DE2659218A1 - METHOD OF MANUFACTURING A CEMENT CLINKER - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING A CEMENT CLINKERInfo
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Description
DIPL.-ING. HANS W. GROENINGDIPL.-ING. HANS W. GROENING
PATENTANWALTPATENT ADVOCATE
E 21-2E 21-2
English Clays Lovering Pochin & Comp.Ltd. John Keay House, St. Austell, Cornwall England PL25 4 DJEnglish Clays Lovering Pochin & Comp. Ltd. John Keay House, St. Austell, Cornwall England PL25 4 DJ
Verfahren zur Herstellung eines ZementklinkersProcess for the production of a cement clinker
Die Erfindung bezieht sich auf die Entwässerung von Aufschläiranungen von Peststoff-Materialien und die nachfolgende Hitzebehandlung oder Kalzinierung derselben in einem Ofen, und insbesondere auf einen Prozess zur Herstellung eines Zementklinkers.The invention relates to the drainage of pulps of pesticide materials and the subsequent heat treatment or calcination of the same in one Kiln, and in particular to a process for making a cement clinker.
Bei der Herstellung von Portlandzement, wird ein Tonerde— und kieselsäurehaltiges Material in geeigneten Verhältnissen mit Kaliumcarbonat zur Reaktion gebracht. Mit der Bezeichnung "Tonerde-kieselsäurehaltiges Material" ist hierbei ein Material gemeint, das Silizium und Aluminium entweder im freien Zustand oder mit anderen chemischen Verbindungen oder in gegenseitiger Verbindung enthält, wie z.B. Aluminium-Silicat. Bei dem sogenannten "Naßverfahren" zur Herstellung von Portland-Zement werden im allgemeinen Roh-In the manufacture of Portland cement, an alumina and silica containing material is used in appropriate proportions reacted with potassium carbonate. With the designation "alumina-silicic acid-containing material" is here a material meant that is silicon and aluminum either in the free state or with other chemical compounds or contains in mutual association, such as aluminum silicate. In the so-called "wet process" for Portland cement production is generally raw
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. 4 · SOOO MÜNCHEN 80 · POB 860340 · KÄUlil: ΕΠΕΙΧΓΛΙΕΧΤ · TEL. (089) 4710 70 · TELEX 5-82050. 4 SOOO MÜNCHEN 80 POB 860340 KÄUlil: ΕΠΕΙΧΓΛΙΕΧΤ TEL. (089) 4710 70 TELEX 5-82050
materialien verwendet, die weich sind und einen hohen Anteil an Wasser enthalten: Beispiel solcher weichen feuchten Rohmaterialien sind natürliche Kreiden, insbesondere solche aus Südengland, aus Teilen von Frankreich und Belgien, sowie alluviale Tone. Natürliche Kreide enthält normalerweise etwa 15-25 Gewichts-% Wasser und enthält sehr oft harte Verunreinigungen, z.B. Kieselsteine, wenn sie abgebaut wird. Üblicherweise werden Klumpen aus natürlicher Kreide mit großen Mengen Wasser in einer Waschmühle oder einem Aufschlämmer miteinander vermischt, in welchen Rippen gedreht werden, um die Kreideklumpen untereinander sowie an den Wänden der Mühle zu zerreiben. Die aus Kreide bestehenden Feststoffe gehen in eine Suspension über, wobei die Kieselsteine sich auf dem Boden des Aufschlämmers absetzen; hierdurch ist es möglich, die ursprünglich in der Rohkreide enthaltenen Kieselsteine von der Kreidesuspension zu trennen. Diese aus dem Aufschiämmer.ausfließende Suspension enthält im allgemeinen etwa 75-85 Gewichts-% Wasser und muß z.B. mittels eines kontinuierlich betriebenen Eindickers eingedickt werden, bevor es mit einem Tonerde-kieselsäurehaltigen Material, z.B. einem alluvialen Ton, gemischt wird, der selbst vielfach als Schlamm vorliegt. Der höchste Feststoffgehalt der gemischten Aufschlämmung, der mit einer genügenden Fluidität vereinbar ist, um die Aufschlämmung einem Zementofen zuführen zu können, beträgt üblicherweise etwa 50-60 Gewichts-%. Wird eine gemischte Aufschlämmung dieser Konsistenz unmittelbar dem Zementofen zugeführt, bedeutet dies, daß zusätzlicher Brennstoff verbraucht werden muß, um die große vorhandene Menge Wasser zu beseitigen. Kürzlich wurde eine Entwässerung der Aufschlämm-Mischung durch Filtration unter Verwendung eines drehbaren Vakuumfilters oder einer üblichen Platten- und Rahmenfilterpresse eingeführt, die bei Drucken unter etwa 14 kg/cm (200 p.s.i.g.) arbeiten, wobei der sich dabei ergebende Filterkuchen danach dem Zementofen zugeführt wird.materials are used that are soft and contain a high proportion of water: example of such soft damp The raw materials are natural chalks, especially those from southern England, parts of France and Belgium, as well as alluvial clays. Natural chalk usually contains around 15-25% by weight and is very high in water often hard debris, e.g. pebbles, when it is broken down. Usually lumps are made more natural Chalk mixed with large amounts of water in a washing mill or slurry, in which Ribs are rotated to grind the lumps of chalk together and against the walls of the mill. The one made of chalk Existing solids go into suspension with the pebbles settling at the bottom of the slurry drop; This makes it possible to remove the pebbles originally contained in the raw chalk from the chalk suspension to separate. This flowing out of the curdling Suspension generally contains about 75-85% by weight of water and must be operated, for example, by means of a continuously operated Thickener must be thickened before it is coated with an alumina-silicic acid-containing material, e.g. an alluvial Clay, which is itself often present as sludge. The highest solids content of the mixed slurry, compatible with sufficient fluidity to feed the slurry to a cement kiln is usually about 50-60% by weight. Will produce a mixed slurry of this consistency immediately fed to the cement kiln, this means that additional fuel must be consumed to the large existing To eliminate amount of water. Recently, dehydration of the slurry mixture by filtration has been used a rotatable vacuum filter or a conventional plate and frame filter press that is used when printing working below about 14 kg / cm (200 p.s.i.g.) with the the resulting filter cake is then fed to the cement kiln.
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Der durch eine solche Vorrichtung erzielte Filterkuchen hat die Konsistenz einer Paste oder eines Teiges und enthält mehr als 20 Gewichts-% Wasser. Der feuchte Kuchen wird entweder unmittelbar dem kalzinierenden Ofen mit dem sich daraus ergebenden Verlust an Wärmeenergie bei der Verdampfung der noch vorhandenen großen Wassermengen zugeführt oder es wird alternativ eine thermische Trockenstufe in das Verfahren eingeführt, um den Feuchtigkeitsgehalt der dem Ofen zuzuführenden Beschickung zu vermindern, wodurch wiederum erhöhte Energie- und Kapitalkosten entstehen.The filter cake obtained by such a device has the consistency of a paste or a dough and contains more than 20% by weight water. The moist cake is either placed directly in the calcining oven with the The resulting loss of heat energy during the evaporation of the still existing large amounts of water supplied or, alternatively, a thermal drying stage is introduced into the process to reduce the moisture content of the to reduce the feed to be fed to the furnace, which in turn increases energy and capital costs.
Eine gemischte Aufschlämmung für die Beschickung eines Zementofens zur Erzeugung eines Zementklinkers stellt für die Entwässerung ein schwieriges Material dar, weil es sich aus verhältnismäßig großen Feststoffteilchen aus Kreide (die Feststoffteilchen liegen in einem Größenbereich von etwa 1 bis etwa 5 um) und sehr viel feineren Feststoffteilchen eines Tonerde-kieselsäurehaltigen · Materials zusammensetzt, von dem ein wesentlicher Teil kollodial ist (d.h. ,daß die'Feststoffteilchen feiner als 0,5 umtj sind. ' Die feinen Feststoffteilchen füllen die Zwischenräume zwischen den groben Teilchen aus, und die sich ergebende Mischung bildet einen sehr undurchdringlichen Filterkuchen mit der Folge, daß eine rohe Zementaufschlämmung außerordentlich schwierig zu filtern ist, insbesondere wenn die Aufschlämmung einen hohen Feststoffgehalt besitzt.A mixed slurry for charging a cement kiln for the production of a cement clinker is a difficult material for the drainage, because it turns out relatively large solid particles of chalk (the Solid particles range in size from about 1 to about 5 µm) and much finer solid particles of an alumina-silicic acid-containing material, a substantial portion of which is colloidal (i.e. the 'solid particles are finer than 0.5 µm. 'The fine solid particles fill the spaces between the coarse particles and the resulting mixture forms one very impenetrable filter cake with the result that a raw cement slurry is extremely difficult to filter especially when the slurry is high in solids.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Zementklinkers vorgesehen, das die folgenden Verfahrensschritte enthält:According to the invention is a method of making a Cement clinker is provided, which includes the following process steps:
a) Bildung einer rohen Zementaufschlämmung, die ein Tonerdekieselsäurehaltiges Feststoffmaterial enthält, das mit einem aus Kaliumcarbonat bestehenden Feststoffmaterial in solchen Verhältnissen gemischt wird, daß daraus durch Erhitzung auf eine erhöhte Temperatur ein Zementklinker gebildet werden kann;a) Formation of a raw cement slurry containing an alumina silica Contains solid material with a solid material consisting of potassium carbonate is mixed in such proportions that a cement clinker is obtained therefrom by heating to an elevated temperature can be formed;
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b) Entwässerung der rohen Zementaufschlämmung in einem Druckfilter bei einem Druck von mindestens 49,2 kg/cm (700 p.s.i.g.) zur Bildung eines weniger als 20 Gewichts-% Feuchtigkeit enthaltenden Filterkuchens; undb) Dewatering of the raw cement slurry in one Pressure filter at a pressure of at least 49.2 kg / cm (700 p.s.i.g.) to form less than 20% by weight Filter cake containing moisture; and
c) Beschickung eines Ofens mit dem Filterkuchen, und zwar ohne eine Zwischen-Trocknung mittels Hitze, wobei der Filterkuchen einer Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur für eine Zeitdauer ausgesetzt wird, die zur Herstellung eines Zementklinkers aus dem Filterkuchen ausreicht.c) Charging an oven with the filter cake, without intermediate drying by means of heat, wherein the filter cake is subjected to a heat treatment at an elevated temperature for a period of time which sufficient to produce a cement clinker from the filter cake.
Das Kaliumcarbonat besteht vorzugsweise aus natürlicher Kreide. Das Tonerde-kieselsäurehaltige Material enthält im allgemeinen zusätzlich zu den Oxiden von Silizium und Aluminium Eisenoxide. Zusammen mit Spuren von anderen Oxiden, z.B. den Titan- und Magnesium-Oxiden, wobei geeignete Tonerde-kieselsäurehaltige Materialien primäre und sedimentäre Arten von alluvialem oder glacialem Ton, z.B. Schiefer, Aluminium-kieselsäurehaltige Steine, z.B. Sandstein und Aluminium-kieselsäurehaltige Schlämme, z.B. Medway-Schlamm enthalten. Die relativen Anteile der Bestandteile werden im allgemeinen so gewählt, daß durch Reaktion des Aluminium-kieselsäurehaltigen Materials mit dem Kalziumcarbonat-Material, z.B. den natürlichen Kreidefeststoffen, bei erhöhter Temperatur ein Zementklinker mit einer Zusammensetzung innerhalb des nachfolgenden Bereichs erhalten wird.The potassium carbonate is preferably composed of natural Chalk. The alumina-silicic acid-containing material generally contains in addition to the oxides of silicon and Aluminum iron oxides. Along with traces of other oxides, e.g. the titanium and magnesium oxides, suitable Alumina-silica containing materials primary and sedimentary types of alluvial or glacial clay, e.g. slate, Aluminum-silicate stones, e.g. sandstone, and aluminum-silicate sludge, e.g. Medway mud contain. The relative proportions of the ingredients are generally chosen so that by reaction of the Aluminum-silicic acid-containing material with the calcium carbonate material, e.g. the natural chalk solids, at an elevated temperature, a cement clinker having a composition within the following range is obtained will.
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Vor der Durchführung der Stufe (a) des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Feststoffmaterialien z.B. in einer nassen Hammermühle oder in einer Sand-Schleifmühle oder in einem Kessel gerührt, der mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer ausgerüstet ist. Zusätzlich oder alternativ können die Feststoffteilchen einem Waschprozess, einem Trennverfahren der Teilchengrößen durch Schwerkraft-oder Fliehkraft-Absetzung, einem Schaumflotationsverfahren oder einem anderen Trennungsverfahren unterworfen werden. Wenn z.B. das Tonerde-kieselsäurehaltige Material aus einem alluvialen Ton besteht, kann es vorteilhaft sein, eine Aufschlämmung mit Wasser herzustellen und grobe Verunreinigungen, wie z.B. groben Sand, sich absetzen zu lassen und zu entfernen; falls das Kalziumcarbonat-Material aus Klumpen natürlicher Kreide mit einem natürlichen Wassergehalt im Bereich von 15-25 Gewichts-% besteht, kann es vorteilhaft sein, sie mit Wasser zu mischen und sie in einem Hochgeschwindigkeits-Rührwerk zu rühren, um die Klumpen aufzubrechen und irgendwelche harten Verunreinigungen zu beseitigen, hauptsächlich Feststoffteilchen aus Kiesel, die unter der Einwirkung der Schwerkraft sich ablagern.Before carrying out step (a) of the process according to the invention, the solid materials are e.g. wet hammer mill or in a sand grinding mill or in stirred in a kettle equipped with a high-speed stirrer. Additionally or alternatively you can the solid particles a washing process, a separation process of the particle sizes by gravity or centrifugal force deposition, be subjected to a froth flotation process or some other separation process. For example, if that Alumina-silica material is composed of an alluvial clay, it may be advantageous to use a slurry manufacture with water and allow coarse impurities, such as coarse sand, to settle and remove; if the calcium carbonate material made from lumps of natural chalk with a natural water content in the range of 15-25 % By weight, it may be advantageous to mix them with water and use a high-speed mixer stirring to break up the clumps and remove any hard impurities, mainly particulate matter made of pebbles that are deposited under the action of gravity.
Bei der Stufe (a) des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Aufschlämmung aus Tonerde-kieselsäurehaltigem Material mit der Kalkaufschlämmung in einem solchen Verhältnis vermischt, das erforderlich ist, um die chemischen Zusammensetzungen zu ermöglichen, die zur Herstellung von Portland-Zement nach einer Kalzinierung und Vitrifikation erforderlich sind; im allgemeinen wird ein Verhältnis von etwa 3 Gewichtsteilen Kreide zu 1 Gewichtsteil Tonerdekieselsäurehaltigem Material verwendet. Wahlweise kann die Ablagerung von groben Verunreinigungen aus dem Tonerde-kieselsäurehaltigem Material und aus dem Kalziumcarbonat-Material erfolgen, nach dem die gemischte Aufschlämmung hergestellt wurde.In step (a) of the process according to the invention, the slurry is made of alumina-silica containing material with the lime slurry in such a ratio mixed, which is required to make the chemical compositions to enable the manufacture of Portland cement after calcination and vitrification required are; generally a ratio of about 3 parts by weight of chalk to 1 part by weight of silica-containing alumina is used Material used. Optionally, the deposition of coarse impurities from the alumina-silicic acid Material and made from the calcium carbonate material after which the mixed slurry is made became.
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Vorteilhaft besitzt die AufSchlamm-Mischung einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa 50 bis etwa 60 Gewichts-%.The sludge mixture advantageously has a solids content in the range of about 50 to about 60% by weight.
Bei der Stufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem Druckfilter in geeigneter Weise um ein Rohrdruckfilter, z.B. ein Rohrdruckfilter der in der GBPS 1,240,475 beschriebenen Bauart, jedoch kann auch ein Druckfilter der Hochdruck-Plattenfilterbauart verwendet werden, wie er in der GB-PS 1,389,003 beschrieben ist. Das Druckfilter sollte vorzugsweise bei vollautomatischer Steuerung kontinuierlich arbeiten, so daß der Arbeits- und Bewachungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden kann. Der Filterkuchen, der von dem Druckfilter hergestellt wird , sollte einen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, der 20 Gewichts-%, vorzugsweise 15 Gewichts-% nicht überschreitet, jedoch wird er normalerweise nicht geringer als 10 Gewichts-% sein. Vorteilhaft wird die gemischte Aufschlämmung bei einem Druck von über 101,9 kg/cm^ (1450 p.s.i.g.) entwässert.In step (b) of the process according to the invention, the pressure filter is suitably a Pipe pressure filter, e.g. a pipe pressure filter of the type described in GBPS 1,240,475, but a Pressure filters of the high pressure plate filter type as described in GB-PS 1,389,003 can be used. That Pressure filter should preferably work continuously with fully automatic control, so that the work and security effort can be reduced to a minimum. The filter cake produced by the pressure filter should have a moisture content which, however, will not exceed 20% by weight, preferably 15% by weight it will normally not be less than 10% by weight. The mixed slurry becomes advantageous in one pressure dehydrated by over 101.9 kg / cm ^ (1450 p.s.i.g.).
Am Ende der Stufe (b) des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein Filterkuchen gebildet, der das Beschickungsmaterial für den Zementofen darstellt. Der Filterkuchen ist nicht klebrig und bricht unter leichtem Druck oder sogar bei seiner Behandlung z.B. in einem Schrauben- oder Bandförderer zu einem krümeligen Material mit sehr geringer Staubbildung auseinander, das eine konsistente Beschickung in dem besten Verteilungszustand für einen geeigneten Zementofen darstellt. So wird gemäß der Stufe (c) des Verfahrens gemäß der Erfindung der in dem Druckfilter erzeugte Filterkuchen vorzugsweise in ein Granulat geeigneter Größe für die Beschickuna zu dem Ofen oder Brennofen, z.B. durch leichtes Brechen, Pelletisieren, Klümpchenbildung oder Brikettierung zerkleinert. Nachdem der Zementofen mit dem Filterkuchen beschickt wurde, wird dieser unter üblichenAt the end of step (b) of the process according to the invention, a filter cake is formed which contains the feed material represents for the cement kiln. The filter cake is not sticky and breaks under slight pressure or even in its treatment, e.g. in a screw or belt conveyor, to a crumbly material with very little Dust formation apart, that is a consistent charge in the best distribution state for a suitable cement kiln represents. Thus, according to step (c) of the method according to the invention, that produced in the pressure filter Filter cake, preferably in granules of suitable size for charging to the furnace or kiln, e.g. crushed by easy breaking, pelletizing, lump formation or briquetting. After the cement kiln with the filter cake was charged, this is under usual
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Bedingungen zur Herstellung des gewünschten Zementklinkers erhitzt« Im allgemeinen wird der Zementofen bei einer Temperatur im Bereich von 1300°C - 165O°C gefahren.Conditions for making the desired cement clinker heated. In general, the cement kiln is operated at one temperature driven in the range of 1300 ° C - 1650 ° C.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert.The invention is illustrated by the following example.
Eine rohe Zementaufschlämmung wird durch Vermischen von 1 Gewichtsteil Medway-Schlamm und 3,2 Gewichtsteilen weissem Kalk aus Kent, beide auf der Basis trockenen Materials gerechnet,, zubereitet, wobei das Verhältnis so ist, wie es aufgrund der Eigenschaften der die Bestandteile bildenden Materialien berechnet wurde, damit ein gewöhnlicher Portlandzement—Klinker · entsprechend der British Standard Specification No. 12; 195 8 erzielt wird.A raw cement slurry is made by mixing 1 part by weight of Medway mud and 3.2 parts by weight of white Kent lime, both based on dry material calculated, prepared, the ratio being as it is due to the properties of the constituents Materials was calculated to make an ordinary portland cement clinker According to the British Standard Specification No. 12; 195 8 is achieved.
Ein mit einem Hochgeschwindigkeits-Rührer ausgerüsteter Mischer wird zum Aufbrechen von Klumpen hauptsächlich von Kreideklumpen verwendet, um harte, aus Kiesel bestehende Verunreinigungen freizulegen und diese mittels Schwerkraft auszuscheiden.. Die Aufschlämmung, welche einen Feststoff gehalt von 58 Gewichts^ hat, wird durch ein Sieb mit einer Öffnung von 0,5 mm gegeben, um Feststoffe aus grobem Sand oder Kiesel zu entfernen, die sich noch in Suspension befinden» A mixer equipped with a high speed stirrer is used to break up lumps mainly of Lumps of chalk are used to expose hard, pebbly debris and use gravity to remove them The slurry, which has a solids content of 58% by weight, is passed through a sieve with a 0.5 mm opening given to remove solids from coarse sand or pebbles that are still in suspension »
Die Aufschlämm-Mischung wird einer Batterie von 90 Rohrdruckfiltern der in der GB-PS 1,240,465 beschriebenen Bauart zugeführt, von denen jeder bei einem hydraulischen Flüssigkeitsdruck von 105,46 kg/cm^ (1500 p.s.i.g.) betrieben wird, wobei sich ein Filterkuchen mit einem Wassergehalt von 14,5 Gewichts-% ergibt. ,The slurry mixture is fed to a battery of 90 tubular pressure filters of the type described in GB-PS 1,240,465, each of which in a hydraulic Liquid pressure of 105.46 kg / cm ^ (1500 p.s.i.g.) is operated, whereby a filter cake with a water content of 14.5% by weight results. ,
Der in den RöhrenHDruckfiltern hergestellte Filterkuchen ist nicht klebrig und besteht aus Fragmenten einer zylindrischen Oberfläche mit einer mittleren Dicke von etwa 5 mm; das Material wird einem Schraubenförderer zugeführt, der auch zum Aufbrechen des Kuchena in ein Granulat geeigneter Größe zur Zufuhr zu einem langen drehbaren Zement-The filter cake produced in the tubular pressure filters is non-sticky and consists of fragments of a cylindrical surface with an average thickness of about 5 mm; the material is fed to a screw conveyor which is also suitable for breaking the cake into granules Size for feeding to a long rotatable cement
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Brennofen dient, in welchem es bei einer Temperatur von etwa 1400°C kalziniert und vitrifiziert wird.Kiln is used, in which it is calcined and vitrified at a temperature of about 1400 ° C.
Zwecks Vergleichs wird die gleiche Kreide/Ton-Aufschlämmmischung in einer üblichen Filterpresse der Platten mit Ausnehmungen aufweisenden Bauart bei einem Druck von 8,44 kg/cm2 (120 p.s.i.g. bzw. 825 kN m~2) entwässert, wobei aber der Wassergehalt des Kuchens durch dieses Verfahren auf nicht weniger als 20,2 Gewichts-% vermindert werden konnte. Dieser Feuchtigkeitshaushalt war zu groß, um den Kuchen unmittelbar einem Zement-Drehofen ohne eine gewisse vorhergehende thermische Behandlung auszusetzen. For comparison, use the same chalk / clay slurry mix in a conventional filter press of the recessed plate type at a pressure of 8.44 kg / cm2 (120 p.s.i.g. or 825 kN m ~ 2) are dewatered, but the water content of the cake is reduced by this method could be reduced to not less than 20.2% by weight. This moisture balance was too big to expose the cake directly to a cement rotary kiln without any prior thermal treatment.
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Claims (7)
aus Feststoff bestehenden Tonerde-kieselsäurehaltigen Material, das mit einem Feststoff aus Kalziumcarbonat in einem Verhältnis gemischt wird, das zur Herstellung eines Zementklinkers durch Erhitzen bei erhöhter Temperatur geeignet ist;a) Forming a raw cement slurry from one
solid alumina-silicic acid-containing material mixed with a solid calcium carbonate in a ratio suitable for making cement clinker by heating at elevated temperature;
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