LU103013B1 - Ready-to-use Portland pozzolana cement - Google Patents

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LU103013B1
LU103013B1 LU103013A LU103013A LU103013B1 LU 103013 B1 LU103013 B1 LU 103013B1 LU 103013 A LU103013 A LU 103013A LU 103013 A LU103013 A LU 103013A LU 103013 B1 LU103013 B1 LU 103013B1
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LU
Luxembourg
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clay
reactive agent
weight
activated clay
activated
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LU103013A
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German (de)
Inventor
Claudia Berger
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Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment

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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.The present invention relates to a method for producing a binder, the method comprising the following steps: a) thermally activating a clay at elevated temperature to form an activated clay, b) mixing the activated clay at elevated temperature with a reactive agent such that the reactive agent is reacted by the heat of the activated clay, the reactive agent being reacted by the thermal energy of the activated clay, the reactive agent being converted into a lye-forming material.

Description

thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 1/9thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 1/9

Gebrauchsfertiger PortlandpuzzolanzementReady-to-use Portland pozzolana cement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gebrauchsfertigenThe invention relates to a process for producing a ready-to-use

Portlandpuzzolanzements.Portland pozzolana cement.

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 geeigneterCalcined clay or naturally tempered pozzolana, for example, has been suggested as a cement substitute or SCM. Calcined clay is a suitable, naturally occurring clay that can be thermally tempered at a suitable temperature.

Temperatur aktiviert wurde, so dass er puzzolanische Eigenschaften erhält. Hierfür geeignete Tone enthalten im Allgemeinen Tonminerale in Form von 1-Lagen und/oder 2-temperature so that it acquires pozzolanic properties. Clays suitable for this purpose generally contain clay minerals in the form of 1-layer and/or 2-

Lagen Schichtsilikate, zum Beispiel Kaolinit, Illit oder Montmorillonit. Zusätzlich können diese Tone noch Begleitminerale enthalten, wie zum Beispiel Quarz, Feldspäte, Kalzit,Layers of phyllosilicates, such as kaolinite, illite or montmorillonite. In addition, these clays can contain accompanying minerals such as quartz, feldspar, calcite,

Dolomit, aber auch Metalloxide und -hydroxide oder speziell auch Eisenhydroxide.Dolomite, but also metal oxides and hydroxides or especially iron hydroxides.

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 vonNaturally occurring clays are often rich in iron and/or contain other colouring metals, so that during conventional calcination, for example, a reddish and/or brownish discolouration of the product occurs. Although this colouring is not relevant for the strength and other building material properties, it is

Anlagenbetreibern und Baustoffkunden als unerwünscht eingestuft. Nach derzeitigemPlant operators and building material customers classify it as undesirable. According to current

Stand hängt die Akzeptanz eines Baustoffes bei den Endverbrauchern, das heißt dasThe acceptance of a building material by end users depends on the status, i.e. the

Marktpotenzial der calcinierten Tone und somit das Potential zur möglichen CO>»-Market potential of calcined clays and thus the potential for possible CO>»-

Einsparung aber wesentlich von deren Farbe ab.Savings depend significantly on their color.

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.In addition, the activated clays (on their own) cannot be used as binding agents, i.e. they require another component that creates a basic environment when mixed with water and thus causes the clay to set. A more artificial pozzolan must therefore be mixed with at least one suitable component that acts as a stimulant.

Beispielsweise in der Zementindustrie werden aktivierte Tone als Substitut eingesetzt, um den Klinkerfaktor zu senken. Hierdurch kann auch die CO+-Emission gesenkt werden, da aus den Tonen im Gegensatz zum Kalksein bei der thermischen Behandlung selber kein CO» 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 thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 2/9 weißes oder maximal hellgraues Produkt erwartet, die verwendeten Tone jedoch oftFor example, in the cement industry, activated clays are used as a substitute to reduce the clinker factor. This can also reduce CO2 emissions, since, unlike lime, no CO2 is released from the clays during thermal treatment. These clays are activated at a temperature of 800 °C, for example. An important point for the finished product is that the customer usually expects a white or at most light gray product, but the clays used are often

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 braunliche Farbe auf. Daher werden diese aktivierten Tone entweder unter einer reduzierenden Atmosphäre erzeugt oder nach Aktivierung bei entsprechend hohenIron or manganese. In an oxidizing mode of clay activation, these elements are oxidized within their corresponding minerals at the required temperatures and then have an intense reddish to brownish color. Therefore, these activated clays are either produced under a reducing atmosphere or after activation at correspondingly high

Temperaturen in einer reduzierenden Umgebung reduziert und dadurch entfärbt.Temperatures in a reducing environment reduce and thereby decolorize.

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.The product must then be cooled at least to such an extent that extensive renewed oxidation by cooling with ambient air, with a corresponding color change towards red/brown, no longer occurs (at least not to an optically disturbing extent).

Die Kalzinierung feinkörniger mineralischer Feststoffe, wie beispielsweise Ton, erfolgt herkömmlicher Weise in Drehrohröfen, Etagenöfen Wirbelschichtöfen oderThe calcination of fine-grained mineral solids, such as clay, is conventionally carried out in rotary kilns, multi-storey furnaces, fluidized bed furnaces or

Flugstromöfen. Hierdurch wird die Einhaltung einer erforderlichen, Mindesttemperatur bei einer für die Behandlung bei diesem Verfahren notwendigen Verweilzeit gewährleistet.Entrained flow ovens. This ensures that a required minimum temperature is maintained for the residence time necessary for the treatment in this process.

So beschreibt die US 4,948,362 A ein Verfahren zur Kalzinierung von Ton, bei welchemFor example, US 4,948,362 A describes a process for calcining clay in which

Kaolinton zur Erhöhung des Weißegrades und zur Minimierung der Abrasivität in einemKaolin clay to increase the whiteness and minimize abrasiveness in a

Etagenröstofen mit Hilfe eines heißen Kalzinierungsgases behandelt wird. In einem elektrostatischen Filter wird das kalzinierte Tonpulver von dem Abgas desThe clay powder is treated in a multi-storey oven using a hot calcining gas. In an electrostatic filter, the calcined clay powder is separated from the exhaust gas of the

Kalzinierungsofens getrennt und weiterverarbeitet, um das gewünschte Produkt zu erhalten.Calcination furnace and further processed to obtain the desired product.

Derzeit werden vor allem zwei Methoden zur Kühlung eingesetzt. Bei einer erstenCurrently, two methods of cooling are used. In the first

Methode wird Wasser zur Kühlung eingesetzt und es entsteht so Wasserdampf mit einerIn this method, water is used for cooling and water vapor is produced with a

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 einemTemperature around the boiling point and under normal pressure. In a second method, the product is cooled in a screw with cooling water, producing warm water at about 60 °C. Both are energy levels in which thermal energy in a

Anlagenverbund nicht oder nur sehr schlecht genutzt werden kann.The system network cannot be used or can only be used to a very limited extent.

thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 3/9thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 3/9

Aus der WO 2015/104466 A1 ist die Herstellung von Zement mit einerWO 2015/104466 A1 describes the production of cement with a

Wärmebehandlung und einer nachfolgenden mischenden Kühlung mit puzzolanischenHeat treatment and subsequent mixing cooling with pozzolanic

Stoffen bekannt.substances known.

Aus der EP 3218 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 derEP 3218 320 B1 discloses a process for the heat treatment of natural clays and/or zeolites, wherein the clay and/or zeolite is calcined in the calcination zone in an entrained flow calciner or a fluidized bed in a temperature range of 350 to 1050 °C under reducing conditions, wherein during the

Calcination unter reduzierenden Bedingungen eine Reduktion von rétlich farbendem dreiwertigen Eisen auf zweiwertiges Eisen stattfindet.Calcination under reducing conditions results in a reduction of reddish colored trivalent iron to divalent iron.

Aus der US 9 458 059 B2 ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Puzzolane mit gewünschter Farbcharakteristik mit einer Kühlung unter reduzierenden Bedingungen bekannt.US 9 458 059 B2 discloses a process for producing synthetic pozzolans with desired color characteristics by cooling under reducing conditions.

Aus der DE 102011014498 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einesDE 102011014498 B4 describes a method for producing a

Klinkerersatzstoffes fur die Verwendung bei der Zementherstellung bekannt, wobei eine thermische Behandlung des Tones unter reduzierenden Bedingungen bei einerClinker substitute for use in cement production, whereby a thermal treatment of the clay under reducing conditions at a

Temperatur von 600 bis 1.000 °C sowie eine Zwischenkühlung des Reduktionsproduktes unter Sauerstoffabschluss auf eine Temperatur < 300 °C erfolgt.Temperature of 600 to 1,000 °C and intermediate cooling of the reduction product under exclusion of oxygen to a temperature < 300 °C.

Aus der DE 10 2008 020 600 B4 ist ein Verfahren zur Warmebehandlung feinkérniger 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.From DE 10 2008 020 600 B4 a process for the heat treatment of fine-grained mineral solids is known, wherein the solids are passed through a flash reactor in which they are brought into contact with hot gases at a temperature of 450 to 1500 °C and a residence time of between 0.5 and 20 seconds, and wherein the solids are then passed through a residence time reactor at a temperature of 500 to 890 °C, from which they are withdrawn after a residence time of 1 to 600 minutes.

Aus der US 2012 / 160 135 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Puzzolane mit gewünschten Farbeigenschaften mit einer Kühlung unter reduzierender Atmosphäre bekannt.From US 2012 / 160 135 A1 a process is known for producing synthetic pozzolans with desired color properties by cooling under a reducing atmosphere.

thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 4/9thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 4/9

Aus der EP 3615 489 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von grauen synthetischenEP 3615 489 A2 describes a process for producing grey synthetic

Puzzolanen mit einer ersten raschen Kühlung unter 600 °C bekannt.Pozzolans with an initial rapid cooling below 600 °C are known.

Aus der WO 2015 / 039 198 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung zur partiellen Substitution von Portland-Zement mit grauer Farbe bekannt.From WO 2015/039 198 A1 a process for producing a preparation for the partial substitution of Portland cement with a grey colour is known.

Aus der DE 10 2020 211 750 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optimalenDE 10 2020 211 750 A1 describes a method and a device for optimal

Wärmerückgewinnung bei der Kühlung von farboptimierten aktivierten Tonen bekannt.Heat recovery during cooling of color-optimized activated clays is known.

Aus der EP 3070 064 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffarmenEP 3070 064 B1 describes a process for producing a low-carbon

Klinkers bekannt.Clinkers known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Bindemittel mit einem aktivierten Ton einfach hergestellt werden kann.The object of the invention is to provide a process by which a binder with an activated clay can be easily produced.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenenThis object is achieved by methods having the features specified in claim 1

Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.Features. Advantageous further developments emerge from the subclaims, the following description and the drawings.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Bindemittels. DasThe process according to the invention serves to produce a binder. The

Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Thermisches Aktivieren eines Tones bei erhöhter Temperatur zu einem aktiviertenThe method comprises the following steps: a) Thermally activating a clay at elevated temperature to form an activated

Ton, b) Vermengen des aktivierten Tones bei erhöhter Temperatur mit einem Reaktivmittel, sodass das Reaktivmittel durch die Wärme des aktivierten Tones umgesetzt wird,Clay, b) mixing the activated clay at elevated temperature with a reactive agent so that the reactive agent is reacted by the heat of the activated clay,

Wesentlich ist, dass das Reaktivmittel durch die thermische Energie des aktiviertenIt is essential that the reactive agent is activated by the thermal energy of the

Tones umgesetzt wird. Es findet also eine chemische Umwandlung statt, die dafür benötigte Energie wird dem aktivierten Ton entzogen und dieser dadurch schnell und effizient abgekühlt. Das Reaktivmittel wird dabei in ein laugenbildendes Material umgewandelt. Unter einem laugenbildenden Material wird im Sinne der Erfindung einA chemical conversion takes place, the energy required for this is extracted from the activated clay and this is cooled quickly and efficiently. The reactive agent is thereby converted into a lye-forming material. A lye-forming material in the sense of the invention is a

Material verstanden, welches unter Einfluss von Wasser ein alkalisches Medium erzeugt.Material which creates an alkaline medium under the influence of water.

Beispiel hierfür wäre Kalk, CaCOs. Unter Einfluss von Wärme bildet sich CaO, was ein laugenbildendes Material im Sinne der Erfindung wäre. Denn bei Zugabe von Wasser thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 5/9 bildet sich Ca(OH), und damit ein alkalisches Medium. Dieses alkalische Medium wird zum Abbinden des aktivierten Tones benötigt. So entsteht ein vollständiges Bindemittel, welches direkt einsetzbar ist. Ein weiteres Beispiel eines Reaktivmittels istAn example of this would be lime, CaCOs. Under the influence of heat, CaO forms, which would be a lye-forming material in the sense of the invention. When water is added, Ca(OH) is formed, and thus an alkaline medium. This alkaline medium is required to set the activated clay. This creates a complete binding agent that can be used directly. Another example of a reactive agent is

Altzementstein, welcher bei der Aufarbeitung aus Altbeton gewonnen wird, jedoch selber erst wieder reaktiviert werden muss.Old cement brick, which is obtained from old concrete during processing, but which itself must first be reactivated.

Optional kann natürlich anschließend eine weitere Behandlung, beispielsweise inOptionally, further treatment can be carried out afterwards, for example in

Vermahlen, erfolgen. Ebenso kann es optional sinnvoll sein, weitere Bestandteile zuzugeben.Grinding can be done. It can also be useful to add other ingredients optionally.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat zwei Vorteile. Zum einen wird die Abwärme derThe process according to the invention has two advantages. Firstly, the waste heat from the

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.Activation of the clay is used to carry out a further process, the thermal treatment of the reactive agent to form the lye-forming material. On the other hand, this cools the activated clay very quickly and efficiently.

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 Fell. Werden diese reduziert, so wird das Produkt eher grau, was die Akzeptanz des Produkts verbessert.In a further embodiment of the invention, color optimization takes place in a reducing atmosphere between step a) and step b). Many clays contain color-giving components, for example and in particular fur. If these are reduced, the product becomes more gray, which improves the acceptance of the product.

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 CO, aus, ausHowever, it is crucial that the reduced activated clay is then cooled without further oxidation taking place. There are a number of strategies for this, mostly cooling under protective gas or very rapid cooling. The process according to the invention is synergistic here. By mixing the activated clay with a reactive agent, not only is a simple cooling achieved, but the chemical reaction in the reactive agent also extracts more energy from the activated clay and more quickly, so that the color can be maintained more easily after reduction. There is also another effect. CO2 is released from lime, from

Altzementstein Wasser. Diese Gase entstehen in unmittelbarer Nähe zum wärmeabgebenden aktivierten Ton und tragen somit zu einer lokalen wenigstens sauerstoffärmeren Atmosphäre bei.Old cement brick water. These gases are created in the immediate vicinity of the heat-emitting activated clay and thus contribute to a local atmosphere that is at least less oxygen-rich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die in Schritt b) zugegebeneIn a further embodiment of the invention, the amount of phosphorus added in step b) is

Menge des Reaktivmittels zwischen 10 Gew.-% und 250 Gew.-%, bevorzugt zwischen thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 6/9 15 Gew.-% und 150 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 23 Gew.-% und 26 Gew.-%, der Masse des aktiviertenAmount of the reactive agent between 10 wt.% and 250 wt.%, preferably between thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 6/9 15 wt.% and 150 wt.%, more preferably between 20 wt.% and 50 wt.%, particularly preferably between 23 wt.% and 26 wt.%, of the mass of the activated

Tones. Hierbei ist die Masse des aktivierten Tones als 100 % betrachtet. DieTones. Here, the mass of the activated tone is considered as 100%. The

Gesamtmenge hängt somit von der zugegebenen Menge ab. In diesemThe total amount depends on the amount added. In this

Mischungsverhältnis erhält man zum einen eine effiziente Kühlung, zum anderen ein unmittelbar verwendbares Produkt mit optimalen Bindemittel-Eigenschaften.Mixing ratios provide efficient cooling on the one hand, and a product that can be used immediately with optimal binding properties on the other.

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-Gleichstrom-In a further embodiment of the invention, the binder is cooled after step b). For example, the binder can be a mixture of activated clay and reactive agent/lye-forming material and can be cooled to a temperature of 300 °C in step b). The binder is then cooled in a direct current entrainment system.

Wärmetauscher mit Abscheidezyklon (gegebenfalls in einer Kaskade aus solchen) weiter abgekühlt, insbesondere auf unter 100°C, sodass es gelagert, abgefüllt oder abtransportiert werden kann.Heat exchangers with separation cyclones (if necessary in a cascade of such) further cool it, in particular to below 100°C, so that it can be stored, filled or transported away.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Reaktivmittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend Kalk, Kalkstein, Dolomit, Altzementstein.In a further embodiment of the invention, the reactive agent is selected from the group comprising lime, limestone, dolomite, old cement stone.

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.Lime, limestone or dolomite are particularly preferred if the clay is activated in step a) at a temperature between 1200 °C and 950 °C.

Besonders bevorzugt wird Altzementstein gewählt, wenn der Ton in Schritt a) mit einerOld cement brick is particularly preferred if the clay in step a) has a

Temperatur zwischen 950 °C und 700 °C aktiviert wird.Temperature between 950 °C and 700 °C is activated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Vermengen in Schritt b) in einem Mischer. Beispielswiese handelt es sich bei dem Mischer mit einemIn a further embodiment of the invention, the mixing in step b) takes place in a mixer. For example, the mixer is equipped with a

Mischwerkzeug, beispielsweise um einen Schneckenmischer. Durch die aktive und innige Vermischung wird . Alternativ handelt es sich bei dem Mischer um einen statischenMixing tool, for example a screw mixer. Through active and intimate mixing, . Alternatively, the mixer is a static

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.Mixer, i.e. a mixer without moving parts, which is advantageous at high temperatures. A mixer that allows the solids to be mixed thoroughly and has as little gas volume as possible is preferred. This means that as little oxygen as possible is present, which could cause the activated clay to change color.

thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 7/9thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 7/9

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawings.

Fig. 1 erste beispielhafte AusführungsformFig. 1 first exemplary embodiment

Fig. 2 zweite beispielhafte AusführungsformFig. 2 second exemplary embodiment

Fig. 3 dritte beispielhafte AusführungsformFig. 3 third exemplary embodiment

Fig. 4 vierte beispielhafte AusführungsformFig. 4 fourth exemplary embodiment

In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Über die Tonzufuhr 100 gelangt Ton in eineFig. 1 shows a first exemplary embodiment of a system for carrying out the method according to the invention. Clay is fed into a

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 einePreparation device 10, in which the clay is dried and crushed, for example. From there, the clay is transferred to a preheater 20. The preheater 20 can be designed, for example, as a cascade of direct current heat exchangers with a separating cyclone. From there, the clay is transferred to the calciner 30 for thermal activation, which is brought to the temperature required for activation by a combustion chamber 40. The activated clay is then transferred to a

Reduktionsvorrichtung 50 zur Farboptimierung überführt. Über diereduction device 50 for color optimization.

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, beispielsweiseFor this purpose, hydrogen, hydrocarbon-containing gases, carbon monoxide, synthesis gas or mixtures of these, in particular with nitrogen, exhaust air from the process and/or carbon dioxide, are fed to the reducing agent supply 140. The activated and color-optimized clay is transferred to a mixer 60 and there mixed with a reactive agent fed via the reactive agent supply 110, for example

Altzementstein, innig vermischt. Nicht nur durch das Vermischen mit einem vorzugsweise deutlich kühleren Material, sondern insbesondere durch die Umsetzung desOld cement brick, intimately mixed. Not only by mixing with a preferably much cooler material, but especially by implementing the

Reaktivmittels in ein laugenbildendes Material wird dem Ton schnell Wärme entzogen und somit der Ton rasch abgekühlt, sodass eine Rückoxidation des farboptimiertenReactive agent in a lye-forming material, heat is quickly removed from the clay and thus the clay is quickly cooled, so that re-oxidation of the color-optimized

Tones verhindert wird. Zudem eignet sich gerade ein Mischer 60, um zwei Feststoffe mit möglichst geringem Gasanteil über dem Feststoff innig zu vermengen. Das resultierendeTones is prevented. In addition, a mixer 60 is particularly suitable for intimately mixing two solids with the lowest possible gas content above the solid. The resulting

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 thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 8/9 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.The product is cooled further in a material cooler 70 and discharged via the product output 120. In the example shown, air in particular is introduced into the material cooler 70 via the gas supply 130 and heated there. The heated air is then transferred to the preparation device 10, where the clay is dried by the heat introduced with the air. The air leaves the preparation device 10 via the preparation exhaust air 160. The exhaust gas emerging from the reduction device 50, which may still contain unburned components, is fed to the calciner 30 and is completely burned there. The gas leaves the calciner 30 and is transferred to the preheater 20, where it preheats the clay and is itself cooled before being discharged via the preheater exhaust air 150.

Fig. 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 eineFig. 2 shows a second exemplary embodiment, which differs from the first exemplary embodiment in that the mixer 60 is dispensed with and instead the reactive agent is fed directly into the material cooler 70 via the reactive agent feed 110. The material cooler 70 is preferably designed as a

Kaskade von Gleichstromwärmetauschern mit Abscheidezyklon ausgeführt, wobei der farboptimierte aktivierte Ton und das Reaktivmittel gemeinsam in den erstenCascade of co-current heat exchangers with separation cyclone, whereby the colour-optimised activated clay and the reactive agent are mixed together in the first

Gleichstromwärmetauscher der Kaskade eingebracht werden.DC heat exchanger of the cascade.

In Fig. 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 derIn Fig. 3, a third exemplary embodiment is shown, which differs from the first exemplary embodiment in that a portion of the air heated in the material cooler 70 is additionally fed into the reduction device 50. Furthermore, at least a portion of the gases from the preheater exhaust air 150 and the preparation exhaust air 160 of the

Brennkammer 40 zugeführt.Combustion chamber 40.

In Fig. 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.Fig. 4 shows a fourth exemplary embodiment which differs from the second exemplary embodiment in that a portion of the air heated in the material cooler 70 and at least a portion of the gases from the preheater exhaust air 150 and the preparation exhaust air 160 are additionally supplied to the combustion chamber 40.

Bezugszeichen 10 Vorbereitungsvorrichtung 20 Vorwärmer 30 CalcinatorReference numerals 10 Preparation device 20 Preheater 30 Calciner

BrennkammerCombustion chamber

Reduktionsvorrichtung 60 Mischer thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 9/9 70 Materialkühler 100 Tonzufuhr 110 Reaktivmittelzufuhr 120 Produktausgabe 130 Gaszufuhr 140 Reduktionsmittelzufuhr 150 Vorwarmerabluft 160 VorbereitungsabluftReduction device 60 Mixer thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 9/9 70 Material cooler 100 Clay feed 110 Reactive agent feed 120 Product output 130 Gas feed 140 Reducing agent feed 150 Preheater exhaust air 160 Preparation exhaust air

Claims (6)

thyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 1/1 Patentansprüchethyssenkrupp Industrial Solutions AG 221308P00LU thyssenkrupp AG LU103013 1/1 Patent claims 1. 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.1. A process for producing a binder, the process comprising the following steps: a) thermally activating a clay at an elevated temperature to form an activated clay, b) mixing the activated clay at an elevated temperature with a reactive agent such that the reactive agent is reacted by the heat of the activated clay, the reactive agent being reacted by the thermal energy of the activated clay, the reactive agent being converted into a lye-forming material. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Farboptimierung in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgt.2. Process according to claim 1, characterized in that between step a) and step b) a colour optimization takes place in a reducing atmosphere. 3. 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.3. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of the reactive agent added in step b) is between 10% by weight and 250% by weight, preferably between 15% by weight and 150% by weight, more preferably between 20% by weight and 50% by weight, particularly preferably between 23% by weight and 26% by weight, of the mass of the activated clay. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt b) eine Kühlung des Bindemittels erfolgt.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after step b) the binder is cooled. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivmittel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kalk, Kalkstein, Dolomit, Altzementstein.5. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the reactive agent is selected from the group comprising lime, limestone, dolomite, old cement stone. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermengen in Schritt b) in einem Mischer (60) erfolgt.6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing in step b) takes place in a mixer (60).
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