DE19752243A1

DE19752243A1 - Verfahren zum Herstellen von Zement

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Publication number: DE19752243A1
Application number: DE19752243A
Authority: DE
Inventors: Paul Loerke
Original assignee: Individual
Current assignee: Loerke Paul 51067 Koeln De; SUEDBAYERISCHES PORTLAND-ZEMENTWERK GEBR. WIESBOECK
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: DE19752243C2

Description

Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zum Herstellen von Zement durch Trocknen, Vorzerkleinerung, Mahlen, Mischen und stufenweise thermische Behandlung des aus basischen und sauren Komponenten bestehenden Rohmehls mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und Kühlstufe, und durch das nachfolgende Mahlen des gesinterten Klinkers mit Zumahlstoffen und Erstarrungsregulatoren.

Üblicherweise, um die Reaktionsfähigkeit des Rohmehls zu erhöhen, werden die Siebrückstände auf dem 80 µm- und 200 µm-Sieb verringert, was aber zu einer unerwünschten Erhöhung des Energiebedarfs und der Betriebskosten für das Rohmehlmahlen führt.

Wie das neuentwickelte Verfahren (Deutsche Patentanmeldung 195 40 996.5-45 von 03.11.95 und 19645 379.8-45 von 04.11.96 Kl. C 04B Lörke, P., Lörke, A.) zeigt, ist eine hohe Reaktivität des Rohmehls jedoch auch durch ein optimales Grobaufmahlen zu erreichen. Durch die Deutsche Patentanmeldung das Aktenzeichen 195 40 996.5-45 von 03. 11.95 Kl. C 04B Lörke, P., Lörke, A. nach Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus basischen und sauren Rohmehlbestandteilen, bestehend aus Trocknen, Mahlen, Mischen und stufenweise thermische Behandlung mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und Kühlstufe nach dem Naß- und Trockenverfahren, unter Schutz gestellt, bei dem der basische Rohmehlbe standteil auf ein Kornklassenverhältnis der 0,01-80 µm-Kornklasse zu der 80,01-2000 µm-Korn klasse von 1,5 : 1 bis 1 : 9 aufgemahlen wird.

Durch die Deutsche Patentanmeldung Aktenzeichen 195 40 996.5-45 von 03.11.95 Kl. C 04B Lörke, P., Lörke, A. nach Anspruch 4 ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Zementklin ker aus basischen und sauren Rohmehlbestandteilen, bestehend aus Trocknen, Mahlen, Mi schen und stufenweise thermischer Behandlung mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und Kühlstufe nach dem Naß- und Trockenverfahren, unter Schutz gestellt, bei dem die sauren Rohmehlbestandteile und/oder Sekunderstooffe mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: M = CaO + MgO + FeO + 0,31.Fe₃O₄/SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃ + Fe₂O₃ von 0,25-1,2 bei einer Schmelztemperatur von maximal 1300°C mit dem basischen Rohmehlbestandteil auf ein Massenverhältnis der 0,01-80 µm-Kornklasse zu der 80,01-2000 µm-Kornklasse von 1,5 : 1 bis 1 : 9 aufgemahlen werden. Mit Hilfe des letzten aufgezählten bekannten Verfahrens zum Herstel len von Zementklinker kann der Energieaufwand nicht maximal verringert und die Reaktionsfähigkeit von Rohmehl nicht maximal erhöht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bei der Herstellung von Zementen durch das Rohmehl- und Zementmahlen erforderlichen Energieaufwand, und ebenso die Betriebs- und Investitionskosten beim Rohmehl- und Zementmahlen zusätzlich zu reduzieren, und den noch die Durchsatzleistung der Rohmehl- und Zementmahlanlagen und der Öfen bei gleichzei tiger Senkung des spezifischen Brennstoffbedarfs zusätzlich zu erhöhen, sowie die hydrauli schen, latenthydraulischen oder puzzolanischen Eigenschaften von Zumahlstoffen und die Ge brauchseigenschaften von Zementen zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß Anspruch 1 mit einem Zementherstellungs verfahren, bei dem unter einem Massenverhältnis der 0,01-80 µm- Kornklasse zu der 80,01-2000 µm-Kornklasse des Rohmehls von 4 : 1 bis 1 : 9 die Kornklasse mit einem Korngrößenbe reich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm der als basischer Rohmehlbestandteil verwende ten Kalksteine, Kalkmergel und Mergel und/oder der als saurer Rohmehlbestandteil mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: (M)= CaO + MgO + FeO + 0,31.Fe₃O₄/(0,93-1,4).SiO₂ + 0,94.Al₂O₃ + 0,7.Fe₂O₃ + 0,7.0,69.Fe₃O₄ von 0,25-1,2 und einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundarstoffe wie Schlacken, Aschen, Flugaschen und andre Stoffe, die sich praktisch inert verhalten und/oder bestimmte hydraulische, latenthydrau lische oder puzzolanische Eigenschaften aufweisen in einer Menge von 3 bis 100 M.-% des 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm-Unterkorns bei der Rohmehlaufbereitung von dem Roh mehl abgetrennt wird und zur Herstellung von Zement als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird und/oder ferner das Oberkorn mit einem Korngrößenbereich von 60,01 bis 10000 µm bis 1000 bis 10000 µm der als saurer Rohmehlbestandteil mit einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe wie Tonmergel, Ölschiefer Schlacken, Aschen, Flugaschen und/oder andre Stoffe bei der Roh mehlaufbereitung abgetrennt wird und danach in die Kühlzone des Ofens auf die Oberfläche des Klinkers in einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts eingeführt wird.

Durch die Erfindung ist es unter anderem möglich, den Klinker-Schmelzgehalt in der Sinterstufe zu erhöhen und die Schmelztemperatur zu senken. Dies ist der Grund dafür, daß die Klinkerbildung beschleunigt und die Sintertemperatur bei der Klinkerbildung gesenkt wird. Selbstverständlich wird dabei der Energieaufwand beim Rohmehl- und Zementmahlen verrin gert und die Durchsatzleistung der Mahlanlagen insgesamt erhöht. Die Zementeigenschaften werden verbessert. Dies ergibt sich durch die bessere Mineralausbildung der Silikate besonders des Alits, durch eine Anreicherung der hydraulisch, latenthydraulisch und/oder puzzolanisch aktiveren Teilchen im von dem Rohmehl abgetrennten und anschließend als Zumahlstoff ein gesetzten 0,01-60 bis 0,01-200 µm-Unterkorn der als saurer Rohmehlbestandteil mit einem Mo dul, angegeben in Gew.-%: (M)= CaO+ MgO + FeO + 0,31.Fe₃O₄/(0,93-1,4).SiO₂ + 0,94.Al₂O₃ + 0,7.Fe₂O₃ + 0,7.0,69.Fe₃O₄ von 0,25-1,2 und einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe, sowie durch die Einführung in die Kühlzone der Öfen des 60,01-10000 µm bis 1000-10000 µm Oberkorns der als saurer Rohmehlbestandteil mit einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C verwendeten Roh- und/oder Sekundärstoffe. Dabei ist z. B. möglich, durch die Abtrennung des Unterkorns der kristallisierten Schlacken ei nen hochaktiven Zumahlstoff zu Zementen herstellen und au dem Oberkorn des Ölschiefers und der kristallisierten Schlacken an der Oberfläche des Portlandklinkers gleichzeitig den sul fatmineralischen Klinker zu sintern oder die glasartigen Schlacken zu fixieren. Der Staubaus stoß aus dem Ofen wird dabei erheblich verringert. Dadurch wird der Wärmeverlust aus dem Ofen reduziert.

Die beim Einsatz des Unterkorns von Rohmehlen als Zumahlstoff ablaufenden Erschei nungen werden wie folgt erklärt: Es gibt mehrere SiO₂ reiche Roh- und Sekundärstoffe, die be züglich ihrer chemischen Zusammensetzung an den Hauptbestandteilen (SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ und CaO) einem SiO₂ reichen Eutektikum entsprechen und deren chemische Haupt- und Nebenbestand teile entsprechend fein und regelmäßig untereinander verteilt sind. Als solche können beispielswei se Hüttenschlacke, Phosphorschlacke, Asche, Flugasche, gebrannter Ölschiefer, Basalt, Tefritbasalt, Klinker des Welzverfahrens und andere Roh- und Sekundarstoffe dienen. Diese als saurer Roh mehlbestandteil mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: (M)= CaO + MgO + FeO + 0,31.Fe₃O₄/(0,93-1,4).SiO₂ + 0,94.Al₂O₃ + 0,7.Fe₂O₃ + 0,7.0,69.Fe₃O₄ von 0,25-1,2 verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe haben eine Schmelztemperatur von maximal 1.300°C. Um die chemisch mineralogische Zusammensetzung und die niedrige Schmelztemperatur der oben aufgezählten leichtschmelzbaren Roh- und Sekundarstoffe unmittelbar bis zur Sinterzone zu bewahren, ist es zweckmäßig, die Reaktionsoberfläche zwischen den sauren leichtschmelzbaren und basischen Rohmehlbestandteilen erheblich zu begrenzen. D. h., daß das Rohmehl aus relativ groben Partikeln bestehen muß. Dies ist durch das teilweise bzw. vollständige Abtrennen der Kornklasse in einem Korngrößenbereich von 0,01-60 bis 0,01-200 µm beim Rohmehlmahlen zu erreichen. Dadurch wird direkt vor der Sinterzone die unerwünschte topochemische Bildung des C₂S anstelle der in den sauren Rohmehlbestandteilen bereits vorhandenen leichtschmelzbaren Verbindungen CS, C₃S₂ und C₂AS wesentlich vermindert und der Anteil der Klinkerschmelze, die aus den oben genannten Mineralien entsteht, durch die SiO₂-Anreicherung deutlich vergrößert. Dies hat eine Steigerung des Schmelzanteils bzw. der Reaktionsfähigkeit des Rohmehls zu Folge.

Der hydraulisch, latenthydraulisch oder puzzolanisch aktivere Anteil beispielsweise der Schlacken und Aschen hat im Gegensatz zu dem weniger aktiven Anteil der Schlacken und Aschen als Regel ein lockereres Gefüge. Deshalb ergibt sich im unterhalb 80 µm gemahlenen Fraktionsanteil der Schlacken und Aschen eine deutliche Anreicherung an Teilchen mit stärker ausgeprägten hydraulischen, latenthydraulischen oder puzzolanischen Eigenschaften. Dieser Fraktionsanteil liegt überwiegend im Glaszustand bzw. in einem schwach ausgeprägten meta stabilen Kristallzustand vor. Der schwach ausgeprägte metastabile Kristallzustand ist durch die Fixierung der Glas-Kristallumwandlungszustände beim Abschrecken zu erreichen. Im oberhalb ca. 80 µm grob gemahlenen Fraktionsanteil der Schlacken und Aschen ergibt sich dagegen eine äquivalente Zunahme an Teilchen mit schwach ausgeprägten hydraulischen oder latenthydrau lischen Eigenschaften. Dieser Fraktionsanteil besteht überwiegend aus den kristallisierten Mi neralien. Deswegen führt der Einsatz der unterhalb 80 µm abgetrennten Kornklasse von Schlacken und Aschen als Zumahlstoff zu einer Steigerung der hydraulischen Eigenschaften von Zementen.

Die Gebrauchseigenschaften von Zementen werden außer von der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung in starkem Maße von der Korngrößenverteilung beeinflußt. Die Herstellung von Zementen mit definierter und-vorgegebener Korngrößenverteilung allein durch Mahlen ist nur eingeschränkt möglich. Ein Zement mit einer optimal breiten Korngrößenverteilung ist nur durch Mischen von Mehlen deutlich unterschiedlicher Feinheit leicht zu herstellen. D. h., daß das Mischen des gemahlenen Klinkers bzw. Zementes mit dem als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorn des Rohmehls bzw. der einzelnen Rohmehlbestandteile eine angestrebte Optimie rung der Korngrößenverteilung von Zementen ohne Betreibung einer zusätzlichen Sondermühle oder eines zweiten parallel eingeschalteten Sichters ermöglicht. Beim Einsatz des unterhalb 80 bis 200 µm liegenden Unterkorns von Schlacken und Aschen als Zumahlstoff im Mahlverfah ren ruft die gegenüber den Ausgangsstoffen leichtere Mahlbarkeit in der Regel eine breitere Korngrößenverteilung hervor. Diese beiden Möglichkeiten führen aus rein physikalischen Gründen durch eine bessere Ausfüllung des Lückenvolumens generell zu einem verminderten Wasseranspruch. Daraus resultiert bei gleicher Feinheit eine zusätzliche Steigerung der Festig keit von Zementen.

Die bei der Zugabe des Oberkorns von Rohmehlen in die Kühlzone des Ofens ablaufen den Vorgänge werden wie folgt erklärt:
Eine Erhöhung und Anregung der latent hydraulischen Eigenschaften von kristallisierten Schlacken, Tonmergel, Ölschiefer, Aschen, Flugaschen und/oder andren Stoffen bei der Aufga be derselben in die Kühlzone des Ofens durch eine rasche Aufheizung und anschließende ra sche Abkühlung ist wie folgt zu erklären. Eine rasche Aufheizung der Materialien bedingt die höchste Reaktionsfähigkeit der beteiligten Mineralien und dadurch die baldmöglichste Um wandlung der vorhandenen schwerschmelzbaren Mineralien zu den leichtschmelzbaren Ver bindungen, was eine rasche vollständige Verschmelzung der Materialien verursacht. Eine rela tiv hohe Abkühlgeschwindigkeit und die Oxydation von Sulfiden und Phosphiden führt zur Fi xierung der an der Oberfläche der Klinkergranalien verschmolzenen Materialien überwiegend in glasartig erstartem Zustand. Daraus resultiert eine deutliche Verbesserung und Anregung der hydraulischen und latenthydraulischen Fähigkeit der auf diese Weise thermisch behandelten Materialien.

Für die hydraulische und puzzolanische Aktivität des bei der Verbrennung anfallenden Ölschie fers sind der Glasanteil mit den als Anreger wirkenden freien CaO- und CaSO₄-Bestandteilen, sowie die Feinheit der puzzolanischen Stoffe maßgebend wirksam. Die mineralogischen Unter suchungen zeigen, daß der freie CaO-Gehalt im Oberkorn des Ölschiefers durchschnittlich un zulässig hoch ist. Die chemische Zusammensetzung des Ölschiefers liegt relativ nah an den An forderungen der chemischen Zusammensetzung des sulfoaluminat-silikatischen Klinkers. Um den CaO-Gehalt durch die chemische Einbindung zu den CA und C₂S, sowie deren Sulfomine ralien, wie 3CA.CaSO₄ und 2CS.CaSO₄ zu verringern und somit die hydraulische Aktivität zu erhöhen, ist deshalb eine nachträgliche thermische Behandlung erforderlich. Dies ist durch die Einführung in die Kühlzone des Ofens ohne Einsatz eines Sonderofens möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nach dem Anspruch 1 unter dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Für die Laboruntersuchungen wurden ein Kalkstein und eine Schlacke verwendet, deren chemische Zusammensetzung in Tabelle 1 dargestellt ist. Der Kalkstein und die Phosphorschlacke wurden getrennt auf einen Korngrößenbereich von 0,01-2000 µm bei einem Kornklassenverhältnis der < 80 µm-Kornklasse zur < 80 µm-Korn klasse von 1 : 2 aufgemahlen. Danach wurden die ersten ca. fünf Neuntelteile des gemahle nen Kalksteins und der gemahlenen Phosphorschlacke entsprechend in zwei Fraktionen kleiner und größer 63 µm, kleiner und größer 125 µm und kleiner und größer 200 µm mit Hilfe der Siebe zerteilt. Die letzten ca. vier Neuntelteile des nicht klassierten Kalksteins und der nicht klassierten Phosphorschlacke dienten für die Vorbereitung des Referenzrohmehls, sowie der Rohmehle aus dem nicht klassierten Kalkstein und dem Oberkorn der Phosphorschlacke oder aus dem Oberkorn des Kalksteins und der nicht klassierten Phosphorschlacke. Es wurden 9 Rohmehle vorbereitet. Das erste Referenzrohmehl wurde aus nicht klassierten Kalkstein und Schlacke vorbereitet. Drei weitere Rohmehle wurden aus dem Oberkorn des Kalksteins und der Phosphorschlacke mit Kornklassen von 63-2000 µm, 125-2000 µm und 200-2000 µm herge stellt. Das fünfte Rohmehl wurde aus dem nicht klassierten Kalkstein und dem Oberkorn der Schlacke mit einer Kornklasse von 125-2000 µm vorbereitet. Das sechste Rohmehl wurde aus der nicht klassierten Phosphorschlacke und dem Oberkorn des Kalksteins mit einer Kornklasse von 125-2000 µm. vorbereitet. Das siebente Rohmehl wurde aus den nicht klassierten Phos phorschlacke und Kalkstein sowie dem Oberkorn der Schlacke und des Kalksteins mit einer Kornklasse von 125-2000 bei einem Gewichtsverhältnis des nicht klassierten Anteils zum Oberkornanteil des Rohmehls von 1 : 1 hergestellt. Das achte Rohmehl wurde aus der nicht klassierten Phosphorschlacke und einer Mischung des nicht klassierten Kalksteins mit dem Oberkorn des Kalksteins bei einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 vorbereitet. Das neunte Roh mehl wurde aus dem nicht klassierten Kalkstein und einer Mischung der nicht klassierten Phos phorschlacke mit dem Oberkorn der Phosphorschlacke bei einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 hergestellt. Auf diese Weise wurde eine teilweise Abtrennung des Unterkorns von Kalkstein und Schlacke in den Rohmehlen 7, 8 und 9 simuliert. Das Unterkorn des Kalksteins und der Phosphorschlacke diente bei den Versuchen als Zumahlstoff zur Herstellung der Zemente. Die Homogenisierung der Rohmehle wurde innerhalb von jeweils zwei Stunden in einem Mi scher durchgeführt. Danach wurden aus den Rohmehlen Granalien mit einem Durchmesser von 5-10 mm hergestellt. Abschließend wurden die Granalien zwei Stunden bei 110°C getrocknet.

TABELLE 1

Chemische Zusammensetzung der Rohstoffe

Die hergestellten Granalien wurden bei 1450°C auf folgende Weise gebrannt. Für das Brennen wurde von jedem Rohmehl eine Probe von etwa 500 g verwendet. Jedes Rohmehl wurde in dem auf 600°C vorgeheizten Labordrehofen mit elektrischer Beheizung in 50 min auf 1450°C aufgeheizt, danach 30 min bei dieser Temperatur gesintert. Anschließend wurden die gebrann ten Rohmehle aus dem Ofen genommen und rasch mit Preßluft auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurde jeweils eine repräsentative Probe der so hergestellten Klinker auf die notwendi ge Feinheit zerkleinert und der Gehalt an Freikalk naßchemisch bestimmt.

Die chemischen Charakteristika der Rohmehle, sowie der massenbezogene Energiebedarf für das Rohmehlmahlen, der durch Abzug des für das abgetrennte Unterkorn aufgewendeten Energieanteils ermittelte wurde, und der Freikalkgehalt im Brenngut in Abhängigkeit von dem eingesetzten Oberkornmaß des Kalksteins und der Phosphorschlacke sind aus Tabelle 2 er sichtlich. Die Ergebnisse zeigen, daß bei der teilweisen bzw. vollständigen Abtrennung des Unterkorns der Rohmehlbestandteile im Korngrößenbereich von 0,01-63 µm bis 0,01-200 µm der Freikalkgehalt in den bei 1450°C gebrannten Rohmehlen seinen niedrigsten Wert erreicht, wenn die obere Grenze des abgetrennten Unterkorns bei 125 µm, also in der Mitte des unter suchten Bereiches liegt. Damit ist eine deutliche Verbesserung gegenüber den nach Anspruch 5 der Patentanmeldung 195 40 996.5-45 erzeugten Rohmischungen nachgewiesen. D. h., daß die Brennbarkeit der untersuchten Rohmehle mit abgetrenntem Unterkorn höher ist, als beim Roh mehl nach Anspruch 5 der Patentanmeldung 195 40 996.5-45. Daraus resultiert bei der Klin kersinterung eine Senkung des spezifischen Brennstoffaufwands, eine Erhöhung der Durchsatz leistung des Ofens und eine Verbesserung der Eigenschaften der so erzeugten Zemente.

TABELLE 2

Untersuchungsergebnisse der Rohmehle

Aufgrund der durchgeführten Untersuchungen folgt, daß der optimale Korngrößenbereich des abgetrennten Unterkorns bei 0,01-200 µm liegt. Eine Erhöhung dieser Obergrenze führt zu ei ner Minderung der Rohmehlreaktionsfähigkeit.

Aus den Tabellen 2 und 3 geht darüber hinaus hervor, daß der Energieaufwand für das Roh mehl- und Zementmahlen durch die vollständige bzw. teilweise Abtrennung des Unterkorns aus dem Rohmehl mit nachfolgendem Einsatz desselben als Zumahlstoff beim Zementmahlen er heblich gesenkt werden kann.

TABELLE 3

Massenbezogener Gesamtenergieaufwand zum Zementmahlen beim Einsatz als Zumahlstoff des beim Rohmehlmahlen abgetrennten Schlacken- und Kalksteinunterkorns

Die untere Zeile in Tabelle 3 zeigt den zum Mahlen von Zementen erforderlichen Gesamtener gieaufwand, der sich additiv aus den Teilbeträgen für das Mahlen des Klinkers nach dem kon ventionellen Mahlverfahren und des beim groben Rohrhehlmahlen nach dem neuen Verfahren abgetrennten und anschließend als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns aus dem Phosphor schlackensand, der kristallisierten Phosphorschlacke und/oder dem Kalkstein in Abhängigkeit von ihren Gehalten zusammensetzt. Daraus geht hervor, daß der Gesamtenergieaufwand zum Mahlen von Zementen nach dem neuen Verfahren im Vergleich zum konventionellen Mahlver fahren insgesamt um so niedriger ist, je höher der Anteil des nach dem Rohmehlmahlen abge trennten Unterkornanteils von Kalkstein und Phosphorschlacke beim Zementmahlen eingesetzt war. Für Zemente gleicher Feinheit von ca. 3600 cm²/g nimmt der Mahlenergieaufwand bei ei nem Zumahlstoffanteil von 20 Gew.-% für den Kalkstein von rd. 23 auf 17 kWh/t und für die Phosphorschlacke von ca. 31 auf 19 kWh/t ab. Da im Gegensatz zu den Hüttenzementen und Eisenportlandzementen bei den Portlandkalksteinzementen kein meßbarer Einfluß der Partikel größenverteilung und der Mahlfeinheit des Kalksteinmehls auf die Normfestigkeit festgestellt werden konnte, ist, um eine maximale Mahlenergieeinsparung zu erreichen, als Zumahlstoff das Unterkorn von den basischen Rohmehlbestandteilen mit einem Korngrößenbereich unter 200 µm einzusetzen.

Eine erhebliche Energieeinsparung beim Zementmahlen ist wie folgt zu erklären: Beim Fein mahlen des Mahlgutes kommt es nach kurzer Zeit zum Verpelzen der Mahlkörper und zur Ag glomeratbildung. Daraus resultiert eine unerwünschte Steigerung des Mahlenergieaufwands nicht nur durch die angestrebte Feinheit des Gesamtmahlgutes, sondern auch durch die o. g. ne gativen Erscheinungen. Beim Grobmahlen der Rohmehlbestandteile nach der neuen Technolo gie entsteht praktisch kein Verpelzen der Mahlkörper und keine Agglomeratbildung des Mahl gutes. Darüber hinaus sinkt wegen der kleineren Gesamtoberfläche der erforderliche Energie bedarf. Aufgrund dessen hat der Einsatz des Unterkorns als Zumahlstoff eine deutliche Sen kung des Gesamtenergieaufwands beim Zementherstellen zur Folge.

Zur Gegenüberstellung der latent hydraulischen Eigenschaften von Unter- und Oberkorn des als Zumahlstoff geeigneten bei der Rohmehlaufbereitung einzusetzenden Mahlgutes wur den als Beispiel die durch Abschrecken im Wasser granulierte Hüttenschlacke (HS) und Phos phorschlacke (PS), sowie eine kristallisierte Phosphoschlacke mit der in Tabelle 4 dargestellten chemischen Zusammensetzung verwendet.

TABELLE 4

Chemische Analyse von Hütten- und Phosphorschlacken

Es ist bekannt, daß langsam gekühlte so genannte kristallisierte Schlacken sogar mit einer ge nauso hohen Basizität, wie es bei denen in Tabelle 4 ist, bis ca. 30 M.-% Glasphase erhalten können und umgekehrt die durch Abschrecken im Wasser granulierten Hüttenschlacken bis ca. 30 M.-% Kristallphase besitzen.

Die Schlacken wurden auf folgende Kornbereiche und Kornklassenverhältnisse aufgemahlen:
10-500 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm-Kornklasse von 2 : 1.
20-1000 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm-Kornklasse von 1 : 1.
30-1500 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm-Kornklasse von 1 : 2.
40-2000 µm-Kornbereich beim Verhältnis der < 80 µm- zur der < 80 µm-Kornklasse von 1 : 3.

Danach wurden die Mehle je Schlacke in Unter- und Oberkorn mit Hilfe folgender Siebe geteilt:

1. 0-500 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
2. 0-1000 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
3. 0-1000 µm-Kornband bei 90 µm-Sieb.
4. 0-1500 µm-Kornband bei 125 µm-Sieb.
5. 0-2000 µm-Kornband bei 63 µm-Sieb.
6. 0-2000 µm-Kornband bei 200 µm-Sieb.

Anschließend wurden das Oberkorngut jeder einzelnen Schlacke auf die Feinheit des gegenüberlie genden Unterkorns nachgemahlen.

Zur Prüfung der latenthydraulischen Aktivität der gleichfeinen Unter- und Oberkörner der Schlacken wurden Hüttenzemente bei einem Gewichtverhältnis der Unter- bzw. Oberkorn-Schlacke zum auf eine Feinheit von ca. 3800 cm²/g nach Blaine vorgemahlenen Klinker von 1 : 1 mit dem 5 M.-% vorgemahlenen Gips durch das Mischen hergestellt. Die Festigkeit wurde an Mörtelprismen nach einer Wärmebehandlung geprüft. Die Wärmebehandlung erfolgte bei einer Temperatur von 80°C. Nach einer Vorlagerungszeit von einer Stunde bei Raumtemperatur folgte eine zweistündige Auf heizphase, eine Haltezeit von vier Stunden und eine Abkühlzeit von einer Stunde. Aus Tabelle 5 läßt sich ersehen, welchen Einfluß die aus den 3 unterschiedlichen Schlacken hergestellten Unter- und Oberkörner mit variierenden Kornband und Feinheit auf die Festigkeit von Hütten zementen in Mörtelprismen bat. In allen Fällen erreichen die Hüttenzemente aus den Unterkör nern der Schlacken die höheren Festigkeitswerte als aus den auf gleiche Feinheiten nachgemah lenen Oberkörnern. Die höchste Festigkeit erreicht der Hüttenzement in Zeile 1 der Tabelle 5 (Unterkorn der auf den 0-500 mm-Kornbereich bei einem Verhältnis der < 80 µm- zu der < 80 µm-Kornklasse von 2 : 1 aufgemahlenen Hüttenschlacke). Die Zumischung der Unterkörner von kristallisierter Phosphorschlacke führt im Gegensatz zu entsprechend nachgemahlenen Ober körnern zu einer deutlichen Steigerung der Festigkeitswerte gegenüber den granulierten Schlacken. Daraus ist zu schließen, daß sich ein Mangel an hydraulisch aktiveren Körnern im Hüttensand und in den kristallisierten Schlacken, die ebenfalls in Abhängigkeit von ihrer Ba sizität einen gewissen Anteil der Glasphase enthalten, nicht nur durch Maßnahmen des Hoch ofensbetriebs, sondern auch durch die Zerkleinerung von Schlacken und anschließende Abtren nung des hydraulisch aktiveren Unterkorns beheben läßt, indem man dieses feine Mahlgut spä ter beim Zementmahlen wieder beimischt. Da sich besonders kalkreiche Schlacken betrieblich oft nicht völlig glasig erhalten lassen, ohne daß dadurch der Hüttensand fühlbar an Hydraulizi tät einbüßt, und die kristallisierten Schlacken einen relativ hohen Anteil von Glas erhalten, sind solche Schlacken bei einem maximalen Nutzen gleichzeitig als saure Rohstoffkomponenten und Zumahlstoff bei der neu erarbeiteten Technologie einsetzbar.

TABELLE 5

Festigkeit von Hüttenzementen in Abhängigkeit von der als Zumahlstoff eingesetzten gleichfeinen Ober- und Unterkörner der Schlacken

Das abgetrennte Unterkorn z. B. von Schlacken und gebrannten Ölschiefern ist in Abhängigkeit von der oberen Grenze nicht nur als Zumahlstoff sondern auch als Bestandteil zur Herstellung von Porenbeton, Silikatprodukten und Mischzementen geeignet.

Zur Prüfung der latenthydraulischen Aktivität von den Oberkörnern der kristallisierten Phosphorschlacke (Tab. 4) vor und nach der thermischen Behandlung in der Kühlzone des Ofens wurden Betriebsversuche durchgeführt. Dazu wurde von der auf eine obere Korngrenze von 3000 µm grob gemahlenen kristallisierten Phosphorschlacke das Oberkorn mit einer Kornklasse von 100-3000 µm abgesichtet und anschließend in die Kühlzone des Drehofens in einer Menge von 10 und 15 M.-% des Klinkergewichts eingeführt. Die bei einer Zugabemasse des Schlackenoberkorns von 10 und 15 M.-% hergestellten Klinker wurden mit je 5 M.-% Gips auf eine Feinheit von 3200 cm²/g nach Blaine zum Eisenzement vermahlen. Die Eigenschaften dieser Zemente wurden mit 2 kon ventionell hergestellten Eisenzementen verglichen und in Tabelle 6 wiedergegeben. Der erste der beiden konventionellen Eisenzemente wurde aus abgeschreckter nicht klassierter Phosphorschlacke hergestellt, während der zweite aus dem Unterkorn (< 200 µm einer nicht thermisch behandelten kristallinen Phosphorschlacke gewonnen wurde. Die Feinheit aller untersuchten Zemente lag bei 3200 cm²/g nach Blaine. Als Erstarrungsregulatoren enthielten alle Zementsorten 5 Gew.-% Gips. Der Anteil der beim Zementmahlen zugesetzten unterschiedlich behandelten Schlacke lag bei 10 und 15 Gew.-%. Die Festigkeit wurde an den Normmörtelprismen nach 3 und 28 Tagen Wasser lagerung geprüft.

Aus Tabelle 6 läßt sich ersehen, welchen Einfluß die in der Kühlzone des Ofens durchgeführte thermische Behandlung der kristallisierten Schlacke auf ihre latenthydraulische Aktivität in Ei senportlandzement (EPZ) im Vergleich zu thermisch unbehandelter kristallisierter Schlacke, sowie zu granulierter Schlacke mit praktisch nahezu gleicher chemischer Zusammensetzung bei gleichem Anteil der Schlacken in EPZ und ihrer gleichen Feinheit ausübt.

TABELLE 6

Festigkeit von Eisenportlandzementen in Abhängigkeit von der als Zumahlstoff eingesetzten unterschiedlich thermisch behandelten Schlacken

Der erfindungsgemäß hergestellte EPZ, bei dem das Oberkorn der kristallisierten Phosphor schlacke in einer Menge von 15 Gew.-% des Klinkers in die Kühlzone des Ofens zugesetzt wurde, erreicht eine um ca. 5 bis 10% höhere Festigkeit gegenüber dem konventionell herge stellten EPZ mit 15 Gew.-% der durch Abschrecken im Wasser granulierten Phosphorschlacke und um ca. 30% höhere Festigkeit gegenüber dem EPZ, in dem als Zumahlstoff 15 M.-% kri stallisiertes Phosphorschlackenoberkorn eingesetzt wurde. Diese Verbesserung ist auf einen wegen der erhöhten Abkühlgeschwindigkeit hohen glasartig erstarrten Anteil und auf einen größeren offenbar der nicht in das SiO₂-Gerüst aufgenommenen Anteil an Al₂O₃ wegen Beteili gung als selbständige Struktureinheiten im Kristallaufbau der mit einer hohen Bindungskraft durch die Oxydation von Sulfiden und Phosphiden entstehenden P⁵⁺- und S⁶⁺-haltigen Sauer stoffradikale des kristallisierten Anteils von Schlacken zurückzuführen. Es ist bekannt, daß eine Zunahme des Gehlenitgehaltes durch den nicht in das SiO₂-Gerüst aufgenommenen Anteil an Al₂O₃ zu einer Erhöhung der Reaktionsfähigkeit, d. h. zu einer Verbesserung der hydraulischen Eigenschaften von Schlacke führt.

Wie Betriebsversuche gezeigt haben, tritt bei einer Zugabemenge des Schlackenoberkorns von bis zu 15% des Klinkergewichts praktisch keine Zunahme des Brennstoffbedarfs auf. Dies klingt zunächst unwahrscheinlich, ist aber durch Betriebsversuche nachgewiesen worden. Das ist auf relativ niedrige dabei stattfindende Energieverluste und daher deren möglichen Ausgleich durch die in den Schlacken ablaufenden exothermischen Umwandlungen zurückzu führen. Die zu kompensierenden Wärmeenergieverluste zur thermischen Behandlung der Zu schläge resultieren aus folgenden Quellen:

- Ausbrennen von Kohlenstoffresten in den Schlacken
- ablaufende exothermische Reaktionen wie z. B. der Sulfide und Phosphide zu Sulfaten und Phosphaten.

Eine deutliche Verringerung der Wärmeenergieverluste kann eventuell durch folgende Ursa chen erklärt werden:

- schockartiger rekuperativer Wärmeübergang vom heißen Klinker auf die Zuschläge in der Abkühlzone des Ofens, wodurch gleichzeitig eine raschere Abkühlung des Klinkers erreicht wird, ohne daß die entgegenströmende Rekuperationsluft kälter wird. D.h. einen extrem rasch ablaufenden Vorgang, in dem die Wärmeverluste niedrig gehalten werden können.
- eine eventuell niedrigere Klinkertemperatur wird durch die vergrößerte Materialoberfläche bei erhöhtem Massenstrom und glatte und dichtere Oberfläche der Klinkergranalien, die eine verbesserte Wärmeübertragung bedingen, ausgeglichen.

Zur Prüfung der latenthydraulischen und puzzolanischen Aktivität des Ölschieferoberkorns vor und nach der thermischen Behandlung wurde das Ölschieferoberkorn in einem auf 1200, 1250, 1300 und 1350°C vorgeheizten Laborofen innerhalb von 3 min gebrannt und anschließend mit Preßluft auf Raumtemperatur auf einem Stahlblech rasch abgekühlt. Auf diese Weise wurde die thermische Behandlung in der Kühlzone des Ofens simuliert. Die ausgewählten Temperaturen ent sprechen nämlich den Verhältnissen in der Kühlzone des Ofens. Für die Laborversuche wurde von dem auf eine obere Korngrenze von 5000 µm grob gemahlenen Ölschiefer das Oberkorn mit Kornklasse zwischen 200 und 5000 µm abgesiebt und anschließend ein Teil für Brennversuche eingesetzt. Tabelle 7 ist die chemische Zusammensetzung zu entnehmen.

TABELLE 7

Chemische Zusammensetzung des Ölschieferoberkorns

Es wurden fünf sogenannte Portlandölschieferzemente bei einem Gewichtsanteil des bei 1200, 1250, 1300 und 1350°C thermisch behandelten und als Zumahlstoff eingesetzten Ölschieferober korns, sowie des nicht thermisch behandelten Ölschieferoberkorns je von 15 und 30 Gew.-% her gestellt. Die für die Untersuchungen verwendeten Zemente hatten nahezu gleiche massebezoge ne Oberflächen von etwa 3400 cm²/g nach Blaine. Festigkeit und Quellmaß wurden an den Normmörtelprismen nach 1, 7 und 28 Tagen Wasserlagerung geprüft. Aus Tabelle 8 läßt sich ersehen, welchen Einfluß eine rasche thermische Behandlung des Ölschiefers in Abhängigkeit von der Temperatur auf seine latenthydraulische Aktivität beim Einsatz als Zumahlstoff in

TABELLE 8

Festigkeit und Quellmaß von Portlandölschieferzementen und mineralogische Zu sammensetzung des als Zumahlstoff eingesetzten Ölschieferoberkorns in Abhängigkeit von der Brandtemperatur

Entsprechend der CaSO₄- und CaO_frei-Einbindungsrate nehmen die Festigkeitswerte bei Zementen mit thermisch behandelten Ölschiefern erheblich zu. Nach 24 Stunden steigt die Druckfestigkeit von Zementen mit 30 M.-% bei 1300 und 1350°C thermisch behandeltem Öl schiefer entsprechend bis auf 25,3 und 24,1 N/mm². Nach 28 Tagen beträgt die Festigkeit von Zementen mit thermisch unbehandeltem Ölschiefer nur 59-60%. der Festigkeit, die von Ze menten mit bei 1300 und 1350°C thermisch behandeltem Ölschiefer erreicht wurden. Die er findungsgemäß hergestellten Zemente genügen mit den in Tabelle 8 angegebenen Festigkeits werten der Anforderung eines schnellerhärtenden Zementes. Das Quellen von Zementen mit nicht thermisch behandeltem Ölschiefer beruht auf der Hydratation des freien Kalks und Bil dung des Ettringits, und mit thermisch behandeltem Ölschiefer auf die Umwandlung des Sul foaluminats zum Ettringit.

Es ist daher anzunehmen, daß die erfindungsgemäße Wirkung in gleiche Weise auch bei ande ren als hydraulisch und/oder puzzolanisch geeigneten Zumahlstoffen, wie Hüttenschlacke, Flug- und Bodenschlacke von Braun- und Steinkohlen, sowie Quarzsand u. a. Stoffe, von denen bisher keine Untersuchungsergebnisse vorliegen, eintritt.

Die hierbei wirksam werdenden physikalischen und chemischen Zusammenhänge sind erstmals erkannt und für eine wirtschaftliche Herstellung von Zementen genutzt worden.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Mahlen der basischen und sauren Komponenten gemeinsam durchgeführt wird. Eine erhöhte Reaktionsfähigkeit des Rohmehls erreicht man dabei dann, wenn mindestens zwei als Zumahlstoffe geeignete Rohmehlkomponenten etwa gleich grob ausgemahlen werden und wenn das Unterkorn von allen Komponenten gemeinsam als Zumahlstoff eingesetzt werden kann. Als Beispiel können folgende Kombinationen von Ausgangskomponenten für die Gewinnung von Rohmehl dienen: Kalkstein und Hochofen und/oder Phosphorschlacken, Kalkstein und Flugasche, Kalkstein und Braunkohlen- und oder Steinkohlenschlacken usw.

Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Mahlen der basischen Komponenten von den sauren Komponenten getrennt durchgeführt wird. Auch bei der getrennten Vermahlung der basischen und sauren Komponenten ist eine erhebliche Energie- und Maschineneinsparung beim Rohmehl- und Zementmahlen sowie Klinkersinterung möglich.

Weiter wurde erkannt, daß das Unterkorn mit Oberkorngrenzen zwischen < 60 und < 200 µm nur der basischen Rohmehlbestandteile in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und anschließend zur Herstellung des Portlandkalkstein zementes als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird. Der separate Einsatz des Unterkorns von den basischen Rohmehlbestandteilen zum Herstellen des Portlandkalk steinzements ist nur beim separaten Mahlen der sauren und basischen Komponenten zu realisieren.

In weiterer Ausgestaltung steht das Verfahren vor, daß das nach der separaten Brechung und oder Vorzerkleinerung abgetrennte Oberkorn der calcithaltigen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von über 0,2 mm bis über 30 mm separat gemahlen wird und das nach dem Mahlen entstehende Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt und anschließend zur Herstellung des Portlandkalksteinzementes als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken wieder zugesetzt wird. Eine Anwendung dieser Maßnahme ist dann notwendig, wenn das zuerst gewonnene Unterkorn des basischen Rohmehlbestandteils eine zu niedrige Basizität besitzt. Dieser Anteil der Erfindung basiert demnach auf dem Grundgedanken, daß das Gestein von Tonmineralien im Gegensatz zum Calcit ein deutlich lockereres Gefüge hat. Deshalb ergibt sich nach der Brechung und/oder Vorzerkleinerung im Unterkorn des basischen Rohmehlbestandteils eine deutliche Anreicherung an sauren Mineralien bei einer äquivalenten Abnahme des Calcits. D. h., daß nach der Vorzerkleinerung die Basizität des Unterkorns verringert und die des Oberkorns erhöht wird. In diesem Fall kann nur das basische Oberkorn nach nochmaligem Verinahlen als Zusatz zum Zementmahlen verwendet werden. Das nach der erstmaligen Brechung und/oder Vorzerkleinerung des basischen Rohmehlbestandteils entstehende Unterkorn wird als Rohstoffkomponente zum gemeinsamen oder separaten Mahlen verwendet.

Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm nur der sauren Rohmehlbestandteile in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und zur Herstellung von Zementen als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird. Wenn z. B. eine hohe Reaktionsfähigkeit des aus Kalkstein und Kohlenasche bestehenden Rohmehls bei Anwesenheit nur des Unterkorns von basischen Rohmehlbestandteilen zu erreichen ist, sowie die vorhandenen basischen Rohmehlbestandteile als Zumahlstoffe nicht geeignet sind und/oder ein nur schlackenhaltiger Zement bzw. Portlandzement herzustellen ist, muß das Unterkorn nur der sauren Rohmehlbestandteile bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt werden, um es als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken einzusetzen.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens steht vor, daß die in einer Menge von 3 bis 100 M.-% mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennte Kornklasse der basischen und/oder sauren Rohmehlbestandteile beim Zementmahlen als Zumahlstoff im Sichter einer Umlaufmahlanlage mit dem Mühlenaustrag vermischt und/oder in der Durchlauf- und Umlaufmahlanlage zusammen mit dem Klinker nachgemahlen wird. Diese Maßnahme bezieht sich auf die gewünschten Eigenschaften der so gewonnenen Zemente.

Weiter wurde erkannt, daß das bei der Herstellung des Portlandkalksteinzements nach einer separaten Vorzerkleinerung und/oder Grobmahlung entstehende Oberkorn der calcithaltigen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von über 60,01 µm bis über 200,01 µm in einer Menge von 3 bis 100 M.-% abgetrennt wird und zur Herstellung des Rohmehls und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.

Es wurde noch erkannt, daß die obere Grenze und der Anteil des abgetrennten Unterkornbandes beim Rohmehlmahlen nach Maßgabe des minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die obere Grenze und der An teil des beim Rohmehlmahlen abgetrennten und anschließend als Zumahlstoff eingesetzten Unterkornbandes nach Maßgabe des minimalen Wasserbedarfs und/oder der maximalen Fe stigkeit von Zementen eingestellt wird.

Eine der wichtigen Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen, daß die obe re Grenze und der Anteil des abgetrennten Unterkornbandes der als Zumahlstoffe geeigneten Rohmehlbestandteile, sowie die nach dem Abtrennen des Unterkorns entstehende obere und untere Grenze des Massenverhältnisses zwischen der 0,01-80 µm-Kornklasse und der 80,01-2000 µm-Kornklasse des basischen Rohmehlbestandteils und des Rohmehls nach Maßgabe des minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, daß je nach Freikalkgehalt die Grenze des Kornbandes und die Grenze des Kornklassenverhältnisses erhöht und/oder herabgesetzt wird.

Eine der bedeutenden Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen, daß das Massenverhältnis der 0,01 bis 80 µm-Kornklasse zu der < 80,01 µm-Kornklasse und der Korngrößenbereich der als Zumahlstoffe geeigneten aufgemahlenen sauren Rohmehlbestandteile, sowie die obere Grenze des abgetrennten und anschließend als Zumahlstoffe eingesetzten Unterkornbandes der sauren Rohmehlbestandteile nach Maßgabe der maximalen Hydraulizität eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, daß bei unzureichender Hydraulizität des als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns die obere Grenze des Kornbandes und die Grenze des Kornklassenverhältnisses der sauren Rohmehlbestandteile sowie die obere Grenze des als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns erhöht und/oder herabgesetzt wird.

Eine bedeutende Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß das Massenverhältnis zwischen den SiO₂-, Al₂O₃-, Fe₂O₃-, CaO- und CaSO₄-Hauptbestandteilen des bei der Rohmehlaufbereitung abzutrennenden und in die Kühlzone des Ofens in einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts weiter einzuführenden 60,01-10000 µm bis 1000-10000 µm Oberkorns der mit einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C sauren Rohmehlbestandteile, wie gebrannter Ölschiefer, Braunkohlenasche usw. durch die vorge sehene Kornbandauswahl nach Maßgabe der maximalen Bildung der 3(CaOAl₂O₃).CaSO₄-, 3(CaOFe₂O₃).CaSO₄- und 2(2CaOSiO₂).CaSO₄-Mineralien im Brenngut eingestellt wird. Es ist bekannt, daß die anorganischen Bestandteile bei allen polymineralischen Stoffen unterschiedliche Härte und Festigkeiten haben. Da nach der thermischen Behandlung z. B. des Ölschiefers und der mageren Braunkohle der Glasanteil bzw. die groben Quarzpartikel härter und fester sind als das freibleibende Calciumoxyd und das freibleibende Calciumsulfat, reichert sich nach dem Vermahlen das Oberkorn an Glasanteil bzw. groben Quarzpartikeln und das Unterkorn an freiem CaO und freiem CaSO₄ an. Daraus ist zu schließen, daß, um eine Umverteilung und das erforderliche Massenverhältnis zwischen qualitätsbestimmenden Hauptbestandteilen der verwendeten Kornklasse zu erreichen, ein extrem grobes oder feines Mahlen notwendig ist. Anders verhalten sich die nicht ausgebrannten Rohstoffe, wie ebenfalls magere Braunkohle und Ölschiefer. Da die Carbonate und Gips härter und feste als Tonmineralien sind, reichert sich nach der Zerkleinerung das Oberkorn an Carbonaten und Gips und das Unterkorn an Tonmineralien an. Dementsprechend ändert sich das Massenverhältnis von Carbonaten und Gips zu tonigen Bestandteilen in den verschiedenen Klassierungen. Diese Besonderheiten können ausgenutzt werden, um die erforderliche chemische Zusammensetzung des in den Ofen einzuführenden Kornbandes ohne Einsatz der Korrekturkomponenten zu erreichen.

Es wurde erkannt, daß, um die Bildung des Ansatzrings in die Kühlzone des Ofens zu vermeiden, die Lage der Oberkornzugabe entlang des Kühlzonenbereichs abwechselnd verschoben wird.

Da sich beim Mahlen in den durch die Hochdruckbeanspruchung funktionierenden Anlagen z. B. in Gutbett-Walzenmühlen gegenüber der Kugelmühle eine deutlich höhere Energieausnutzung erreichen läßt, wird angestrebt, die gesamte Feinmahlung von Zementen und Rohstoffen ausschließlich in Gutbett-Walzenmühlen durchzuführen. Der beim Mahlen in der Gutbett-Walzenmühle wegen der deutlich engeren Korngrößenverteilung von Zementen entstehende maßgebend höhere Wasseranspruch steht dem Einsatz der Gutbett-Walzenmühle entgegen. Eine Verbreiterung des Korngrößenspektrums von Gutbett-Walzenmühlenzementen ist erfindungsgemäß durch den Einsatz des anpassenden Unterkornbandes von der Rohmehlaufbereitung nach der neuen Technologie zu erreichen.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte unterliegen in ihrer Größe und Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. ihren Verfah rensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen An wendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Zement durch Trocknen, Vorzerkleinern, Mahlen, Mischen und stufenweise thermische Behandlung des aus basischen und sauren Komponenten bestehenden Rohmehls mittels Vorwärm-, Kalzinier-, Sinter- und Kühlstufe, und durch das nachfolgende Mahlen des gesinterten Klinkers mit Zumahlstoffen und Erstarrungsregulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Massenverhältnis der 0,01 bis 80 µm-Kornklasse zu der 80,01 bis 2000 µm-Kornklasse des Rohmehls von 4 : 1 bis 1 : 9 das Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm der basischen Rohmehlbestandteile, sowie der als saurer Rohmehlbestandteil mit einem Modul, angegeben in Gew.-%: (M) = CaO + MgO + FeO + 0,31 Fe₃O₄/(0,93-1,4).SiO₂ + 0,94.Al₂O₃ + 0,7.Fe₂O₃ + 0,7.0,69.Fe₃O₄ von 0,25 bis 1,2 und einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C verwendeten Rohstoffe und/oder Sekundärstoffe, die sich praktisch inert verhalten und/oder bestimmte hydraulische, latenthydraulische, puzzolanische Eigenschaften aufweisen, in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und zur Herstellung von Zementen als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird und/oder das 60,01-10000 µm bis 1000-10000 µm Oberkorn der mit einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C sauren Rohmehlbestandteile bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und danach in die Kühlzone des Ofens in einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlen der basischen und sauren Komponenten gemeinsam durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlen der basischen Komponenten von den sauren Komponenten getrennt durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm nur der basischen Rohmehlbestandteile in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt wird und zur Herstellung des Portlandkalksteinzementes als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der separaten Brechung und/oder Vorzerkleinerung abgetrennte Oberkorn der calcithaltigen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von über 0,2 mm bis über 30 mm separat gemahlen wird und das nach dem Mahlen entstehende Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt und zur Herstellung des Portlandkalksteinzementes als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterkorn mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm nur der sauren Rohmehlbestandteile in einer Menge von 3 bis 100 M.-% bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennt und zur Herstellung von Zementen als Zumahlstoff und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Menge von 3 bis 100 M.-% mit einem Korngrößenbereich von 0,01 bis 60 µm bis 0,01 bis 200 µm bei der Rohmehlaufbereitung abgetrennte Kornklasse der basischen und/oder sauren Rohmehlbestandteile beim Zementmahlen als Zumahlstoff im Sichter einer Umlaufmahlanlage mit dem Mühlenaustrag vermischt wird und/oder in der Durchlauf- und Umlaufmahlanlage zusammen mit dem Klinker nachgemahlen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Herstellung des Portlandkalksteinzements nach separater Vorzerkleinerung und/oder Grobmahlen entstehende Oberkorn der calcithaltigen Komponenten mit einem Korngrößenbereich von über 60,01 µm bis über 200,01 µm in einer Menge von 3 bis 100 M.-% abgetrennt wird und zur Herstellung des Rohmehls und/oder zu anderen Zwecken eingesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze und der Anteil des abgetrennten Unterkornbandes beim Rohmehlmahlen nach Maßgabe des minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze und der Anteil des beim Rohmehlmahlen abgetrennten und anschließend als Zumahlstoff eingesetzten Unterkornbandes nach Maßgabe des minimalen Wasserbedarfs und/oder der maximalen Festigkeiten von Zementen eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze und der Anteil des abgetrennten Unterkornbandes der als Zumahlstoffe geeigneten Rohmehlbestandteile, sowie die nach dem Abtrennen des Unterkorns entstehende obere und untere Grenze des Massenverhältnisses zwischen der 0,01-80 µm-Kornklasse und der 80,01-2000 µm-Kornklasse des basischen Rohmehlbestandteils und des Rohmehls nach Maßgabe des minimalen Freikalkgehaltes im Brennprodukt eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, daß bei hohem Freikalkgehalt die Grenze des Kornbandes und die Grenze des Kornklassenmassenverhältnisses erhöht und/oder herabgesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhältnis der 0,01 bis 80 µm-Kornklasse zu der < 80,01 µm-Kornklasse und der Korngrößenbereich der als Zumahlstoffe geeigneten aufgemahlenen sauren Rohmehlbestandteile, sowie die obere Grenze des abgetrennten und anschließend als Zumahlstoffe eingesetzten Unterkornbandes der sauren Rohmehlbestandteile nach Maßgabe der maximalen Hydraulizität eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, daß bei der unzureichenden Hydraulizität des als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns die obere Grenze des Kornbandes und die Grenze des Kornklassenverhältnisses der sauren Rohmehlbestandteile sowie die obere Grenze des als Zumahlstoff eingesetzten Unterkorns erhöht und/oder herabgesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhältnis zwischen den SiO₂-, Al₂O₃-, Fe₂O₃-, CaO- und CaSO₄-Hauptbestandteilen des bei der Rohmehlaufbereitung abzutrennenden und in die Kühlzone des Ofens in einer Menge von 3 bis 30 M.-% des Klinkergewichts weiter einzuführenden 60,01-10000 µm bis 1000-10000 µm Oberkorns der mit einer Schmelztemperatur von maximal 1.300°C sauren Rohmehlbestandteile durch die vorgesehene Kornbandauswahl nach Maßgabe der maximalen Bildung der 3(CaOAl₂O₃).CaSO₄-, 3(CaOFe₂O₃).CaSO₄- und 2(2CaOSiO₂).CaSO₄-Mineralien im Brenngut eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle der Oberkornzugabe in die Kühlzone des Ofens mit der Bildung des Ansatzrings entlang des Kühlzonenbereichs abwechselnd verschoben wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei den in den unter Hochdruckbeanspruchung arbeitenden Mahlanlagen wie Gutbett-Walzenmühlen hergestellten Zementen als Zumahlstoff das Unterkorn von der Rohmehlaufbereitung eingesetzt wird, und die obere Grenze des zugesetzten Unterkornbandes von den als Zumahlstoffe geeigneten Rohmehlbestandteilen nach Maßgabe einer optimalen Verbreiterung des Korngrößenspektrums der in den unter Hochdruckbeanspruchung arbeitenden Mahlanlagen hergestellten Zemente eingestellt wird, und zwar in dem Sinne, daß bei engerer Korngrößenverteilung der Zemente die obere Grenze des Unterkornbandes nach dem minimalen Wasseranspruch erhöht wird.