WO2022135714A1 - Apparatus for producing co2-enriched concrete - Google Patents

Apparatus for producing co2-enriched concrete Download PDF

Info

Publication number
WO2022135714A1
WO2022135714A1 PCT/EP2020/087798 EP2020087798W WO2022135714A1 WO 2022135714 A1 WO2022135714 A1 WO 2022135714A1 EP 2020087798 W EP2020087798 W EP 2020087798W WO 2022135714 A1 WO2022135714 A1 WO 2022135714A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixer
cement
concrete
supply
storage container
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/087798
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian DÜMIG
Peter Brim
Georg Schneider
Steffen KÄMMERER
Florian Schmid
Wolfgang Seitz
Original Assignee
Bhs-Sonthofen Gmbh
Wilhelm Geiger Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bhs-Sonthofen Gmbh, Wilhelm Geiger Gmbh & Co. Kg filed Critical Bhs-Sonthofen Gmbh
Priority to PCT/EP2020/087798 priority Critical patent/WO2022135714A1/en
Publication of WO2022135714A1 publication Critical patent/WO2022135714A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/46Arrangements for applying super- or sub-atmospheric pressure during mixing; Arrangements for cooling or heating during mixing, e.g. by introducing vapour
    • B28C5/462Mixing at sub- or super-atmospheric pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/29Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50Mixing liquids with solids
    • B01F23/59Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/715Feeding the components in several steps, e.g. successive steps
    • 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
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • 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
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02Selection of the hardening environment
    • C04B40/0231Carbon dioxide hardening
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/18Carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • the invention relates to a device for producing CO2-enriched concrete, comprising a mixer which is designed to mix the components of the concrete with one another, and a CO2 supply.
  • the aim of enriching concrete with CO2 is that the concrete achieves the same compressive strength as conventional concrete with its higher cement content, despite a lower cement content.
  • This process is based on the fact that concrete absorbs CO2 from the ambient air continuously during its entire service life - albeit at a progressively decreasing absorption rate - and thus continues to harden.
  • the so-called carbonation reaction the slaked lime, ie the calcium hydroxide (Ca(OH)2), of the cement reacts with carbon dioxide (CO2) from the air to form limestone, ie calcium carbonate (CaCOs) and water (H2O).
  • a device of the type mentioned at the outset which also includes a pre-mixer designed to mix cement and water to form a cement suspension, and a pressure vessel to which the CO2 supply is connected and which is designed for this to enrich the cement suspension with the CO2 supplied via the CO2 supply, and in which the mixer is designed to mix the cement suspension enriched with CO2 with other components of the concrete.
  • the cement suspension produced in the pre-mixer is moderately enriched with CO2 in the pressure vessel.
  • the fact that it is a pressure vessel, i.e. a closed vessel, ensures that the CO2 cannot escape but is almost completely enriched in the cement suspension. In terms of process technology, this can also be supported by filling the pressure vessel as completely as possible with cement suspension, leaving at most a small headspace into which the CO2 can outgas.
  • the other components of the concrete are then added to the cement suspension enriched with CO2 in the mixer. According to the above, the CO2 of the cement suspension does not have to be supplied in excess or only with a small excess, which significantly increases the effectiveness of the production of the CO2-enriched concrete.
  • An overpressure preferably prevails in the pressure vessel, with regard to the energy efficiency of the method preferably an overpressure of at most 20 bar, more preferably an overpressure of at most 10 bar.
  • the CO2 enriched in the concrete accounts for a proportion by weight of between approximately 0.01% by weight and approximately 5% by weight of the cement contained in the ready-mixed concrete.
  • the pre-mixer is connected to at least one storage tank for cement and at least one storage tank for water. If the pre-mixer is only connected to at least one storage tank for cement and at least one storage tank for water, it can be ensured that there are no disruptive substances in the cement suspension, such as aggregate, additives, plastics or wire fibers, so that the CO2 is right there accumulates where it is later needed for hardening, namely on the cement or in the water surrounding it. Depending on the particular application can at best be thought of adding media to the cement suspension that increase the speed of the Set the carbonation reaction to a desired value.
  • the pre-mixer can be designed, for example, as a compulsory mixer, preferably as a twin-shaft batch mixer.
  • an intermediate store for cement suspension can be provided between the pre-mixer and the pressure vessel in order to be able to temporarily store the pre-mixed cement suspension before it is introduced into the pressure vessel. This can be advantageous in the event of a production delay, for example.
  • an intermediate store is of particular advantage when the mixer and the pre-mixer are formed by one and the same mixing device. This can be realized, for example, when the residence times of the product in the pre-mixer and mixer together are shorter than in the pressure vessel.
  • the cement suspension can first be emptied into the intermediate reservoir after being mixed in the mixing device functioning as a pre-mixer.
  • the contents of the pressure vessel i.e. the cement suspension enriched with CO2, can then be discharged into the mixing device, which now functions as a mixer.
  • the mixing device first acts as the mixer in which the concrete is mixed and, after emptying, as a pre-mixer for the next batch of cement suspension.
  • the CO2 supply is connected to distribution lines and/or outlet nozzles provided on the bottom of the pressure vessel.
  • an agitator can also be provided in the pressure tank.
  • the agitator can, for example, have at least one preferred wise, vertically arranged, include agitator shaft.
  • the CO2 can preferably be supplied to the pressure vessel as a gas.
  • supply in liquid form would also be conceivable, since the CO2 would evaporate immediately on contact with the cement suspension (possibly to a small extent via the detour to solid CO2).
  • the CO2 supply can be connected to a tank for liquid CO2 and/or a pressure vessel for gaseous CO2 and/or a storage vessel for solid CO2.
  • the CO2 supply has a heat exchanger.
  • a heat exchanger can ensure that the CO2 has the optimum temperature for the process.
  • the amount of CO2 supplied to the pressure vessel can be changed, for example, via a pressure control valve assigned to the CO2 supply.
  • the CO2 supply can have a volume flow measuring device and/or a mass flow measuring device, which records the quantity of CO2 supplied to the pressure vessel.
  • the pressure control valve and the volume flow measuring device and/or mass flow measuring device can together form a control loop for the supply of CO2.
  • the mixer be equipped with at least one further storage container for cement and/or with at least one storage container for additives and/or with at least one storage container for aggregates and/or with at least one storage container ter for additives.
  • the possibility of reintroducing cement is particularly advantageous when producing concrete with a low w/c ratio (water-cement ratio).
  • the cement suspension produced in the pre-mixer can still have a higher w/c value, i.e. it can be more malleable than the finished concrete, which facilitates the enrichment with CO2.
  • the desired w/c value can then be set in the mixer by adding more cement.
  • Additives are powdered substances that are added to the concrete.
  • an inert rock powder i.e. a rock powder that does not take part in the carbonation reaction. for example limestone powder.
  • limestone powder for example limestone powder.
  • aggregates are granular solids that have a specified grading curve.
  • natural aggregates such as sand or gravel, but also broken aggregates, such as chippings and gravel, can be used.
  • artificially produced aggregates are also conceivable.
  • recycled aggregates have also been increasingly used.
  • admixtures are liquid substances that can be added to the concrete, for example to influence its properties.
  • the mixer can also be designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer.
  • the at least one storage container for cement and/or the at least one storage container for water can have a weighing device.
  • the at least one further storage container for cement and/or the at least one storage container for additives and/or the at least one storage container for aggregates and/or the at least one storage container for aggregate media can have a weighing device.
  • a cross-check can be made possible, for example, by the pre-mixer and/or the pressure vessel and/or the mixer having a weighing device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first device according to the invention for the production of concrete enriched with CO2
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second device according to the invention for the production of concrete enriched with CO2.
  • a device for the production of concrete enriched with CO 2 is denoted generally by 100 .
  • the device 100 comprises a pre-mixer 102 designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer, in which cement and water are mixed to form a cement suspension.
  • a pre-mixer 102 cement from a cement reservoir 104 and water from a Water tank 106 is supplied via supply lines 104a and 106a.
  • the cement storage container 104 and the water tank 106 are provided with weighing devices 104b and 106b, respectively.
  • the cement suspension can be transferred from the pre-mixer 102 via a line 107 into a pressure vessel 108 .
  • the cement suspension can first be temporarily stored in an intermediate store 110 before it is then introduced into the pressure vessel 108 .
  • the cement suspension is enriched with CO2, which is preferably fed to it in gaseous form from a tank 112 for liquid CO2 via a feed line 112a.
  • the CO2 is introduced into the cement suspension in a uniformly distributed manner via distributor lines 112b and nozzles 112c.
  • a heat exchanger 114 can be provided in the feed line 112a.
  • a pressure control valve 116 and a mass flow measuring device 118 are provided in the supply line 112a in order to be able to control the quantity of CO2 supplied.
  • the CO2 tank 112 could also be assigned a weighing device 112d (indicated by dashed lines).
  • an agitator 120 can also be provided in the pressure vessel 108 .
  • the cement suspension can, after opening a lock (not shown), via a Line 121 are transferred from the pressure vessel 108 in the actual mixer 122.
  • a lock not shown
  • the excess pressure that may be present in the head space 108a thereof can help.
  • a vent line 108b can be opened so that the cement suspension can flow out of the pressure vessel 108 by gravity.
  • the cement suspension can be mixed with the other components of the concrete.
  • These further components can be further cement and/or additives and/or additives and/or aggregates.
  • the device 100 therefore comprises at least one of the storage containers listed below, namely a cement storage container 124, which is connected to the mixer 122 via a feed line 124a, and/or an additive tank 126, which is connected to the mixer 122 via a feed line 126a and/or an additive reservoir 128, which is connected to the mixer 122 via a feed line 128a, and/or an aggregate reservoir 130, which is connected to the mixer 122 via a feed line 130a.
  • the cement storage container 124 is provided with a weighing device 124b and/or the additive tank 126 is provided with a weighing device 126b and/or the additive storage container 128 is provided with a weighing device 128b and/or the aggregate storage container 130 is provided with a weighing device 130b.
  • the possibility of re-feeding cement is particularly advantageous when producing concrete with a low w/c ratio (water-cement ratio).
  • additives are powdered substances that are added to the concrete will.
  • an inert rock dust ie a rock dust that does not participate in the carbonation reaction.
  • the addition of other additives is also conceivable.
  • aggregates are granular solids that have a specified grading curve.
  • natural aggregates such as sand or gravel, but also broken aggregates, such as chippings and gravel, can be used.
  • broken aggregates such as chippings and gravel
  • artificially produced aggregates or recycled aggregates are also conceivable.
  • admixtures are liquid substances that can be added to the concrete, for example to influence its properties.
  • reservoirs 124, 126, 128 and 130 are provided in the exemplary embodiment of FIG. 1, any subgroup of these four types of reservoirs can also be provided.
  • more than one storage container can also be provided for each of these four types, since, for example, several different types of additional media and/or several different types of aggregates can be added to the concrete.
  • a sluice (not shown) can be opened so that the concrete can exit the mixer 122 via a line 131 .
  • the mixer 122 can also be designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer. It should also be added that a weighing device 102a can be assigned to the pre-mixer 102, that a weighing device 108c can be assigned to the pressure vessel and that a weighing device 122a can be assigned to the mixer 122, in order to carry out a cross-check with the weighing results of the weighing devices of the other components of the device 100 to allow.
  • device 100 can include a central control unit (not shown) to which the output signals of all sensors are fed, in particular the output signals of all weighing devices 104b, 106b, 124b, 126b, 128b, 130b, 102a, 108c, 122a and optionally 112d and the mass flow meter 118, but also the output signal of at least one temperature sensor provided in the pre-mixer 102 and/or the pressure vessel 108 and/or the mixer 122 and/or the heat exchanger 114 and/or the CC tank 112 is.
  • a central control unit not shown to which the output signals of all sensors are fed, in particular the output signals of all weighing devices 104b, 106b, 124b, 126b, 128b, 130b, 102a, 108c, 122a and optionally 112d and the mass flow meter 118, but also the output signal of at least one temperature sensor provided in the pre-mixer 102 and/or the pressure vessel 108 and/or the mixer 122 and/
  • the central control unit can output control signals to the pressure control valve 116 and/or the locks (not shown) and/or valves and also the supply of cement from the storage container 104 and/or the supply of water from the tank 106 and/or the supply of further cement from the storage tank 124 and/or the supply of additional media from the storage tank 126 and/or the supply of additives from the storage tank 128 and/or the supply of additives from the storage tank 130.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention for producing concrete enriched with CO2, which corresponds to the embodiment of FIG. 1 apart from minor differences. Analogous parts in FIG. 2 are therefore provided with the same reference symbols as in FIG. 1, but with the number 100 added to them.
  • the device 200 in FIG. 2 will only be described below to the extent that it differs from the device 100 in FIG , to the description of which reference is otherwise expressly made.
  • the main difference between the device 200 and the device 100 is that the device 200 comprises only a single mixing device 240, which takes over the function of both the pre-mixer 102 and the mixer 122 of the device of FIG.
  • This structure of the device 200 is particularly advantageous when the residence time of the cement suspension in the pre-mixer and of the concrete in the mixer together are shorter than the residence time of the cement suspension in the pressure vessel.
  • the cement suspension after being mixed in the mixing device 240 functioning as a pre-mixer, the cement suspension can first be emptied into the intermediate reservoir 210 .
  • the contents of the pressure vessel 208, ie the cement suspension enriched with CO2 can then be discharged via a line 242 into the mixing device 240, which now functions as a mixer.
  • the contents of the buffer store 210 can be transferred to the pressure vessel 208, while the mixing device 240 now acts as the mixer in which the concrete is finished being mixed.
  • the mixing device can again serve as a pre-mixer for the next batch of cement suspension.
  • the storage tank 204 for cement With regard to all other components, in particular the storage tank 204 for cement, the water tank 206, the tank 212 for liquid CO2, the additive tank 226, the additive storage tank 228 and the aggregate storage tank 230, as well as the supply lines connected to these and measuring and weighing devices, reference is made to the description of the device 100 in its entirety.
  • the device 200 can dispense with an additional storage container for cement.

Abstract

The invention relates to an apparatus (100) for producing CO2-enriched concrete, which comprises a mixer (122) which is designed to mix the components of the concrete together, as well as a CO2 feed (112a). According to the invention the apparatus (100) further comprises a premixer (102), which is designed to mix cement and water to form a cement suspension, and also a pressurised container (108) to which the CO2 feed (112a) is connected and which is designed to enrich the cement suspension with the CO2 fed via the CO2 feed (112a). The mixer (122) according to the invention is also designed to mix the cement suspension enriched with CO2 with other components of the cement.

Description

Vorrichtung zum Herstellen von mit CO2 angereichertem Beton Device for producing CO2-enriched concrete
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von mit CO2 angereichertem Beton, umfassend einen Mischer, welcher dazu ausgelegt ist, die Komponenten des Betons miteinander zu vermischen, und eine CO2- Zuführung. The invention relates to a device for producing CO2-enriched concrete, comprising a mixer which is designed to mix the components of the concrete with one another, and a CO2 supply.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 10,654,191 B2 bekannt. Such a device is known, for example, from US Pat. No. 10,654,191 B2.
Die Anreicherung von Beton mit CO2 verfolgt das Ziel, dass der Beton trotz eines geringeren Zementanteils die gleiche Druckfestigkeit erreicht, wie ein herkömmlicher Beton mit seinem höheren Zementanteil. The aim of enriching concrete with CO2 is that the concrete achieves the same compressive strength as conventional concrete with its higher cement content, despite a lower cement content.
Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, dass Beton während seiner gesamten Lebensdauer kontinuierlich - wenn auch mit fortschreitend abnehmender aufnahmerate - CO2 aus der Umgebungsluft aufnimmt und damit immer weiter aushärtet. Bei dieser Reaktion, der sogenannten Carbonati- sierungsreaktion,
Figure imgf000003_0001
reagiert der gelöschte Kalk, d.h. das Calciumhydroxid (Ca(OH)2), des Zements mit Kohlendioxid (CO2) aus der Luft zu Kalkstein, d.h. Calciumcarbonat (CaCOs), und Wasser (H2O).
This process is based on the fact that concrete absorbs CO2 from the ambient air continuously during its entire service life - albeit at a progressively decreasing absorption rate - and thus continues to harden. In this reaction, the so-called carbonation reaction,
Figure imgf000003_0001
the slaked lime, ie the calcium hydroxide (Ca(OH)2), of the cement reacts with carbon dioxide (CO2) from the air to form limestone, ie calcium carbonate (CaCOs) and water (H2O).
Wenn man den Beton also bereits beim Anmischen mit einer zusätzlichen Menge an CO2 versetzt (eine geringe Menge an CO2 ist in Beton ohnehin vorhanden), ihn also mit CO2 anreichert, so erleichtert man gerade in der Anfangszeit unmittelbar nach dem Einbringen in die Form, in die Schalung oder dergleichen die Bildung von Calciumcarbonat aus dem im Frischbeton enthaltenen Calciumhydroxid. Dadurch erreicht der Beton schneller eine hohe Festigkeit. If you mix the concrete with an additional amount of CO2 when mixing (a small amount of CO2 is already present in concrete), i.e. enrich it with CO2, you make it easier, especially in the Initially, immediately after placing in the form, in the formwork or the like, the formation of calcium carbonate from the calcium hydroxide contained in the fresh concrete. As a result, the concrete achieves high strength more quickly.
Da in herkömmlichem Beton der Zementanteil für die Erzielung einer vorbestimmten Festigkeit innerhalb einer vorgegebenen Zeit verantwortlich ist, kann der Zementanteil in mit CO2 angereichertem Beton im Vergleich zu herkömmlichem Beton daher reduziert werden. Da bei der Herstellung von Zement sehr viel Energie eingesetzt und damit sehr viel CO2 freigesetzt wird, schneidet mit CO2 angereicherter Beton in der Ökobilanz folglich besser ab als herkömmlicher Beton. Since in conventional concrete the proportion of cement is responsible for achieving a predetermined strength within a predetermined time, the proportion of cement in CO2-enriched concrete can therefore be reduced compared to conventional concrete. Since a great deal of energy is used in the production of cement and a great deal of CO2 is therefore released, concrete that has been enriched with CO2 performs better than conventional concrete in the ecological balance sheet.
Die aus der US 10,654,191 B2 bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass dem Beton sehr viel CO2 zugeführt werden muss, um ihn überhaupt in geringem Maße mit CO2 anreichem zu können. Das überschüssige CO2 entweicht in die Umwelt. However, the device known from US Pat. No. 10,654,191 B2 has the disadvantage that a great deal of CO2 has to be supplied to the concrete in order to be able to enrich it with CO2 to a small extent at all. The excess CO2 escapes into the environment.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der der Beton effektiver mit CO2 angereichert werden kann. In contrast, it is the object of the present invention to specify a device of the type mentioned at the outset, with which the concrete can be more effectively enriched with CO2.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche ferner einen Vormischer umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, Zement und Wasser zu einer Zementsuspension zu vermischen, sowie einen Druckbehälter, an welchen die CO2-Zuführung angeschlossen ist und welcher dazu ausgelegt ist, die Zementsuspension mit dem über die CO2-Zuführung zugeführten CO2 anzureichern, und bei welcher der Mischer dazu ausgelegt ist, die mit CO2 angereicherte Zementsuspension mit weiteren Komponenten des Betons zu vermischen. This object is achieved according to the invention by a device of the type mentioned at the outset, which also includes a pre-mixer designed to mix cement and water to form a cement suspension, and a pressure vessel to which the CO2 supply is connected and which is designed for this to enrich the cement suspension with the CO2 supplied via the CO2 supply, and in which the mixer is designed to mix the cement suspension enriched with CO2 with other components of the concrete.
Die in dem Vormischer hergestellte Zementsuspension wird erfindungsge- mäß in dem Druckbehälter mit CO2 angereichert. Dabei stellt die Tatsache, dass es sich um einen Druckbehälter handelt, also um einen abgeschlossenen Behälter, sicher, dass das CO2 nicht entweichen kann, sondern nahezu vollständig in der Zementsuspension angereichert wird. Verfahrenstechnisch kann dies ferner dadurch unterstützt werden, dass man den Druckbehälter möglichst vollständig mit Zementsuspension befüllt, so dass allenfalls ein kleiner Kopfraum verbleibt, in den das CO2 ausgasen kann. Die weiteren Komponenten des Betons werden der mit CO2 angereicherten Zementsuspension dann in dem Mischer zugefügt. Gemäß Vorstehendem braucht das CO2 der Zementsuspension somit nicht im Überschuss oder nur mit geringem Überschuss zugeführt zu werden, was die Effektivität der Herstellung des mit CO2 angereicherten Beton deutlich erhöht. The cement suspension produced in the pre-mixer is moderately enriched with CO2 in the pressure vessel. The fact that it is a pressure vessel, i.e. a closed vessel, ensures that the CO2 cannot escape but is almost completely enriched in the cement suspension. In terms of process technology, this can also be supported by filling the pressure vessel as completely as possible with cement suspension, leaving at most a small headspace into which the CO2 can outgas. The other components of the concrete are then added to the cement suspension enriched with CO2 in the mixer. According to the above, the CO2 of the cement suspension does not have to be supplied in excess or only with a small excess, which significantly increases the effectiveness of the production of the CO2-enriched concrete.
Vorzugsweise herrscht in dem Druckbehälter ein Überdruck, im Hinblick auf die Energieeffizienz des Verfahrens vorzugsweise ein Überdruck von höchstens 20 bar, noch bevorzugter ein Überdruck von höchstens 10 bar. An overpressure preferably prevails in the pressure vessel, with regard to the energy efficiency of the method preferably an overpressure of at most 20 bar, more preferably an overpressure of at most 10 bar.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das in dem Beton angereicherte CO2 einen Gewichtsanteil von zwischen etwa 0,01 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% des in dem fertig angemischten Beton enthaltenen Zements ausmacht. Furthermore, it is advantageous if the CO2 enriched in the concrete accounts for a proportion by weight of between approximately 0.01% by weight and approximately 5% by weight of the cement contained in the ready-mixed concrete.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Vormischer mit wenigstens einem Vorratsbehälter für Zement und wenigstens einem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist. Wenn der Vormischer ausschließlich mit wenigstens einem Vorratsbehälter für Zement und wenigstens einem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist, so kann sichergestellt werden, dass sich in der Zementsuspension keine störenden Stoffe befinden, beispielsweise Gesteinskörnung, Zusatzstoffe, Kunststoffe oder Drahtfasern, so dass das CO2 sich genau dort anreichert, wo es später zum Aushärten gebraucht wird, nämlich am Zement bzw. in dem diesen umgebenden Wasser. In Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles kann allenfalls daran gedacht werden, der Zementsuspension noch Medien beizumengen, die die Geschwindigkeit der Carbonatisierungsreaktion auf einen gewünschten Wert einstellen. Furthermore, it can be provided that the pre-mixer is connected to at least one storage tank for cement and at least one storage tank for water. If the pre-mixer is only connected to at least one storage tank for cement and at least one storage tank for water, it can be ensured that there are no disruptive substances in the cement suspension, such as aggregate, additives, plastics or wire fibers, so that the CO2 is right there accumulates where it is later needed for hardening, namely on the cement or in the water surrounding it. Depending on the particular application can at best be thought of adding media to the cement suspension that increase the speed of the Set the carbonation reaction to a desired value.
Der Vormischer kann beispielsweise als Zwangsmischer ausgebildet sein, vorzugsweise als Doppelwellen-Chargenmischer. The pre-mixer can be designed, for example, as a compulsory mixer, preferably as a twin-shaft batch mixer.
Ferner kann zwischen dem Vormischer und dem Druckbehälter ein Zwischenspeicher für Zementsuspension vorgesehen sein, um die vorgemischte Zementsuspension vor dem Einbringen in den Druckbehälter Zwischenlagern zu können. Dies kann beispielsweise im Falle einer Produktionsverzögerung vorteilhaft sein. Furthermore, an intermediate store for cement suspension can be provided between the pre-mixer and the pressure vessel in order to be able to temporarily store the pre-mixed cement suspension before it is introduced into the pressure vessel. This can be advantageous in the event of a production delay, for example.
Von besonderem Vorteil ist das Vorsehen eines Zwischenspeichers dann, wenn der Mischer und der Vormischer von ein und derselben Mischvorrichtung gebildet sind. Dies kann beispielsweise dann realisiert werden, wenn die Verweildauern des Produkts in Vormischer und Mischern zusammengenommen kürzer sind als in dem Druckbehälter. In diesem Fall kann die Zementsuspension nach dem Anmischen in der als Vormischer fungierenden Mischvorrichtung zunächst in den Zwischenspeicher entleert werden. Anschließend kann der Inhalt des Druckbehälters, d.h. die mit CO2 angereicherte Zementsuspension, in die nun als Mischer fungierende Mischvorrichtung ausgegeben werden. Nachdem dann der Inhalt des Zwischenspeichers in den Druckbehälter übergeführt worden ist, fungiert die Mischvorrichtung zunächst als der Mischer, in dem der Beton fertig angerührt wird, und nach dem Entleeren schließlich erneut als Vormischer für die nächste Charge von Zementsuspension. The provision of an intermediate store is of particular advantage when the mixer and the pre-mixer are formed by one and the same mixing device. This can be realized, for example, when the residence times of the product in the pre-mixer and mixer together are shorter than in the pressure vessel. In this case, the cement suspension can first be emptied into the intermediate reservoir after being mixed in the mixing device functioning as a pre-mixer. The contents of the pressure vessel, i.e. the cement suspension enriched with CO2, can then be discharged into the mixing device, which now functions as a mixer. After the content of the temporary store has been transferred to the pressure vessel, the mixing device first acts as the mixer in which the concrete is mixed and, after emptying, as a pre-mixer for the next batch of cement suspension.
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des CO2 in der Zementsuspension zu begünstigen, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die CO2-Zuführung mit am Boden des Druckbehälters vorgesehenen Verteilerleitungen oder/und Austrittsdüsen verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ kann hierzu ferner in dem Drucktank ein Rührwerk vorgesehen sein. Das Rührwerk kann dabei beispielsweise wenigstens eine, Vorzugs- weise vertikal angeordnete, Rührwelle umfassen. In order to promote the most uniform possible distribution of the CO2 in the cement suspension, it is proposed in a further development of the invention that the CO2 supply is connected to distribution lines and/or outlet nozzles provided on the bottom of the pressure vessel. Additionally or alternatively, an agitator can also be provided in the pressure tank. The agitator can, for example, have at least one preferred wise, vertically arranged, include agitator shaft.
In Weiterbildung der Erfindung kann das CO2 dem Druckbehälter vorzugsweise als Gas zugeführt werden. Grundsätzlich wäre zwar auch eine Zufuhr in flüssiger Form denkbar, da das CO2 beim Kontakt mit der Zementsuspension unmittelbar verdampfen würde (zu einem geringen Teil möglicherweise über den Umweg zu festem CO2). In diesem Fall könnte es, zumindest im Bereich höherer Gewichtsanteile des CO2, erforderlich sein, die der Zementsuspension entzogene Verdampfungswärme bei der Verfahrensführung zu berücksichtigen. Bei geringeren Gewichtsanteilen von zugeführtem CO2 dürfte sich hingegen keine oder allenfalls nur eine geringe Temperaturänderung einstellen. Gleichwohl kann die CO2-Zuführung mit einem Tank für flüssiges CO2 oder/und einem Druckbehälter für gasförmiges CO2 oder/und einem Vorratsbehälter für festes CO2 verbunden sein. In a further development of the invention, the CO2 can preferably be supplied to the pressure vessel as a gas. In principle, supply in liquid form would also be conceivable, since the CO2 would evaporate immediately on contact with the cement suspension (possibly to a small extent via the detour to solid CO2). In this case, it could be necessary, at least in the range of higher weight percentages of CO2, to take into account the heat of vaporization extracted from the cement suspension when carrying out the process. On the other hand, with lower weight percentages of supplied CO2, there should be no or at most only a small temperature change. Nevertheless, the CO2 supply can be connected to a tank for liquid CO2 and/or a pressure vessel for gaseous CO2 and/or a storage vessel for solid CO2.
Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn die CO2-Zuführung einen Wärmetauscher aufweist. Durch einen derartigen Wärmetauscher kann sichergestellt werden, dass das CO2 die für die Verfahrensführung optimale Temperatur aufweist. It may be advantageous if the CO2 supply has a heat exchanger. Such a heat exchanger can ensure that the CO2 has the optimum temperature for the process.
Die Menge des dem Druckbehälter zugeführten CO2 kann beispielsweise über ein der CO2-Zuführung zugeordnetes Druckregelventil verändert werden. Ferner kann die CO2-Zuführung ein Volumenstrom-Messgerät oder/und ein Massestrom-Messgerät aufweisen, welches die Menge des dem Druckbehälter zugeführten CO2 erfasst. Schließlich können das Druckregelventil und das Volumenstrom-Messgerät oder/und Massestrom-Messgerät zusammen einen Regelkreis für die Zufuhr von CO2 bilden. The amount of CO2 supplied to the pressure vessel can be changed, for example, via a pressure control valve assigned to the CO2 supply. Furthermore, the CO2 supply can have a volume flow measuring device and/or a mass flow measuring device, which records the quantity of CO2 supplied to the pressure vessel. Finally, the pressure control valve and the volume flow measuring device and/or mass flow measuring device can together form a control loop for the supply of CO2.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Mischer mit wenigstens einem weiteren Vorratsbehälter für Zement oder/und mit wenigstens einem Vorratsbehälter für Zusatzstoffe oder/und mit wenigstens einem Vorratsbehälter für Zuschlagstoffe oder/und mit wenigstens einem Vorratsbehäl- ter für Zusatzmittel verbunden ist. In a further development of the invention, it is proposed that the mixer be equipped with at least one further storage container for cement and/or with at least one storage container for additives and/or with at least one storage container for aggregates and/or with at least one storage container ter for additives.
Die Möglichkeit der erneuten Zuführung von Zement ist insbesondere bei der Herstellung von Beton mit einem niedrigen w/z-Wert (Wasserzementwert) vorteilhaft. In diesem Fall kann die im Vormischer hergestellte Zementsuspension nämlich noch einen höheren w/z-Wert aufweisen, er kann also geschmeidiger sein als der fertige Beton, was die Anreicherung mit CO2 erleichtert. Der gewünschte w/z-Wert kann dann im Mischer durch weitere Zugabe von Zement eingestellt werden. The possibility of reintroducing cement is particularly advantageous when producing concrete with a low w/c ratio (water-cement ratio). In this case, the cement suspension produced in the pre-mixer can still have a higher w/c value, i.e. it can be more malleable than the finished concrete, which facilitates the enrichment with CO2. The desired w/c value can then be set in the mixer by adding more cement.
Zusatzstoffe sind pulverförmige Stoffe, die dem Beton zugesetzt werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann es beispielsweise im Hinblick auf die Konsistenz des Betons vorteilhaft sein, wenn man die durch die CO2-Anreicherung eingesparte Menge an Zement durch ein inertes Gesteinsmehl substituiert, also ein Gesteinsmehl, das an der Carbonatisie- rungsreaktion nicht teilnimmt, beispielsweise Kalksteinmehl. Aber auch die Zugabe weiterer Zusatzstoffe ist denkbar. Additives are powdered substances that are added to the concrete. In connection with the present invention, it can be advantageous, for example with regard to the consistency of the concrete, if the amount of cement saved by the CO2 enrichment is substituted by an inert rock powder, i.e. a rock powder that does not take part in the carbonation reaction. for example limestone powder. However, the addition of other additives is also conceivable.
Im Unterschied zu den Zusatzstoffen werden unter Zuschlagstoffen körnige Feststoffe verstanden, die eine vorgegebene Sieblinie aufweisen. Beispielsweise können natürliche Gesteinskömungen, beispielsweise Sand oder Kies, aber auch gebrochene Gesteinskömungen, beispielsweise Splitt und Schotter, zum Einsatz kommen. Aber auch künstlich hergestellte Zugschlagstoffe sind denkbar. In letzter Zeit werden vermehrt auch recycelte Zuschlagstoffe verwendet. In contrast to additives, aggregates are granular solids that have a specified grading curve. For example, natural aggregates, such as sand or gravel, but also broken aggregates, such as chippings and gravel, can be used. However, artificially produced aggregates are also conceivable. Recently, recycled aggregates have also been increasingly used.
Zusatzmittel schließlich sind flüssige Stoffe, die dem Beton beigemengt werden können, beispielsweise um dessen Eigenschaften zu beeinflussen. Finally, admixtures are liquid substances that can be added to the concrete, for example to influence its properties.
Auch der Mischer kann als Zwangsmischer ausgebildet sein, beispielsweise als Doppelwellen-Chargenmischer. Um alle Bestandteile gemäß einer vorbestimmten Rezeptur zusammenführen zu können, kann der wenigstens eine Vorratsbehälter für Zement oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter für Wasser eine Wägevorrichtung aufweisen. Darüber hinaus kann der wenigstens eine weitere Vorratsbehälter für Zement oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter für Zusatzstoffe oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter für Zuschlagstoffe oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter für Zuschlagmedien eine Wägevorrichtung aufweisen. The mixer can also be designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer. In order to be able to combine all components according to a predetermined recipe, the at least one storage container for cement and/or the at least one storage container for water can have a weighing device. In addition, the at least one further storage container for cement and/or the at least one storage container for additives and/or the at least one storage container for aggregates and/or the at least one storage container for aggregate media can have a weighing device.
Eine Gegenkontrolle kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass der Vormischer oder/und der Druckbehälter oder/und der Mischer eine Wägevorrichtung aufweist. A cross-check can be made possible, for example, by the pre-mixer and/or the pressure vessel and/or the mixer having a weighing device.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellt dar: The invention is described in more detail below using two embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von mit CO2 angereichertem Beton; und FIG. 1 shows a schematic representation of a first device according to the invention for the production of concrete enriched with CO2; and
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von mit CO2 angereichertem Beton. FIG. 2 shows a schematic representation of a second device according to the invention for the production of concrete enriched with CO2.
In Figur 1 ist Vorrichtung zur Herstellung von mit CO2 angereichertem Beton ganz allgemein mit 100 bezeichnet. In FIG. 1, a device for the production of concrete enriched with CO 2 is denoted generally by 100 .
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 100 einen als Zwangsmischer, beispielsweise als Doppelwellen-Chargenmischer, ausgebildeten Vormischer 102, in welchem Zement und Wasser zu einer Zementsuspension vermischt werden. Hierzu wird dem Vormischer 102 Zement aus einem Zement-Vorratsbehälter 104 und Wasser aus einem Wassertank 106 über Zuführleitungen 104a bzw. 106a zugeführt. Um die Zementsuspension gemäß einer vorgegebenen Rezeptur anmischen zu können, sind der Zement-Vorratsbehälter 104 und der Wassertank 106 mit Wägevorrichtungen 104b bzw. 106b versehen. In the exemplary embodiment shown, the device 100 comprises a pre-mixer 102 designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer, in which cement and water are mixed to form a cement suspension. For this purpose, the pre-mixer 102 cement from a cement reservoir 104 and water from a Water tank 106 is supplied via supply lines 104a and 106a. In order to be able to mix the cement suspension according to a predetermined recipe, the cement storage container 104 and the water tank 106 are provided with weighing devices 104b and 106b, respectively.
Nach dem Öffnen einer (nicht dargestellten) Schleuse kann die Zementsuspension aus dem Vormischer 102 über eine Leitung 107 in einen Druckbehälter 108 übergeführt werden. Optional kann die Zementsuspension zunächst in einem Zwischenspeicher 110 zwischengelagert werden, bevor sie dann in den Druckbehälter 108 eingeleitet wird. After a sluice (not shown) has been opened, the cement suspension can be transferred from the pre-mixer 102 via a line 107 into a pressure vessel 108 . Optionally, the cement suspension can first be temporarily stored in an intermediate store 110 before it is then introduced into the pressure vessel 108 .
In dem Druckbehälter 108 wird die Zementsuspension mit CO2 angereichert, das ihr aus einem Tank 112 für flüssiges CO2 über eine Zuführleitung 112a vorzugsweise gasförmig zugeführt wird. In dem Druckbehälter 108 wird das CO2 über Verteilerleitungen 112b und Düsen 112c gleichmäßig verteilt in die Zementsuspension eingebracht. In the pressure vessel 108, the cement suspension is enriched with CO2, which is preferably fed to it in gaseous form from a tank 112 for liquid CO2 via a feed line 112a. In the pressure vessel 108, the CO2 is introduced into the cement suspension in a uniformly distributed manner via distributor lines 112b and nozzles 112c.
Um sicherstellen zu können, dass das zunächst flüssige CO2 gasförmig in den Druckbehälter 108 eintritt, kann in der Zuführleitung 112a ein Wärmetauscher 114 vorgesehen sein. In order to be able to ensure that the initially liquid CO2 enters the pressure vessel 108 in gaseous form, a heat exchanger 114 can be provided in the feed line 112a.
Ferner sind in der Zuführleitung 112a ein Druckregelventil 116 und ein Massestrom-Messgerät 118 vorgesehen, um die Menge des zugeführten CO2 kontrollieren zu können. Zusätzlich oder alternativ könnte dem CO2- Tank 112 auch eine (gestrichelt angedeutete) Wägevorrichtung 112d zugeordnet sein. Furthermore, a pressure control valve 116 and a mass flow measuring device 118 are provided in the supply line 112a in order to be able to control the quantity of CO2 supplied. Additionally or alternatively, the CO2 tank 112 could also be assigned a weighing device 112d (indicated by dashed lines).
Um das CO2 in der Zementsuspension gleichmäßig verteilen zu können, kann in dem Druckbehälter 108 ferner ein Rührwerk 120 vorgesehen sein. In order to be able to evenly distribute the CO2 in the cement suspension, an agitator 120 can also be provided in the pressure vessel 108 .
Wurde die Zementsuspension in ausreichendem Maße mit CO2 angereichert, so kann er nach dem Öffnen einer (nicht dargestellten) Schleuse über eine Leitung 121 aus dem Druckbehälter 108 in den eigentlichen Mischer 122 übergeführt werden. Beim Ausstößen der Zementsuspension aus dem Druckbehälter 108 kann der in dessen möglicherweise vorhandenen Kopfraum 108a herrschende Überdruck helfen. Sobald der Druck im Kopfraum 108a den Umgebungsdruck erreicht hat, kann eine Belüftungsleitung 108b geöffnet werden, so dass die Zementsuspension schwerkraftbedingt aus dem Druckbehälter 108 austreten kann. If the cement suspension has been sufficiently enriched with CO2, it can, after opening a lock (not shown), via a Line 121 are transferred from the pressure vessel 108 in the actual mixer 122. When the cement suspension is ejected from the pressure vessel 108, the excess pressure that may be present in the head space 108a thereof can help. Once the pressure in the head space 108a has reached ambient pressure, a vent line 108b can be opened so that the cement suspension can flow out of the pressure vessel 108 by gravity.
In dem Mischer 122 kann die Zementsuspension mit den weiteren Komponenten des Betons vermischt werden. Diese weiteren Komponenten können weiteren Zement oder/und Zusatzmittel oder/und Zusatzstoffe oder/und Zuschlagstoffe sein. Daher umfasst die Vorrichtung 100 wenigstens einen der nachstehend aufgeführten Vorratsbehälter, nämlich einen Zement- Vorratsbehälter 124, der über eine Zuführleitung 124a mit dem Mischer 122 verbunden ist, oder/und einen Zusatzmittel-Tank 126, der über eine Zuführleitung 126a mit dem Mischer 122 verbunden ist, oder/und einen Zusatzstoff-Vorratsbehälter 128, der über eine Zuführleitung 128a mit dem Mischer 122 verbunden ist, oder/und einen Zuschlagsstoff-Vorratsbehälter 130, der über eine Zuführleitung 130a mit dem Mischer 122 verbunden ist. In the mixer 122, the cement suspension can be mixed with the other components of the concrete. These further components can be further cement and/or additives and/or additives and/or aggregates. The device 100 therefore comprises at least one of the storage containers listed below, namely a cement storage container 124, which is connected to the mixer 122 via a feed line 124a, and/or an additive tank 126, which is connected to the mixer 122 via a feed line 126a and/or an additive reservoir 128, which is connected to the mixer 122 via a feed line 128a, and/or an aggregate reservoir 130, which is connected to the mixer 122 via a feed line 130a.
Um den Beton gemäß einer vorgegebenen Rezeptur anmischen zu können, ist der Zement-Vorratsbehälter 124 mit einer Wägevorrichtung 124b versehen oder/und ist der Zusatzmittel-Tank 126 mit einer Wägevorrichtung 126b versehen oder/und ist der Zusatzstoff-Vorratsbehälter 128 mit einer Wägevorrichtung 128b versehen oder/und ist der Zuschlagsstoff-Vorratsbehälter 130 mit einer Wägevorrichtung 130b versehen. In order to be able to mix the concrete according to a predetermined recipe, the cement storage container 124 is provided with a weighing device 124b and/or the additive tank 126 is provided with a weighing device 126b and/or the additive storage container 128 is provided with a weighing device 128b and/or the aggregate storage container 130 is provided with a weighing device 130b.
Wie bereits erwähnt, ist die Möglichkeit der erneuten Zuführung von Zement insbesondere bei der Herstellung von Beton mit einem niedrigen w/z-Wert (Wasserzementwert) vorteilhaft. As already mentioned, the possibility of re-feeding cement is particularly advantageous when producing concrete with a low w/c ratio (water-cement ratio).
Ferner sind Zusatzstoffe pulverförmige Stoffe, die dem Beton zugesetzt werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann es beispielsweise im Hinblick auf die Konsistenz des Betons vorteilhaft sein, wenn man die durch die CC -Anreicherung eingesparte Menge an Zement durch ein inertes Gesteinsmehl substituiert, also ein Gesteinsmehl, das an der Carbonatisierungsreaktion nicht teilnimmt. Aber auch die Zugabe weiterer Zusatzstoffe ist denkbar. Furthermore, additives are powdered substances that are added to the concrete will. In connection with the present invention, it can be advantageous, for example with regard to the consistency of the concrete, if the amount of cement saved by the CC enrichment is substituted by an inert rock dust, ie a rock dust that does not participate in the carbonation reaction. However, the addition of other additives is also conceivable.
Im Unterschied zu den Zusatzstoffen werden unter Zuschlagstoffen körnige Feststoffe verstanden, die eine vorgegebene Sieblinie aufweisen. Beispielsweise können natürliche Gesteinskörnungen, beispielsweise Sand oder Kies, aber auch gebrochene Gesteinskömungen, beispielsweise Splitt und Schotter, zum Einsatz kommen. Aber auch künstlich hergestellte Zugschlagstoffe oder recycelte Zuschlagstoffe sind denkbar. In contrast to additives, aggregates are granular solids that have a specified grading curve. For example, natural aggregates, such as sand or gravel, but also broken aggregates, such as chippings and gravel, can be used. However, artificially produced aggregates or recycled aggregates are also conceivable.
Zusatzmittel schließlich sind flüssige Stoffe, die dem Beton beigemengt werden können, beispielsweise um dessen Eigenschaften zu beeinflussen. Finally, admixtures are liquid substances that can be added to the concrete, for example to influence its properties.
An dieser Stelle ist festzuhalten, dass, obwohl beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 vier Vorratsbehälter 124, 126, 128 und 130 vorgesehen sind, auch nur eine beliebige Untergruppe dieser vier Typen von Vorratsbehältern vorgesehen sein kann. Ferner kann zu jedem dieser vier Typen auch mehr als ein Vorratsbehälter vorgesehen sein, da dem Beton beispielsweise mehrere verschiedene Arten von Zusatzmedien oder/und mehrere verschiedene Arten von Zuschlagstoffen beigemengt werden können. At this point it should be noted that although four reservoirs 124, 126, 128 and 130 are provided in the exemplary embodiment of FIG. 1, any subgroup of these four types of reservoirs can also be provided. Furthermore, more than one storage container can also be provided for each of these four types, since, for example, several different types of additional media and/or several different types of aggregates can be added to the concrete.
Wurde der Beton fertig gemischt, so kann eine (nicht dargestellte) Schleuse geöffnet werden, so dass der Beton über eine Leitung 131 aus dem Mischer 122 austreten kann. Once the concrete has been mixed, a sluice (not shown) can be opened so that the concrete can exit the mixer 122 via a line 131 .
Nachzutragen ist noch, dass auch der Mischer 122 als Zwangsmischer, beispielsweise als Doppelwellen-Chargenmischer, ausgebildet sein kann. Nachzutragen ist ferner, dass dem Vormischer 102 eine Wägevorrichtung 102a zugeordnet sein kann, dass dem Druckbehälter eine Wägevorrichtung 108c zugeordnet sein kann und dass dem Mischer 122 eine Wägevorrichtung 122a zugeordnet sein kann, um eine Gegenkontrolle zu den Wägeergebnissen der Wägevorrichtungen der anderen Komponenten der Vorrichtung 100 zu ermöglichen. It should also be added that the mixer 122 can also be designed as a compulsory mixer, for example as a twin-shaft batch mixer. It should also be added that a weighing device 102a can be assigned to the pre-mixer 102, that a weighing device 108c can be assigned to the pressure vessel and that a weighing device 122a can be assigned to the mixer 122, in order to carry out a cross-check with the weighing results of the weighing devices of the other components of the device 100 to allow.
Nachzutragen ist schließlich auch noch, dass die Vorrichtung 100 eine (nicht dargestellte) zentrale Steuereinheit umfassen kann, der die Ausgangssignale sämtlicher Sensoren zugeführt werden, insbesondere die Ausgangssignale sämtlicher Wägevorrichtungen 104b, 106b, 124b, 126b, 128b, 130b, 102a, 108c, 122a und gegebenenfalls 112d und des Massestrom-Messgeräts 118, aber auch das Ausgangssignal wenigstens eines Temperatursensors, der in dem Vormischer 102 oder/und dem Druckbehälter 108 oder/und dem Mischer 122 oder/und dem Wärmetauscher 114 oder/und dem CC -Tank 112 vorgesehen ist. Ferner kann die zentrale Steuereinheit Stellsignale an das Druckregelventil 116 oder/und die (nicht dargestellten) Schleusen oder/und Ventile ausgeben und zudem die Zufuhr von Zement aus dem Vorratsbehälter 104 oder/und die Zufuhr von Wasser aus dem Tank 106 oder/und die Zufuhr von weiterem Zement aus dem Vorratsbehälter 124 oder/und die Zufuhr von Zusatzmedien aus dem Vorratsbehälter 126 oder/und die Zufuhr von Zusatzstoffen aus dem Vorratsbehälter 128 oder/und die Zufuhr von Zuschlagstoffen aus dem Vorratsbehälter 130 steuern. Finally, it should also be added that device 100 can include a central control unit (not shown) to which the output signals of all sensors are fed, in particular the output signals of all weighing devices 104b, 106b, 124b, 126b, 128b, 130b, 102a, 108c, 122a and optionally 112d and the mass flow meter 118, but also the output signal of at least one temperature sensor provided in the pre-mixer 102 and/or the pressure vessel 108 and/or the mixer 122 and/or the heat exchanger 114 and/or the CC tank 112 is. Furthermore, the central control unit can output control signals to the pressure control valve 116 and/or the locks (not shown) and/or valves and also the supply of cement from the storage container 104 and/or the supply of water from the tank 106 and/or the supply of further cement from the storage tank 124 and/or the supply of additional media from the storage tank 126 and/or the supply of additives from the storage tank 128 and/or the supply of additives from the storage tank 130.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von mit CO2 angereichertem Beton dargestellt, die bis auf geringfügige Unterschiede der Ausführungsform der Figur 1 entspricht. Daher sind analoge Teile in Figur 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 1 , jedoch vermehrt um die Zahl 100. Zudem wird die Vorrichtung 200 der Figur 2 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Vorrichtung 100 der Figur 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten ausdrücklich verwiesen sei. Der Hauptunterschied der Vorrichtung 200 und der Vorrichtung 100 besteht darin, dass die Vorrichtung 200 lediglich eine einzige Mischvorrichtung 240 umfasst, die sowohl die Funktion des Vormischers 102 als auch des Mischers 122 der Vorrichtung der Figur 1 übernimmt. Dieser Aufbau der Vorrichtung 200 ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Verweildauer der Zementsuspension im Vormischer und des Betons im Mischer zusammengenommen kürzer sind als die Verweildauer der Zementsuspension in dem Druckbehälter. In diesem Fall kann die Zementsuspension nämlich nach dem Anmischen in der als Vormischer fungierenden Mischvorrichtung 240 zunächst in den Zwischenspeicher 210 entleert werden. Anschließend kann der Inhalt des Druckbehälters 208, d.h. die mit CO2 angereicherte Zementsuspension, über eine Leitung 242 in die nun als Mischer fungierende Mischvorrichtung 240 ausgegeben werden. Schließlich kann der Inhalt des Zwischenspeichers 210 in den Druckbehälter 208 übergeführt werden, während die Mischvorrichtung 240 nun als der Mischer fungiert, in dem der Beton fertig angerührt wird. Nach dem Entleeren über eine Leitung 244 kann die Mischvorrichtung schließlich erneut als Vormischer für die nächste Charge von Zementsuspension dienen. FIG. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention for producing concrete enriched with CO2, which corresponds to the embodiment of FIG. 1 apart from minor differences. Analogous parts in FIG. 2 are therefore provided with the same reference symbols as in FIG. 1, but with the number 100 added to them. In addition, the device 200 in FIG. 2 will only be described below to the extent that it differs from the device 100 in FIG , to the description of which reference is otherwise expressly made. The main difference between the device 200 and the device 100 is that the device 200 comprises only a single mixing device 240, which takes over the function of both the pre-mixer 102 and the mixer 122 of the device of FIG. This structure of the device 200 is particularly advantageous when the residence time of the cement suspension in the pre-mixer and of the concrete in the mixer together are shorter than the residence time of the cement suspension in the pressure vessel. In this case, after being mixed in the mixing device 240 functioning as a pre-mixer, the cement suspension can first be emptied into the intermediate reservoir 210 . The contents of the pressure vessel 208, ie the cement suspension enriched with CO2, can then be discharged via a line 242 into the mixing device 240, which now functions as a mixer. Finally, the contents of the buffer store 210 can be transferred to the pressure vessel 208, while the mixing device 240 now acts as the mixer in which the concrete is finished being mixed. Finally, after being emptied via a line 244, the mixing device can again serve as a pre-mixer for the next batch of cement suspension.
Bezüglich aller weiteren Komponenten, insbesondere des Vorratsbehälter 204 für Zement, des Wassertanks 206, des Tanks 212 für flüssiges CO2, des Zusatzmittel-Tanks 226, des Zusatzstoff-Vorratsbehälters 228 und des Zuschlagsstoff-Vorratsbehälters 230, sowie die mit diesen verbundenen Zuführleitungen sowie Mess- und Wägevorrichtungen sei vollinhaltlich auf die Beschreibung der Vorrichtung 100 verwiesen. With regard to all other components, in particular the storage tank 204 for cement, the water tank 206, the tank 212 for liquid CO2, the additive tank 226, the additive storage tank 228 and the aggregate storage tank 230, as well as the supply lines connected to these and measuring and weighing devices, reference is made to the description of the device 100 in its entirety.
Man sieht leicht ein, dass die Vorrichtung 200 auf einen weiteren Vorratsbehälter für Zement verzichten kann. It is easy to see that the device 200 can dispense with an additional storage container for cement.

Claims

Ansprüche Vorrichtung (100; 200) zum Herstellen von mit CO2 angereichertem Beton, umfassend: Claims Apparatus (100; 200) for producing CO2-enriched concrete, comprising:
• einen Mischer (122; 240), welcher dazu ausgelegt ist, die Komponenten des Betons miteinander zu vermischen, und • a mixer (122; 240) adapted to mix the components of the concrete together, and
• eine CO2-Zuführung (112a), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Vormischer (102; 240) umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, Zement und Wasser zu einer Zementsuspension zu vermischen, sowie einen Druckbehälter (108; 208), an welchen die CO2-Zuführung (112a) angeschlossen ist und welcher dazu ausgelegt ist, die Zementsuspension mit dem über die CO2-Zuführung (112a) zugeführten CO2 anzureichern, und dass der Mischer (122; 240) dazu ausgelegt ist, die mit CO2 angereicherte Zementsuspension mit weiteren Komponenten des Betons zu vermischen. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischer (102; 240) mit wenigstens einem Vorratsbehälter (104; 204) für Zement und wenigstens einem Vorratsbehälter (106; 206) für Wasser verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vormischer (102; 202) und dem Druckbehälter (108; 208) ein Zwischenspeicher (110; 210) für Zementsuspension vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer und der Vormischer von ein und derselben Mischvorrichtung (240) gebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Zuführung (112a) mit am Boden des Druckbehälters (108; 208) vorgesehenen Verteilerleitungen (112b) oder/und Austrittsdüsen (112c) verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckbehälter (108; 208) ein Rührwerk (120) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Zuführung (112a) mit einem Tank (112; 212) für flüssiges CO2 oder/und einem Druckbehälter für gasförmiges CO2 oder/und einem Vorratsbehälter für festes CO2 verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Zuführung (112a) einen Wärmetauscher (114) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Zuführung (112a) ein Druckregelventil (116) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Zuführung (112a) ein Volumenstrom-Messgerät oder/und ein Massestrom-Messgerät (118) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (122; 240) mit wenigstens einem weiteren Vorratsbehälter (124) für Zement oder/und mit - 15 - wenigstens einem Vorratsbehälter für Zusatzstoffe (128; 228) oder/und mit wenigstens einem Vorratsbehälter (130; 230) für Zuschlagstoffe oder/und mit wenigstens einem Vorratsbehälter für Zusatzmittel (126; 226) verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorratsbehälter (104; 204) für Zement und der wenigstens eine Vorratsbehälter (106; 206) für Wasser eine Wägevorrichtung (104b, 106b) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere Vorratsbehälter (124) für Zement oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter (128; 228) für Zusatzstoffe oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter (130; 230) für Zuschlagstoffe oder/und der wenigstens eine Vorratsbehälter (126; 226) für Zusatzmedien eine Wägevorrichtung (124b bzw. 128b bzw. 130b bzw. 126b) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischer (102; 240) oder/und der Druckbehälter (108; 208) oder/und der Mischer (122; 240) eine Wägevorrichtung (102a bzw. 108c bzw. 122a) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (122; 240) oder/und der Vormischer (102; 240) als Zwangsmischer, beispielsweise als Doppel- wellen-Chargenmischer, ausgebildet sind. • a CO2 supply (112a), characterized in that it further comprises a pre-mixer (102; 240) which is designed to mix cement and water into a cement suspension, and a pressure vessel (108; 208) to which the CO2 supply (112a) is connected and which is designed to enrich the cement suspension with the CO2 supply (112a) supplied CO2, and that the mixer (122; 240) is designed to enrich the cement suspension with CO2 with further Mixing components of the concrete. Device according to Claim 1, characterized in that the pre-mixer (102; 240) is connected to at least one storage tank (104; 204) for cement and at least one storage tank (106; 206) for water. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that an intermediate store (110; 210) for cement suspension is provided between the pre-mixer (102; 202) and the pressure vessel (108; 208). Device according to Claim 3, characterized in that the mixer and the pre-mixer are formed by one and the same mixing device (240). Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the CO2 supply (112a) is connected to distribution lines (112b) and/or outlet nozzles (112c) provided on the bottom of the pressure vessel (108; 208). Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that an agitator (120) is provided in the pressure vessel (108; 208). Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the CO2 supply (112a) is connected to a tank (112; 212) for liquid CO2 and/or a pressurized container for gaseous CO2 and/or a storage container for solid CO2. Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the CO2 supply (112a) has a heat exchanger (114). Device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the CO2 supply (112a) has a pressure control valve (116). Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the CO2 supply (112a) has a volume flow measuring device and/or a mass flow measuring device (118). Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the mixer (122; 240) with at least one further storage container (124) for cement or / and with - 15 - connected to at least one storage tank for additives (128; 228) and/or to at least one storage tank (130; 230) for additives and/or to at least one storage tank for additives (126; 226). Device according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the at least one storage container (104; 204) for cement and the at least one storage container (106; 206) for water have a weighing device (104b, 106b). Device according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the at least one further storage container (124) for cement and/or the at least one storage container (128; 228) for additives and/or the at least one storage container (130; 230) for Additives and/or the at least one storage container (126; 226) for additional media has a weighing device (124b or 128b or 130b or 126b). Device according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the pre-mixer (102; 240) and/or the pressure vessel (108; 208) and/or the mixer (122; 240) has a weighing device (102a or 108c or 122a ) having. Device according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the mixer (122; 240) and/or the pre-mixer (102; 240) are designed as compulsory mixers, for example as double-shaft batch mixers.
PCT/EP2020/087798 2020-12-23 2020-12-23 Apparatus for producing co2-enriched concrete WO2022135714A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/087798 WO2022135714A1 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Apparatus for producing co2-enriched concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/087798 WO2022135714A1 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Apparatus for producing co2-enriched concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022135714A1 true WO2022135714A1 (en) 2022-06-30

Family

ID=74175854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/087798 WO2022135714A1 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Apparatus for producing co2-enriched concrete

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022135714A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252644A (en) * 2015-09-30 2016-01-20 许昌金科资源再生股份有限公司 Concrete retempering technology based on ultrasonic treatment
CN109368642A (en) * 2018-11-27 2019-02-22 中国矿业大学 A method of promoting fresh concrete absorbing carbon dioxide efficiency
US20190077045A1 (en) * 2015-09-08 2019-03-14 Carboncure Technologies Inc. Precarbonation of cement mixes
US10654191B2 (en) 2012-10-25 2020-05-19 Carboncure Technologies Inc. Carbon dioxide treatment of concrete upstream from product mold

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10654191B2 (en) 2012-10-25 2020-05-19 Carboncure Technologies Inc. Carbon dioxide treatment of concrete upstream from product mold
US20190077045A1 (en) * 2015-09-08 2019-03-14 Carboncure Technologies Inc. Precarbonation of cement mixes
CN105252644A (en) * 2015-09-30 2016-01-20 许昌金科资源再生股份有限公司 Concrete retempering technology based on ultrasonic treatment
CN109368642A (en) * 2018-11-27 2019-02-22 中国矿业大学 A method of promoting fresh concrete absorbing carbon dioxide efficiency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3415782C2 (en)
DE4428692A1 (en) Fine cement-binder mixture and process for its preparation and device for carrying out the process
EP3582940B1 (en) Method for producing a concrete material
EP1704030A1 (en) Method for processing gunned concrete by means of a spraying machine, and spraying machine
DE102005014704B4 (en) Material processing plant for the production of lightweight materials
DE102019120939A1 (en) Method for providing a cement suspension by a cement premixer and method for mixing concrete and mortar
WO2021228979A1 (en) Method and system for processing concrete granules
DE3641786A1 (en) Process for disposing of fly dusts and/or slags from refuse incineration plants
DE19851913A1 (en) Method and device for producing shotcrete or shot mortar
WO2022135714A1 (en) Apparatus for producing co2-enriched concrete
DE2705535A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING A CEMENT GLUE
CH656420A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR APPLYING MORTAR OR CONCRETE.
DE102021108917A1 (en) Device and method for producing a concrete, in particular a concrete with high early strength
DE3642975C1 (en) Process for the production of a solid product suitable for final storage of tritium-containing waste water
DE4203571A1 (en) Freshly mixed lightweight polystyrene foam-concrete production at site - by mixing materials in screen plant, discharging under pressure to compressed air silo and carrying to user point by air flotation
DE102020132015A1 (en) Device and method for producing a concrete, in particular a concrete with high early strength
CH620269A5 (en) Process for producing coverings or articles consisting of or containing foamed gypsum and system for carrying out the process
DE102005045803A1 (en) Treating fly ash to produce a concrete additive comprises grinding the ash and treating it with an oxidizing agent in a single operation
DE2414074A1 (en) Concrete prepn. plant for despatch in mobile concrete mixer lorries - has silos for sand, gravel and cement and associated metering devices
EP4255702A1 (en) Device and method for producing concrete, in particular high early strength concrete
DE3806062A1 (en) Process for producing pumpable building material which can also be used as fire protection and sound insulation, and suitable apparatus
AT7560U1 (en) DEVICE FOR OXYGEN ENRICHMENT OF DRINKING WATER
WO2001005494A1 (en) Method and device for producing foams, especially foamed porous light-density materials
DE3436085A1 (en) Process for storing dioxin-containing dusts and apparatus for carrying out the process
DE4143107C2 (en) Device for treating liquids

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20839099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20839099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1