纵坐标上。
如图2所示，在细度为D50＝8μm的情况下，总质量的50％的研磨产品具有直径超过8μm的颗粒，且总质量的50％的研磨产品具有直径小于8μm的粒径。
具有这种粒径分布的研磨产品随后被进一步输送至超细粒分级器单元30处，以进行第二次分级。在图3中，在图表的左侧显示了超细粒的粒径分布，在图表的右侧显示了在超细粒分级器单元之后的细粒的粒径分布。如图所示且根据结构，在细粒和超细粒之间没有明显的区分，但是在某一范围内存在平滑过渡。在该实施例中，由此产生并分级的超细粒的细度为D50＝3μm，细粒的细度为D50＝10μm。
通过经由超细粒分级器单元30(其例如可以是旋流器组)实现的第二分级，由此还可以在通过研磨机分级器组合装置20所进行的普通的研磨过程中产生超细粒，而不必须为此而消耗额外的能量来进行特别细的研磨。
还如图3所示，超细粒与细粒之间的比例约为10质量％至20质量％比90质量％至80质量％。
在将多级旋流器或旋流器组用于超细粒分级器单元30时，存在设定分离颗粒阈值的不同的可能性。在下文中，将参照图1对其进行更加详细的描述。
多级旋流器35中的分离颗粒阈值基本上由多级旋流器36中的各个旋流器的设计尺寸所确定。然而，在操作过程中，其可被通过各个旋流器36的工艺气流的体积流量所影响。如果各个旋流器36中的流速增大，则颗粒分离阈值向超细粒的方向移动。对此有不同的可能性。
一方面，可增大整个设备10中的单位时间内工艺气流的总量。为此，可以相应地控制排粉风机26。
另一方面，可仅增大多级旋流器35的区域内的单位时间内工艺气流的总量。为此，可设置开始于过滤器40的下游并结束于多级旋流器35的上游的气体回流管线52。另外，在该气体回流管线上设置有控制阀54。通过气体回流管线52，可以将来自于过滤器40之后或来自于排粉风机26之后的工艺气体输送到多级旋流器35之前，由此来增大多级旋流器35中的单位时间内工艺气体的量。通过阀54可以调节再循环的工艺气体的量。
还可以减少多级旋流器35中的有效的旋流器36的数量。由于单位时间内工艺气体的量不会因此而改变，所以有效的旋流器36内的流速可以增大。这导致分离阈值朝向超细粒的方向移动。
类似地，多级旋流器35的分离阈值也可朝向细粒的方向移动。为此，与上文类似，可通过排粉风机26来降低每单位时间内工艺气流的量。另一可能性为激活或使用多级旋流器35中的更多旋流器36。由于这发生于单位时间内工艺气体的量相同的情况下，所以各个旋流器36中的相应的流速会下降。
此外，还存在以下这种可能性，即：通过调节阀38将烟道气体输送到各个旋流器36中。由此也可以降低旋流器36中的流速。
另一可能性为设置旁通管线51。该旁通管线从多级旋流器35的上游直接通向多级旋流器35的下游处。此外，还设置有调节阀53。通过旁通管线51可以将工艺气体从多级旋流器35之前输送到多级旋流器35之后，由此降低多级旋流器35中的单位时间内工艺气体的量。可通过阀53来调节工艺气体的量。
特别地，在制备具有潜在反应性的生料(例如，LD炉渣)时，根据本发明的方法具有另外的优势。通常，LD炉渣不能用作为水泥中的复合材料，这是因为其对强度没有帮助，或至少没有显著的帮助。
然而，根据本发明可以得知，在LD炉渣中存在有总计在20质量％至30质量％的范围内的熟料相(例如，阿利特或贝利特)以及在5质量％至40质量％的范围内的玻璃相。然而在细度比D50＝8μm更粗的传统研磨的情况下，这些相通常被过度生长而覆盖了，不能被自由地接触到。
通过根据本发明的方法，在超细粒中，这些相被释放出来，从而它们在用于复合水泥中时可对强度有帮助。为此，在标准棱镜上进行了根据DIN EN 196的相应的强度研究。在图4中显示出了相应的结果。
基础水泥或参照水泥为CEM I 42.5R。作为参照样本，将70质量％的参照水泥与30质量％的石英砂相混合，并对其进行研究。石英砂用作为不反应的惰性石粒。在第三样本、第四样本和第五样本中，对70质量％的参照水泥与30质量％的来源于LD炉渣的超细粒的混合物进行研究。在研磨样本3的过程中，不使用助磨剂。针对样本4，使用了BASF公司的MasterCem ES 2168作为助磨剂，针对样本5，使用了BASF公司的MasterCem LS 3116作为助磨剂。
如图4所示，通过研究可以得知，最迟从第七天开始，样本3、4和5的强度水平明显高于参照样本的强度水平。由此可以得出以下结论，即：最迟在七天之后，LD炉渣有助于混合水泥中的强度。
类似地，还针对超细研磨粒状炉渣进行了强度研究。使用CEM I 42.5R来作为基础水泥。在第二样本中，在这种情况下，研究了基础水泥与超细研磨粒状炉渣为50:50的混合物。
该研究是在标准砂浆上根据DIN EN 196来进行的。如图5所示，与第七天之后的基础水泥相比，所研究的样本2中的基础水泥与超细研磨粒状炉渣的混合物达到了较高的强度。
总之，可以说根据本发明的方法和根据本发明的设备能生产用于水泥中的复合材料，而不必须担心大幅提高的能量成本。通过超细研磨，甚至可以活化具有潜在反应性的生料，而到目前为止，该生料还不适于作为水泥复合材料。

Claims (14)

1.用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的方法，
其中，通过研磨机分级器组合装置(20)中的研磨滚筒(24)来对所述生料进行研磨，
所述研磨机分级器组合装置(20)具有分级器(22)和立式研磨机(21)，所述立式研磨机(21)具有研磨盘(25)和所述研磨滚筒(24)，
所述研磨机分级器组合装置(20)设置并操作成能生产细度在D50＝3μm和D50＝12μm之间的研磨产品，并且
在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过研磨滚筒(24)至少研磨一次的生料从研磨机分级器组合装置(20)中的分级器(22)处供给回到所述立式研磨机(21)的研磨盘(25)处，用于通过所述研磨滚筒(24)进行进一步研磨，
其特征在于，
通过所述研磨滚筒(24)将一部分研磨产品磨碎至粒径小于5μm，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，将所存在的凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相释放出来，
在超细粒分级器单元(30)内，将所述研磨产品进一步分级成细粒和超细粒，
所述超细粒分级器单元(30)操作并设定有分离阈值，使得能将细度低于D50＝6μm的超细粒分离出来，
将所述细粒从制备过程中移除，并提供用于建筑材料应用，
将所述超细粒供给到过滤器(40)处，
其中，将工艺气体从研磨机分级器组合装置(20)经由超细粒分级器单元(30)而引导至过滤器(40)处，且
通过所述过滤器(40)将所述超细粒从所述工艺气流中分离出，并将所述超细粒供给用作为水泥中的复合材料，
其中，在所述超细粒中，在具有潜在反应性的生料的情况下，通过释放来活化至少一部分凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相，和/或通过显著增大的颗粒表面积来提高整体反应性。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述超细粒分级器单元(30)操作并设定有分离阈值，使得在所述过滤器(40)之后将作为超细粒的在10质量％至20质量％之间的生料从工艺气流中分离出来。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
将分级器装置用作为超细粒分级器单元(30)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
将LD炉渣、飞尘或粒状炉渣用作为生料。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
将助磨剂添加到所述研磨机分级器组合装置(20)中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
通过至少限制泄漏气体进入到工艺气流中的机构来将所述细粒从所述超细粒分级器单元(30)中移除。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
当使用旋流器装置来提高所述超细粒的细度时，增大所述旋流器装置的旋流器(36)中的流速。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
通过增加工艺气流的量和/或减少所述旋流器装置中的有效的旋流器(36)的数量来增大流速。
9.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
通过使来自于所述过滤器(40)的下游处的一部分工艺气体再循环并将所述一部分工艺气体供给到所述旋流器装置的上游处来增大所述旋流器装置的区域内的工艺气流的量。
10.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
当使用旋流器装置来减小超细粒的细度时，降低所述旋流器装置的旋流器(36)中的流速。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
通过减少工艺气流的量、增加所述旋流器装置中的有效的旋流器(36)的数量、将烟道气体供给到所述旋流器装置中的旋流器(36)内和/或通过将一部分工艺气体从所述旋流器装置的上游处移除并将所述一部分工艺气体供给到所述旋流器装置的下游处来降低流速。
12.用于制备和活化具有潜在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性的生料的设备(10)，具有
研磨机分级器组合装置(20)，其具有分级器(22)和立式研磨机(21)，所述立式研磨机具有研磨盘(25)和研磨滚筒(24)，
其中所述研磨机分级器组合装置(20)设计成能通过所述研磨滚筒(24)来将所述生料磨碎成细度在D50＝3μm与D50＝12μm之间的研磨产品，
其中所述研磨机分级器组合装置(20)设计成能在第一分级中，将作为被拒绝的粗料的通过所述研磨滚筒研磨至少一次的生料供给回到所述立式研磨机(21)的研磨盘(25)处，用于通过所述研磨滚筒(24)进一步研磨，
其中所述设备还包括超细粒分级器单元(30)和过滤器(40)，
其中所述超细粒分级器单元(30)设计成能在另外的分级中将所述研磨产品分级成细粒和超细粒，其中所述过滤器(40)设计成能将超细粒从来自于所述超细粒分级器单元的工艺气流中分离出来，
其中所引导的工艺气流从所述研磨机分级器结合装置(20)经由所述超细粒分级器单元(30)而被提供到所述过滤器(40)处，所述过滤器(40)设计成能对在所述研磨机分级器结合装置(20)中磨碎的生料进行输送，
其特征在于，
所述研磨机分级器组合装置(20)设计成能将一部分研磨产品磨碎至具有小于5μm的直径，其中在具有潜在反应性的生料的情况下，将所存在的凝硬性、潜在水硬性或水硬活性的相释放出来，
所述超细粒分级器单元(30)能设定分离阈值并在所述分离阈值处操作，使得能将细度低于D50＝6μm的超细粒分离出来，
所述超细粒分级器单元(30)构造成旋流器装置，其中能够为了通过旋流器(36)中的流速来调节分离阈值而输送烟道气体。
13.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于，
所述超细粒分级器单元(30)具有用于将分离出来的细粒移除的机构，所述机构能至少限制泄漏气体进入到所述工艺气流中。
14.根据权利要求12或13所述的设备，
其特征在于，
设置有从所述过滤器(40)的下游到所述旋流器装置的上游的能控制的工艺气体再循环管线(52)。
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