DE19752243C2 - Verfahren zum Herstellen von Zement - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von ZementInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zum Herstellen von Zement durch
Trocknen, Vorzerkleinern, Mahlen, Mischen und stufenweise thermische
Behandlung des aus basischen und sauren Komponenten bestehenden
Rohmehls mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und Kühlstufe, und durch das
nachfolgende Mahlen des gesinterten Klinkers mit Zumahlstoffen und
Erstarrungsregulatoren.
Üblicherweise, um die Reaktionsfähigkeit des Rohmehls zu erhöhen, werden
die Siebrückstände auf dem 80 µm- und 200 µm-Sieb verringert, was aber zu
einer unerwünschten Erhöhung des Energiebedarfs und der Betriebskosten für
das Rohmehlmahlen führt.
Wie Verfahren gemäß DE-A-195 40 996 und DE-A-196 45 379
zeigen, ist eine hohe Reaktivität des Rohmehls jedoch auch durch ein
optimales Grobaufmahlen zu erreichen. Es handelt sich um ein Verfahren zur
Herstellung von Zementklinker aus basischen und sauren
Rohmehlbestandteilen, bestehend aus Trocknen, Mahlen, Mischen und
stufenweiser thermischer Behandlung mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und
Kühlstufe nach dem Naß- und Trockenverfahren, bei dem der basische
Rohmehlbestandteil auf ein Kornklassenverhältnis der 0,01-80 µm-Kornklasse
zu der 80,01-2000 µm-Kornklasse von 1,5 : 1 bis 1 : 9 aufgemahlen wird.
Gemäß Anspruch 2 der DE-A-195 40 996 ist auch ein Verfahren beschrieben, bei dem die sauren
Rohmehlbestandteile und/oder Sekundärstoffe mit einem Modul, angegeben in
Gew.-%: M = CaO + MgO + FeO + 0,31 × Fe3O4/SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 +
Fe2O3 von 0,25-1,2 bei einer Schmelztemperatur von maximal 1300°C mit
dem basischen Rohmehlbestandteil auf ein Massenverhältnis der 0,01-80 µm-
Kornklasse zu der 80,01-2000 µm-Kornklasse von 1,5 : 1 bis 1 : 9 aufgemahlen
werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens zum Herstellen von Zementklinker kann
aber der Energieaufwand nicht maximal verringert und die Reaktionsfähigkeit
von Rohmehl nicht maximal erhöht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bei der Herstellung von
Zementen durch das Rohmehl- und Zementmahlen erforderlichen
Energieaufwand, und ebenso die Betriebs- und Investitionskosten beim
Rohmehl- und Zementmahlen zusätzlich zu reduzieren, und dennoch die
Durchsatzleistung der Rohmehl- und Zementmahlanlagen und der Öfen bei
gleichzeitiger Senkung des spezifischen Brennstoffbedarfs zusätzlich zu
erhöhen, sowie die hydraulischen, latenthydraulischen oder puzzolanischen
Eigenschaften von Zumahlstoffen und die Gebrauchseigenschaften von
Zementen zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß Anspruch 1. Bevorzugte
Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8.
Durch die Erfindung ist es unter anderem möglich, den Klinker-Schmelzgehalt
in der Sinterstufe zu erhöhen und die Schmelztemperatur zu senken. Dies ist
der Grund dafür, dass die Klinkerbildung beschleunigt und die
Sintertemperatur bei der Klinkerbildung gesenkt wird. Selbstverständlich wird
dabei der Energieaufwand beim Rohmehl- und Zementmahlen verringert und
die Durchsatzleistung der Mahlanlagen insgesamt erhöht. Die
Zementeigenschaften werden verbessert. Dies ergibt sich durch die bessere
Mineralausbildung der Silikate besonders des Alits, durch eine Anreicherung
der hydraulisch, latenthydraulisch und/oder puzzolanisch aktiveren Teilchen im
von dem Rohmehl abgetrennten und anschließend als Zumahlstoff
eingesetzten 0,01-60 bis 0,01-200 µm-Unterkorn der als saurer
Rohmehlbestandteil mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: (M) = CaO +
MgO + FeO + 0,31 × Fe3O4/((0,93 bis 1,4) × SiO2 + 0,94 × AlO3 + 0,7 × Fe2O3 +
0,483 × Fe3O4) von 0,25-1,2 und einer Schmelztemperatur von maximal
1.300°C verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe, sowie durch die
Einführung in die Kühlzone der Öfen des 60,01-10 000 µm bis 1000-10 000 µm
Oberkorns der als saurer Rohmehlbestandteil mit einer Schmelztemperatur
von maximal 1300°C verwendeten Roh- und/oder Sekundärstoffe. Dabei ist
es z. B. möglich, durch die Abtrennung des Unterkorns der kristallisierten
Schlacken einen hochaktiven Zumahlstoff zu Zementen herzustellen und auf
dem Oberkorn des Ölschiefers und der kristallisierten Schlacken an der
Oberfläche des Portlandklinkers gleichzeitig den sulfatmineralischen Klinker zu
sintern oder die glasartigen Schlacken zu fixieren. Der Staubausstoß aus dem
Ofen wird dabei erheblich verringert. Dadurch wird der Wärmeverlust aus dem
Ofen reduziert.
Die beim Einsatz des Unterkorns von Rohmehlen als Zumahlstoff ablaufenden
Erscheinungen werden wie folgt erklärt: Es gibt mehrere SiO2, reiche Roh- und
Sekundärstoffe, die bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung an den
Hauptbestandteilen (SiO2, Al2O3, Fe2O3 und CaO) einem SiO2 reichen
Eutektikum entsprechen und deren chemische Haupt- und Nebenbestandteile
entsprechend fein und regelmäßig untereinander verteilt sind. Als solche
können beispielsweise Hüttenschlacke, Phosphorschlacke, Asche, Flugasche,
gebrannter Ölschiefer, Basalt, Tefritbasalt, Klinker des Welzverfahrens und
andere Roh- und Sekundärstoffe dienen. Diese als saurer Rohmehlbestandteil
mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: (M) = CaO + MgO + FeO + 0,31 ×
Fe3O4/((0,93 bis 1,4) × SiO2 + 0,94 × Al2O3 + 0,7 × Fe2O3 + 0,483 × Fe3O4)
von 0,215-1,2 verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe haben eine
Schmelztemperatur von maximal 1300°C. Um die chemisch-mineralogische
Zusammensetzung und die niedrige Schmelztemperatur der oben aufgezählten
leichtschmelzbaren Roh- und Sekundärstoffe unmittelbar bis zur Sinterzone zu
bewahren, ist es zweckmäßig, die Reaktionsoberfläche zwischen den sauren
leichtschmelzbaren und basischen Rohmehlbestandteilen erheblich zu
begrenzen. D. h., dass das Rohmehl aus relativ groben Partikeln bestehen
muss. Dies ist durch das teilweise bzw. vollständige Abtrennen der Kornklasse
in einem Korngrößenbereich von 0,01-60 bis 0,01-200 µm beim
Rohmehlmahlen zu erreichen. Dadurch wird direkt vor der Sinterzone die
unerwünschte topochemische Bildung des C2S anstelle der in den sauren
Rohmehlbestandteilen bereits vorhandenen leichtschmelzbaren Verbindungen
CS, C3S2 und C2AS wesentlich vermindert und der Anteil der Klinkerschmelze,
die aus den oben genannten Mineralien entsteht, durch die SiO2-Anreicherung
deutlich vergrößert. Dies hat eine Steigerung des Schmelzanteils bzw. der
Reaktionsfähigkeit des Rohmehls zu Folge. Der hydraulisch, latenthydraulisch
oder puzzolanisch aktivere Anteil beispielsweise der Schlacken und Aschen hat
im Gegensatz zu dem weniger aktiven Anteil der Schlacken und Aschen als
Regel ein lockereres Gefüge. Deshalb ergibt sich im unterhalb 80 µm
gemahlenen Fraktionsanteil der Schlacken und Aschen eine deutliche
Anreicherung an Teilchen mit stärker ausgeprägten hydraulischen,
latenthydraulischen oder puzzolanischen Eigenschaften. Dieser Fraktionsanteil
liegt überwiegend im Glaszustand bzw. in einem schwach ausgeprägten
metastabilen Kristallzustand vor. Der schwach ausgeprägte metastabile
Kristallzustand ist durch die Fixierung der Glas-Kristallumwandlungsvorgänge
beim Abschrecken zu erreichen. Im oberhalb ca. 80 µm grob gemahlenen
Fraktionsanteil der Schlacken und Aschen ergibt sich dagegen eine äquivalente
Zunahme an Teilchen mit schwach ausgeprägten hydraulischen oder
latenthydraulischen Eigenschaften. Dieser Fraktionsanteil besteht überwiegend
aus den kristallisierten Mineralien. Deswegen führt der Einsatz der unterhalb
80 µm abgetrennten Kornklasse von Schlacken und Aschen als Zumahlstoff zu
einer Steigerung der hydraulischen Eigenschaften von Zementen.
Die Gebrauchseigenschaften von Zementen werden außer von der chemisch-
mineralogischen Zusammensetzung in starkem Maße von der
Korngrößenverteilung beeinflusst. Die Herstellung von Zementen mit
definierter und vorgegebener Korngrößenverteilung allein durch Mahlen ist nur
eingeschränkt möglich. Ein Zement mit einer optimal breiten
Korngrößenverteilung ist nur durch Mischen von Mehlen deutlich
unterschiedlicher Feinheit leicht zu herstellen. D. h., dass das Mischen des
gemahlenen Klinkers bzw. Zementes mit dem als Zumahlstoff eingesetzten
Unterkorn des Rohmehls bzw. der einzelnen Rohmehlbestandteile eine
angestrebte Optimierung der Korngrößenverteilung von Zementen ohne
Betreibung einer zusätzlichen Sondermühle oder eines zweiten parallel
eingeschalteten Sichters ermöglicht. Beim Einsatz des unterhalb 80 bis 200 µm
liegenden Unterkorns von Schlacken und Aschen als Zumahlstoff im
Mahlverfahren ruft die gegenüber den Ausgangsstoffen leichtere Mahlbarkeit in
der Regel eine breitere Korngrößenverteilung hervor. Diese beiden
Möglichkeiten führen aus rein physikalischen Gründen durch eine bessere
Ausfüllung des Lückenvolumens generell zu einem verminderten
Wasseranspruch. Daraus resultiert bei gleicher Feinheit eine zusätzliche
Steigerung der Festigkeit von Zementen.
Die bei der Zugabe des Oberkorns von Rohmehlen in die Kühlzone des Ofens
ablaufenden Vorgänge werden wie folgt erklärt:
Eine Erhöhung und Anregung der latent hydraulischen Eigenschaften von kristallisierten Schlacken, Tonmergel, Ölschiefer, Aschen, Flugaschen und/oder anderen Stoffen bei der Aufgabe derselben in die Kühlzone des Ofens durch eine rasche Aufheizung und anschließende rasche Abkühlung ist wie folgt zu erklären. Eine rasche Aufheizung der Materialien bedingt die höchste Reaktionsfähigkeit der beteiligten Mineralien und dadurch die baldmöglichste Umwandlung der vorhandenen schwerschmelzbaren Mineralien zu den leichtschmelzbaren Verbindungen, was eine rasche vollständige Verschmelzung der Materialien verursacht. Eine relativ hohe Abkühlgeschwindigkeit und die Oxydation von Sulfiden und Phosphiden führt zur Fixierung der an der Oberfläche der Klinkergranalien verschmolzenen Materialien überwiegend in glasartig erstarrtem Zustand. Daraus resultiert eine deutliche Verbesserung und Anregung der hydraulischen und latenthydraulischen Fähigkeit der auf diese Weise thermisch behandelten Materialien.
Eine Erhöhung und Anregung der latent hydraulischen Eigenschaften von kristallisierten Schlacken, Tonmergel, Ölschiefer, Aschen, Flugaschen und/oder anderen Stoffen bei der Aufgabe derselben in die Kühlzone des Ofens durch eine rasche Aufheizung und anschließende rasche Abkühlung ist wie folgt zu erklären. Eine rasche Aufheizung der Materialien bedingt die höchste Reaktionsfähigkeit der beteiligten Mineralien und dadurch die baldmöglichste Umwandlung der vorhandenen schwerschmelzbaren Mineralien zu den leichtschmelzbaren Verbindungen, was eine rasche vollständige Verschmelzung der Materialien verursacht. Eine relativ hohe Abkühlgeschwindigkeit und die Oxydation von Sulfiden und Phosphiden führt zur Fixierung der an der Oberfläche der Klinkergranalien verschmolzenen Materialien überwiegend in glasartig erstarrtem Zustand. Daraus resultiert eine deutliche Verbesserung und Anregung der hydraulischen und latenthydraulischen Fähigkeit der auf diese Weise thermisch behandelten Materialien.
Für die hydraulische und puzzolanische Aktivität des bei der Verbrennung
anfallenden Ölschiefers sind der Glasanteil mit den als Anreger wirkenden
freien CaO- und CaSO4-Bestandteilen, sowie die Feinheit der puzzolanischen
Stoffe maßgebend wirksam. Die mineralogischen Untersuchungen zeigen, dass
der freie CaO-Gehalt im Oberkorn des Ölschiefers durchschnittlich unzulässig
hoch ist. Die chemische Zusammensetzung des Ölschiefers liegt relativ nah an
den Anforderungen der chemischen Zusammensetzung des sulfoaluminat
silikatischen Klinkers. Um den CaO-Gehalt durch die chemische Einbindung zu
den CA und C2S, sowie deren Sulfomineralien, wie 3CA × CaSO4 und 2CS ×
CaSO4 zu verringern und somit die hydraulische Aktivität zu erhöhen, ist
deshalb eine nachträgliche thermische Behandlung erforderlich. Dies ist durch
die Einführung in die Kühlzone des Ofens ohne Einsatz eines Sonderofens
möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind nachfolgend
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Für die
Laboruntersuchungen wurden ein Kalkstein und eine Schlacke verwendet,
deren chemische Zusammensetzung in Tabelle 1 dargestellt ist.
Der Kalkstein
und die Phosphorschlacke wurden getrennt auf einen Korngrößenbereich von
0,01-2000 µm bei einem Kornklassenverhältnis der < 80 µm-Kornklasse zur <
80 µm Kornklasse von 1 : 2 aufgemahlen. Danach wurden die ersten ca. fünf
Neuntelteile des gemahlenen Kalksteins und der gemahlenen
Phosphorschlacke entsprechend in zwei Fraktionen kleiner und größer 63 µm,
kleiner und größer 125 µm und kleiner und größer 200 µm mit Hilfe der Siebe
zerteilt. Die letzten ca. vier Neuntelteile des nicht klassierten Kalksteins und
der nicht klassierten Phosphorschlacke dienten für die Vorbereitung des
Referenzrohmehls, sowie der Rohmehle aus dem nicht klassierten Kalkstein
und dem Oberkorn der Phosphorschlacke oder aus dem Oberkorn des
Kalksteins und der nicht klassierten Phosphorschlacke. Es wurden 9 Rohmehle
vorbereitet. Das erste Referenzrohmehl wurde aus nicht klassierten Kalkstein
und Schlacke vorbereitet. Drei weitere Rohmehle wurden aus dem Oberkorn
des Kalksteins und der Phosphorschlacke mit Kornklassen von 63-2000 µm,
125-2000 µm und 200-2000 µm hergestellt. Das fünfte Rohmehl wurde aus
dem nicht klassierten Kalkstein und dem Oberkorn der Schlacke mit einer
Kornklasse von 125-2000 µm vorbereitet. Das sechste Rohmehl wurde aus
der nicht klassierten Phosphorschlacke und dem Oberkorn des Kalksteins mit
einer Kornklasse von 125-2000 µm vorbereitet. Das siebente Rohmehl wurde
aus den nicht klassierten Phosphorschlacke und Kalkstein sowie dem Oberkorn
der Schlacke und des Kalksteins mit einer Kornklasse von 125-2000 µm bei
einem Gewichtsverhältnis des nicht klassierten Anteils zum Oberkornanteil des
Rohmehls von 1 : 1 hergestellt. Das achte Rohmehl wurde aus der nicht
klassierten Phosphorschlacke und einer Mischung des nicht klassierten
Kalksteins mit dem Oberkorn des Kalksteins bei einem Gewichtsverhältnis von
1 : 1 vorbereitet. Das neunte Rohmehl wurde aus dem nicht klassierten
Kalkstein und einer Mischung der nicht klassierten Phosphorschlacke mit dem
Oberkorn der Phosphorschlacke bei einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1
hergestellt. Auf diese Weise wurde eine teilweise Abtrennung des Unterkorns
von Kalkstein und Schlacke in den Rohmehlen 7, 8 und 9 simuliert. Das
Unterkorn des Kalksteins und der Phosphorschlacke diente bei den Versuchen
als Zumahlstoff zur Herstellung der Zemente. Die Homogenisierung der
Rohmehle wurde innerhalb von jeweils zwei Stunden in einem Mischer
durchgeführt. Danach wurden aus den Rohmehlen Granalien mit einem
Durchmesser von 5-10 mm hergestellt. Abschließend wurden die Granalien
zwei Stunden bei 110°C getrocknet. Die hergestellten Granalien wurden bei
1450°C auf folgende Weise gebrannt. Für das Brennen wurde von jedem
Rohmehl eine Probe von etwa 500 g verwendet. Jedes Rohmehl wurde in dem
auf 600°C vorgeheizten Labordrehofen mit elektrischer Beheizung in 50 min
auf 1450°C aufgeheizt, danach 30 min. bei dieser Temperatur gesintert.
Anschließend wurden die gebrannten Rohmehle aus dem Ofen genommen und
rasch mit Pressluft auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurde jeweils eine
repräsentative Probe der so hergestellten Klinker auf die notwendige Feinheit
zerkleinert und der Gehalt an Freikalk nasschemisch bestimmt. Die
chemischen Charakteristika der Rohmehle, sowie der massenbezogene
Energiebedarf für das Rohmehlmahlen, der durch Abzug des für das
abgetrennte Unterkorn aufgewendeten Energieanteils ermittelte wurde, und
der Freikalkgehalt im Brenngut in Abhängigkeit von dem eingesetzten
Oberkornmaß des Kalksteins und der Phosphorschlacke sind aus Tabelle 2
ersichtlich. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der teilweisen bzw. vollständigen
Abtrennung des Unterkorns der Rohmehlbestandteile im Korngrößenbereich
von 0,01-63 µm bis 0,01-200 µm der Freikalkgehalt in den bei 1450°C
gebrannten Rohmehlen seinen niedrigsten Wert erreicht,
wenn die obere Grenze des abgetrennten Unterkorns bei 125 µm, also in der
Mitte des untersuchten Bereiches liegt. Damit ist eine deutliche Verbesserung
gegenüber den nach Anspruch 5 der DE-A-195 40 996 erzeugten
Rohmischungen nachgewiesen. D. h., dass die Brennbarkeit der untersuchten
Rohmehle mit abgetrenntem Unterkorn höher ist, als beim Rohmehl nach
Anspruch 5 der DE-A-195 40 996. Daraus resultiert bei der Klinkersinterung
eine Senkung des spezifischen Brennstoffaufwands, eine Erhöhung der
Durchsatzleistung des Ofens und eine Verbesserung der Eigenschaften der so
erzeugten Zemente. Aufgrund der durchgeführten Untersuchungen folgt, dass
der optimale Korngrößenbereich des abgetrennten Unterkorns bei 0,01-200 µm
liegt. Eine Erhöhung dieser Obergrenze führt zu einer Minderung der
Rohmehlreaktionsfähigkeit.
Aus den Tabellen 2 und 3 geht darüber hinaus hervor, dass der
Energieaufwand für das Rohmehl- und Zementmahlen durch die vollständige
bzw. teilweise Abtrennung des Unterkorns aus dem Rohmehl mit
nachfolgendem Einsatz desselben als Zumahlstoff beim Zementmahlen
erheblich gesenkt werden kann.
Die untere Zeile in Tabelle 3 zeigt den zum Mahlen von Zementen
erforderlichen Gesamtenergieaufwand, der sich additiv aus den Teilbeträgen
für das Mahlen des Klinkers nach dem konventionellen Mahlverfahren und des
beim groben Rohmehlmahlen nach dem neuen Verfahren abgetrennten und
anschließend als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns aus dem
Phosphorschlackensand, der kristallisierten Phosphorschlacke und/oder dem
Kalkstein in Abhängigkeit von ihren Gehalten zusammensetzt. Daraus geht
hervor, dass der Gesamtenergieaufwand zum Mahlen von Zementen nach dem
neuen Verfahren im Vergleich zum konventionellen Mahlverfahren insgesamt
um so niedriger ist, je höher der Anteil des nach dem Rohmehlmahlen
abgetrennten Unterkornanteils von Kalkstein und Phosphorschlacke beim
Zementmahlen eingesetzt war. Für Zemente gleicher Feinheit von ca. 3600 cm2/g
nimmt der Mahlenergieaufwand bei einem Zumahlstoffanteil von 20 Gew.-%
für den Kalkstein von rund 23 auf 17 kWh/t und für die
Phosphorschlacke von ca. 31 auf 19 kWh/t ab. Da im Gegensatz zu den
Hüttenzementen und Eisenportlandzementen bei den
Portlandkalksteinzementen kein messbarer Einfluss der
Partikelgrößenverteilung und der Mahlfeinheit des Kalksteinmehls auf die
Normfestigkeit festgestellt werden konnte, ist, um eine maximale
Mahlenergieeinsparung zu erreichen, als Zumahlstoff das Unterkorn von den
basischen Rohmehlbestandteilen mit einem Korngrößenbereich unter 200 µm
einzusetzen.
Eine erhebliche Energieeinsparung beim Zementmahlen ist wie folgt zu
erklären: Beim Feinmahlen des Mahlgutes kommt es nach kurzer Zeit zum
Verpelzen der Mahlkörper und zur Agglomeratbildung. Daraus resultiert eine
unerwünschte Steigerung des Mahlenergieaufwands nicht nur durch die
angestrebte Feinheit des Gesamtmahlgutes, sondern auch durch die o. g.
negativen Erscheinungen. Beim Grobmahlen der Rohmehlbestandteile nach der
neuen Technologie entsteht praktisch kein Verpelzen der Mahlkörper und keine
Agglomeratbildung des Mahlgutes. Darüber hinaus sinkt wegen der kleineren
Gesamtoberfläche der erforderliche Energiebedarf: Aufgrund dessen hat der
Einsatz des Unterkorns als Zumahlstoff eine deutliche Senkung des
Gesamtenergieaufwands beim Zementherstellen zur Folge.
Zur Gegenüberstellung der latenthydraulischen Eigenschaften von Unter- und
Oberkorn des als Zumahlstoff geeigneten bei der Rohmehlaufbereitung
einzusetzenden Mahlgutes wurden als Beispiel die durch Abschrecken im
Wasser granulierte Hüttenschlacke (HS) und Phosphorschlacke (PS), sowie
eine kristallisierte Phosphorschlacke mit der in Tabelle 4 dargestellten
chemischen Zusammensetzung verwendet.
Es ist bekannt, dass langsam gekühlte so genannte kristallisierte Schlacken
sogar mit einer genauso hohen Basizität, wie es bei denen in Tabelle 4 ist, bis
ca. 30 M.-% Glasphase erhalten können und umgekehrt die durch
Abschrecken im Wasser granulierten Hüttenschlacken bis ca. 30 M.-%
Kristallphase besitzen.
Die Schlacken wurden auf folgende Kornbereiche und Kornklassenverhältnisse
aufgemahlen:
- 1. 0-500 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm- Kornklasse von 2 : 1.
- 2. 0-1000 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm- Kornklasse von 1 : 1.
- 3. 0-1500 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm- Kornklasse von 1 : 2.
- 4. 0-2000 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm- Kornklasse von 1 : 3.
Danach wurden die Mehle je Schlacke in Unter- und Oberkorn mit Hilfe
folgender Siebe geteilt:
- 1. 0-500 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
- 2. 0-1000 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
- 3. 0-1000 µm-Kornband bei 90 µm-Sieb.
- 4. 0-1500 µm-Kornband bei 125 µm-Sieb.
- 5. 0-2000 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
- 6. 0-2000 µm-Kornband bei 200 µm-Sieb.
Anschließend wurden das Oberkorngut jeder einzelnen Schlacke auf die
Feinheit des gegenüberliegenden Unterkorns nachgemahlen. Zur Prüfung der
latenthydraulischen Aktivität der gleichfeinen Unter- und Oberkörner der
Schlacken wurden Hüttenzemente bei einem Gewichtverhältnis der Unter-
bzw. Oberkorn-Schlacke zum auf eine Feinheit von ca. 3800 cm2/g nach Blaine
vorgemahlenen Klinker von 1 : 1 mit dem 5 M.-% vorgemahlenen Gips durch
das Mischen hergestellt. Die Festigkeit wurde an Mörtelprismen nach einer
Wärmebehandlung geprüft. Die Wärmebehandlung erfolgte bei einer
Temperatur von 80°C. Nach einer Vorlagerungszeit von einer Stunde bei
Raumtemperatur folgte eine zweistündige Aufheizphase, eine Haltezeit von
vier Stunden und eine Abkühlzeit von einer Stunde. Aus Tabelle 5 lässt sich
ersehen, welchen Einfluss die aus den 3 unterschiedlichen Schlacken
hergestellten Unter- und Oberkörner mit variierenden Kornband und Feinheit
auf die Festigkeit von Hüttenzementen in Mörtelprismen hat. In allen Fällen
erreichen die Hüttenzemente aus den Unterkörnern der Schlacken die höheren
Festigkeitswerte als aus den auf gleiche Feinheiten nachgemahlenen
Oberkörnern. Die höchste Festigkeit erreicht der Hüttenzement in Zeile 1 der
Tabelle 5 (Unterkorn der auf den 0-500 mm-Kornbereich bei einem Verhältnis
der < 80 µm- zu der < 80 µm-Kornklasse von 2 : 1 aufgemahlenen
Hüttenschlacke). Die Zumischung der Unterkörner von
kristallisierter Phosphorschlacke führt im Gegensatz zu entsprechend
nachgemahlenen Oberkörnern zu einer deutlichen Steigerung der
Festigkeitswerte gegenüber den granulierten Schlacken. Daraus ist zu
schließen, dass sich ein Mangel an hydraulisch aktiveren Körnern im
Hüttensand und in den kristallisierten Schlacken, die ebenfalls in Abhängigkeit
von ihrer Basizität einen gewissen Anteil der Glasphase enthalten, nicht nur
durch Maßnahmen des Hochofenbetriebs, sondern auch durch die
Zerkleinerung von Schlacken und anschließende Abtrennung des hydraulisch
aktiveren Unterkorns beheben lässt, indem man dieses feine Mahlgut später
beim Zementmahlen wieder beimischt. Da sich besonders kalkreiche Schlacken
betrieblich oft nicht völlig glasig erhalten lassen, ohne dass dadurch der
Hüttensand fühlbar an Hydraulizität einbüßt, und die kristallisierten Schlacken
einen relativ hohen Anteil von Glas erhalten, sind solche Schlacken bei einem
maximalen Nutzen gleichzeitig als saure Rohstoffkomponenten und
Zumahlstoff bei der neu erarbeiteten Technologie einsetzbar. Das abgetrennte
Unterkorn z. B. von Schlacken und gebrannten Ölschiefern ist in Abhängigkeit
von der oberen Grenze nicht nur als Zumahlstoff sondern auch als Bestandteil
zur Herstellung von Porenbeton, Silikatprodukten und Mischzementen
geeignet.
Zur Prüfung der latenthydraulischen Aktivität von den Oberkörnern der
kristallisierten Phosphorschlacke (Tab. 4) vor und nach der thermischen
Behandlung in der Kühlzone des Ofens wurden Betriebsversuche durchgeführt.
Dazu wurde von der auf eine obere Korngrenze von 3000 µm grob
gemahlenen kristallisierten Phosphorschlacke das Oberkorn mit einer
Kornklasse von 100-3000 µm abgesichtet und anschließend in die Kühlzone
des Drehofens in einer Menge von 10 und 15 M.-% des Klinkergewichts
eingeführt. Die bei einer Zugabemasse des Schlackenoberkorns von 10 und 15 M.-%
hergestellten Klinker wurden mit je 5 M.-% Gips auf eine Feinheit von
3200 cm2/g nach Blaine zum Eisenzement vermahlen. Die Eigenschaften dieser
Zemente wurden mit 2 konventionell hergestellten Eisenzementen verglichen
und in Tabelle 6 wiedergegeben. Der erste der beiden konventionellen
Eisenzemente wurde aus abgeschreckter nicht klassierter Phosphorschlacke
hergestellt, während der zweite aus dem Unterkorn (< 200 µm) einer nicht
thermisch behandelten kristallinen Phosphorschlacke gewonnen wurde. Die
Feinheit aller untersuchten Zemente lag bei 3200 cm2/g nach Blaine. Als
Erstarrungsregulatoren enthielten alle Zementsorten 5 Gew.-% Gips. Der
Anteil der beim Zementmahlen zugesetzten unterschiedlich behandelten
Schlacke lag bei 10 und 15 Gew.-%. Die Festigkeit wurde an den
Normmörtelprismen nach 3 und 28 Tagen Wasserlagerung geprüft.
Aus Tabelle 6 lässt sich ersehen, welchen Einfluss die in der Kühlzone des
Ofens durchgeführte thermische Behandlung der kristallisierten Schlacke auf
ihre latenthydraulische Aktivität in Eisenportlandzement (EPZ) im Vergleich zu
thermisch unbehandelter kristallisierter Schlacke, sowie zu granulierter
Schlacke mit praktisch nahezu gleicher chemischer Zusammensetzung bei
gleichem Anteil der Schlacken in EPZ und ihrer gleichen Feinheit ausübt.
Der erfindungsgemäß hergestellte EPZ, bei dem das Oberkorn der
kristallisierten Phosphorschlacke in einer Menge von 15 Gew.-% des Klinkers
in die Kühlzone des Ofens zugesetzt wurde, erreicht eine um ca. 5 bis 10%
höhere Festigkeit gegenüber dem konventionell hergestellten EPZ mit 15 Gew.-%
der durch Abschrecken im Wasser granulierten Phosphorschlacke und
um ca. 30% höhere Festigkeit gegenüber dem EPZ, in dem als Zumahlstoff 15 M.-%
kristallisiertes Phosphorschlackenoberkorn eingesetzt wurde. Diese
Verbesserung ist auf einen wegen der erhöhten Abkühlgeschwindigkeit hohen
glasartig erstarrten Anteil und auf einen größeren offenbar der nicht in das
SiO2-Gerüstaufgenommenen Anteil an Al2O3 wegen Beteiligung als selbständige
Struktureinheiten im Kristallaufbau der mit einer hohen Bindungskraft durch
die Oxydation von Sulfiden und Phosphiden entstehenden P5+- und S6+-haltigen
Sauerstoffradikale des kristallisierten Anteils von Schlacken zurückzuführen. Es
ist bekannt, dass eine Zunahme des Gehlenitgehaltes durch den nicht in das
SiO2-Gerüst aufgenommenen Anteil an Al2O3 zu einer Erhöhung der
Reaktionsfähigkeit, d. h. zu einer Verbesserung der hydraulischen
Eigenschaften von Schlacke führt. Wie Betriebsversuche gezeigt haben, tritt
bei einer Zugabemenge des Schlackenoberkorns von bis zu 15% des
Klinkergewichts praktisch keine Zunahme des Brennstoffbedarfs auf. Dies
klingt zunächst unwahrscheinlich, ist aber durch Betriebsversuche
nachgewiesen worden. Das ist auf relativ niedrige dabei stattfindende
Energieverluste und daher deren möglichen Ausgleich durch die in den
Schlacken ablaufenden exothermischen Umwandlungen zurückzuführen. Die
zu kompensierenden Wärmeenergieverluste zur thermischen Behandlung der
Zuschläge resultieren aus folgenden Quellen:
- - Ausbrennen von Kohlenstoffresten in den Schlacken
- - ablaufende exothermische Reaktionen wie z. B. der Sulfide und Phosphide zu Sulfaten und Phosphaten.
Eine deutliche Verringerung der Wärmeenergieverluste kann eventuell durch
folgende Ursachen erklärt werden:
- - schockartiger rekuperativer Wärmeübergang vom heißen Klinker auf die Zuschläge in der Abkühlzone des Ofens, wodurch gleichzeitig eine raschere Abkühlung des Klinkers erreicht wird, ohne dass die entgegenströmende Rekuperationsluft kälter wird. D. h. einen extrem rasch ablaufenden Vorgang, in dem die Wärmeverluste niedrig gehalten werden können.
- - eine eventuell niedrigere Klinkertemperatur wird durch die vergrößerte Materialoberfläche bei erhöhtem Massenstrom und glatte und dichtere Oberfläche der Klinkergranalien, die eine verbesserte Wärmeübertragung bedingen, ausgeglichen.
Zur Prüfung der latenthydraulischen und puzzolanischen Aktivität des
Ölschieferoberkorns vor und nach der thermischen Behandlung wurde das
Ölschieferoberkorn in einem auf 1200, 1250, 1300 und 1350°C vorgeheizten
Laborofen innerhalb von 3 min. gebrannt und anschließend mit Pressluft auf
Raumtemperatur auf einem Stahlblech rasch abgekühlt. Auf diese Weise wurde
die thermische Behandlung in der Kühlzone des Ofens simuliert. Die
ausgewählten Temperaturen entsprechen nämlich den Verhältnissen in der
Kühlzone des Ofens. Für die Laborversuche wurde von dem auf eine obere
Korngrenze von 5000 µm grob gemahlenen Ölschiefer das Oberkorn mit
Kornklasse zwischen 200 und 5000 µm abgesiebt und anschließend ein Teil für
Brennversuche eingesetzt. Tabelle 7 ist die chemische Zusammensetzung zu
entnehmen.
Es wurden fünf sogenannte Portlandölschieferzemente bei einem
Gewichtsanteil des bei 1200, 1250, 1300 und 1350°C thermisch behandelten
und als Zumahlstoff eingesetzten Ölschieferoberkorns, sowie des nicht
thermisch behandelten Ölschieferoberkorns je von 15 und 30 Gew.-%
hergestellt. Die für die Untersuchungen verwendeten Zemente hatten nahezu
gleiche massebezogene Oberflächen von etwa 3400 cm2/g nach Blaine.
Festigkeit und Quellmaß wurden an den Normmörtelprismen nach 1, 7 und 28
Tagen Wasserlagerung geprüft. Aus Tabelle 8 lässt sich ersehen, welchen
Einfluss eine rasche thermische Behandlung des Ölschiefers in Abhängigkeit
von der Temperatur auf seine latenthydraulische Aktivität beim Einsatz als
Zumahlstoff in Portlandzementen hat.
Entsprechend der CaSO4- und CaOfrei-Einbindungsrate nehmen die
Festigkeitswerte bei Zementen mit thermisch behandelten Ölschiefern
erheblich zu. Nach 24 Stunden steigt die Druckfestigkeit von Zementen mit 30 M.-%
bei 1300 und 1350°C thermisch behandeltem Ölschiefer entsprechend
bis auf 25,3 und 24,1 N/mm2. Nach 28 Tagen beträgt die Festigkeit von
Zementen mit thermisch unbehandeltem Ölschiefer nur 59-60% der
Festigkeit, die von Zementen mit bei 1300 und 1350°C thermisch
behandeltem Ölschiefer erreicht wurden. Die erfindungsgemäß hergestellten
Zemente genügen mit den in Tabelle 8 angegebenen Festigkeitswerten der
Anforderung eines schnellerhärtenden Zementes. Das Quellen von Zementen
mit nicht thermisch behandeltem Ölschiefer beruht auf der Hydratation des
freien Kalks und Bildung des Ettringits, und mit thermisch behandeltem
Ölschiefer auf die Umwandlung des Sulfoaluminats zum Ettringit.
Es ist daher anzunehmen, dass die erfindungsgemäße Wirkung in gleicher
Weise auch bei anderen als hydraulisch und/oder puzzolanisch geeigneten
Zumahlstoffen, wie Hüttenschlacke, Flug- und Bodenschlacke von Braun- und
Steinkohlen, sowie Quarzsand u. a. Stoffe, von denen bisher keine
Untersuchungsergebnisse vorliegen, eintritt.
Die hierbei wirksam werdenden physikalischen und chemischen
Zusammenhänge sind erstmals erkannt und für eine wirtschaftliche
Herstellung von Zementen genutzt worden.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Mahlen der basischen
und sauren Komponenten gemeinsam durchgeführt wird. Eine erhöhte
Reaktionsfähigkeit des Rohmehls erreicht man dabei dann, wenn mindestens
zwei als Zumahlstoffe geeignete Rohmehlkomponenten etwa gleich grob
ausgemahlen werden und wenn das Unterkorn von allen Komponenten
gemeinsam als Zumahlstoff eingesetzt werden kann. Als Beispiel können
folgende Kombinationen von Ausgangskomponenten für die Gewinnung von
Rohmehl dienen: Kalkstein und Hochofen und/oder Phosphorschlacken,
Kalkstein und Flugasche, Kalkstein und Braunkohlen- und oder
Steinkohlenschlacken usw.
Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Mahlen der
basischen Komponenten von den sauren Komponenten getrennt durchgeführt
wird. Auch bei der getrennten Vermahlung der basischen und sauren
Komponenten ist eine erhebliche Energie- und Maschineneinsparung beim
Rohmehl- und Zementmahlen sowie Klinkersinterung möglich.
Weiter wurde erkannt, dass das Unterkorn mit Oberkorngrenzen zwischen
< 60 und < 200 µm nur der basischen Rohmehlbestandteile in einer Menge von
3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und
anschließend zur Herstellung des Portlandkalksteinzementes als Zumahlstoff
und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird. Der separate Einsatz des
Unterkorns von den basischen Rohmehlbestandteilen zum Herstellen des
Portlandkalksteinzements ist nur beim separaten Mahlen der sauren und
basischen Komponenten zu realisieren.
In weiterer Ausgestaltung sieht das Verfahren vor, dass das nach der
separaten Brechung und oder Vorzerkleinerung abgetrennte Oberkorn der
calcithaltigen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von über 0,2 mm
bis über 30 mm separat gemahlen wird und das nach dem Mahlen entstehende
Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm
in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung
abgetrennt und anschließend zur Herstellung des Portlandkalksteinzementes
als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken wieder zugesetzt wird. Eine
Anwendung dieser Maßnahme ist dann notwendig, wenn das zuerst
gewonnene Unterkorn des basischen Rohmehlbestandteils eine zu niedrige
Basizität besitzt. Dieser Anteil der Erfindung basiert demnach auf dem
Grundgedanken, dass das Gestein von Tonmineralien im Gegensatz zum Calcit
ein deutlich lockereres Gefüge hat. Deshalb ergibt sich nach der Brechung
und/oder Vorzerkleinerung im Unterkorn des basischen Rohmehlbestandteils
eine deutliche Anreicherung an sauren Mineralien bei einer äquivalenten
Abnahme des Calcits. D. h., dass nach der Vorzerkleinerung die Basizität des
Unterkorns verringert und die des Oberkorns erhöht wird. In diesem Fall kann
nur das basische Oberkorn nach nochmaligem Vermahlen als Zusatz zum
Zementmahlen verwendet werden. Das nach der erstmaligen Brechung
und/oder Vorzerkleinerung des basischen Rohmehlbestandteils entstehende
Unterkorn wird als Rohstoffkomponente zum gemeinsamen oder separaten
Mahlen verwendet.
Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Unterkorn mit
einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm nur der
sauren Rohmehlbestandteile in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der
Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und zur Herstellung von Zementen als
Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird. Wenn z. B. eine
hohe Reaktionsfähigkeit des aus Kalkstein und Kohlenasche bestehenden
Rohmehls bei Anwesenheit nur des Unterkorns von basischen
Rohmehlbestandteilen zu erreichen ist, sowie die vorhandenen basischen
Rohmehlbestandteile als Zumahlstoffe nicht geeignet sind und/oder ein nur
schlackenhaltiger Zement bzw. Portlandzement herzustellen ist, muss das
Unterkorn nur der sauren Rohmehlbestandteile bei der Rohmehlaufbereitung
abgetrennt werden, um es als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken
einzusetzen.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die in einer Menge
von 3 bis 100 M.-% mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01
bis 200 µm bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennte Kornklasse der
basischen und/oder sauren Rohmehlbestandteile beim Zementmahlen als
Zumahlstoff im Sichter einer Umlaufmahlanlage mit dem Mühlenaustrag
vermischt und/oder in der Durchlauf- und Umlaufmahlanlage zusammen mit
dem Klinker nachgemahlen wird. Diese Maßnahme bezieht sich auf die
gewünschten Eigenschaften der so gewonnenen Zemente.
Weiter wurde erkannt, dass das bei der Herstellung des
Portlandkalksteinzements nach einer separaten Vorzerkleinerung und/oder
Grobmahlung entstehende Oberkorn der calcithaltigen Komponenten mit
einem Korngrößenbereich von über 60,01 µm bis über 200,01 µm in einer
Menge von 3 bis 100 M.-% abgetrennt wird und zur Herstellung des Rohmehls
und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.
Es wurde noch erkannt, dass die obere Grenze und der Anteil des
abgetrennten Unterkornbandes beim Rohmehlmahlen nach Maßgabe des
minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die obere Grenze
und der Anteil des beim Rohmehlmahlen abgetrennten und anschließend als
Zumahlstoff eingesetzten Unterkornbandes nach Maßgabe des minimalen
Wasserbedarfs und/oder der maximalen Festigkeit von Zementen eingestellt
wird.
Eine der wichtigen Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen,
dass die obere Grenze und der Anteil des abgetrennten Unterkornbandes der
als Zumahlstoffe geeigneten Rohmehlbestandteile, sowie die nach dem
Abtrennen des Unterkorns entstehende obere und untere Grenze des
Massenverhältnisses zwischen der 0,01-80 µm-Kornklasse und der 80,01-2000 µm-Kornklasse
des basischen Rohmehlbestandteils und des Rohmehls nach
Maßgabe des minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird,
und zwar in dem Sinne, dass je nach Freikalkgehalt die Grenze des
Kornbandes und die Grenze des Kornklassenverhältnisses erhöht und/oder
herabgesetzt wird.
Eine der bedeutenden Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen,
dass das Massenverhältnis der 0,01 bis 80 µm-Kornklasse zu der < 80,01 µm-
Kornklasse und der Korngrößenbereich der als Zumahlstoffe geeigneten
aufgemahlenen sauren Rohmehlbestandteile, sowie die obere Grenze des
abgetrennten und anschließend als Zumahlstoffe eingesetzten
Unterkornbandes der sauren Rohmehlbestandteile nach Maßgabe der
maximalen Hydraulizität eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, dass bei
unzureichender Hydraulizität des als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns die
obere Grenze des Kornbandes und die Grenze des Kornklassenverhältnisses
der sauren Rohmehlbestandteile sowie die obere Grenze des als Zumahlstoff
eingesetzten Unterkorns erhöht und/oder herabgesetzt wird. Eine bedeutende
Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Massenverhältnis
zwischen den SiO2-, Al2O3-, Fe2O3-, CaO- und CaSO4-Hauptbestandteilen des
bei der Rohmehlaufbereitung abzutrennenden und in die Kühlzone des Ofens in
einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts weiter einzuführenden
60,01-10 000 µm bis 1000-10 000 µm Oberkorns der mit einer
Schmelztemperatur von maximal 1300°C sauren Rohmehlbestandteile, wie
gebrannter Ölschiefer, Braunkohlenasche usw. durch die vorgesehene
Kornbandauswahl nach Maßgabe der maximalen Bildung der 3(CaOAl2O3) ×
CaSO4-, 3(CaOFe2O3) × CaSO4- und 2(2CaOSiO2) × CaSO4-Mineralien im
Brenngut eingestellt wird. Es ist bekannt, dass die anorganischen Bestandteile
bei allen polymineralischen Stoffen unterschiedliche Härte und Festigkeiten
haben. Da nach der thermischen Behandlung z. B. des Ölschiefers und der
mageren Braunkohle der Glasanteil bzw. die groben Quarzpartikel härter und
fester sind als das freibleibende Calciumoxyd und das freibleibende
Calciumsulfat, reichert sich nach dem Vermahlen das Oberkorn an Glasanteil
bzw. groben Quarzpartikeln und das Unterkorn an freiem CaO und freiem
CaSO4 an. Daraus ist zu schließen, dass, um eine Umverteilung und das
erforderliche Massenverhältnis zwischen qualitätsbestimmenden
Hauptbestandteilen der verwendeten Kornklasse zu erreichen, ein extrem
grobes oder feines Mahlen notwendig ist. Anders verhalten sich die nicht
ausgebrannten Rohstoffe, wie ebenfalls magere Braunkohle und Ölschiefer. Da
die Carbonate und Gips härter und fester als Tonmineralien sind, reichert sich
nach der Zerkleinerung das Oberkorn an Carbonaten und Gips und das
Unterkorn an Tonmineralien an. Dementsprechend ändert sich das
Massenverhältnis von Carbonaten und Gips zu tonigen Bestandteilen in den
verschiedenen Klassierungen. Diese Besonderheiten können ausgenutzt
werden, um die erforderliche chemische Zusammensetzung des in den Ofen
einzuführenden Kornbandes ohne Einsatz der Korrekturkomponenten zu
erreichen.
Es wurde erkannt, dass, um die Bildung des. Ansatzrings in die Kühlzone des
Ofens zu vermeiden, die Lage der Oberkornzugabe entlang des
Kühlzonenbereichs abwechselnd verschoben wird.
Da sich beim Mahlen in den durch die Hochdruckbeanspruchung
funktionierenden Anlagen z. B. in Gutbett-Walzenmühlen gegenüber der
Kugelmühle eine deutlich höhere Energieausnutzung erreichen lässt, wird
angestrebt, die gesamte Feinmahlung von Zementen und Rohstoffen
ausschließlich in Gutbett-Walzenmühlen durchzuführen. Der beim Mahlen in
der Gutbett-Walzenmühle wegen der deutlich engeren Korngrößenverteilung
von Zementen entstehende maßgebend höhere Wasseranspruch steht dem
Einsatz der Gutbett-Walzenmühle entgegen. Eine Verbreiterung des
Korngrößenspektrums von Gutbett-Walzenmühlenzementen ist
erfindungsgemäß durch den Einsatz des anpassenden Unterkornbandes von
der Rohmehlaufbereitung nach der neuen Technologie zu erreichen. Die
erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte
unterliegen in ihrer Größe und Formgestaltung, Materialauswahl und
technischen Konzeption bzw. ihren Verfahrensbedingungen keinen besonderen
Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet
bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Zement durch Trocknen, Vorzerkleinern,
Mahlen, Mischen und stufenweise thermische Behandlung des aus basischen
und sauren Komponenten bestehenden Rohmehls mittels Vorwärm-,
Kalzinier- Sinter- und Kühlstufe, und durch nachfolgendes Mahlen des
gesinterten Klinkers zumindest mit Zumahlstoffen und
Erstarrungsregulatoren, wobei
- a) die saure Komponente in einem Modul, angegeben in Gew.-%,: (M) = CaO + MgO + FeO + 0,31 Fe3O4/((0,93 bis 1,4).SiO2 + 0,94.Al2O3 + 0,7.Fe2O3 + 0,483.Fe3O4) von 0,25 bis 1,2 und mit einer Schmelztemperatur von maximal 1300°C erstellt wird und wobei
- b) die verwendeten Roh- und/oder Sekundärstoffe so gemahlen werden, dass eine 0,01-80 µm-Kornklasse und eine 80,01-2000 µm Kornklasse des Rohmehls in einem Masseverhältnis von 4 : 1 bis 1 : 9 entsteht,
- a) 3 bis 100 M.-% eines Korngrößenbereiches mit einer Untergrenze von 0,01 µm und einer Obergrenze von 60 bis 200 µm bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt werden und/oder
- b) bei der Rohmehlaufbereitung ein Korngrößenbereich mit einer Untergrenze von 60,01 bis 1000 µm und einer Obergrenze von 10 000 µm der sauren Komponenten mit einer Schmelztemperatur von max. 1300°C abgetrennt wird und danach in einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts in die Kühlzone des Ofens eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen der
basischen und sauren Komponenten gemeinsam durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen der
basischen Komponenten von den sauren Komponenten getrennt
durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Korngrößenbereich mit einer Untergrenze von 0,01 µm und einer Obergrenze von 60 µm bis 200 µm nur von den
basischen Rohmehlbestandteilen abgetrennt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach einer
separaten Brechung und/oder Vorzerkleinerung abgetrennter
Korngrößenbereich der basischen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von 0,2 mm bis
30 mm separat gemahlen wird und ein nach dem Mahlen entstehender
Korngrößenbereich mit einer Untergrenze von 0,01 µm und einer Obergrenze von 60 µm bis 0,01 µm abgetrennt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Korngrößenbereich mit einer Untergrenze von 0,01 µm und einer Obergrenze von 60 µm bis 200 µm nur von den sauren
Rohmehlbestandteilen abgetrennt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der abgetrennte Korngrößenbereich der basischen und/oder sauren
Komponenten beim Zementmahlen als Zumahlstoff im Sichter einer
Umlaufmahlanlage mit dem Mühlenaustrag vermischt wird und/oder in einer
Durchlaufmahlanlage zusammen mit dem Klinker
nachgemahlen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle der
Zugabe des Korngrößenbereiches mit einer Untergrenze von 60,01 µm bis 1000 µm
und einer Obergrenze von 10 000 µm in die Kühlzone des Ofens zur
Vermeidung der Bildung eines Ansatzrings entlang des Kühlzonenbereichs
verschoben wird.
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