DE3915432A1 - Verfahren zur herstellung von normgerechtem zement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von normgerechtem Zement, durch gemeinsame Mahlung von Zement­ klinker und Sulfatträger, insbesondere Gips.

Zur Herstellung von normgerechtem Zement wird Zementklin­ ker zusammen mit Gips in einer Kugelmühle gemahlen. Die mit Kugeln als Mahlkörper ausgestattete Rohrmühle bewirkt nicht nur die Zerkleinerung der beiden Komponenten Zement­ klinker und Gips, sondern auch deren innige Vermischung. Infolge der hohen Energieverlustwärme der Rohrmühle wird das darin enthaltene Mahlgut heiß, z. B. bis ca. 150°C, wodurch eine teilweise bis vollständige Umwandlung bzw. Entwässerung (Dehydratation) des Gipses CaSO₄×2 H₂O zu Halbhydrat CaSO₄×1/2 H₂O stattfindet. Auch Halb­ hydrat ist ein Erstarrungsregler, der allein oder zusammen mit Gips und Anhydrit ein normgerechtes Erstarren des mit dem Fertigzement hergestellten Mörtels oder Betons gewähr­ leistet.

Andererseits ist bekannt, daß Rohrmühlen durch einen hohen spezifischen Energieverbrauch bzw. durch eine sehr geringe Energieausnutzung gekennzeichnet sind. Man hat daher in letzter Zeit erhebliche Anstrengungen unternommen, Rohr- bzw. Kugelmühlen durch andere Mahlprozesse möglichst voll­ ständig zu ersetzen. So ist ein Verfahren zur Zerkleine­ rung und Mahlung spröden Mahlgutes bekannt (Fig. 2 des europäischen Patents 00 84 383), bei dem das Mahlgut, z. B. nicht vorzerkleinerter Zementklinker, zunächst in einer ersten Stufe im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse unter hohem Druck gepreßt wird, was teils zur Partikelzer­ störung, teils zur Erzeugung von Anrissen im Partikel­ inneren führt und sich sichtbar in der Bildung von Agglo­ meraten (sogenannten Schülpen) äußert, die dann in einer zweiten Stufe in einer vergleichsweise kleinen Rohrmühle bzw. Kugelmühle mit vergleichsweise geringem Energieauf­ wand desagglomeriert bzw. zerstört und auf Fertiggutfein­ heit gemahlen werden können, weil die Mahlbarkeit der durch die Materialpressung erzeugten Agglomerate, ver­ glichen mit ungepreßtem Material, erheblich verbessert wird. Im Bereich des engsten Walzenspaltes der Hochdruck- Walzenpresse werden die einzelnen Partikel des Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen zwei Flächen zusammengedrückten Materialschüttung gegenseitig zer­ quetscht, so daß man hierbei von der sogenannten Gutbett­ zerkleinerung spricht. Durch den hohen Preßdruck der Wal­ zenpresse unter Zerstörung des Gefüges von z. B. gepreßten Zementklinkergranalien enthalten die gebildeten Agglomera­ te (Schülpen) schon Fertigzement.

Weil die Energieausnutzung von Rohrmühlen bzw. Kugelmühlen nach wie vor gering ist bzw. weil eine Walzenpresse zur Durchführung der Gutbettzerkleinerung einen im Vergleich zur Kugelmühle erheblich geringeren spezifischen Energie­ bedarf (kWh/t) aufweist, ist zur Zerkleinerung und Mahlung spröden Mahlgutes auch schon ein Verfahren bekannt (Fig. 3 und 4 des europäischen Patents 00 84 383), bei dem auf eine Rohrmühle bzw. Kugelmühle vollständig verzichtet worden ist. Dabei wird das im Walzenspalt der Walzenpresse zu Schülpen gepreßte Gut gegebenenfalls im unmittelbar der Walzenpresse nachgeschalteten Sichter desagglomeriert und aus dem desagglomerierten Gut wird der Fertigzement im Sichter abgeschieden, während die grobe Fraktion (Grieße) zur Aufgabe der Walzenpresse rezirkuliert wird. Der Erzeu­ gung normgerechten Zementes ausschließlich über Hoch­ druck-Walzenpressen im Kreislauf mit einem Sichter steht aber unter anderem der Umstand im Wege, daß bei diesem Mahlprozeß der zugesetzte Gips nicht entwässert wird. Die Entwässerung von Gips zu Halbhydrat ist bei bestimmten Zementklinkern aber notwendig, um normgerechte Eigen­ schaften des Zementes zur Herstellung von Mörtel und Beton zu gewährleisten. Daher ist der Einsatz einer Kugelmühle, wenn auch in Nachschaltung einer Gutbettzerkleinerungs- Walzenpresse, zur Erzeugung eines normgerechten Zementes bisher unabdingbar gewesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung normgerechten Zementes zu schaffen, ohne eine Rohrmühle bzw. Kugelmühle einsetzen zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, normge­ rechten Zement durch gemeinsame Mahlung von Zementklinker und Sulfatträger insbesondere Gips herzustellen. Dabei werden der Zementklinker und der Gips (CaSO₄×2 H₂O) im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse einer Gutbett­ zerkleinerung unterworfen und aus dem gepreßten und desag­ glomerierten Gut wird der normgerechte Fertigzement in einem Sichter abgeschieden, während das Sichtergrobgut (Grieße) zur Gutaufgabe rezirkuliert wird. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird dieser Kreislauf­ mahlung Wärme zur Entwässerung (Dehydratation, Kristall­ wasserentzug) des Gipses zu Halbhydrat (CaSO₄×1/2 H₂O) zugeführt. Die Zufuhr der Wärme zur Kreislaufmahlung ohne Kugelmühle kann in einem Bereich vom Gutaufgabeschacht der Walzenpresse bis zum Fertigzementsilo erfolgen. So kann z. B. die in die Kreislaufmahlung eingeschaltete Walzenpresse und/oder der Sichter beheizt werden, um damit das Mahlgut bzw. Sichtergut auf z. B. ca. 150°C zu erhitzen und dabei den Gips zu dehydratisieren. Die Wärme kann durch gasför­ mige Wärmeübertragungsmedien wie Heißluft, Abgas einer Zementklinkerproduktionslinie, Rauchgas oder dergleichen, durch elektrische Heizung, Strahlungsheizung, Kontakthei­ zung oder dergleichen in den Mahlprozeß eingebracht werden.

In jedem Fall sind normale Eigenschaften des Mörtels oder Betons, der mit dem erfindungsgemäß erzeugten Fertigzement hergestellt wird, gewährleistet. Infolge des Wegfalls der Kugelmühle sind der spezifische Energiebedarf (kWh/t) sowie der maschinelle Aufwand der erfindungsgemäßen Kreis­ laufmahlung sehr gering.

Um den Feinkornanteil im Fertigzement noch zu steigern bzw. um die Kreislaufrate der Sichtergrobgutrezirkulierung zu verringern, besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch die Möglichkeit, wenigstens zwei Hoch­ druck-Walzenpressen hintereinander zu schalten, d. h. das gepreßte Gut (Schülpen) der ersten Walzenpresse unmittel­ bar anschließend im Walzenspalt wenigstens einer weiteren Walzenpresse wenigstens ein zweites Mal zu pressen, bevor das gepreßte Mahlgut dem Sichter zugeführt wird.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wer­ den anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch das erfindungsgemäße Ver­ fahren zur Herstellung von normgerechtem Zement mit dem Fließbild der Gutströme und Wärmeströme. Die erste Stufe der Kreislaufmahlung besteht aus einer Hochdruck-Walzen­ presse (10), der das zu zerkleinernde bzw. zu mahlende Aufgabegut (11), nämlich nicht vorzerkleinerter Zement­ klinker mit einer Korngröße bis beispielsweise 100 mm zu­ sammen mit Gips über einen Aufgabeschacht (12) aufgegeben wird. Die Korngröße eines wesentlichen Teils des Aufgabe­ guts (11) kann größer sein als die Weite des engsten Wal­ zenspaltes von z. B. 20 mm zwischen den beiden Preßwalzen, die einen Durchmesser von beispielsweise 900 mm haben kön­ nen. Die auf das Gut drückende Preßkraft der Walzen der Walzenpresse (10) beträgt mehr als 2 MN/m Walzenlänge, beispielsweise 6 bis 9 MN/m. Das Aufgabegut (11) wird im Spalt zwischen den Walzen durch eine kombinierte Einzel­ kornzerkleinerung und Gutbettzerkleinerung zerkleinert.

Zur Durchführung des letztgenannten Zerkleinerungsprinzips wird das Aufgabegut über den oberhalb des Walzenspaltes angeordneten Aufgabeschacht (12) in so großer Menge dem Walzenspalt der Presse (10) zugeführt, daß das zu zerklei­ nernde und zwischen die Walzen eingezogene Gut die Walzen auseinanderdrückt und die Teilchen des Aufgabegutes sich im Walzenspalt in einer Schüttung bzw. in einem Gutbett gegenseitig zerquetschen. Die beiden Komponenten Zement­ klinker und Gips treten aus dem Walzenspalt zerkleinert und teilweise agglomeriert, d. h. zu Schülpen (13) ver­ preßt aus, deren Anteil an bereits bis zur gewünschten Zementfeinheit reduzierten Partikeln (z. B. etwa 25% kleiner 90 µm) bereits relativ hoch sein kann. Ein Teil­ strom der Schülpen (13) kann über die gestrichelt gezeich­ nete Leitung (14) unmittelbar zum Aufgabeschacht (12) der Walzenpresse (10) rezirkuliert werden.

Die Schülpen (13) werden in einem der Walzenpresse (10) unmittelbar nachgeschalteten, vorzugsweise dynamischen Sichter (15) desagglomeriert und gesichtet. Der im Sichter (15) rotierende Desagglomerator, der gleichzeitig ein Prallzerkleinerer sein kann, ist schematisch mit Bezugs­ ziffer (16) angezeigt. Es besteht auch die Möglichkeit, dem Sichter (15) einen externen Desagglomerator/Zerklei­ nerer (17) vorzuschalten. In dem mit eingeführter Sicht­ luft (18) betriebenen Sichter (15) wird aus dem desagglo­ merierten Gut das Fertiggut (19), nämlich der Fertigzement abgeschieden, während die den Sichter (15) verlassende grobe Fraktion (20) (Grieße) über Leitung (21) zur Gutauf­ gabe (12) rezirkuliert wird. Der Fertigzement (19) wird in einem dem Sichter (15) nachgeschalteten nicht dargestell­ ten Abscheider vom Sichtluftstrom abgeschieden.

Im erfindungsgemäßen Mahlkreislauf werden die beiden Komponenten Klinker und Gips nicht nur gemeinsam gemahlen, sondern auch miteinander innig vermischt. Zur notwendigen Entwässerung (Dehydratation) des Gipses zu Halbhydrat wird der Kreislaufmahlung erfindungsgemäß Wärme zugeführt. Die durch Pfeile (23) schematisch angezeigte Wärmezufuhr zur Kreislaufmahlung kann in einem Bereich vom Gutaufgabe­ schacht (12) der Walzenpresse (10) bis zum nicht darge­ stellten Aufnahmesilo des Fertigzementes (19) erfolgen. Dazu kann z. B. die in die Kreislaufmahlung eingeschaltete Walzenpresse (10) und/oder der Sichter (15) beheizt wer­ den. Wird zu diesem Zweck der Sichter (15) beheizt, so wird dieser mit Heißgas (18) als Sichtluft betrieben. Das Heißgas (18) kann z. B. Abgas einer Zementklinkerproduk­ tionslinie, Rauchgas, heiße Kühlerabluft oder dergleichen sein. Der Sichter (15) kann auch mit einer elektrischen Heizung, Strahlungsheizung, Mikrowellenheizung, Kontakt­ heizung oder dergleichen ausgestattet sein. Alle Transport­ organe des Mahlkreislaufes und alle zugehörigen Entstau­ bungseinrichtungen können ebenfalls beheizt werden.

Der als Sulfatträger eingesetzte Gips kann auch Chemiegips oder auch Rauchgasgips sein, der bei der Rauchgasentschwe­ felung anfällt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann alternativ oder zusätzlich zur Maßnahme der Wärmezu­ fuhr die Entwässerung oder Teilentwässerung des Gipses/ Chemiegipses/Rauchgasgipses durch naßchemische Verfahren, z. B. durch Einsatz von Säuren wie H₂SO₄, HCl, HNO₃ oder Gemische derselben vorgenommen werden.

In jedem Fall ist beim erfindungsgemäß hergestellten norm­ gerechten Fertigzement (19) sichergestellt, daß der Sul­ fatträger im Zement gleichmäßig verteilt und dehydra­ tisiert ist, so daß insoweit dieser Zement hinsichtlich seiner mit der Qualität einem in einer Kugelmühle erzeug­ ten Zement durchaus vergleichbar ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von normgerechtem Zement durch gemeinsame Mahlung von Zementklinker und Sul­ fatträger insbesondere Gips, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementklinker und der Sulfatträger im Walzen­ spalt einer Hochdruck-Walzenpresse (10) einer Gut­ bettzerkleinerung unterworfen werden und aus dem gepreßten und desagglomerierten Gut der Fertigzement (19) in einem Sichter (15) abgeschieden wird, während das Sichtergrobgut (20) (Grieße) zur Gutaufgabe der Walzenpresse rezirkuliert wird, und daß der Kreis­ laufmahlung Wärme (22) zur Entwässerung (Dehydrata­ tion) des Gipses (CaSO₄×2 H₂O) zu Halbhydrat (CaSO₄×1/2 H₂O) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Wärme zur Kreislaufmahlung in einem Bereich vom Gutaufgabeschacht (12) der Walzen­ presse (10) bis zum Fertigzementsilo erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ Zeichnet, daß die in die Kreislaufmahlung einge­ schaltete Walzenpresse (10) und/oder der Sichter (15) beheizt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärme durch gasförmige Wärme­ übertragungsmedien wie Heißluft, Abgas einer Zement­ klinkerproduktionslinie, Rauchgas oder dergleichen, durch elektrische Heizung, Strahlungsheizung, Kon­ taktheizung oder dergleichen in den Mahlprozeß einge­ bracht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Sichter ein dynamischer Sichter (15) eingesetzt wird, der mit Heißgas (18) als Sicht­ luft betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im bzw. vor dem Sichter (15) das zugeführte Gut einer Desagglomerierung und gegebenenfalls einer Feinzerkleinerung wie Prallzerkleinerung unterworfen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gepreßte Gut (Schülpen 13) der Walzenpresse (10) vor seiner Behandlung im Sich­ ter (15) im Walzenspalt wenigstens einer weiteren Walzenpresse wenigstens ein zweites Mal gepreßt wird.

8. Verfahren zur Herstellung von normgerechtem Zement, z. B. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung oder Teilentwässerung des Gipses/ Chemiegipses/Rauchgasgipses durch naßchemische Ver­ fahren, z. B. durch Einsatz von Säuren wie H₂SO₄, HCl, HNO₃ oder Gemische derselben vorgenommen wird.