LU103193B1

LU103193B1 - Komponentenvermahlung von Zementkomponenten

Info

Publication number: LU103193B1
Application number: LU103193A
Authority: LU
Inventors: Mario Marton
Original assignee: Thyssenkrupp Ag; thyssenkrupp Polysius GmbH
Priority date: 2023-08-31
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2025-02-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zements aus wenigstens zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Komponenten getrennt gemahlen werden.

Description

thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 1/7

Komponentenvermahlung von Zementkomponenten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effizienten Vermahlung von verschiedenen

Komponenten für einen Zement.

In Zement wird die Substitutionsrate zunehmend erhöht. Es wird somit zunehmend der

Anteil an gebranntem Klinker reduziert. Heute übliche Substitute sind zum Beispiel ungebrannter Kalkstein, kalzinierte Tone, Puzzolane, Hüttensand, Stahlschlacke,

Flugasche und dergleichen. Um dennoch die vorgegebenen Festigkeitsklassen zu erreichen, müssen die Zemente üblicherweise feiner aufgemahlen werden. Dieses führt zu einem höheren Energieverbrauch bei der Vermahlung. Zusätzlich weisen die unterschiedlichen Komponenten unterschiedliche Mahlbarkeiten auf, sodass die leichter zu mahlenden Komponenten wesentlich feiner gemahlen werden, als dieses nötig wäre.

Dieses erhöht den Energiebedarf für das Vermahlen zusätzlich.

Ein weiterer zu beachtender Punkt ist das Vibrationsniveau der Mühle. Dem kann mit

Feuchte, die jedoch für das Produkt störend ist, entgegengewirkt werden. Es ist somit notwendig, die notwendigen Feinheiten bei möglichst geringer Wasserzugabe auf einem ausreichend geringen Vibrationsniveau in der Mühle zu halten.

Aus der US 2013/0040257 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

Zementherstellung bekannt.

Aus der EP 3 326 720 B1 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Mehrphasen-Mineral-

Rohstoffen bekannt.

Aus der EP 2 906 510 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zement bekannt.

Aus der EP 2 980 036 B1 ist ein Verfahren zum Vermahlen von Zementklinker bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Vermahlung bereitzustellen, bei dem alle

Komponenten energieeffizient auf die notwendige Feinheit vermahlen werden.

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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 Herstellung eines Zements aus wenigstens zwei Komponenten. Beispielsweise kann der Zement ein als CEM I eingestufter Zement sein. Als erste Komponente wird bevorzugt Klinker gewählt. Klinker, gebrannter Kalk, führt mit Wasser beim Abbinden zur einem alkalischen Milieu. Als zweite Komponente kann beispielsweise Gips ausgewählt werden, der als Sulfatträger verwendet wird, um das Abbindeverhalten einstellen zu können. Wenigstens zwei der Komponenten werden getrennt vermahlen. Dadurch können die erste Komponente und die zweite Komponente

Jeweils einzeln optimal vermahlen werden und zwar je nach Mahlbarkeit und der für das

Endprodukt benötigten Feinheit. Dadurch kann auch beispielsweise die schwerer mahlbare Komponente feiner vermahlen werden, ohne dass dadurch die leichter zu vermahlende Komponente unnötig fein gemahlen wird und dadurch unnötig Energie verbraucht wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Komponente Klinker und wird die zweite Komponente ausgewählt aus der Liste umfassend Gips, ungebrannter

Kalkstein, kalzinierte Tone, Puzzolane, Hüttensand Stahlschlacke, Flugasche, Altbeton,

Altzementstein. Die Klinkerersatzstoffe haben den Vorteil, dass die bei der

Klinkerherstellung sehr hohe Kohlendioxidfreisetzung (aus dem Kalk) vermieden wird, somit in einfacher Weise Emissionen vermieden werden können. Zusätzlich können einige Stoffe, wie zum Beispiel Puzzolane, dem aus dem Zement hergestellten Beton vorteilhafte Eigenschaften, beispielsweise in Bezug auf Wasserfestigkeit, verleihen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die getrennte Vermahlung nacheinander in der gleichen Vorrichtung. Gerade bei einer Vertikalrollenmühle ist es besonders einfach möglich, das Mahlgut zu wechseln, sodass ein schneller Wechsel ein getrenntes Verfahren in nur einer Vorrichtung vereinfacht, was wiederum den

Anlageninvest reduziert.

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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Komponente feiner gemahlen als die erste Komponente. Klinker als erste Komponente weist eine hohe

Reaktivität auf, praktisch alle Klinkerersatzstoffe, die als zweite Komponente gewählt werden können, weisen eine geringere Reaktivität auf, sodass hier eine feinere

Vermahlung nötig ist. Im Normalfall wird daher der Zement als Mischung vermahlen, was wiederum dazu führt, dass der vergleichsweise gut mahlbare Klinker wesentlich feiner gemahlen wird und somit wesentlich feiner als die dritte Komponente wird. Dadurch, dass der Klinker somit getrennt und nur gröber auf die notwendige Feinheit gemahlen wird, wird Mahlenergie gespart.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erste Komponente auf eine

Feinheit von mindestens 5250 cm?/g nach Blaine vermahlen. Bevorzugt wird eine

Feinheit erzeugt, die nicht über 6000 cm?/g, bevorzugt nicht über 5750 cm?/g, besonders bevorzugt nicht über 5500 cm?/g, liegt. Die Feinheit von mindestens 5250 cm?/g nach

Blaine entspricht für Klinker einem Rückstand von weniger als 8 % der Partikel bei einem 25 um Sieb.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Komponente auf eine

Feinheit von mindestens 6000 cm?/g nach Blaine vermahlen. Die Feinheit von mindestens 6000 cm?/g nach Blaine entspricht bei Hüttensand einem Rückstand von weniger als 1 % der Partikel bei einem 32 um Sieb.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Klinker und Gips gemeinsam vermahlen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Feinheit von mindestens 5250 cm?/g bis zu 6750 cm?/g nach Blaine und ein Rückstand von weniger als 8 Gew.-%

Rückstand auf dem 25 um Sieb bei der Vermahlung erreicht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung des Zements wenigstens eine dritte Komponente verwendet. Die dritte Komponente wird von der zweiten Komponente verschieden und ausgewählt aus der Liste umfassend Gips, ungebrannter Kalkstein, kalzinierte Tone, Puzzolane, Hüttensand Stahlschlacke,

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Flugasche, Altbeton, Altzementstein. Wenigstens zwei der Komponenten werden gemeinsam vermahlen und wenigstens zwei der Komponenten werden getrennt gemahlen. Beispielsweise kann also der Klinker mit dem Gips (als dritte Komponente) gemeinsam und die zweite Komponente, beispielsweise Hüttensand, getrennt vermahlen werden oder der Gips und die zweite Komponente, beispielsweise Hüttensand, werden gemeinsam und der Klinker getrennt vermahlen oder der Klinker und der Gips werden gemeinsam und getrennt davon die zweite Komponente, beispielsweise Hüttensand, und der Gips ebenfalls gemeinsam vermahlen. Es findet somit eben nicht eine gemeinsame

Vermischung und Vermahlung aller Komponenten in einem gemeinsamen Mahlschritt statt, sowie es derzeit üblich ist. Dieses ermöglicht die unterschiedliche Mahlbarkeit insbesondere des Klinkers und der zweiten Komponente gezielt zu berücksichtigen.

Insbesondere die Klinkersubstitute, die als zweite Komponente gewählt werden, benötigen üblicherweise eine niedrigere Feinheit als der Klinker. Gleichzeitig weisen sie eine niedrigere Mahlbarkeit auf, sodass bei einer gemeinsamen Vermahlung das leichter mahlbare Material übermahlen wird. und damit zu einem zu hohen Energieverbrauch kommt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Mahlen eine größenselektive Trennung. Die Grobfraktion wird zur Mühle zurückgeführt, die

Feinfraktion wird als Produkt entnommen. Dieses eröffnet die Möglichkeit der

Verwendung auch von Mühlen, die nicht unmittelbar die notwendige Feinheit für das gesamte Mahlgut erreichen können.

Für eine Vertikalrollenmühle hat sich ein Sichter als besonders geeignet für die größenselektive Trennung herausgestellt, da das Mahlgut aus der Vertikalrollenmühle in einem Gasstrom herausgetragen wird und so direkt einem Sichter zugeführt werden kann. Bevorzugt scheidet der Sichter nur die Grobfraktion ab. Die Feinfraktion wird anschließend beispielsweise in einem Staubfilter aus dem Gasstrom ausgeschieden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum Vermahlen eine

Vertikalrollenmühle ausgewählt. Die Vertikalrollenmühle erreicht die erforderlichen

Feinheiten in energieeffizienter Weise mit einem hohen Durchsatz und kann auch thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 5/7 zwischen verschiedenen Mahlgütern vergleichsweise schnell und einfach umgestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum Vermahlen eine Kombination aus einer Gutbett-Walzenmühle und einer Kugelmühle verwendet. Bevorzugt wird hierbei eine größenselektive Trennung verwendet, die eine Grobfraktion, eine Mittelfraktion und eine Feinfraktion erzeugt. Beispielsweise kann es sich hierbei um einen Sichter handeln.

Der Materialeingangsstrom wird auf die grôBenselektive Trennungsvorrichtung aufgegeben und die Grobfraktion der Gutbett-Walzenmühle zugeführt. Das in der

Gutbett-Walzenmühle zerkleinerte Material wird dem Materialeingangsstrom wieder zugeführt. Die Mittelfraktion wird aus der grôBenselektive Trennungsvorrichtung der

Kugelmühle zugeführt und dort weiter zerkleinert. Das in der Kugelmühle gemahlene

Material wird wieder der grôRenselektiven Trennungsvorrichtung zugeführt. Die

Feinfraktion wird entweder als Produkt entnommen oder über eine zweite grôfenselektive Trennungsvorrichtung geführt, wobei die zweite Grobfraktion der

Kugelmühle zugeführt wird. Hierdurch sind in einfacher Weise hôhere Feinheiten zu erreichen.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 erstes Beispiel

Fig. 2 zweites Beispiel

In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Über die Materialzufuhr 10 wird zeitweise ein

Klinker-Gips oder ein Gemisch aus aktiviertem Ton und Gips einer Vertikalrollenmühle 21 zugeführt. Weiter wird der Vertikalrollenmühle Gas über eine Gaszufuhr 12 zugeführt.

Dadurch wird das leichte, gemahlene Material mit dem Gasstrom ausgetragen und einer größenselektive Trennvorrichtung 30, die auch in einem Gehäuse mit der

Vertikalrollenmühle 21 angeordnet sein kann, zugeführt. Dort erfolgt die Trennung in eine

Grobfraktion 32, die der Vertikalrollenmühle wieder zugeführt wird, und in eine

Feinfraktion, die zur Trennung von Feststoff und Gas in einen Staubabscheider 40 thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 6/7 geleitet wird. Das Gas wird über den Gasauslass 44 abgeführt und kann theoretisch zum

Gaseinlass 12 zurückgeführt werden. Das fertige Produkt wird über den Produktauslass 42 entnommen. Durch getrennte Vermahlung kann so der Zement hergestellt werden, wobei alle Komponenten die optimale Feinheit aufweisen und keine Komponente zu fein gemahlen ist, sodass der Energiebedarf für die Vermahlung optimiert wird.

Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Über die Materialzufuhr 10 wird zeitweise ein Klinker-

Gips oder ein Gemisch aus aktiviertem Ton und Gips einer größenselektive

Trennvorrichtung 34 zugeführt, welche das Material in eine Feinfraktion 31, eine

Mittelfraktion 33 und eine Grobfraktion 32 teilt. Die Grobfraktion 32 wird einer Gutbett-

Walzenmühle 22 zugeführt und dort zerkleinert. Das Mahlgut 25 wird der Materialzufuhr 10 und somit der erneuten größenselektiven Trennung zugeführt. Die Mittelfraktion 33 wird einer Kugelmühle 23 zugeführt und das Mahlgut 25 der Kugelmühle 23 wieder der größenselektive Trennvorrichtung 34. Die Feinfraktion wird einer zweiten größenselektiven Trennvorrichtung 35 zugeführt, die zweite Grobfraktion 36 der zweiten größenselektiven Trennvorrichtung 35 wird der Mittelfraktion 33 zugeschlagen und der

Kugelmühle 23 zugeführt. Die Feinfraktion der zweiten grôBenselektiven

Trennvorrichtung 35 wird einem Staubabscheider 40 zugeführt, das Gas über den

Gasauslass 44 abgeführt und das Produkt über den Produktauslass 42 entnommen.

Bezugszeichen 10 Materialzufuhr 12 Gaszufuhr 21 Vertikalrollenmühle 22 Gutbett-Walzenmühle 23 Kugelmühle 25 Mahlgut größenselektive Trennvorrichtung 30 31 Feinfraktion 32 Grobfraktion 33 Mittelfraktion 34 größenselektive Trennvorrichtung thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 717 35 zweite größenselektive Trennvorrichtung 36 zweite Grobfraktion 40 Staubabscheider 42 Produktauslass 44 Gasauslass

Claims

thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 1/2 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Zements aus wenigstens drei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Komponenten gemeinsam vermahlen und wenigstens zwei der Komponenten getrennt gemahlen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente Klinker ist, wobei die zweite Komponente ausgewählt wird aus der Liste umfassend Gips, ungebrannter Kalkstein, kalzinierte Tone, Puzzolane, Hüttensand Stahlschlacke, Flugasche, Altbeton, Altzementstein.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennte Vermahlung nacheinander in der gleichen Vorrichtung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente feiner gemahlen wird als die erste Komponente.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente auf eine Feinheit von mindestens 5250 cm?/g nach Blaine vermahlen wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente auf eine Feinheit von mindestens 6000 cm?/g nach Blaine vermahlen wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Klinker und Gips gemeinsam vermahlen werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinheit von mindestens 5250 cm?/g bis zu 6750 cm?/g nach Blaine und ein Rückstand von weniger als 8 Gew.-% Rückstand auf dem 25 um Sieb bei der Vermahlung erreicht wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Zements wenigstens eine dritte Komponente verwendet thyssenkrupp Polysius GmbH 230120P00LU thyssenkrupp AG 30.08.2023 LU103193 2/2 wird, wobei die dritte Komponente von der zweiten Komponente verschieden und ausgewählt wird aus der Liste umfassend Gips, ungebrannter Kalkstein, kalzinierte Tone, Puzzolane, Hüttensand Stahlschlacke, Flugasche, Altbeton, Altzementstein, wobei wenigstens zwei der Komponenten gemeinsam vermahlen werden und wenigstens zwei der Komponenten getrennt gemahlen werden.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Mahlen eine größenselektive Trennung erfolgt, wobei die Grobfraktion (32) zur Mühle zurückgeführt wird, wobei die Feinfraktion (31) als Produkt entnommen wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermahlen eine Vertikalrollenmühle (21) ausgewählt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermahlen eine Kombination aus einer Gutbett-Walzenmühle (22) und einer Kugelmühle (23) verwendet wird.