LU103194B1 - Zementzusatzstoff aus Altbeton - Google Patents
Zementzusatzstoff aus Altbeton Download PDFInfo
- Publication number
- LU103194B1 LU103194B1 LU103194A LU103194A LU103194B1 LU 103194 B1 LU103194 B1 LU 103194B1 LU 103194 A LU103194 A LU 103194A LU 103194 A LU103194 A LU 103194A LU 103194 B1 LU103194 B1 LU 103194B1
- Authority
- LU
- Luxembourg
- Prior art keywords
- carbonation
- mill
- thyssenkrupp
- grinding
- mechanical activation
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 title description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims abstract description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims description 39
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 24
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 claims description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 10
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- -1 from the atmosphere Chemical compound 0.000 description 4
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011476 clinker brick Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use 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
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crushing And Grinding (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von mineralischem Material wie Altbeton, Altzementstein und dergleichen, wobei das mineralische Material carbonatisiert und mechanisch aktiviert wird.
Description
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 1/15
Zementzusatzstoff aus Altbeton
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um mit Altbaustoffen, zum Beispiel Zementstein,
Kohlendioxid sicher zu binden und so eine sichere Langzeitlagerung zu gewährleisten und gleichzeitig eine Aktivierung zu erreichen, um diesen Stoff als Zementzuschlagsstoff verwenden zu können.
In zunehmendem Maße wird es notwendig, natürliche Ressourcen zu schonen und auf recyceltes Material zurückzugreifen. Ebenso sind die Emissionen von Kohlendioxid als
Ursache für die globale Erwärmung kritisch. Daher wird zunehmend auf die Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Abgas und dessen dauerhafte Speicherung oder Nutzung gesetzt. Eine mögliche Form der Speicherung ist die Einbringung als verflüssigtes
Kohlendioxid in das Erdreich. Dieses Verfahren ist jedoch nicht unumstritten, da ein dauerhafter Verbleib nicht zwangsläufig garantiert ist und bei einem Entweichen damit der Treibhauseffekt wieder verstärkt werden würde, zumal für Abtrennung und Lagerung weitere Energie benötigt wird und damit potenziell wieder Kohlendioxid produziert wird.
Eine der Kohlendioxid-intensiven Industrien ist die Zementindustrie. Zum einen wird für den Brennprozess viel Energie benötigt, was bei den herkömmlichen fossilen
Brennstoffen zu einer Kohlendioxid-Emission führt. Zum anderen wird aus dem
Rohmaterial, hauptsächlich Kalkstein oder Mergel, Kohlendioxid prozessbedingt freigesetzt.
Auf der anderen Seite fallen bei Abriss von Beton-Bauwerken große Mengen von Altbeton an. Daher wird derzeit diskutiert, Beton wiederaufzubereiten, um beispielsweise neuen
Zement und Beton herzustellen. Hierbei ist jedoch problematisch, dass beispielsweise
Sand und der abgebundene Zement schwer trennbar miteinander vermischt und verbunden sind. Die sandfreie oder wenigstens sandarme Komponente des Altbetons wird auch als Altzementstein bezeichnet. Es ist bekannt, dass Beton während der
Lebensdauer Kohlendioxid aufnehmen kann, jedoch nur einen Bruchteil der bei der
Herstellung aus dem Kalkstein freigesetzten Kohlendioxid. Nach langer Zeit, beispielsweise bei sehr alten Gebäuden, kann dieser Wert bei etwa 25 % bezogen auf den Calciumgehalt des Betons liegen, es wird also sehr langsam und damit über lange thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 2/15
Zeiträume in etwa bis zu 1/4 des ursprünglich freigesetzten Kohlendioxids wieder aufgenommen.
Aus der WO 2020 / 058 247 A1 ist ein Verfahren und eine Anlage zum Aufbereiten von
Material, das Zementstein enthält, bekannt.
Aus der EP 3 656 750 A2 ist die Verwendung von Kohlendioxid aus und für Zement bekannt.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2022 132 073 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen bekannt.
Insbesondere im Bereich der Zementindustrie haben sich aktivierte Tone als Zusatzstoff etabliert. Der derzeit übliche Weg ist die Trocknung und Calcinierung der Tone, also eine thermische Aktivierung. Hierbei wird zum einen Energie für die Erwärmung benötigt, zum anderen kann die hohe Temperatur auch weitere Stoffveränderungen bewirken, die gegebenenfalls unerwünscht sind. Ferner erfordert der thermische Prozess eine
Rauchgasreinigung zur Abscheidung der entstehenden Stickoxid- und Schwefeloxid-
Emissionen und andere. Außerdem erfordert der thermische Prozess künftig den Einsatz von Verfahren zur Abscheidung und gegebenenfalls Reinigung des erzeugten beziehungsweise freigesetzten Kohlendioxids.
Aus der WO 2017 / 008 863 A1 ist ein Verfahren und eine Anlagenanordnung zum
Aufbereiten und Aktivieren eines Rohstoffes bekannt.
Aus der EP3909682A1 ist ein Verfahren und eine Wälzmühle zum thermomechanischen Aktivieren eines Tongemisches bekannt.
Aus der DE 10 2015 106 109 A1 ist ein Verfahren zur tribochemischen Aktivierung von
Bindemitteln und Zusatzstoffen bekannt.
Aus der WO 2020 058 247 A1 ist ein Verfahren und Anlage zum Aufbereiten von
Material, das Zementstein enthält, bekannt.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 3/15
Es besteht daher die Überlegung, die Aktivierung von Tonen durch eine Einbringung mechanischer Energie beim Mahlprozess vorzunehmen, um so die thermische Energie durch grünen Strom ersetzen zu können sowie um die Aufoxidation zum Beispiel von
Eisen zu vermeiden.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2023 106 210 ist ein Verfahren zur Mahlung und puzzolanischen Aktivierung in einer Rührwerkskugelmühle bekannt.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2023 106 217 ist ein Verfahren zur Mahlung und puzzolanischen Aktivierung in zwei separaten Stufen einer Rührwerkskugelmühle bekannt.
Aus der nachverôffentlichten DE 10 2023 106 221 ist die Kombination aus mechanischer und thermischer Aktivierung in wenigstens einer Rühwerkskugelmühle bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, aus Altbeton ein möglichst hochwertiges Material zu erhalten, um dadurch zum einen Kohlendioxid insbesondere aus der Atmosphäre zu binden und zum anderen die Menge an für den Zement benötigten Klinker zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Carbonatisierung von mineralischem Material wie Altbeton, Altzementstein und dergleichen. Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum einen können dadurch Kohlendioxid gebunden und so
Emissionen vermieden werden. Zum anderen hat sich herausgestellt, dass das so erzeugte Material sich gut als Zementzusatzstoff eignet. Erfindungswesentlich wird das mineralische Material nicht nur carbonatisiert, sondern auch mechanisch aktiviert. Es hat sich gezeigt, dass das so carbonatisierte und mechanisch aktivierte Material sich noch viel besser als Zementzusatzstoff eignet. Es wird davon ausgegangen, dass diese beiden unterschiedlichen Verfahren unterschiedliche Komponenten unterschiedlich positiv thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 4/15 verändern. Beton und damit auch Altbeton und daraus erzeugte Fraktionen wie zum
Beispiel Altzementstein bestehen aus unterschiedlichen Komponenten. Zwei wesentliche
Komponenten sind hydratisierter Zement, der vereinfacht aus Calcium-Silikat-Hydraten und Calcium-Silikat-Aluminat-Hydraten besteht, und Quarzsand (SiO,). Es kann davon ausgegangen werden, dass sich beispielsweise die Metalloxide, wie zum Beispiel CaO oder MgO, bei der Carbonatisierung umsetzen, beispielsweise zu CaCO; oder MgCOs.
Diese Annahme aus der bekannten Carbonatisierung von Altbeton ist als eine wahrscheinliche Reaktion anzusehen. Es kann weiter beispielsweise davon ausgegangen werden, dass beispielsweise eine Sandkomponente, beispielsweise SiO, durch eine mechanische Aktivierung veränderbar ist, beispielsweise in Richtung Silikagel, was wiederum die Eigenschaften beim Abbinden und somit die Eignung als
Zementzusatzstoff verbessert. Aufgrund der Komplexität des Ausgangsprodukts ist es schwer, genau die verschiedenen Aktivierungsmechanismen zu identifizieren, aber es hat sich herausgestellt, dass diese Kombination einen besonders gut geeigneten
Zementzusatzstoff ergibt.
Altbeton, Altzementstein und dergleichen können auch Bestandteile von zum Beispiel
Ziegelstein, Klinkerstein oder Backsteinen enthalten. Zum einen sind diese Komponenten beim Abriss oft schwer zu trennen. Zum anderen werden diese aus Tonen hergestellt, welche ebenfalls eine mechanische Aktivierbarkeit aufweisen.
Weiter können Altbeton, Altzementstein und dergleichen auch beispielsweise
Asbestminerale enthalten. Zum einen sind diese in Altbaustoffen oftmals enthalten. Zum anderen werden diese durch die mechanische Aktivierung grundlegend zerkleinert und indie Matrix eingebettet, sodass diese so sicher verarbeitet und damit nachhaltig entsorgt werden können. Insbesondere können die Asbestfasern nach der mechanischen Aktivierung elektronenmikroskopisch nicht mehr nachgewiesen werden. Daher eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur nachhaltigen Entsorgung von Asbest.
Die mechanische Aktivierung ist ein Effekt, welcher bei einem Mahlen mit sehr hohem
Energieeintrag auftritt. Beim Mahlen kann man drei Phasen voneinander trennen. Die erste Phase zeichnet sich dadurch aus, dass die Partikelgröße mit zunehmender eingebrachter Mahlenergie kleiner wird. Dieses ist der normale Mahlbereich, in dem alle thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 5/15 üblichen Mahlprozesse ablaufen. Denn am Ende der ersten Phase erreicht man ein
Plateau, bei dem zusätzlich eingebrachte Mahlenergie eben keine Veränderung der
Partikelgröße mehr bewirkt. Daher wird diese Phase im Mahlbetrieb vermieden, da bei höheren Kosten kein zusätzlicher Gewinn erzielbar ist. Bringt man noch mehr
Mahlenergie ein, so gelangt man in eine dritte Phase, in der die PartikelgröRe sogar wieder zunimmt. Diese dritte Phase wird daher umso mehr vermieden, da diese für höhere Kosten ein schlechteres Ergebnis liefert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass in dieser dritten Phase es zu einer Veränderung von chemischen Bindungen kommt, das Material selber wird also verändert. Insbesondere können so inerte Materialen, wie beispielsweise
SiO, verändert werden, sodass es nicht mehr nur ein sehr stabiles und regelmäßiges
Kristallgitter ist, sondern über Fehlstellen und Defekte reaktive Zentren aufweist. Einer der Vorteile ist, dass diese Aktivierung (mehr oder weniger) bei Raumtemperatur erfolgt und nicht wie beispielsweise die thermische Aktivierung von Tonen bei 800 °C bis 1000°C. Bei den Tonen ergibt sich daraus der Vorteil, dass beispielsweise Eisen-Zentren nicht zu Eisen-Ill aufoxidiert werden, was bei der thermischen Aktivierung passiert, was aufgrund der Rotverfärbung ungewünscht ist. Daher ist die mechanische Aktivierung gerade für Tone derzeit in den Fokus gerückt.
Mechanische Aktivierung bedeutet also, dass ein Vermahlen in der dritten Phase erfolgt, also bei sehr hohem Energieeintrag.
Auch wenn dieses von den Tonen bekannte Problem der Rotverfärbung bei Altbeton nicht im Vordergrund steht und dadurch der Vorteil der Farboptimierung eben beim Altbeton nicht wesentlich ist, hat sich dennoch gerade die Kombination aus Carbonatisierung und mechanischer Aktivierung als besonders geeignet herausgestellt, um einen besonders guten Zementzusatzstoff zu erhalten. Ein besonders guter Zementzusatzstoff bedeutet, dass dieser in besonders hohen Anteil (bei gleicher Zementqualität bzw. gleichen
Eigenschaften des damit erzeugten Betons) eingebracht werden kann und/oder dass andere Komponenten ersetzt werden können, beispielsweise und insbesondere Klinker.
Dadurch wird das Brennen von Klinker eingespart, was sowohl Kosten als auch
Kohlendioxidemissionen vermeidet.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 6/15
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die mechanische Aktivierung durch
Mahlen mit einem Energieeintrag pro Tonne mineralischem Materials von wenigstens 300 kWh / t durchgeführt. Bevorzugt wird die mechanische Aktivierung durch Mahlen mit einem Energieeintrag pro Tonne mineralischem Materials von wenigstens 500 kWh / t durchgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die mechanische Aktivierung durch
Mahlen mit einem Energieeintrag pro Mühlenvolumen von wenigstens 100 kW / m3, bevorzugt von wenigstens 200 kW / m3, durchgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das über das Verfahren hergestellte Material einen Aktivitätsindex nach 28 Tagen gemäß DIN EN 450-1 von mindestens 85 % auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die mechanische Aktivierung durch
Mahlen in einer Feinstmühle durchgeführt. Die Feinstmühle ist ausgewählt aus der
Gruppe umfassend Schwingmühle, Planetenkugelmühle und Rührwerkskugelmühle.
Besonders bevorzugt ist die Feinstmühle eine Rührwerkskugelmühle. Dieser Mühlentyp hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um die notwendigen hohen
Energieeintrâge bei gleichzeitiger Skalierbarkeit auf industrielle Maßstäbe zu realisieren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Feinstmühle eine
Rührwerkskugelmühle. Die Feinstmühle wird mit einem Mahlkörper-Füllungsgrad von 50 Vol.-% bis 95 Vol.-%, bevorzugt von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, gefüllt. Das
Schüttvolumen der Mahlkörper wird auf das Mahlraumvolumen der Feinstmühle bezogen. Da bei einer einfachen Schüttung der Füllungsgrad um 64 % und bei einer dichtesten Kugelpackung nur um 74 % liegt, ergibt sich selbst bei einem theoretischen
Mahlkérper-Fullungsgrad von 100% ein entsprechender Freiraum, welcher beispielsweise von dem zu aktivierenden mineralischen Material eingenommen werden kann. Da der Füllungsgrad einer Mahlkörperschüttung aber sehr von der Form und
Gleichförmigkeit der Mahlkörper abhängt, ist es praktisch einfacher, hier den Mahlkörper-
Füllungsgrad eben auf das Schüttvolumen und nicht auf das eigentliche (gefüllte)
Volumen zu beziehen.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 7/15
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Rührwerkskugelmühle mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 2,5 bis 5 ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden keramische Mahlkörper ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Mahlkörper mit einem
Durchmesser von 1 mm bis 10 mm ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Rührwerkskugelmühle mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/s bis 6 m/s, bevorzugt von 3 m/s bis 5 m/s, besonders bevorzugt von 3,5 m/s bis 4,5 m/s, betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Rührwerkskugelmühle mit einem Gasvolumenstrom und einem Materialstrom betrieben. Das Verhältnis von
Gasvolumenstrom zu Materialstrom wird derart eingestellt, dass das Verhältnis von
Gasvolumenstrom zu Materialstrom zwischen 0,0001 m3/kg und 5 m3/kg, vorzugsweise zwischen 0,1 m°/kg und 2 m°/kg liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Mahlen in einem Kreislauf.
Das heißt, dass das aus der Mühle kommende gemahlene Gut zurück in den Einlass der
Mühle geführt wird. Im Kreislauf erfolgt eine grôBenselektive Trennung, beispielsweise mit einem Sichter. Die Grobfraktion der größenselektiven Trennung wird im Kreislauf zurückgeführt und die Feinfraktion der grélenselektiven Trennung wird aus dem
Kreislauf ausgeschleust.
In vorteilhafter Weise kann die Carbonatisierung mit einem Verfahren zur
Carbonatisierung erfolgen, wie beispielhaft aus der nachveréffentlichen
DE 10 2022 132 073 oder der nachverdéffentlichten DE 10 2023 113 943 bekannt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Carbonatisierung in einem mechanischen Wirbelbettreaktor durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass es gerade in thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 8/15 einem mechanischen Wirbelbettreaktor zu einer sehr vorteilhaften Veränderung des fein gemahlenen mineralischen Rohstoffs kommt. Durch die vergleichsweise einheitliche
Größenverteilung der agglomerierten Partikel wird sowohl das Anhaften in einer
Wärmebehandlungsvorrichtung als auch das ungewollte Übergehen des Produktes in die
Gasphase verhindert. Letzteres führt dazu, dass das Produkt aus dem Abgasstrom herausgefiltert werden muss und so praktisch im Kreis geführt wird, was eine Belastung für den Gesamtprozess darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der mechanische
Wirbelbettreaktor einen im Wesentlichen horizontal angeordneten Behälter auf. Entlang der Längsachse des Behälters ist mittig eine Welle angeordnet, wobei radial an der Welle
Mischwerkzeuge angeordnet sind. Diese Mischwerkzeuge können im einfachsten Fall stabförmig und senkrecht auf der Welle angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die
Mischwerkzeuge Pflugschar-förmig ausgebildet. Beispiele für Pflugschar-förmige
Mischwerkzeuge können zum Beispiel der DE 27 29 477 C2 oder der DE 197 06 364 C2 entnommen werden. Im Wesentlichen horizontal ist im Sinne der Erfindung gemäß der
EP 0 500 561 B1 zu verstehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Carbonatisierung in einem
Pflugscharmischer, einem Doppelwellenchargenmischer oder einem Flugstromreaktor durchgeführt.
Bezüglich der Ausführung als Flugstromreaktor sein auf die DE 10 2022 132 073 verwiesen.
Für die Kombination aus Carbonatisierung und mechanischer Aktivierung gibt es drei prinzipielle Konzepte, die jeweils ihre Vorteile aufweisen. Dieses sind: 1) erst
Carbonatisierung, dann mechanische Aktivierung; 2) erst mechanische Aktivierung, dann
Carbonatisierung; 3) gemeinsame mechanische Aktivierung und Carbonatisierung. Auf diese soll im Folgenden eingegangen werden.
In einer ersten weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Carbonatisierung in einem separaten Schritt vor der mechanischen Aktivierung durchgeführt.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 9/15
Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass zwischen der Carbonatisierung und der mechanischen Aktivierung ein Trocknungsschritt durchgeführt werden kann. Die
Carbonatisierung benötigt einen Wassergehalt, beispielsweise 10 bis 20 Gew.-%, damit die Umsetzung zuverlässig und schnell erfolgt. Für die Aktivität des Produktes ist es jedoch vorteilhaft, wenn möglichst wenig Wasser nach der mechanischen Aktivierung vorhanden ist, um ein vorzeitiges Abbinden und damit ein Aktivitätsverlust verhindert werden kann. Gegebenenfalls kann nach der Carbonatisierung ein Desagglomerator mit
Steigrohrtrockner angeordnet sein, sodass das zuvor für die Carbonatisierung benötigte
Wasser ausgetragen und durch das Wasser möglicherweise erzeugt Verklumpungen wieder gelöst werden.
In einer zweiten weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Carbonatisierung in einem separaten Schritt nach der mechanischen Aktivierung durchgeführt.
Vorteil dieser Ausführungsform ist das besonders feine Material, welches für die
Carbonatisierung verwendet wird. Durch die bereits erhöhte Oberfläche, die optimierte
Zugänglichkeit von Poren sowie die erhöhte Reaktivität durch die mechanische
Aktivierung kann die Carbonatisierung einfacher und effizienter erfolgen. Die Oberfläche ist optimal vorbereitet und reaktiv, sodass die Kontaktezeit / Verweilzeit minimiert und dennoch ein sehr hoher bis höherer Carbonatisierungsgrad erreichbar ist.
In einer Weiterbildung der ersten und zweiten weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Carbonatisierung in einem mechanischen Wirbelbettreaktor durchgeführt. Der
Mechanische Wirbelbettreaktor wird mit einer Werkzeug-Froude-Zahl von 3 bis 10 ausgewählt. Hierdurch wird eine gute Durchmischung und Fluidisierung des Wirbelbetts erreicht, was wiederum einen sehr guten Austausch zwischen der Kohlendioxid-haltigen
Gasphase und dem Feststoff ermöglicht.
In einer dritten weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Carbonatisierung und die mechanische Aktivierung in einem gemeinsamen Schritt durchgeführt. Dazu erfolgt das Mahlen, welches die mechanische Aktivierung bewirkt, in einer Kohlendioxid-reichen
Atmosphäre. Vorteil ist, dass nur eine Vorrichtung benötigt wird und damit Platzbedarf thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 10/15 und Zeitbedarf reduziert wird. Nachteilig ist, dass das Material feucht vermahlen wird, was wiederum mehr Masse in der Mühle bedeutet und den Energieeintrag damit erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das aktivierte mineralische Material zur Ermittlung der Aktivierung untersucht. Zur Untersuchung werden ein Verfahren oder mehrere Verfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend IR-Spektroskopie, RAMAN-
Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse, Warmeflusskalorimetrie, Thermogravimetrie,
Rasterelektronenmikroskopie, Partikelgrößen- und/oder Partikelformanalyse, NMR-
Spektroskopie. Abhängig von dem Ergebnis können beispielswiese die in der Mühle eingebrachte Energie oder der Durchsatz durch die Mühle angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei der Carbonatisierung das mineralische Material auf eine Feuchte von 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 15 Gew.- %, befeuchtet. Hierbei kann auch während der Carbonatisierung eine
Feuchtigkeitsmessung und/oder eine Nachbefeuchtung vorgesehen sein, um ein
Austrocknen und damit eine nicht ausreichende Carbonatisierung zu verhindern, gleichzeitig aber auch den Feuchtegehalt so gering wie möglich halten zu können. Da das Produkt am Ende trocken gelagert werden muss, muss jedes eingebrachte Wasser letztendlich auch während des Prozesses wieder entfernt werden, was Aufwand und
Energie kostet.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Carbonatisierung und mechanischen Aktivierung von mineralischem Material wie Altbeton, Altzementstein und dergleichen. Die Vorrichtung dient bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Mit der Vorrichtung ist es möglich, aus Altbeton und dergleichen einen höherwertigen Zementzusatzstoff zu erzeugen, als mit den herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren möglich ist. Die Vorrichtung weist eine Hochenergiemühle zur mechanischen Aktivierung auf. Das bedeutet, dass mit der Vorrichtung eben nicht nur eine Carbonatisierung oder eine mechanische Aktivierung erfolgt, sondern dass die
Vorrichtung eben ein neuartiges Produkt erzeugt, welches sowohl carbonatisiert als auch mechanisch aktiviert ist.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 11/15
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Hochenergiemühle eine
Rührwerkskugelmühle.
Für die Kombination aus Carbonatisierung und mechanischer Aktivierung gibt es drei prinzipielle Konzepte, die Jeweils ihre Vorteile aufweisen. Dieses sind: 1) erst
Carbonatisierung, dann mechanische Aktivierung; 2) erst mechanische Aktivierung, dann
Carbonatisierung; 3) gemeinsame mechanische Aktivierung und Carbonatisierung. Auf diese soll im Folgenden eingegangen werden.
In einer ersten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vor der Hochenergiemühle eine Carbonatisierungsvorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist zwischen der
Carbonatisierungsvorrichtung und der Hochenergiemühle eine Trocknungsvorrichtung angeordnet. Die Trocknungsvorrichtung ist beispielsweise ein Steigrohrtrockner, bevorzugt ausgestattet mit einem Desagglomerator. Dadurch kann die für die
Carbonatisierung benötigte Feuchtigkeit in einfacher Weise entfernt werden. Der optionale Desagglomerator, zum Beispiel eine Schlägermühle, kann durch die
Feuchtigkeit gebildete Verklumpungen in effizienter Weise wieder aufbrechen, was die anschließende Vermahlung vereinfacht.
In einer zweiten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist nach der Hochenergiemühle eine Carbonatisierungsvorrichtung angeordnet. Der Vorteil ist, dass die durch die mechanische Aktivierung erfolgte Materialoptimierung die Carbonatisierung viel schneller, effizienter und vollständiger ablaufen lässt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Hochenergiemühle und der Carbonatisierungsvorrichtung ein Zwischenspeicher angeordnet. Diese
Ausführungsform ist besonders bevorzugt, wenn die Hochenergiemühle und/oder die
Carbonatisierungsvorrichtung diskontinuierlich, also im Batch-Betrieb, arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der ersten oder zweiten
Ausführungsform ist die Carbonatisierungsvorrichtung ein Pflugscharmischer, ein
Doppelwellenchargenmischer oder ein Flugstromreaktor.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 12/15
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der mechanische
Wirbelbettreaktor in Form des Pflugscharmischers einen im Wesentlichen horizontal angeordneten Behälter auf. Entlang der Längsachse des Behälters ist mittig eine Welle angeordnet, wobei radial an der Welle Mischwerkzeuge angeordnet sind. Diese
Mischwerkzeuge können im einfachsten Fall stabförmig und senkrecht auf der Welle angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Mischwerkzeuge Pflugschar-förmig ausgebildet. Beispiele für Pflugschar-förmige Mischwerkzeuge können zum Beispiel der
DE 27 29 477 C2 oder der DE 197 06 364 C2 entnommen werden. Im Wesentlichen horizontal ist im Sinne der Erfindung gemäß der EP 0 500 561 B1 zu verstehen.
Bezüglich der Ausführung als Flugstromreaktor sei auf die DE 10 2022 132 073 verwiesen.
In einer dritten weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Hochenergiemühle eine
Zuführung fur kohlendioxidhaltiges Gas auf. Das kohlendioxidhaltige Gas wird also direkt in der Hochenergiemuhle aufgegeben.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 erstes Ausführungsbeispiel
Fig. 2 zweites Ausführungsbeispiel
Fig. 3 drittes Ausführungsbeispiel
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zunächst eine
Carbonatisierung und anschließend eine mechanische Aktivierung erfolgt. Der
Altzementstein liegt in einem ersten Speicher 40. Von dort wird dieser in eine
Carbonatisierungsvorrichtung 20, insbesondere einen Pflugscharmischer, eingebracht.
Über einen Wassereinlass 21 wird Wasser zugeführt, sodass eine Feuchte von beispielsweise 20 Gew.-% eingestellt wird. Zusätzlich wird über den CO--Einlass ein kohlendioxidhaltiges Gas zugeführt, welches beispielsweise ein Abgas eines anderen
Prozesses sein kann. Im Inneren des Pflugscharmischers wird eine mechanische
Wirbelschicht erzeugt, der Feststoff also nicht durch einen Gasstrom, sondern durch die thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 13/15
Mischwerkzeuge verwirbelt. Hierdurch sind eine gute Durchmischung und somit ein guter
Kontakt zwischen dem befeuchteten Altzementstein und dem CO, gegeben. Das carbonatisierte Produkt wird einer Trocknungsvorrichtung 30 zugeführt, während das
CO--abgereicherte Gas über den Restgasauslass 23 abgegeben wird.
Die Trocknungsvorrichtung 30 weist unten einen Desagglomerator, einen
Steigrohrtrockner und einen Abscheidezyklon auf. Unten wird über den Heißgaseinlass warme Luft zugeführt, die hinter dem Abscheidezyklon durch den Feuchtgasauslass 32 als befeuchtetes Gas wieder abgegeben wird.
Hinter der Trocknungsvorrichtung 30 ist ein weiterer Speicher 40 angeordnet. Aus dem
Speicher 40 gelangt das carbonatisierte Material in eine Hochenergiemühle 10, beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle wird mit einem
Mahlkörper-Füllungsgrad von 65 % betrieben, wobei als Mahlkörper Stahl-Kugeln mit einem Durchmesser von 4mm verwendet werden. Der Energieeintrag beträgt 350 kW / m3. Die Rührwerkskugelmühle hat ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 4 und wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 4 m/s betrieben. Das Verhältnis von
Gasvolumenstrom zu Materialstrom beträgt 0,01 m3/kg. Das so aktivierte carbonatisierte
Produkt verlässt die Hochenergiemühle 10 über den Produktauslass.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zunächst eine mechanische
Aktivierung und anschließend eine Carbonatisierung erfolgen. Aus einem Speicher 40 wird Altzementstein einer Hochenergiemühle 10 zugeführt, beispielsweise einer
Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle wird mit einem Mahlkérper-
Füllungsgrad von 65% betrieben, wobei als Mahlkörper Stahl-Kugeln mit einem
Durchmesser von 4 mm verwendet werden. Der Energieeintrag beträgt 350 kW / m3. Die
Rührwerkskugelmühle hat ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 4 und wird mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 4 m/s betrieben. Das Verhältnis von Gasvolumenstrom zu
Materialstrom beträgt 0,01 m°/kg. Das mechanisch aktivierte Material wird in einen weiteren Speicher 40 überführt.
Aus dem weiteren Speicher 40 wird das aktivierte Material in eine
Carbonatisierungsvorrichtung 20, insbesondere einen Pflugscharmischer, eingebracht.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 14/15
Über einen Wassereinlass 21 wird Wasser zugeführt, sodass eine Feuchte von beispielsweise 20 Gew.-% eingestellt wird. Zusätzlich wird über den CO»-Einlass ein kohlendioxidhaltiges Gas zugeführt, welches beispielsweise ein Abgas eines anderen
Prozesses sein kann. Im Inneren des Pflugscharmischers wird eine mechanische
Wirbelschicht erzeugt, der Feststoff also nicht durch einen Gasstrom, sondern durch die
Mischwerkzeuge verwirbelt. Hierdurch sind eine gute Durchmischung und somit ein guter
Kontakt zwischen dem befeuchteten Altzementstein und dem CO, gegeben. Das carbonatisierte Produkt wird über den Produktauslass 11 entnommen.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem gleichzeitig eine
Carbonatisierung und eine mechanische Aktivierung erfolgen. Aus einem Speicher 40 wird Altzementstein einer Hochenergiemühle 10 zugeführt, beispielsweise einer
Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle wird mit einem Mahlkérper-
Füllungsgrad von 65 % betrieben, wobei als Mahlkörper Stahl-Kugeln mit einem
Durchmesser von 4 mm verwendet werden. Der Energieeintrag beträgt 350 kW / m3. Die
Rührwerkskugelmühle hat ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 4 und wird mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 4 m/s betrieben. Das Verhältnis von Gasvolumenstrom zu
Materialstrom beträgt 0,01 m3/kg. Der über den CO--Einlass 22 zugeführte Gasstrom ist
COz-haltig, beispielswiese ein Abgas. Über den Wassereinlass 22 wird Wasser zugeführt, um eine Feuchte von 20 Gew.-% einzustellen. Das von CO, abgereicherte Restgas wird über den Restgasauslass abgegeben, und das fertige mechanisch aktivierte und carbonatisierte Produkt wird über den Produktauslass 11 entnommen.
Bezugszeichen 10 Hochenergiemühle 11 Produktauslass 20 Carbonatisierungsvorrichtung 21 Wassereinlass 22 CO--Einlass 23 Restgasauslass 30 Trocknungsvorrichtung 31 HeiBgaseinlass 32 Feuchtgasauslass thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 15/15
Speicher
Claims (20)
1. Verfahren zur Carbonatisierung von mineralischem Material wie Altbeton, Altzementstein und dergleichen, wobei das mineralische Material carbonatisiert und mechanisch aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Aktivierung durch Mahlen mit einem Energieeintrag pro Mühlenvolumen von wenigstens 100 kW / m3, bevorzugt von wenigstens 200 kW / m3, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Aktivierung durch Mahlen in einer Feinstmühle durchgeführt wird, wobei die Feinstmühle ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Schwingmuhle, Planetenkugelmühle und Rührwerkskugelmühle.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstmühle eine Rührwerkskugelmühle ist, wobei die Feinstmühle mit einem Mahlkôrper- Füllungsgrad von 50 Vol.-% bis 95 Vol.-%, bevorzugt von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, gefüllt wird, wobei das Schüttvolumen der Mahlkôrper auf das Mahlraumvolumen der Feinstmühle bezogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstmühle eine Rührwerkskugelmühle ist, wobei die Feinstmühle mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/s bis 6 m/s, bevorzugt von 3 m/s bis 5 m/s, besonders bevorzugt von 3,5 m/s bis 4,5 m/s, betrieben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen in einem Kreislauf erfolgt, wobei im Kreislauf eine grôBenselektive Trennung erfolgt, wobei die Grobfraktion der gréRenselektiven Trennung im Kreislauf zurückgeführt wird und die Feinfraktion der grôBenselektiven Trennung aus dem Kreislauf ausgeschleust wird.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 2/3
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierung in einem Pflugscharmischer, einem Doppelwellenchargenmischer oder einem Flugstromreaktor durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierung in einem separaten Schritt vor der mechanischen Aktivierung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierung in einem separaten Schritt nach der mechanischen Aktivierung durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierung in einem mechanischen Wirbelbettreaktor durchgeführt wird, wobei der mechanische Wirbelbettreaktor mit einer Werkzeug-Froude-Zahl von 3 bis 10 ausgewählt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierung und die mechanische Aktivierung in einem gemeinsamen Schritt durchgeführt werden.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierte mineralische Material zur Ermittlung der Aktivierung untersucht wird, wobei zur Untersuchung ein Verfahren oder mehrere Verfahren ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend IR-Spektroskopie, RAMAN-Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse, Warmeflusskalorimetrie, Thermogravimetrie, Rasterelektronenmikroskopie, PartikelgrôBen- und/oder Partikelformanalyse, NMR-Spektroskopie.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Carbonatisierung das mineralische Material auf eine Feuchte von 5 bis 25 Gew.-% befeuchtet wird.
thyssenkrupp Polysius GmbH 230267P00LU thyssenkrupp AG 31.08.2023 LU103194 3/3
14. Vorrichtung zur Carbonatisierung und mechanischen Aktivierung von mineralischem Material wie Altbeton, Altzementstein und dergleichen, wobei die Vorrichtung eine Hochenergiemühle (10) zur mechanischen Aktivierung aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochenergiemühle (10) eine Rührwerkskugelmühle ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Hochenergiemühle (10) eine Carbonatisierungsvorrichtung (20) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Carbonatisierungsvorrichtung (20) und der Hochenergiemühle (10) eine Trocknungsvorrichtung (30) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Hochenergiemühle (10) eine Carbonatisierungsvorrichtung (20) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatisierungsvorrichtung (20) ein Pflugscharmischer, ein Doppelwellenchargenmischer oder ein Flugstromreaktor ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochenergiemühle (10) eine Zuführung für kohlendioxidhaltiges Gas aufweist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2024/055693 WO2024188710A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-03-05 | Zementzusatzstoff aus altbeton |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202023103367 | 2023-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LU103194B1 true LU103194B1 (de) | 2024-09-13 |
Family
ID=88291155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LU103194A LU103194B1 (de) | 2023-03-13 | 2023-08-31 | Zementzusatzstoff aus Altbeton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LU (1) | LU103194B1 (de) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2729477C2 (de) | 1977-06-30 | 1991-03-07 | Gebrueder Loedige Maschinenbau Gmbh, 4790 Paderborn, De | |
| EP0500561B1 (de) | 1989-10-24 | 1994-07-06 | Gebr. Lödige Maschinenbau Gesellschaft mbH | Verfahren und vorrichtung zum mischen und thermischen behandeln von feststoffpartikeln |
| DE19706364C2 (de) | 1997-02-19 | 1999-06-17 | Loedige Maschbau Gmbh Geb | Mischwerkzeug |
| EP2683487A2 (de) * | 2011-03-11 | 2014-01-15 | Willy A. Bachofen AG | Rührwerkskugelmühle |
| CN205323890U (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-22 | 太原科技大学 | 行星高能球磨机 |
| DE102015106109A1 (de) | 2015-04-21 | 2016-10-27 | Zoz Gmbh | Verfahren zur tribochemischen Aktivierung von Bindemitteln und Zusatzstoffen |
| WO2017008863A1 (de) | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Loesche Gmbh | Verfahren und anlagenanordnung zum aufbereiten und aktivieren eines rohstoffes |
| WO2020058247A1 (de) | 2018-09-20 | 2020-03-26 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Verfahren und anlage zum aufbereiten von material, das zementstein enthält |
| EP3656750A2 (de) | 2020-03-24 | 2020-05-27 | HeidelbergCement AG | Verwendung von kohlendioxid aus und für zement |
| EP3909682A1 (de) | 2020-05-14 | 2021-11-17 | Gebr. Pfeiffer SE | Verfahren und wälzmühle zum thermomechanischen aktivieren eines tongemischs |
| US20220212992A1 (en) * | 2019-05-28 | 2022-07-07 | Hconnect 2 Gmbh | Improved process and device for carbonating concrete waste and/or sequestering co2 |
| DE102022132073A1 (de) | 2022-12-02 | 2024-06-13 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen |
| DE102023106210A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Mechanische Aktivierung von Tonen |
| DE102023106217A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Mechanische Aktivierung von Tonen |
| DE102023106221A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Kombinierte mechanische und thermische Aktivierung von Tonen |
| DE102023113943A1 (de) | 2023-05-26 | 2024-11-28 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen |
-
2023
- 2023-08-31 LU LU103194A patent/LU103194B1/de active IP Right Grant
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2729477C2 (de) | 1977-06-30 | 1991-03-07 | Gebrueder Loedige Maschinenbau Gmbh, 4790 Paderborn, De | |
| EP0500561B1 (de) | 1989-10-24 | 1994-07-06 | Gebr. Lödige Maschinenbau Gesellschaft mbH | Verfahren und vorrichtung zum mischen und thermischen behandeln von feststoffpartikeln |
| DE19706364C2 (de) | 1997-02-19 | 1999-06-17 | Loedige Maschbau Gmbh Geb | Mischwerkzeug |
| EP2683487A2 (de) * | 2011-03-11 | 2014-01-15 | Willy A. Bachofen AG | Rührwerkskugelmühle |
| DE102015106109A1 (de) | 2015-04-21 | 2016-10-27 | Zoz Gmbh | Verfahren zur tribochemischen Aktivierung von Bindemitteln und Zusatzstoffen |
| WO2017008863A1 (de) | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Loesche Gmbh | Verfahren und anlagenanordnung zum aufbereiten und aktivieren eines rohstoffes |
| CN205323890U (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-22 | 太原科技大学 | 行星高能球磨机 |
| WO2020058247A1 (de) | 2018-09-20 | 2020-03-26 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Verfahren und anlage zum aufbereiten von material, das zementstein enthält |
| US20220212992A1 (en) * | 2019-05-28 | 2022-07-07 | Hconnect 2 Gmbh | Improved process and device for carbonating concrete waste and/or sequestering co2 |
| EP3656750A2 (de) | 2020-03-24 | 2020-05-27 | HeidelbergCement AG | Verwendung von kohlendioxid aus und für zement |
| EP3909682A1 (de) | 2020-05-14 | 2021-11-17 | Gebr. Pfeiffer SE | Verfahren und wälzmühle zum thermomechanischen aktivieren eines tongemischs |
| DE102022132073A1 (de) | 2022-12-02 | 2024-06-13 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen |
| DE102023106210A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Mechanische Aktivierung von Tonen |
| DE102023106217A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Mechanische Aktivierung von Tonen |
| DE102023106221A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Celitement GmbH & Co. KG | Kombinierte mechanische und thermische Aktivierung von Tonen |
| DE102023113943A1 (de) | 2023-05-26 | 2024-11-28 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PROSEK ZDENEK ET AL: "RECYCLING AND ITS USE IN CONCRETE WASTE PROCESSING BY HIGH-SPEED MILLING", ACTA POLYTECHNICA CTU PROCEEDINGS, vol. 21, 21 March 2019 (2019-03-21), pages 28 - 32, XP093133441, ISSN: 2336-5382, [retrieved on 20240221], DOI: 10.14311/APP.2019.21.0028 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102023123525A1 (de) | Zementzusatzstoff aus Altbeton | |
| EP2895436B1 (de) | Verfahren zur herstellung von zuschlag sowie von kalziumcarbonat aus beton-gesteinskörnung | |
| DE3808187A1 (de) | Verfahren zur herstellung von als baumaterialien verwendbaren granulaten aus abfaellen | |
| DE3832771A1 (de) | Verfahren zur umformung von abfaellen in einen werkstoff in form von kuegelchen | |
| DE102006049836B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch erhärtenden Bindemittels aus Calciumsilikathydraten oder Zementstein als Bindephase und Zuschlagstoffe enthaltenden Baureststoffen und dessen Verwendung | |
| EP0507945B1 (de) | Verfahren und brennvorrichtung zur herstellung von keramischen erzeugnissen für den bau | |
| DE4447602C2 (de) | Anlagen zur Herstellung von SO¶2¶-haltigem Gas und Zementklinker aus Abfallgips, Papierfasern und Zuschlagstoffen | |
| DE19548645A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Sekundärrohstoffen aus sortenreinem Abbruchmaterial von Bauwerken | |
| LU103194B1 (de) | Zementzusatzstoff aus Altbeton | |
| EP4313901A1 (de) | Bindemittel für baustoffe, herstellungsverfahren dafür und anlage zur ausführung dieses verfahrens | |
| DE1227430B (de) | Verfahren zur Granulierung staubfoermigen mineralischen Materials | |
| WO2024188710A1 (de) | Zementzusatzstoff aus altbeton | |
| EP4642744A1 (de) | Mechano-chemische aktivierung von tonen | |
| WO2024188958A1 (de) | Mechano-chemische aktivierung von tonen | |
| DE19708907C1 (de) | Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischem Material verunreinigtem Gips und seine Verwendung | |
| DE3711367C2 (de) | ||
| DE2723233A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines hydraulischen moertels oder betons | |
| DE2659218A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines zementklinkers | |
| LU505664B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen | |
| DE19905131A1 (de) | Baustoff und Bauelemente sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| LU503621B1 (de) | Kombinierte mechanische und thermische Aktivierung von Tonen | |
| LU103190B1 (de) | Zweistufiges Vermahlen von Material zur Herstellung eines Bindemittels, insbesondere eines Zements | |
| DE4239948A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines natürlichen Grund-Baustoffs aus Lehmböden | |
| EP0208070A2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Bauelementen aus Verbrennungsrückständen | |
| EP0087689B1 (de) | Verfahren zur Verwertung von Ölschiefer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20240913 |