DE102022209876A1 - Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement - Google Patents
Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022209876A1 DE102022209876A1 DE102022209876.5A DE102022209876A DE102022209876A1 DE 102022209876 A1 DE102022209876 A1 DE 102022209876A1 DE 102022209876 A DE102022209876 A DE 102022209876A DE 102022209876 A1 DE102022209876 A1 DE 102022209876A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactive agent
- clay
- weight
- activated
- activated clay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 6
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 3
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000006103 coloring component Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
- C04B7/47—Cooling ; Waste heat management
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:a) Thermisches Aktivieren eines Tones bei erhöhter Temperatur zu einem aktivierten Ton,b) Vermengen des aktivierten Tones bei erhöhter Temperatur mit einem Reaktivmittel, sodass das Reaktivmittel durch die Wärme des aktivierten Tones umgesetzt wird, wobei das Reaktivmittel durch die thermische Energie des aktivierten Tones umgesetzt wird, wobei das Reaktivmittel in ein laugenbildendes Material umgewandelt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gebrauchsfertigen Portlandpuzzolanzements.
- Als Zementersatzstoff beziehungsweise SCM wurde zum Beispiel kalzinierter Ton oder auch natürlich getemperte Puzzolane vorgeschlagen. Als kalzinierter Ton wird ein geeigneter, natürlich vorkommender Ton bezeichnet, der thermisch bei geeigneter Temperatur aktiviert wurde, so dass er puzzolanische Eigenschaften erhält. Hierfür geeignete Tone enthalten im Allgemeinen Tonminerale in Form von 1-Lagen und/oder 2-Lagen Schichtsilikate, zum Beispiel Kaolinit, Illit oder Montmorillonit. Zusätzlich können diese Tone noch Begleitminerale enthalten, wie zum Beispiel Quarz, Feldspäte, Kalzit, Dolomit, aber auch Metalloxide und -hydroxide oder speziell auch Eisenhydroxide. Natürlich vorkommende Tone sind oft eisenreich, und/oder enthalten andere farbgebende Metalle, so dass es bei der herkömmlichen Calcinierung beispielsweise zu einer rötlichen und/oder bräunliche Verfärbung des Produktes kommt. Diese Färbung ist zwar für die Festigkeit und andere Baustoffeigenschaften nicht relevant, wird aber von Anlagenbetreibern und Baustoffkunden als unerwünscht eingestuft. Nach derzeitigem Stand hängt die Akzeptanz eines Baustoffes bei den Endverbrauchern, das heißt das Marktpotenzial der calcinierten Tone und somit das Potential zur möglichen CO2-Einsparung aber wesentlich von deren Farbe ab.
- Zudem sind die aktivierten Tone (für sich) allein nicht als Bindemittel einsetzbar, das heißt, diese benötigen eine weitere Komponente, die bei der Vermengung mit Wasser ein basisches Milieu ergibt und so zum Abbinden führt. Ein künstlicheres Puzzolan muss entsprechend mit wenigstens einer geeigneten Komponente, die als Anreger wirkt, versetzt werden.
- Beispielsweise in der Zementindustrie werden aktivierte Tone als Substitut eingesetzt, um den Klinkerfaktor zu senken. Hierdurch kann auch die CO2-Emission gesenkt werden, da aus den Tonen im Gegensatz zum Kalksein bei der thermischen Behandlung selber kein CO2 austritt. Diese Tone werden beispielweise bei einer Temperatur von 800 °C aktiviert. Ein für das fertige Produkt wichtiger Punkt ist, dass der Kunde üblicherweise in weißes oder maximal hellgraues Produkt erwartet, die verwendeten Tone jedoch oft Eisen oder Mangan enthalten. Bei einer oxidierenden Betriebsweise der Tonaktivierung werden diese Elemente bei den dafür erforderlichen Temperaturen innerhalb ihrer entsprechenden Mineralien aufoxidiert und weisen dann eine intensive rötliche bis hin zu bräunliche Farbe auf. Daher werden diese aktivierten Tone entweder unter einer reduzierenden Atmosphäre erzeugt oder nach Aktivierung bei entsprechend hohen Temperaturen in einer reduzierenden Umgebung reduziert und dadurch entfärbt. Anschließend muss das Produkt wenigstens soweit abgekühlt werden, dass eine weitgehende erneute Oxidation durch die Kühlung mit Umgebungsluft, mit einer entsprechenden Farbveränderung in Richtung rot / braun nicht mehr (wenigstens nicht mehr in optisch störendem Maße) stattfindet.
- Die Kalzinierung feinkörniger mineralischer Feststoffe, wie beispielsweise Ton, erfolgt herkömmlicher Weise in Drehrohröfen, Etagenöfen Wirbelschichtöfen oder Flugstromöfen. Hierdurch wird die Einhaltung einer erforderlichen, Mindesttemperatur bei einer für die Behandlung bei diesem Verfahren notwendigen Verweilzeit gewährleistet.
- So beschreibt die
US 4,948,362 A ein Verfahren zur Kalzinierung von Ton, bei welchem Kaolinton zur Erhöhung des Weißegrades und zur Minimierung der Abrasivität in einem Etagenröstofen mit Hilfe eines heißen Kalzinierungsgases behandelt wird. In einem elektrostatischen Filter wird das kalzinierte Tonpulver von dem Abgas des Kalzinierungsofens getrennt und weiterverarbeitet, um das gewünschte Produkt zu erhalten. - Derzeit werden vor allem zwei Methoden zur Kühlung eingesetzt. Bei einer ersten Methode wird Wasser zur Kühlung eingesetzt und es entsteht so Wasserdampf mit einer Temperatur um den Siedepunkt und unter Normaldruck. Bei einer zweiten Methode wird das Produkt in einer Schnecke mit Kühlwasser gekühlt, wobei Warmwasser mit etwa 60 °C entsteht. Beides sind Energieniveaus, in denen thermische Energie in einem Anlagenverbund nicht oder nur sehr schlecht genutzt werden kann.
- Aus der
WO 2015/104466 A1 ist die Herstellung von Zement mit einer Wärmebehandlung und einer nachfolgenden mischenden Kühlung mit puzzolanischen Stoffen bekannt. - Aus der
EP 3 218 320 B1 ist Verfahren zur Wärmebehandlung von natürlichen Tonen und/oder Zeolithen bekannt, wobei der Ton und/oder der Zeolith in der Calcinierzone in einem Flugstromcalcinator oder einer Wirbelschicht in einem Temperaturbereich von 350 bis 1050 °C unter reduzierenden Bedingungen calciniert wird, wobei während der Calcination unter reduzierenden Bedingungen eine Reduktion von rötlich färbendem dreiwertigen Eisen auf zweiwertiges Eisen stattfindet. - Aus der
US 9 458 059 B2 - Aus der
DE 10 2011 014 498 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Klinkerersatzstoffes für die Verwendung bei der Zementherstellung bekannt, wobei eine thermische Behandlung des Tones unter reduzierenden Bedingungen bei einer Temperatur von 600 bis 1.000 °C sowie eine Zwischenkühlung des Reduktionsproduktes unter Sauerstoffabschluss auf eine Temperatur < 300 °C erfolgt. - Aus der
DE 10 2008 020 600 B4 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe bekannt, wobei die Feststoffe durch einen Flash-Reaktor hindurchgeführt werden, in welchem sie bei einer Temperatur von 450 bis 1500 °C und einer Verweilzeit zwischen 0,5 und 20 Sekunden, mit heißen Gasen in Kontakt gebracht werden, und wobei die Feststoffe anschließend bei einer Temperatur von 500 bis 890 °C durch einen Verweilzeitreaktor geführt werden, aus welchem sie nach einer Verweilzeit von 1 bis 600 Minuten abgezogen werden. - Aus der
US 2012 / 160 135 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Puzzolane mit gewünschten Farbeigenschaften mit einer Kühlung unter reduzierender Atmosphäre bekannt. - Aus der
EP 3 615 489 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von grauen synthetischen Puzzolanen mit einer ersten raschen Kühlung unter 600 °C bekannt. - Aus der
WO 2015 / 039 198 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung zur partiellen Substitution von Portland-Zement mit grauer Farbe bekannt. - Aus der
DE 10 2020 211 750 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optimalen Wärmerückgewinnung bei der Kühlung von farboptimierten aktivierten Tonen bekannt. - Aus der
EP 3 070 064 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffarmen Klinkers bekannt. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Bindemittel mit einem aktivierten Ton einfach hergestellt werden kann.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Bindemittels. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Thermisches Aktivieren eines Tones bei erhöhter Temperatur zu einem aktivierten Ton,
- b) Vermengen des aktivierten Tones bei erhöhter Temperatur mit einem Reaktivmittel, sodass das Reaktivmittel durch die Wärme des aktivierten Tones umgesetzt wird,
- Optional kann natürlich anschließend eine weitere Behandlung, beispielsweise in Vermahlen, erfolgen. Ebenso kann es optional sinnvoll sein, weitere Bestandteile zuzugeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren hat zwei Vorteile. Zum einen wird die Abwärme der Aktivierung des Tones genutzt, um einen weiteren Prozess, die thermische Behandlung des Reaktivmittels zum laugenbildenden Material, durchzuführen. Zum anderen wird dadurch der aktivierte Ton sehr schnell und effizient abgekühlt.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Farboptimierung in einer reduzierenden Atmosphäre. Viele Tone enthalten farbegebende Komponenten, beispielweise und insbesondere FeIII. Werden diese reduziert, so wird das Produkt eher grau, was die Akzeptanz des Produkts verbessert. Entscheidend ist jedoch, dass der reduzierte aktivierte Ton anschließend abgekühlt wird, ohne dass eine erneute Oxidation stattfindet. Dafür gibt es eine Reihe von Strategien, zumeist Abkühlen unter Schutzgas oder sehr schnelles Abkühlen. Hier ist das erfindungsgemäße Verfahren synergistisch dazu. Dadurch, dass der aktivierte Ton mit einem Reaktivmittel vermischt wird, wird nicht nur eine einfache Abkühlung erreicht, vielmehr entzieht die chemische Reaktion im Reaktivmittel dem aktivierten Ton mehr und schneller Energie, sodass die Farbgebung nach der Reduktion einfacher gehalten werden kann. Hinzu kommt ein weiterer Effekt. Aus Kalk tritt hierbei CO2 aus, aus Altzementstein Wasser. Diese Gase entstehen in unmittelbarer Nähe zum wärmeabgebenden aktivierten Ton und tragen somit zu einer lokalen wenigstens sauerstoffärmeren Atmosphäre bei.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die in Schritt b) zugegebene Menge des Reaktivmittels zwischen 10 Gew.-% und 250 Gew.-%, bevorzugt zwischen 15 Gew.-% und 150 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 23 Gew.-% und 26 Gew.-%, der Masse des aktivierten Tones. Hierbei ist die Masse des aktivierten Tones als 100 % betrachtet. Die Gesamtmenge hängt somit von der zugegebenen Menge ab. In diesem Mischungsverhältnis erhält man zum einen eine effiziente Kühlung, zum anderen ein unmittelbar verwendbares Produkt mit optimalen Bindemittel-Eigenschaften.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Schritt b) eine Kühlung des Bindemittels. Beispielsweise kann das Bindemittel als Gemisch aus aktiviertem Ton und Reaktivmittel / laugenbildendes Material in Schritt b) auf eine Temperatur von 300 °C abgekühlt werden. Anschließend wird das Bindemittel in einem Flugstrom-GleichstromWärmetauscher mit Abscheidezyklon (gegebenfalls in einer Kaskade aus solchen) weiter abgekühlt, insbesondere auf unter 100 °C, sodass es gelagert, abgefüllt oder abtransportiert werden kann.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Reaktivmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Kalk, Kalkstein, Dolomit, Altzementstein.
- Besonders bevorzugt wird Kalk, Kalkstein oder Dolomit gewählt, wenn der Ton in Schritt a) mit einer Temperatur zwischen 1200 °C und 950 °C aktiviert wird.
- Besonders bevorzugt wird Altzementstein gewählt, wenn der Ton in Schritt a) mit einer Temperatur zwischen 950 °C und 700 °C aktiviert wird.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Vermengen in Schritt b) in einem Mischer. Beispielswiese handelt es sich bei dem Mischer mit einem Mischwerkzeug, beispielsweise um einen Schneckenmischer. Durch die aktive und innige Vermischung wird . Alternativ handelt es sich bei dem Mischer um einen statischen Mischer, also einen Mischer ohne bewegliche Teile, was bei den hohen Temperaturen vorteilhaft ist. Bevorzugt ist ein Mischer, der eine innige Vermischung der Feststoffe erlaubt und dabei ein möglichst geringes Gasvolumen aufweist. Dadurch ist bereits möglichst wenig Sauerstoff anwesend, was eine Rückfärbung des aktivierten Tones bewirken könnte.
- Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 erste beispielhafte Ausführungsform -
2 zweite beispielhafte Ausführungsform -
3 dritte beispielhafte Ausführungsform -
4 vierte beispielhafte Ausführungsform - In
1 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Über die Tonzufuhr 100 gelangt Ton in eine Vorbereitungsvorrichtung 10, in welcher der Ton beispielweise getrocknet und zerkleinert wird. Von dort wird der Ton in einen Vorwärmer 20 überführt. Der Vorwärmer 20 kann beispielsweise als eine Kaskade aus Gleichstromwärmetauschern mit Abscheidezyklon ausgeführt sein. Von dort wird der Ton zur thermischen Aktivierung in den Calcinator 30 überführt, welcher mit einer Brennkammer 40 auf die für die für die Aktivierung notwendige Temperatur gebracht wird. Der aktivierte Ton wird dann in eine Reduktionsvorrichtung 50 zur Farboptimierung überführt. Über die Reduktionsmittelzufuhr 140 wird dazu beispielsweise Wasserstoff, kohlenwasserstoffhaltige Gase, Kohlenmonoxid, Synthesegas oder Mischungen dieser insbesondere auch mit Stickstoff, Abluft aus dem Prozess und/oder Kohlendioxid zugeführt. Der aktivierte und farboptimierte Ton wird in einen Mischer 60 überführt und dort mit einem über die Reaktivmittelzufuhr 110 zugeführten Reaktivmittel, beispielsweise Altzementstein, innig vermischt. Nicht nur durch das Vermischen mit einem vorzugsweise deutlich kühleren Material, sondern insbesondere durch die Umsetzung des Reaktivmittels in ein laugenbildendes Material wird dem Ton schnell Wärme entzogen und somit der Ton rasch abgekühlt, sodass eine Rückoxidation des farboptimierten Tones verhindert wird. Zudem eignet sich gerade ein Mischer 60, um zwei Feststoffe mit möglichst geringem Gasanteil über dem Feststoff innig zu vermengen. Das resultierende Produkt wird in einem Materialkühler 70 weiter abgekühlt und über die Produktausgabe 120 ausgeschleust. Im gezeigten Beispiel wird über die Gaszufuhr 130 insbesondere Luft in den Materialkühler 70 eingebracht und dort erwärmt. Die erwärmte Luft wird dann in die Vorbereitungsvorrichtung 10 überführt, wo der Ton durch die mit der Luft eingebrachten Wärme getrocknet wird. Die Luft verlässt die Vorbereitungsvorrichtung 10 über die Vorbereitungsabluft 160. Das aus der Reduktionsvorrichtung 50 austretende, eventuell noch unverbrannte Bestandteile enthaltende Abgas wird dem Calcinator 30 zugeführt und dort vollständig verbrannt. Das Gas verlässt den Calcinator 30 und wird in den Vorwärmer 20 überführt, wo es den Ton vorwärmt und selber abgekühlt wird, bevor es über die Vorwärmerabluft 150 abgegeben wird. -
2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform, die sich von der ersten beispielhaften Ausführungsform dadurch, dass auf den Mischer 60 verzichtet wird und dafür das Reaktivmittel über die Reaktivmittelzufuhr 110 direkt in den Materialkühler 70 gegeben wird. Der Materialkühler 70 ist in dieser Ausführungsform bevorzugt als eine Kaskade von Gleichstromwärmetauschern mit Abscheidezyklon ausgeführt, wobei der farboptimierte aktivierte Ton und das Reaktivmittel gemeinsam in den ersten Gleichstromwärmetauscher der Kaskade eingebracht werden. - In
3 ist eine dritte beispielhafte Ausführungsform gezeigt, die sich von der ersten beispielhaften Ausführungsform dadurch, dass zusätzlich ein Teil der im Materialkühler 70 erwärmten Luft in die Reduktionsvorrichtung 50 geführt wird. Weiter wird wenigstens ein Teil der Gase aus der Vorwärmerabluft 150 und der Vorbereitungsabluft 160 der Brennkammer 40 zugeführt. - In
4 ist eine vierte beispielhafte Ausführungsform gezeigt, die sich von der zweiten beispielhaften Ausführungsform dadurch, dass zusätzlich ein Teil der im Materialkühler 70 erwärmten Luft sowie wenigstens ein Teil der Gase aus der Vorwärmerabluft 150 und der Vorbereitungsabluft 160 der Brennkammer 40 zugeführt wird. - Bezugszeichen
-
- 10
- Vorbereitungsvorrichtung
- 20
- Vorwärmer
- 30
- Calcinator
- 40
- Brennkammer
- 50
- Reduktionsvorrichtung
- 60
- Mischer
- 70
- Materialkühler
- 100
- Tonzufuhr
- 110
- Reaktivmittelzufuhr
- 120
- Produktausgabe
- 130
- Gaszufuhr
- 140
- Reduktionsmittelzufuhr
- 150
- Vorwärmerabluft
- 160
- Vorbereitungsabluft
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 4948362 A [0006]
- WO 2015104466 A1 [0008]
- EP 3218320 B1 [0009]
- US 9458059 B2 [0010]
- DE 102011014498 B4 [0011]
- DE 102008020600 B4 [0012]
- US 2012160135 A1 [0013]
- EP 3615489 A2 [0014]
- WO 2015039198 A1 [0015]
- DE 102020211750 A1 [0016]
- EP 3070064 B1 [0017]
Claims (6)
- Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Thermisches Aktivieren eines Tones bei erhöhter Temperatur zu einem aktivierten Ton, b) Vermengen des aktivierten Tones bei erhöhter Temperatur mit einem Reaktivmittel, sodass das Reaktivmittel durch die Wärme des aktivierten Tones umgesetzt wird, wobei das Reaktivmittel durch die thermische Energie des aktivierten Tones umgesetzt wird, wobei das Reaktivmittel in ein laugenbildendes Material umgewandelt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Farboptimierung in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgt. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt b) zugegebene Menge des Reaktivmittels zwischen 10 Gew.- % und 250 Gew.-%, bevorzugt zwischen 15 Gew.-% und 150 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 23 Gew.-% und 26 Gew.-%, der Masse des aktivierten Tones beträgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt b) eine Kühlung des Bindemittels erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivmittel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kalk, Kalkstein, Dolomit, Altzementstein.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermengen in Schritt b) in einem Mischer (60) erfolgt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022209876.5A DE102022209876A1 (de) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement |
PCT/EP2023/075210 WO2024061710A1 (de) | 2022-09-20 | 2023-09-14 | Gebrauchsfertiger portlandpuzzolanzement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022209876.5A DE102022209876A1 (de) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022209876A1 true DE102022209876A1 (de) | 2024-03-21 |
Family
ID=90062299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022209876.5A Pending DE102022209876A1 (de) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022209876A1 (de) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4948362A (en) | 1988-11-14 | 1990-08-14 | Georgia Kaolin Company, Inc. | Energy conserving process for calcining clay |
DE102008020600B4 (de) | 2008-04-24 | 2010-11-18 | Outotec Oyj | Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe |
US20120160135A1 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-28 | Flsmidth A/S | Process for the Manufacture of Synthetic Pozzolan |
DE102011014498B4 (de) | 2011-03-18 | 2013-04-25 | Outotec Oyj | Verfahren zur Herstellung eines Klinkerersatzstoffes, Klinkerersatzstoff, Verwendung des Klinkerersatzstoffs, Zementklinker, Zement, Mörtel oder Beton, Verfahren zur Herstellung des Zementklinkers oder eines Baustoffs und Bauwerk |
WO2015039198A1 (pt) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Votorantim Cimentos S/A | Processo para obtenção de composição química para produção de adição ativa capaz de substituir clínquer portland, composição química e uso desta composição |
WO2015104466A1 (fr) | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Greenmade Development Limited | Ciments hydrauliques à base de ciment ou de clinker de ciment ou de la chaux, de sulfate de calcium, et d'un composant pouzzolanique; leur procédé de fabrication et leurs utilisations |
US9458059B2 (en) | 2010-12-13 | 2016-10-04 | Flsmidth A/S | Process for the calcination and manufacture of synthetic pozzolan |
EP3070064B1 (de) | 2015-03-17 | 2020-01-01 | Secil-Companhia Geral de Cal e Cimento S.A. | Verfahren zur herstellung eine kohlenstoffarme klinker |
EP3218320B1 (de) | 2014-11-10 | 2020-02-19 | thyssenkrupp Industrial Solutions AG | Verfahren zur wärmebehandlung von natürlichen tonen und/oder zeolithen |
EP3615489A2 (de) | 2017-04-26 | 2020-03-04 | Dynamis Engenharia E Comércio Ltda. | Herstellungsverfahren für pozzolan mit farbwechsel und damit erhaltenes pozzolan |
DE102020211750A1 (de) | 2020-09-21 | 2022-03-24 | Thyssenkrupp Ag | Energierückgewinnung bei der Kühlung farboptimierter aktivierter Tone |
-
2022
- 2022-09-20 DE DE102022209876.5A patent/DE102022209876A1/de active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4948362A (en) | 1988-11-14 | 1990-08-14 | Georgia Kaolin Company, Inc. | Energy conserving process for calcining clay |
DE102008020600B4 (de) | 2008-04-24 | 2010-11-18 | Outotec Oyj | Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe |
US20120160135A1 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-28 | Flsmidth A/S | Process for the Manufacture of Synthetic Pozzolan |
US9458059B2 (en) | 2010-12-13 | 2016-10-04 | Flsmidth A/S | Process for the calcination and manufacture of synthetic pozzolan |
DE102011014498B4 (de) | 2011-03-18 | 2013-04-25 | Outotec Oyj | Verfahren zur Herstellung eines Klinkerersatzstoffes, Klinkerersatzstoff, Verwendung des Klinkerersatzstoffs, Zementklinker, Zement, Mörtel oder Beton, Verfahren zur Herstellung des Zementklinkers oder eines Baustoffs und Bauwerk |
WO2015039198A1 (pt) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Votorantim Cimentos S/A | Processo para obtenção de composição química para produção de adição ativa capaz de substituir clínquer portland, composição química e uso desta composição |
WO2015104466A1 (fr) | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Greenmade Development Limited | Ciments hydrauliques à base de ciment ou de clinker de ciment ou de la chaux, de sulfate de calcium, et d'un composant pouzzolanique; leur procédé de fabrication et leurs utilisations |
EP3218320B1 (de) | 2014-11-10 | 2020-02-19 | thyssenkrupp Industrial Solutions AG | Verfahren zur wärmebehandlung von natürlichen tonen und/oder zeolithen |
EP3070064B1 (de) | 2015-03-17 | 2020-01-01 | Secil-Companhia Geral de Cal e Cimento S.A. | Verfahren zur herstellung eine kohlenstoffarme klinker |
EP3615489A2 (de) | 2017-04-26 | 2020-03-04 | Dynamis Engenharia E Comércio Ltda. | Herstellungsverfahren für pozzolan mit farbwechsel und damit erhaltenes pozzolan |
DE102020211750A1 (de) | 2020-09-21 | 2022-03-24 | Thyssenkrupp Ag | Energierückgewinnung bei der Kühlung farboptimierter aktivierter Tone |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102020211750A1 (de) | Energierückgewinnung bei der Kühlung farboptimierter aktivierter Tone | |
EP4214174B1 (de) | Energierückgewinnung bei der kühlung farboptimierter aktivierter tone | |
EP0177769B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kalziumhydroxid | |
DE102014116373A1 (de) | Verfahren zur Wärmebehandlung von natürlichen Tonen und/oder Zeolithen | |
EP0105322A1 (de) | Verfahren zur herstellung von zementklinker. | |
EP2340237B1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von hartgips | |
EP4088074B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur thermischen behandlung mineralischer feststoffe | |
DD239400A5 (de) | Verfahren zur herstellung von hydraulischem binder | |
DE4441614C1 (de) | C¶4¶ A¶3¶ S freier Portlandzementklinker und dessen Verwendung | |
DE3407052A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von ungebrannten pellets | |
DE2308851A1 (de) | Verfahren zur herstellung von hydratationshaertendem material aus stahlerzeugungshochofenschlacke | |
DE102020200186A1 (de) | Verfahren zur Wärmebehandlung und Farboptimierung von natürlichen Tonen | |
LU103013B1 (de) | Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement | |
DE102022209876A1 (de) | Gebrauchsfertiger Portlandpuzzolanzement | |
DE3015710A1 (de) | Verfahren zum abbinden von in brennstoffen befindlichem schwefel | |
WO2024061710A1 (de) | Gebrauchsfertiger portlandpuzzolanzement | |
DE3303164C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von ungesinterten Pellets oder Briketts | |
EP0059509A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Zementklinker | |
BE1028620B1 (de) | Energierückgewinnung bei der Kühlung farboptimierter aktivierter Tone | |
DE2726121A1 (de) | Rohmischung zur herstellung von zementklinker | |
DE1908019A1 (de) | Verfahren zur Volumenreduktion von festen und fluessigen radioaktiven Abfallstoffen | |
BE1027979B1 (de) | Verfahren zur Wärmebehandlung und Farboptimierung von natürlichen Tonen | |
DE19719684C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Speichermineralen für die Immobilisierung von Schadstoffen und Verwendung der erhaltenen Produkte | |
DE19844038C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von weißem Zement und Vorrichtung zur Durchführung desselben | |
EP0415095B1 (de) | Verfahren zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PFLUGHOEFFT, MALTE, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP POLYSIUS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE Owner name: THYSSENKRUPP AG, DE Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG, 45143 ESSEN, DE |