TW201703959A - 製造和活化原料的方法和安裝組態 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於製造及活化原料之方法，其中藉助於研磨機分類器組合中之研磨輥來粉碎該原料，且其中該研磨機分類器組合經設定及操作以產生具有在D50=3μm與D50=12μm之間的精細度之經研磨產物。在此，藉助於該研磨機分類器組合將該研磨產物之一部分粉碎至<5μm之直徑。隨後，在具有分離臨限值之超細顆粒分類器單元中對該經研磨產物進行進一步分類以便分離具有<D50=6μm之精細度的超細顆粒。本發明進一步係關於一種用於實施根據本發明之方法的安裝組態。

Description

製造和活化原料的方法和安裝組態
本發明係關於用於製造及活化具有潛在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性性質之原料的方法。本發明進一步係關於用於實施此方法之安裝組態。
已知用於製造原料之方法，其中藉助於研磨機分類器組合之研磨輥來粉碎原料。在此，研磨機分類器組合具有分類器及立式研磨機，其中立式研磨機具有研磨盤及複數個研磨輥。研磨機分類器組合經設定及操作以由饋入至研磨機分類器組合之原料產生具有D50=3μm與D50=12μm之間的精細度的經研磨產物。在此，將第一分類中之已藉助於研磨輥粉碎至少一次之原料作為拒收粗糙材料(亦被稱為過大材料)自研磨機分類器組合之分類器回饋至立式研磨機之研磨盤以藉助於研磨輥進一步粉碎。
為了進行通用方法，已知用於製造原料之安裝組態具有研磨機分類器組合。在此，研磨機分類器組合具有分類器及立式研磨機，立式研磨機又具有研磨盤及複數個研磨輥，研磨輥較佳地對置且成對配置。該研磨機分類器組合經設計以藉助於研磨輥將原料粉碎至D50=3μm與D50=12μm之間的精細度以作為研磨產物。
此外，研磨機分類器組合經配置以使得第一分類中之藉助於研磨輥粉碎至少一次的原料作為拒收粗糙材料自研磨機分類器組合之分類器回饋至立式研磨機之研磨盤以藉助於研磨輥進一步粉碎。
已知例如來自歐洲專利0 696 558 A1之類似方法。此方法用於產生超細水泥-黏合劑混合物。在此，藉助於球磨機研磨熟料直至熟料具有所需精細度為止。本文中亦描述對於顆粒狀熔渣之相同處理以便產生顆粒狀熔渣超細粉末。該方法及對應安裝實際上使得有可能產生超細經研磨熟料及顆粒狀熔渣，但與普通水泥之生產成本相比成本明顯提高。
經快速冷卻且經玻璃硬化之鼓風爐熔渣被稱作顆粒狀熔渣。因此其為來自鼓風爐中之生鐵生產之副產物。經粉碎之顆粒狀熔渣已經作為複合水泥之組成部分使用超過100年。複合水泥為除主要組成部分波特蘭(Portland)水泥熟料以外具有一或多個另外的主要組成部分的水泥。同時已使用作為水泥中之另一主要組成部分的複合材料，其目的尤其在於減少CO2排放，因為與波特蘭熟料之生產相比，在複合材料之生產中CO2排放明顯較低。複合材料之實例為顆粒狀熔渣。
除來自生鐵生產之鼓風爐熔渣以外，尤其在鋼生產中產生煉鋼廠熔渣。此亦描述為LD熔渣，由於其來自根據Linz-Donawitz方法之熔融物。其亦被稱作BOF熔渣(鹼性氧氣轉爐)。LD熔渣具有原則上亦可被視為用作複合水泥中之複合材料的熟料相含量。舉例而言，存在在3質量%與8質量%之間的A-水泥石(C3S，矽酸三鈣)及在18質量%與26質量%之間的B-水泥石(C2S，矽酸二鈣)。其中所含之5質量%至40質量%之玻璃相亦可被視為具潛在反應性的。然而，尚未能夠以使得可使用LD熔渣中 存在之熟料及玻璃相之水硬性性質的方式製造LD熔渣。出於此原因，不同於顆粒狀熔渣，目前並不將LD熔渣用作水泥中之主要組成部分，而是僅用作道路建構中之填料且在較低程度上亦作為肥料使用。然而，在仰賴進一步的添加劑時，歸因於較近期的法規，其不再可能繼續此用途。此導致LD熔渣之不斷增加的棄置。然而，歸因於當前EU環境法規，由於亦已經部分由於所要求的環境標準而不再准許棄置，該棄置為難以解決的。
本發明之目標為指示可高效且具成本效益地實現的用於製造及活化具有潛在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性性質之原料的方法及安裝組態。此亦係關於迄今為止未用於水泥之LD熔渣之製造及活化。
藉由具有如申請專利範圍第1項之特徵的用於製造及活化原料之方法且藉由具有如申請專利範圍第12項之特徵的用於製造及活化原料之安裝組態而根據本發明達成此目標。
本發明之有利具體實例指示於申請專利範圍從屬項及描述中以及指示於圖式及其解釋中。
在根據本發明之方法中，在普通研磨製程中，藉助於研磨輥將研磨產物之一部分粉碎至<5μm之直徑，其中在具有潛在反應性性質之原料的狀況下，釋放現有凝硬性、潛在水硬性或水硬性活性相。在研磨機磨碎機組合中之粉碎及第一分類之後，在超細顆粒分類器單元中對經研磨產物進行進一步分類以分類為精細及超細顆粒。
超細顆粒分類器單元經操作及設定以具有分離臨限值以便從經研磨產物分離具有小於D50=6μm之精細度的超細顆粒。在超細顆粒分 類器單元中之分類之後自製造製程移除精細顆粒且精細顆粒可經供應以用於建築材料應用。在第二分類之後將超細顆粒饋入至過濾器。
此藉助於自研磨機分類器組合經由超細顆粒分類器單元引導至過濾器之製程空氣流而進行。藉助於過濾器，超細顆粒與製程空氣流分離且可接著經供應以用作水泥中之複合材料，其中在具有潛在反應性性質之原料的狀況下的超細顆粒中，藉由釋放而活化凝硬性、潛在水硬性或水硬性活性相之至少一部分且/或藉由明顯增大之粒子表面積達成提高之總體反應性。
根據本發明之含義，具有水硬性性質之原料係用於表示連同水一起硬化且在硬化之後為水密的原料。此原料之實例為波特蘭水泥熟料，其中水泥相A-水泥石及B-水泥石可確保硬化。具有潛在水硬性性質之原料亦當添加水，但僅當在反應開始處例如存在鹼性或硫酸鹽刺激劑時才硬化。舉例而言，顆粒狀熔渣為具有潛在水硬性性質之原料。
在本發明之範圍內具有惰性性質之原料為基本上未涉及與水之反應之原料。例如石灰石構成惰性複合材料。此外，在本發明之範圍內，具有凝硬性性質之原料被視為與水反應以形成不斷強化的水合物相(若氫氧化鈣可持續地用作反應搭配物)的原料。硬煤飛灰為凝硬性物質的典型實例。根據本發明之含義，術語「具有潛在反應性性質之原料」可理解為原料具有凝硬性、潛在水硬性或亦水硬性性質之可能性。相對應地，根據本發明之含義，舉例而言，潛在水硬性原料亦為原則上具有為水硬性之可能的原料，例如其具有A-水泥石，但其尚未可能使用或活化此性質。
根據本發明之含義，具有潛在反應性性質之原料之活化可理 解為：藉由加工或處理原料，操控潛在反應性相，以使得其提供對複合水泥之強度的相當大的貢獻。
根據本發明之方法使用具有分類器及立式研磨機之研磨機分類器組合。立式研磨機自身具有複數個經連接之研磨輥，其主要成對地對置配置且在研磨盤上滾動。待研磨或粉碎之原料被饋入至立式研磨機且到達旋轉研磨盤上，在旋轉研磨盤上原料形成研磨床。在此研磨床上，以靜止方式配置且經設計為可旋轉的研磨輥滾動且因此粉碎亦描述為研磨材料的所供應之原料。
已知研磨機分類器組合之不同操作模式。一方面，研磨機分類器組合可經操作為溢出研磨機，其中經粉碎之研磨材料歸因於重力自研磨盤落下且接著藉由輸送構件饋入至分類器。另一方面，已知作為風掃式研磨機之操作模式，其中自研磨盤溢出的至少部分地經粉碎之研磨材料由空氣流在配置在研磨盤上方之分類器之方向上向上輸送。然而，亦已知連接該兩個操作模式的研磨方法。
第一分類在研磨機分類器組合之分類器中進行。在此，通常已由研磨輥粉碎至少一次，且因此構成經粉碎一次之原料的未經粉碎為足夠小的研磨材料，在分類器中作為粗糙材料被拒收(其亦被描述為過大材料)，且被饋入至立式研磨機之研磨盤以供進一步粉碎。自研磨機分類器組合中之處理及加工排出已經充分粉碎之原料。
本發明係基於以下基本想法：立式研磨機(特定而言，立式輥磨機，例如LOESCHE類型)之使用有利於具有小於D50=6μm之精細度的超細顆粒之產生及在研磨所需之分類之後的後續第二分類。
本發明係基於以下認識：當使用研磨機分類器組合中之立式研磨機時，有可能以相對有成本效益的方式產生具有D50=3μm與D50=12μm之間的精細度之經研磨產物。具有該種精細度之經研磨產物之產生需要明顯較低量之能量，特定而言與藉由球磨機之習知方法相比。在產生具有上文所指示之精細度的經研磨產物的研磨機分類器組合之操作期間，亦可粉碎非可忽略比率之原料以使得原料具有<5μm之直徑。產物之此部分接著具有與習知、超細經粉碎材料(例如，超細熟料或超細顆粒狀熔渣)相同的精細度。
此多樣化可藉由從研磨產物(與超細水泥相比，其總體而言原則上並不特定地經細磨)分離具有超細研磨材料之必要精細度的部分而在本發明中被利用。
以研磨產物之第二分類之檢測，在超細顆粒分類器單元中根據本發明進行此分離。
就方法而言，藉助於製程空氣流將研磨產物自研磨機分類器組合經由超細分類器單元輸送至後續過濾器。在過濾器中，超細顆粒(其在超細顆粒分類器單元中尚未經分離)接著與製程空氣流分離。
在超細顆粒分類器單元之後的產物為自此分離的材料，即作為精細顆粒之產物。此產物具有大於D50=8μm之粒徑分佈且在下文中被稱作精細顆粒或精細材料。在過濾器中經分離之材料具有小於D50=6μm之精細度，且因此含有在研磨機分類器組合中已經粉碎至<5μm之直徑的材料之較大部分。此材料在下文中被描述為超細顆粒或超細材料。
因此，在不必有額外工作量之情況下，有可能藉由根據本發 明之方法產生精細顆粒產物及超細顆粒產物，該兩者可分開饋入以用於例如建築材料行業中之應用。
在波特蘭水泥熟料之研磨中，在不必有額外工作步驟之情況下，習知熟料可因此經產生為精細顆粒，且另外超細經研磨熟料經產生為超細顆粒。藉由使用立式輥磨機，可達成此情況而與經研磨水泥熟料之普通生產相比實質上不提高能量消耗。此亦應用於其他水硬性、潛在水硬性、惰性或凝硬性原料(例如，顆粒狀熔渣、飛灰、煅燒黏土或石灰石)之研磨。
本發明之另一認識由可能的潛在水硬性或可能的水硬性原料(諸如，LD熔渣)之特定性質產生。如已描述，此等原料原則上具有反應性相(A-水泥石、B-水泥石、玻璃相)。然而，尚不可能活化此等潛在反應性相。此意謂尚不知曉隨後必須如何加工或處理LD熔渣以便可活化潛在反應性性質。
在本發明之範圍內，已認識到LD熔渣中因水硬性受關注之熟料相(即A-水泥石及B-水泥石及玻璃相)大多被方鐵體及/或其他為非反應性或較小反應性相附生。經由藉助於根據本發明之方法的超細研磨，確保釋放因水硬性受關注之熟料及玻璃相。歸因於超細研磨的此等相之此釋放及較高程度之精細度導致在與水結合時提供相當大的獨立強度貢獻的LD熔渣。迄今為止用作低品質材料之LD熔渣現亦可用作水泥中之複合材料，因為藉由釋放活化了潛在反應性相之至少一部分。此意謂LD熔渣超細顆粒可作為高品質複合材料用於水泥行業中。
在粉碎波特蘭水泥熟料時，存在與精細顆粒產物相比可藉由 超細顆粒產物(經由明顯增大之總粒子表面積)達成提高之總體活性的優點。明顯增大之粒子表面積對於除波特蘭水泥熟料以外之原料亦具有可在超細顆粒產物中達成提高之總體活性的效果。從金錢而言，此導致以明顯較高價格銷售來自此超細研磨之原料及水泥之可能性，由於其具有較高效能容量。
D50值描述顆粒分佈中之粒徑分佈，其中50質量%大於且50質量%小於臨限顆粒之所指示之直徑。特定而言，對於此處所呈現之精細度程度，已展示此變數相較於根據勃氏(Blaine)的常用比表面積更為適合。
因此，藉助於根據本發明之方法，可例如在製造波特蘭水泥熟料時獲得習知經粉碎熟料，且可獲得作為第二產物之用於高品質用途的作為特殊水泥的超細熟料。類似地，當將顆粒狀熔渣作為原料使用時，一方面，可產生習知經粉碎之顆粒狀熔渣，但另外亦產生超細經粉碎之顆粒狀熔渣，其可用作高品質混凝土添加物或水泥複合材料。
亦可藉由根據本發明方法之產生具有較高效能容量之多元複合水泥。精細及超細部分可由不同複合材料，諸如顆粒狀熔渣、飛灰、石灰石粉末以及由水泥熟料產生，且混合在一起，以使得相對於不同效能準則(諸如，可加工性、強度及/或耐久性)產生理想粒徑分佈。石灰石粉末之精細及超細研磨同樣產生高品質黏合劑及水泥。精細部分可用於產生高效能波特蘭石灰石水泥或含石灰石的多元複合水泥，而超細部分可用作更快硬水泥及混凝土之異質成核劑。
原則上，超細顆粒分類器單元可經操作及設定以具有任意分 離臨限值。然而，已證明若較佳地設定此臨限值以使得在過濾器之後，原料之質量之10%至20%可作為超細顆粒與製程空氣流分離則為有利的。因此，原料質量之10%至20%之範圍為有利的，因為原料之大致5%至10%被研磨輥粉碎至<5μm之直徑，且超細顆粒可具有小於D50=6μm之粒徑分佈。
原則上，亦有可能增大超細顆粒之百分比部分。然而，此將導致原料或研磨材料必須在研磨機分類器組合中被更大程度地粉碎，此又將導致明顯提高之能量要求。在原料之10質量%至20質量%作為超細顆粒的範圍內，可實質上在研磨機分類器組合中不增加能量資源之情況下進行超細顆粒之產生，藉此精確說明根據本發明之方法之優點。
旋風器配置或並聯連接之複數個超細分類器可用作超細顆粒分類器單元。特定而言，多旋風器或者旋風器組可用作旋風器配置。旋風器亦被描述為離心力分離器。使用旋風器配置的優點為與動態分類器相比，此等旋風器配置並不具有任何移動部分。另外，此等旋風器配置具有良好分離能力且相對易於控制。
根據本發明之方法在原料的使用方面證明為有利的，原料之反應性組成部分被非反應性或僅稍微反應性組成部分附生且因此最初並不具有藉由水的明顯硬化能力。在此，可提及LD熔渣以作為實例。可藉由根據本發明之方法克服此缺點。特定而言，此係由於：如已經描述之內容，已認識到可藉由超細研磨將此等原料中習知地不可獲得、潛在反應性相加以釋放。當被釋放時，其可提供用於水泥中之相當大的強度貢獻，使得此等原料亦可在將來用作水泥中之主要組成部分。
原則上，可在無另外的材料之添加之情況下在研磨機分類器 組合中進行原料之研磨。然而，已證明若添加例如降低研磨期間之能量要求及/或造成水硬性相之化學活化的助磨劑，則為有利的。在此，舉例而言，可使用具有及不具有低比率之含氯化物鹽的含胺助磨劑。實例為來自BASF的MasterCem產品系列之兩種助磨劑LS 3116及ES 2168。
藉由該種助磨劑，可使研磨就能量而言最佳化。另外，藉由添加胺，在使用LD熔渣超細顆粒時刺激超細顆粒以及精細顆粒之水合作用。精確地在由煉鋼廠熔渣生產超細顆粒時之優點為：不同於其他水泥組分，此組分並不將任何氯化物引入至水泥中。因此，亦可使用含有低量之含氯化物鹽的助磨劑，而不會損害與水泥中之0.1質量%氯化物之臨限值之順應性。
若經由至少限制漏入空氣進入製程空氣流之構件自超細顆粒分類器單元移除精細顆粒，則為較佳的。舉例而言，為此，可使用一或多個旋轉氣鎖。特定而言，若使用旋風器配置，則漏入空氣進入超細顆粒分類器單元為不合需要的，因為此影響精細顆粒分類器單元之分離能力及分離臨限值。另外，製程空氣流之總量將因此增大，此接著將導致對於調節整個安裝組態之提高之需要。
當將旋風器配置用作超細顆粒分類器單元時，精細顆粒與超細顆粒之間的分離臨限值可例如受到旋風器配置之旋風器中的流速影響。旋風器中流速之提高導致超細顆粒之精細度的提高。反之亦然，旋風器中流速之降低導致超細顆粒之精細度的降低。
可例如藉由增大製程空氣流之總量及/或減小旋風器配置之作用中旋風器之數目來提高旋風器中之流速。經由製程空氣流(其自研磨 機分類器組合經由旋風器配置通至過濾器)之量的總體提高，可相對易於實現此情形。為此，特定而言，可採用對研磨機風扇或針對製程空氣流之風扇的調節。
作用中旋風器之數目的降低導致現有量之製程空氣流經由較少旋風器輸送。此導致較少的作用中旋風器中之流速因此必須提高。
在另外或替代地可使用之另一可能性中，藉由自過濾器之下游再循環製程空氣之一部分，且將製程空氣之分支部分饋入至旋風器配置之上游，產生在旋風器配置之區域中的該製程空氣流量。
原則上，亦可設想將新鮮空氣饋入至旋風器配置上游之製程空氣流中，以便提高製程空氣流之量。原則上，新鮮空氣或分支製程空氣之供應可在旋風器配置上游之任何點進行。若在旋風器配置之前不久進行此操作，則為有利的(由於另外在一些區中傳送著不必要的大量製程空氣，又必須在管道之橫截面的配置中考慮此因素)。
為了減小旋風器配置之旋風器中的流速，可使用不同方法。舉例而言，有可能藉由減小製程空氣流之總量來減小流速。為此，可使用且相對應地控制現有風扇(例如，研磨機風扇)。另一可能性為增大旋風器配置之作用中旋風器之數目。現有量之製程空氣流必須在此經由複數個旋風器(特定而言經並聯連接)劃分，使得總體而言，對於每一旋風器，存在較低量之製程空氣流，此導致較低流速。
另一可能性為有目的地將漏斗空氣饋入至旋風器配置之旋風器中，從而同樣降低流速。漏斗空氣之饋入降低在旋風器之中心的漩渦之速度，結果為分離臨限值位移至粗糙部分中。然而，在此應確保，在來 自經由旋風器之總製程空氣流中的大致20%比率之漏斗空氣的影響之情況下，在旋風器中不再發生充分分離。
亦有可能藉由將製程空氣之一部分自旋風器配置之上游偏轉，且將製程空氣之該部分饋入於旋風器配置之下游，來減小旋風器配置之旋風器中製程空氣之量。因此在繞道中將製程空氣之一部分引導越過旋風器配置。
根據本發明之方法可較佳地藉由具有研磨機分類器組合之安裝組態而進行。研磨機分類器組合具有分類器及立式研磨機，立式研磨機又具有至少一個研磨盤及複數個(特定而言，靜止且經可旋轉方式配置)研磨輥。該研磨機分類器組合經設計以藉助於研磨輥將原料粉碎至D50=3μm與D50=12μm之間的精細度以作為研磨產物。在此，研磨機分類器組合經設計以便將來自研磨機分類器組合之分類器的在第一分類中藉助於研磨輥粉碎至少一次的原料作為拒收粗糙材料，回饋至立式研磨機之研磨盤以供藉助於研磨輥的進一步粉碎。
根據本發明，研磨機分類器組合經設計以使得研磨產物之一部分由此經粉碎至<5μm之直徑，其中在具有潛在反應性性質之原料的狀況下，釋放凝硬性、潛在水硬性或水硬性相。此外，提供超細顆粒分類器單元及過濾器。經引導之製程空氣流自研磨機分類器組合經由超細顆粒分類器單元通往過濾器，且經設計以傳送研磨機分類器組合中經粉碎之原料。在此，超細顆粒分類器單元經配置以在進一步分類中將研磨產物分類為精細及超細顆粒。該超細顆粒分類器單元可在分離臨限值下經設定及操作，以便分離具有小於D50=6μm之精細度的超細顆粒。過濾器經設計以將超細 顆粒與來自超細顆粒分類器單元之製程空氣流分離。
可以看出根據本發明之安裝組態之核心想法為：已認識到，為了產生作為超細顆粒之產物，沒有必要將所有原料製造及粉碎為超細顆粒。對應於本發明規定了將原料之一部分粉碎為精細顆粒且僅將較小部分以使得其可進一步用作超細顆粒的方式粉碎，以此方式，確保了相較於將所有原料粉碎至超細顆粒，需要使用明顯較少能量以便產生超細顆粒。就此而論，使用立式研磨機(特定而言，立式輥磨機，例如LOESCHE類型)證明為有利的，此係因為在例如在D50=3μm與D50=12μm之間的在研磨機分類器組合之後的所需產物精細度的狀況下，此立式研磨機將研磨產物之一部分粉碎至<5μm之直徑。若具有<5μm之直徑的研磨產物之此部分在第二分類(其藉助於超細顆粒分類器單元進行)中與經粉碎之研磨產物之剩餘部分分離，則可在無極大另外的費用之情況下產生作為超細顆粒產物的產物。
在此有利的為，對於除習知精細顆粒產物以外另外可用的此超細顆粒產物，研磨基本上不需要額外能量。換言之，可藉由幾乎未經修改之習知研磨及粉碎方法以及對應安裝來產生第二產物，第二產物相較於呈精細粒徑之第一產物甚至品質更高。
旋風器配置或複數個超細分類器(特定而言，經並聯連接)可用作超細顆粒分類器單元。特定而言，所使用之旋風器配置可為多旋風器或旋風器組，其具有最大700mm，較佳地在自200mm至500mm範圍內之直徑。特定而言，使用旋風器配置為有利的，由於此等旋風器配置並不具有任何或幾乎不具有任何移動部分，且因此維護量相對低。另外，旋風 器具有良好分離能力且易於控制。
若超細顆粒分類器單元具有至少限制漏入空氣進入製程空氣流的移除經分離精細顆粒之構件，則為較佳的。為此，舉例而言，使用一個或複數個旋轉氣鎖。特定而言，當使用旋風器配置時，漏入空氣進入為不合需要的，因為此將影響旋風器配置中之分離臨限值。另一方面，將額外漏入空氣饋入至製程空氣流中亦為不合需要的，由於為相關控制變數之製程空氣流之量由此提高。此又將導致必要的重新調整。
有利地提供自過濾器之下游至旋風器配置之上游的可控制製程氣體再循環管道。此等再循環管道可用於影響流動穿過旋風器配置之製程空氣流之量。藉助於製程空氣流的量，可影響旋風器配置中精細顆粒與超細顆粒之間的分離臨限值。
另外，可提供特定而言直接自旋風器配置之上游至旋風器配置之下游的繞道管線。此繞道管線亦可用來藉由經引導經過旋風器配置之製程空氣影響流動穿過旋風器配置之製程空氣流之量。
在下文中將參考另外的圖式使用示意性例示性具體實例更詳細地描述本發明，其中：圖1展示根據本發明之安裝組態之示意性流程圖；圖2展示在研磨機分類器組合之後的簡化粒徑分佈；圖3展示在超細顆粒分類器單元之後的簡化粒徑分佈；圖4展示對於超細經研磨LD熔渣之強度研究的圖；以及圖5展示對於超細經研磨顆粒狀熔渣之強度研究的圖。
圖1以示意性形式展示根據本發明之安裝組態10之流程圖。安裝組態10具有作為基本元件之研磨機分類器組合20、超細顆粒分類器單元30以及過濾器40。
研磨機分類器組合20由立式研磨機21及分類器22構成。立式研磨機21具有從動研磨盤23，及經佈置為靜止的且經設計為可旋轉的複數個研磨輥24。在研磨製程期間，研磨床藉助於所供應之研磨材料而形成於研磨盤23上，研磨輥24在研磨床上滾動且因此粉碎研磨材料。
隨後，藉助於空氣流將經粉碎之研磨材料輸送至分類器22。在分類器22中進行將研磨材料分類為粗糙及精細顆粒。粗糙材料被分類器22拒收且輸送回至立式研磨機21之研磨盤23以供進一步過度研磨。
在此，研磨機分類器組合20原則上可作為溢出研磨機且亦作為風掃式研磨機兩者操作。在此處所展示之具體實例中，研磨機分類器組合20經配置為風掃式研磨機。
為了傳送經粉碎之研磨材料(其亦可描述為研磨產物)，提供不同管道。第一管道71自研磨機分類器組合20通向超細顆粒分類器單元30。第二管道72自超細顆粒分類器單元30通向過濾器40。另一管道73通向T接合點，該接合點一方面通向煙道63且另一方面通向第四管道74。第四管道74通向熱氣體產生器60，其用於加熱製程氣體以便在研磨期間亦進行乾燥。由熱氣體產生器60加熱之製程氣體經由第五管道75輸送回至研磨機分類器組合20。
經由處理氣體流(其流動穿過研磨機分類器組合20)，未被 分類器22拒收之研磨產物經由第一管71輸送至超細顆粒分類器單元30。超細顆粒分類器單元30之結構原則上為任意的。在此處示意性地展示之具體實例中，超細顆粒分類器單元30經設計為具有一個接一個配置的複數個旋風器36之多旋風器35。在此點，亦可使用尤其適合於此任務的分類器或並聯連接之複數個較小超細分類器而非多旋風器35。
在多旋風器35中進行進一步分類。在此，精細顆粒與超細顆粒分離。在多旋風器35中經分離之精細顆粒隨後可經由旋轉氣鎖37自安裝組態10移除，且經供應以用作建築材料。
在多旋風器35中未經分離之超細顆粒經由第二管道72藉助於製程空氣流進一步傳送至過濾器40。舉例而言，此可為袋濾器。亦有可能使用具有一個接一個配置的複數個過濾器之過濾器組合件。
在過濾器40中，仍在製程空氣流中之超細顆粒被從製程空氣流分離。現可經由氣鎖41自安裝組態10移除超細顆粒。
將製程空氣流自過濾器40經由第四管道74引導至研磨機風扇26。藉助於此研磨機風扇26，可調整製程空氣流之流速。在研磨機風扇26之後，有可能將製程空氣流之一部分經由煙道63排出。為此，提供煙道閥門64。另一部分可經由第四管道74饋入至先前所描述之熱氣體產生器60，其中再次加熱製程空氣流之製程空氣。此經加熱之製程空氣接著經由第五管道75饋入回至研磨機分類器組合20。
將參考圖2及圖3而在下文中陳述關於本發明之基本認識之另外細節。圖2展示在第一管道71之區域中在研磨機分類器組合20之後的示意性粒徑分佈。圖3展示在多旋風器35之後的超細顆粒及精細顆粒之粒 徑分佈。兩個圖均展示大大簡化的、理想化的粒徑分佈。
對應於本發明，已認識到當使用具有立式研磨機21(在例如以便產生具有在D50=3μm與D50=12μm之間的精細度之經研磨產物下操作)之研磨機分類器組合20時，存在如圖2中所展示之粒徑分佈。
在圖2及圖3中之圖中，研磨產物之顆粒之直徑記錄在橫座標上。按質量%計之各別顆粒部分之質量記錄在縱座標上。
如圖2中所展示，在D50=8μm之精細度的狀況下，研磨產物總質量之50%具有直徑大於8μm之顆粒且研磨產物總質量之50%具有直徑大於8μm之粒徑。
具有此粒徑分佈之研磨產物隨後被進一步輸送以供在超細顆粒分類器單元30中之第二分類。在圖3中，在超細顆粒分類器單元之後，超細顆粒之粒徑分佈展示於圖之左側，且精細顆粒之粒徑分佈展示於圖之右側。如所示，此處同樣，取決於建構，精細顆粒與超細顆粒之間不存在明顯分離，而是在某種程度上存在平滑過渡。因此所產生且分類之超細顆粒在此實例中具有D50=3μm之精細度，且精細顆粒具有D50=10μm之精細度。
經由藉助於超細顆粒分類器單元30(其可例如為旋風器組)之第二分類，因此有可能在藉由研磨機分類器組合20之普通研磨製程中亦產生超細顆粒，而不必為此尤其精細研磨而消耗額外能量。
亦根據圖3所示，超細顆粒與精細顆粒之間的比率大致為10至20質量%至90至80質量%。
當將多旋風器或旋風器組用於超細顆粒分類器單元30時， 存在設定分離顆粒臨限值之不同可能性。參考圖1在下文中更詳細地解釋此等不同可能性。
多旋風器35中之分離顆粒臨限值實質上由多旋風器之個別旋風器36之設計的尺寸判定。然而，該分離顆粒臨限值可在操作中受到經由每一個別旋風器36之製程空氣流的體積流量影響。若在個別旋風器36中提高流速，則顆粒分離臨限值向超細顆粒之方向位移。對於此，存在不同可能性。
一方面，在整個安裝組態10中，可提高每時間單位之製程空氣流之總量。為此，有可能相對應地控制研磨機風扇26。
另一方面，有可能僅在多旋風器35之區域中增大每時間單位之製程空氣流之總量。為此，可提供開始於過濾器40之下游且結束於多旋風器35之上游的返回氣體管線52。另外，於返回氣體管線中提供控制閥門55。藉助於返回氣體管線52，有可能將製程氣體自過濾器40後方或自研磨機風扇26後方輸送至多旋風器35前方，且因此增大多旋風器35中每時間單位之製程氣體空氣之量。藉助於閥門54，可調節製程空氣之再循環量。
亦有可能減小多旋風器35中的作用中旋風器36之數目。由於每時間單位之製程空氣氣體之量並不由此改變，因此作用中旋風器36內之流速提高。此又導致分離臨限值向超細顆粒之方向位移。
類似地，多旋風器35之分離臨限值亦可向精細顆粒之方向位移。為此，如先前類似地解釋，藉助於研磨機風扇26，可減小每時間單位之製程空氣流之量。另一可能性為啟動或使用多旋風器35之較多旋風器36。由於此情形在每時間單位之相同量之製程空氣之情況下發生，因此每 一旋風器36中之各別流速降低。
此外，亦存在經由調節閥門38將漏斗空氣輸送至個別旋風器36中之可能性。在此，旋風器36內之流速亦降低。
另一可能性為提供繞道管線51。此繞道管線51自多旋風器35之上游直接通向多旋風器35之下游。另外，提供調節閥門54。藉助於繞道管線51，有可能將製程氣體自多旋風器35前方輸送至多旋風器35後方，且因此減小多旋風器35中每時間單位之製程氣體之量。藉助於閥門54，可調節製程空氣之量。
特定而言，在製造潛在反應性原料(諸如，LD熔渣)時，根據本發明之方法具有另一優點。習知地，LD熔渣可不用作水泥中之複合材料，因為LD熔渣對強度並無貢獻或至少並無明顯貢獻。
然而，對應於本發明，認識到在LD熔渣中存在總計在20質量%至30質量%範圍內之熟料相(諸如，A-水泥石或B-水泥石)及在5質量%至40質量%範圍內之玻璃相。然而，在精細度劣於D50=8μm的習知研磨的狀況下，此等相被附生且不能自由獲得。
經由根據本發明之方法，在超細顆粒中釋放此等相，以使得此等相在用於複合水泥中時可對強度作出貢獻。為此，對標準稜柱進行根據DIN EN 196之對應強度研究。對應結果展示於圖4中。
基礎水泥或參考水泥為CEM I 42.5 R。藉助於參考樣本，將70質量%參考水泥與30質量%石英砂混合且進行研究。石英砂用作非反應性惰性石粒。在第三、第四及第五樣本中，研究70質量%參考水泥與來自LD熔渣之30質量%超細顆粒之混合物。在研磨樣本3期間不使用助磨劑。 對於樣本4，將MasterCem ES 2168用作助磨劑；且對於樣本5，將MasterCem LS 3116用作助磨劑，該等助磨劑分別來自BASF。
如圖4中所展示，根據研究，最晚從第七天起生效，樣本3、樣本4及樣本5之強度水準明顯高於參考樣本之強度水準。由此可作出結論，LD熔渣最晚在七天之後提供其自身對混合水泥中之強度之貢獻。
類似地，亦對超細經研磨顆粒狀熔渣進行強度研究。這次將CEM I 42.5 R用作基礎水泥。在第二樣本中，在此狀況下，研究基礎水泥與超細經研磨顆粒狀熔渣之50：50混合物。
又對標準砂漿進行對應於DIN EN 196的研究。如圖5中所展示，樣本2中基礎水泥與超細經研磨顆粒狀熔渣之經研究的混合物在第七天之後已達到相較於基礎水泥的較高強度。
概言之，可確定有可能藉由根據本發明之方法及根據本發明之安裝組態產生供用於水泥中之複合材料，而不必將大大提高之能量成本考慮在內。經由超細研磨，甚至可活化迄今為止還不適合作為水泥複合材料的潛在反應性原料。
10‧‧‧安裝組態
20‧‧‧研磨機分類器組合
21‧‧‧立式研磨機
22‧‧‧分類器
23‧‧‧研磨盤
24‧‧‧研磨輥
26‧‧‧研磨機風扇
30‧‧‧超細顆粒分類器單元
35‧‧‧多旋風器
36‧‧‧旋風器
37‧‧‧旋轉氣鎖
38‧‧‧調節閥門
40‧‧‧過濾器
41‧‧‧氣鎖
51‧‧‧繞道管線
52‧‧‧返回氣體管線
53‧‧‧閥門/調節閥門
54‧‧‧閥門/控制閥門
60‧‧‧熱氣體產生器
63‧‧‧煙道
64‧‧‧煙道閥門
71‧‧‧第一管道
72‧‧‧第二管道
73‧‧‧管道
74‧‧‧第四管道
75‧‧‧第五管道

Claims (15)

  1. 一種用於製造及活化具有潛在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性性質之原料之方法，其中藉助於研磨機分類器組合(20)之研磨輥(24)粉碎該原料，其中該研磨機分類器組合(20)具有分類器(22)及具有研磨盤(25)，且具有該等研磨輥(24)之立式研磨機(21)，其中該研磨機分類器組合(20)經設定及操作以產生具有D50=3μm與D50=12μm之間的精細度之經研磨產物，且其中在第一分類中，將在該第一分類中之藉助於該等研磨輥(24)粉碎至少一次的該原料作為拒收粗糙材料，自該研磨機分類器組合(20)之該分類器(22)回饋至該立式研磨機(21)之該研磨盤(25)，以供藉助於該等研磨輥(24)之進一步粉碎，其特徵在於藉助於該等研磨輥(24)將該研磨產物之一部分粉碎至小於5μm之直徑，其中在具有潛在反應性性質之原料的狀況下，釋放現有凝硬性、潛在水硬性或水硬性活性相，在超細顆粒分類器單元(30)中對該研磨產物進行進一步分類以分類為精細及超細顆粒，該超細顆粒分類器單元(30)經操作及設定以具有分離臨限值，以便分離具有小於D50=6μm之精細度的超細顆粒，該精細顆粒被從該製造製程移除且經供應以用於建築材料應用，將該超細顆粒饋入至過濾器(40)， 其中將製程空氣流自該研磨機分類器組合(20)經由該超細顆粒分類器單元(30)引導至該過濾器(40)且該超細顆粒藉助於該過濾器(40)而與該製程空氣流分離，且經饋入以用作為水泥中之複合材料，其中在該超細顆粒中，在具有潛在反應性性質之原料的狀況下，藉由該釋放活化該凝硬性、潛在水硬性或水硬性活性相之至少一部分，且/或藉由明顯增大的粒子表面積達成提高之總體反應性。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該超細顆粒分類器單元(30)經操作及設定以具有分離臨限值，以便在該過濾器(40)之後將該原料之質量之10%至20%作為超細顆粒與該製程空氣流分離。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中將諸如多旋風器(35)或旋風器組或並聯連接之複數個超細分類器的旋風器配置用作超細顆粒分類器單元(30)。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項之方法，其中將LD熔渣、飛灰或顆粒狀熔渣用作原料。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中之一項的方法，其中將助磨劑，特定而言具有或不具有一小比率之含氯化物鹽的含胺助磨 劑，添加至該研磨機分類器組合(20)中。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中之一項的方法，其中經由至少限制一些漏入空氣進入該製程空氣流之構件，將該精細顆粒自該超細顆粒分類器單元(30)移除。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中之一項的方法，其中當使用旋風器配置以增大該超細顆粒之該精細度時，該等旋風器配置之該等旋風器(36)中的流速提高。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中藉由增大製程空氣流之量且/或減少該等旋風器配置之該等作用中旋風器(36)之數目來提高該流速。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中藉由自該過濾器(40)之下游再循環該製程空氣之一部分，且將該製程空氣之該部分饋入至該等旋風器配置之上游，來增大該等旋風器配置之區域中的製程空氣流之量。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中之一項的方法，其中當使用旋風器配置以減小該超細顆粒之該精細度時，該等旋風器配置之該等旋風器(36)中的該流速降低。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法其中藉由減小製程空氣流之量，增大該等旋風器配置之該等作用中旋風器(36)之數目；將漏斗空氣饋入至該等旋風器配置之該等旋風器(36)中，及/或藉由自該等旋風器配置之上遊移除該製程空氣之一部分，且將該製程空氣之該部分饋入至該等旋風器配置之下游來降低該流速。
  12. 一種用於製造及活化具有潛在水硬性、水硬性、惰性或凝硬性性質之原料的安裝組態(10)，其具有含分類器(22)以及具有研磨盤(25)及研磨輥(24)之立式研磨機(21)之研磨機分類器組合(20)，其中該研磨機分類器組合(20)經設計以藉助於該等研磨輥(24)將該原料粉碎至D50=3μm與D50=12μm之間的精細度以作為研磨產物，其中該研磨機分類器組合(20)經設計以便將在第一分類中藉助於該等研磨輥(24)粉碎至少一次的原料作為拒收粗糙材料，回饋至該立式研磨機(21)之該研磨盤(25)，以供藉助於該等研磨輥(24)的進一步粉碎，其特徵在於該研磨機分類器組合(20)經設計以將該研磨產物之一部分粉碎至<5μm之直徑，其中在具有潛在反應性性質之原料的狀況下，釋放現有凝硬性、潛在水硬性或水硬性活性相，提供超細顆粒分類器單元(30)及過濾器(40)，將經引導之製程空氣流自該研磨機分類器組合(20)經由該超細顆粒分類器單元(30)提供至該過濾器(40)，該製程空氣流經設計以傳送在 該研磨機分類器組合(20)中經粉碎之該原料，該超細顆粒分類器單元(30)經設計以在進一步分類中將該研磨產物分類為精細及超細顆粒，該超細顆粒分類器單元(30)可經設定及操作在分離臨限值下以便分離具有小於D50=6μm之精細度的超細顆粒，以及該過濾器(40)經設計以將超細顆粒與來自該超細顆粒分類器單元之該製程空氣流分離。
  13. 如申請專利範圍第12項之安裝組態，其中將諸如多旋風器(35)或旋風器組或並聯連接之複數個超細分類器的旋風器配置用作超細顆粒分類器單元(30)。
  14. 如申請專利範圍第12項或第13項之安裝組態，其中該超細顆粒分類器單元(30)具有至少限制一些漏入空氣進入該製程空氣流的用於移除該經分離之精細顆粒之構件。
  15. 如申請專利範圍第12項至第14項中之一項的安裝組態，其中提供自該過濾器(40)之下游至該等旋風器配置之上游的可控制製程氣體再循環管線(52)。
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