DE602005005043T2 - Verarbeitungssystem zur herstellung von zementhaltigen verbundmaterialien mit verringerten kohlendioxidemissionen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitungsanordnung zum Herstellen von zementartigen Verbundmaterialien gemäß Anspruch 1 und ist gekennzeichnet durch ein bedeutend verbessertes Umweltprofil.
  • Es ist gut bekannt, dass jede produzierte Tonne von Standard-Portlandzement einhergeht mit der Abgabe von etwa einer Tonne von Kohlendioxid, und dass etwa die Hälfte hiervon von der Dekarbonisierung von Kalkstein im Ofen und die andere Hälfte vom Energieverbrauch, in der Hauptsache im Ofen herkommt.
  • Hieraus folgt, dass der einzige Weg, auf dem die Zementindustrie erwähnenswerte Reduzierungen bei Kohlendioxidausstößen erreichen kann über die Reduzierung von Portlandziegelproduktion und eine gesteigerte Verwendung von Füllstoffen geht.
  • Die üblichen Anlagen zur Herstellung von gemischtem Zement weisen ein Zwischenmahlen von Portlandzementschlacke mit unterschiedlichen Typen von Mikrofüllstoffen, zum Beispiel Blasofenschlacke, Flugasche, Kalkstein etc. hauptsächlich in den rotierenden Kugelmühlen, auf. Derartige Verfahren zeigen nicht mehr als 20–25% Portlandschlackenaustausch durch Flugasche und etwa 30 bis 50% durch Blasofenschlacke, ohne einen bedeutenden negativen Einfluss auf die Zementqualität, wie beispielsweise einen starken Anstieg der Abbindezeit, eine sehr geringe Festigkeitsentwicklung während der Aushärtezeit von 0 bis 28 Tagen, usw. Es dauert bis zu dreimal länger, wie zum Beispiel 2–3 Monate, um die 28-Tage-Festigkeit von traditionellem Portlandzementbeton zu erreichen.
  • Gleichzeitig haben Zemente mit einem hohen Anteil von Flugasche (HVFA) bedeutende Vorteile im Vergleich zu traditionellen Portlandzementen.
  • Das Einbringen von Flugasche oder anderen Arten von Füllstoffen, zum Beispiel Feinstoffen von Granitsteinbrüchen oder reinen Quarzsanden zum Ersatz von Portlandzement direkt im Betonmischer in Mengen von mehr als 15–20% ist nicht wirkungsvoll und könnte auf den Beton negativen Einfluss haben (reduzierte Festigkeit etc).
  • Vorhandene Verfahren zum Mahlen und eine mechanische Aktivierung der Füllstoffe könnte einige Verbesserung bringen, wie in dem US-Patent US 6,630,022 beschrieben ist. Es sieht jedoch ökonomisch ineffektiv aus, und es erlaubt nur einen 20%en Austausch ohne eine Verringerung der Betondruckfestigkeit.
  • In der Anmeldung PCT/SE2003/001009 ist ein Verfahren zum Herstellen von gemischtem Zement beschrieben, wobei der Zement Portlandzement enthält, welcher gründlich mit einem Mikrofüllstoff und möglicherweise einem wasserreduzierenden Wirkstoff in eine trockene Zementmischung und feine zementartige Ersatzmaterialien, welche aus den Materialien Blasofenschlacke, Flugasche, Quarz, Kieselerde und amorphes Silikondioxid ausgewählt wurden, gemischt. Gemäß dieser Anwendung werden Ersatzmaterialien einem Mahlen in trockenem Zustand unterworfen, und die gemahlenen Ersatzmaterialien werden dann einem Mahlvorgang zusammen mit wenigstens 20 Gewichtsprozent der gesamten Mahlgutmasse einer hoch reaktiven Zementmischung in einem trockenen Zustand unterworfen. Ein Polymer in der Form eines pulverförmigen, wasserreduzierenden Wirkstoffs wird ebenfalls zugefügt.
  • Ein Problem bei der Fertigung einer derartigen Zementmischung besteht darin, dass zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses die Feinheit der Komponenten exakt kontrolliert werden muss. Dies gilt insbesondere für eine Anlage, bei der die Zementmischung im Dauerbetrieb hergestellt wird.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt eine derartige Anlage vor.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich demzufolge auf eine Verarbeitungsanordnung zum Herstellen von zementartigen Verbundmaterialien, wie beispielsweise hydraulisch gemischten Zementen mit einem bedeutend reduzierten Portlandschlackenmineralienanteil und entsprechend mit einem erhöhten Anteil zusätzlicher zementarti ger Materialien und hoch reaktiver Puzzolanerden oder Mineralfüllstoffe, wie beispielsweise Flugasche, Blasofenschlacke, feiner Quarz, granitisches Minenfeinerz für einen direkten Ersatz von Portlandzement in Beton, mit einem Silo für Portlandzement, einem Silo für Flugasche oder andere Arten von Zusatzstoffen und einem Silo für Zementofenstaub oder andere Arten von die Abbindezeit regulierenden Wirkstoffen, mit einer Speichereinheit für Polymerzusatzstoffe, mit einer Portioniereinrichtung, mit einer Mischeinrichtung, Mahlvorrichtungen und Entladeeinrichtungen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mit einer Mahleinheit (6) zum Vormahlen der Zusatzmaterialien und einer Mahleinheit (9) zum Vormahlen des Portlandzements ausgestattet ist, wobei der Vormahleinrichtung (6, 9) einer Mahleinrichtung (13) zum Mahlen der vorgemahlenen Komponenten vorgeschaltet ist, und dass die Vormahleinrichtung (6, 9) geeignet ist, als ein offener Kreislauf oder ein geschlossener Kreislauf für das gemahlene Material zu arbeiten.
  • Die Erfindung wird im Folgenden nun in weiteren Einzelheiten in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Verarbeitungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 geben folgende Bezugszeichen folgende Einrichtungen an: 1 bezeichnet eine Zuführstation für eine Trocknungseinheit, 2 benennt eine Trocknungseinheit (Drehtrockner oder Fluidbetttrockner), 3 benennt ein Silo für Schlacke und/oder Flugasche, 4 bezeichnet ein Silo für Zusatzstoffe, 5 benennt ein Zwischensilo für getrockneten Sand, 6 benennt eine Mahleinheit zum Vormahlen von Quarzsand, 7 benennt einen Luftklassifizierer mit einem Zyklon und einem Staubsammler, 8 bezeichnet ein Silo für Portlandzement, 9 benennt eine Mahleinheit zum Vormahlen eines Teils von Portlandzement vor dem Mischen mit anderen Komponenten vor der Verarbeitung, 10 bezeichnet ein Zwischensilo für einen ungemahlenen Teil von Portlandzement und vorgemahlenen Sand, Schlacke und Zusatzstoffe, 19 bezeichnet einen Luftklassifizierer mit einem Zyklon und einem Staubsammler, 12 bezeichnet einen Drehmixer, 13 bezeichnet Vibrationsmühlen zum Verarbeiten der Rohmaterialzuführung (parallel oder in Reihe installiert), 14 bezeichnet ein Silo für das Endprodukt, gemischten Zement, 15 bezeichnet ein Zwischensilo für einen vorgemahlenen Zementanteil und 16 bezeichnet ein Silo für vorgemahlenen Quarz, 17 benennt ein Silo für die Mischung von Materialien vor einem abschließenden Mahlen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung 21 zur Kohlenstoffentfernung aus Flugasche vorgesehen, wobei diese Einheit geeignet ist, den Kohlenstoffgehalt in der Flugasche auf unter 4 Gewichtsprozent zu verringern. Die Einheit kann gemäß einer geeigneten bekannten Technik zur Kohlenstoffentfernung arbeiten.
  • Es ergibt sich aus der Anwendung, dass Quarz bei dem zuvorgenannten Beispiel jedes zweckmäßige Ersatzmaterial sein kann.
  • Gemäß dem Zuvorgesagten werden Sand, Schlacke, Zusatzstoffe in Form von beispielsweise einem wasserreduzierenden Agens und Portlandzement in die vorliegende Anordnung gespeist.
  • Betreffend den Quarz oder den Sand wird der Sand zuerst aus einer Lieferstation 1 in eine Trocknungseinheit 2 gespeist, wo er getrocknet wird. Danach wird er zu einem Silo 5 gefördert. Schlacke oder andere zweckmäßige Zusatzstoffe werden von einem Silo 3 in eine Leitung gespeist, welche mit einer Leitung aus dem Silo 5 für Sand zusammenläuft. Die Mischung von Sand und Schlacke wird in eine Mahleinheit 6 gefördert. Nachdem der Sand und die Schlacke vorgemahlen wurden, wird das Material in ein Silo 16 und weiter in ein Silo 10 gefördert.
  • Bei Portland-Zement wird der Zement aus einem Silo 8 in ein Silo 10 gefördert. Zusatzstoffe wie wasserreduzierende Wirkstoffe werden ebenfalls zu dem eben erwähnten Silo 10 gefördert, sowie Sand und Schlacke in der Mahleinrichtung 6 vorgemahlen. Portlandzement wird auch vom Silo 8 in eine Mahleinrichtung 9 gefördert. Von der Mahleinrichtung 9 wird der Zement zu einem Silo 15 für vorgemahlenen Zement gespeist. Die Materialien in den Silos 10 und 15 werden zu einem Drehmischer und weiter zu einem Silo 17 gefördert.
  • Von dem Silo 17 wird die Materialmischung in eine Fertigmahleinrichtung 13 gefördert. Nachdem das Material in der Vorrichtung 13 gemahlen worden ist, wird das fertige Material in ein Silo 14 gespeist.
  • Erfindungsgemäß wird die Anordnung auf diese Weise mit einer Mahleinheit 6 zum Vormahlen der Ersatzstoffe und einer Mahleinrichtung 9 zum Vormahlen des Portlandzements ausgerüstet, wobei der Vormahleinrichtung eine Mahleinrichtung 13 zum Mahlen der vorgemahlenen Komponenten nachgeschaltet ist.
  • Gemäß einem sehr wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Vormahleinrichtung 2, 9 geeignet, für die zu mahlenden Materialien als offene Anlage oder als geschlossene Anlage zu arbeiten. Die geschlossene Anlage in einer Mahleinrichtung 6 weist einen Kanal 18 von der Mahleinrichtung zu einem Luftklassifizierer 19 auf, welcher geeignet ist, große Bruchstücke des Mahlguts über einen Kanal 20 zurück zu der Mühle auszusortieren.
  • Die geschlossene Einrichtung bei der Mahleinrichtung 9 weist in einer korrespondierenden Weise eine Leitung 11 von der Mahleinrichtung zu einem Luftklassifizierer 22 auf, welcher geeignet ist, große Fraktionen des Materials, welches gemahlen wird, zu der Mühle über einen Kanal 23 zurückzuführen.
  • Mit beiden Mahleinrichtungen ist ein Zyklon und ein Staubsammler verbunden. Das dort gesammelte Material wird in ein entsprechendes, stromabwärts liegendes Silo in den Hauptfluss gespeist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Mahleinrichtung 6 für das Ersatzmaterial so angeordnet, dass sie das Ersatzmaterial auf einen Feinheitsgrad von 100 bis 300 Mikron vormahlt.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Mahleinrichtung für Portlandzement so eingerichtet, dass sie den Portlandzement auf einen Feinheitsgrad einer durchschnittlichen Partikelgröße von 10 bis 30 Mikron vormahlt.
  • Da nur Materialteile, welche zu groß sind, in den Luftklassifizierern aussortiert werden, sind die Kreisläufe offen, wenn keine derartigen Materialien vorliegen, die die entsprechende Mahleinrichtung 6, 9 verlassen.
  • Gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Anordnung eine Einheit zum Trocknen des Ersatzmaterials und der Füllstoffe auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,2 Gewichtsprozent auf, wobei die genannte Vorrichtung oberhalb der Mahleinrichtung angeordnet ist.
  • Auf diese Weise führt die vorliegende Erfindung zu einer Produktionsanlage oder -anordnung, in welcher die Herstellung des Zementmaterials, welche in der Ein leitung der Anmeldung beschrieben wurde, auf kontinuierliche Weise durchgeführt werden kann.
  • Der Schutzumfang für diese Erfindung soll nicht durch das Ausführungsbeispiel, welches durch die Zeichnungen dargestellt und oben angegeben ist, sondern durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt sein.

Claims (6)

  1. Verarbeitungsanordnung zum Herstellen von zementhaltigen Verbundmaterialien, wie beispielsweise hydraulisch gemischten Zementen mit einem bedeutend reduziertem Portlandschlackenmineralienanteil und korrespondierend mit einem erhöhten Anteil zusätzlicher zementhaltiger Mitmaterialien und hochreaktiven Puzzolanerden oder Mineralfüllstoffen, wie beispielsweise Flugasche, Blasofenschlacke, feinem Quarz, granitischem Minenfeinerz für einen direkten Ersatz von Portlandzement in Beton, mit einem Silo für Portlandzement, einem Silo für Flugasche oder andere Arten von Zusatzstoffen und einem Silo für Zementofenstaub oder andere Arten von die Abbindezeit regulierenden Wirkstoffen, mit einer Speichereinheit für Polymerzusatzstoffe, mit einer Portioniereinrichtung, einer Mischeinrichtung, Mahlvorrichtungen und Entladeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mit einer Mahleinheit (6) zum Vormahlen der Zusatzmaterialien und einer Mahleinrichtung (9) zum Vormahlen des Portlandzements ausgestattet ist, wobei den Vormahleinrichtungen (6, 9) eine Mahleinrichtung (13) zum Mahlen der vorgemahlenen Komponenten nachgeschaltet ist, und dass die Vormahleinrichtungen (6, 9) geeignet sind, als ein offener Kreislauf oder als ein geschlossener Kreislauf für die zu mahlenden Materialien zu arbeiten.
  2. Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Kreislauf eine Luftsortiervorrichtung (19, 22) aufweist, die geeignet ist, große Bruchstücke des gemahlenen Materials auszusortieren.
  3. Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahleinrichtung (6) für das Zusatzmaterial eingerichtet ist, um das Zusatzmaterial auf eine Feinheit von 100 bis 300 Mikron vorzumahlen.
  4. Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahleinrichtung (9) für Portlandzement eingerichtet ist, um den Portlandzement auf einen Feinheitsgrad einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 30 Mikron vorzumahlen.
  5. Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Einheit (2) zum Trocknen des Zusatzmaterials und von Füllstoffen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,2 Gewichtsprozent aufweist, wobei die Einheit prozessmäßig vor der Mahleinheit (6) angeordnet ist.
  6. Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Einheit (21) für eine Entfernung von Kohlenstoff aus der Flugasche aufweist, wobei die Einheit geeignet ist, den Kohlenstoffanteil in der Flugasche auf unter 4 Gewichtsprozent abzusenken.
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