DE102007025094A1

DE102007025094A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zement

Info

Publication number: DE102007025094A1
Application number: DE200710025094
Authority: DE
Inventors: Wilfried Kreft
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2008-12-04
Also published as: WO2008145522A1

Abstract

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch, wobei der hydraulische Klinker separat vom latent hydraulischen Mineralgemisch gebrannt wird und das latent hydraulische Mineralgemisch durch Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien und anschließendem Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch.
Die Herstellung von Zementen durch Verschnitt von hydraulischem Klinker mit latent hydraulischen Stoffen aus der Stahlindustrie, wie Hochofenschlacke, Hüttensand, Trass oder Ölschieferasche, ist eine bekannte Technik die im Vergleich zur Herstellung von Zementen aus reinem Portland-Zementklinker eine deutliche Einsparung von Wärmeenergie und eine Verminderung der CO₂-Emission bewirkt.
In der EP-A2-1 741 683 wird zur Herstellung von Zementklinker zunächst eine Kalkkomponente mit Konverterschlacke und/oder Elektrostahlwerkschlacke und gegebenenfalls weiteren Inhaltsstoffen vermischt, um so dann die so erhaltene Mischung zu brennen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Schlacke noch einmal unter Energieaufwand gebrannt wird, obwohl sie bereits ohne Brennen latent hydraulisch ist.
Dennoch ist dieses Verfahren gegenüber einer Herstellung aus reinem Portland-Zementklinker unter energetischen Gesichtspunkten wesentlich günstiger.
Um eine weitere Energieeinsparung zu erreichen, ist es weiterhin bekannt, die Hochofenschlacke bzw. einen anderen latent hydraulischen Stoff erst nach dem Brennen des hydraulischen Klinkers zuzugeben und gemeinsam zu vermahlen. Auf diese Weise kann eine weitere Energieeinsparung und eine verminderte CO₂-Emission erreicht werden.
Es stehen aber leider nicht überall ausreichend große Mengen an latent hydraulischen Stoffen zur Verfügung, die es gestatten, solche Zemente herzustellen.
Der Erfindung liegt darin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Zement anzugeben, die auch in solchen Fällen eine Einsparung von Wärmeenergie und eine Verminderung der CO₂-Emission ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch, wird der hydraulische Klinker separat vom latent hydraulischen Mineralgemisch gebrannt, während das latent hydraulische Mineralgemisch durch Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien und anschließendes Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt wird.
Da für das Brennen des latent hydraulischen Mineralgemisches erheblich weniger Wärmeenergie eingesetzt werden muss als beim Brennen von reinem Portland-Zementklinker, kann auf diese Weise eine Senkung des Energiebedarfs und eine Verminderung der CO₂-Emission auch dann erreicht werden, wenn keine Hochofenschlacke oder andere latent hydraulischen Stoffe vorliegen.
Bei der Anlage zur Herstellung von Zement ist wenigstens ein Ofen zum Brennen des hydraulischen Klinkers und des latent hydraulischen Mineralgemisches, Mittel zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers und des separat davon hergestellten latent hydraulischen Mineralgemisches sowie eine Mahleinrichtung zum gemeinsamen Vermahlen des Gemisches aus hydraulischem Klinker und latent hydraulischem Mineralgemisch vorgesehen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der hydraulische Klinker und das latent hydraulische Mineralgemisch derart miteinander vermischt, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers im Bereich von 3 bis 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.% liegt.
Weiterhing werden die Rohmaterialien des latent hydraulischen Mineralgemisches vorzugsweise so zusammengestellt, dass das latent hydraulische Mineralgemisch einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO aufweist. Im Vergleich dazu weist der hydraulische Klinker vorzugsweise ein Bestandteil von 60 bis 70 Gew.% CaO auf.
Für das Brennen des hydraulischen Klinkers bzw. das Schmelzen des latent hydraulischen Mineralgemisches werden in einer bevorzugten Ausführungsform separate Brennöfen verwendet, um den Brennvorgang optimal auf das zu brennende Gut abstimmen zu können.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutet.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eine Anlage zur Herstellung von Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker und einem latent hydraulischen Mineralgemisch.
Die Anlage besteht im Wesentlich aus einem ersten Verfahrensstrang 1 zur Herstellung eines hydraulischen Klinkers 2 und einem zweiten Verfahrensstrang 3 zur Herstellung eines latent hydraulischen Mineralgemisches 4. Der erste Verfahrensstrang 1 umfasst insbesondere einen Ofen 5 sowie einen nachgeschalteten Kühler 6. Die für die Herstellung des hydraulischen Klinkers 2 erforderlichen Rohmaterialien 7 werden dem Ofen 5 in geeigneter Form zugeführt. Vor dem eigentlichen Brennvorgang werden die Rohmaterialien in üblicher Art und Weise vorgewärmt und/oder vorcaliciniert.
Auch beim zweiten Verfahrensstrang 3 ist ein Ofen 8 mit einem nachgeschalteten Kühler 9 vorgesehen, um durch Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien 10, anschließendem Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und nachfolgendem Kühlen das latent hydraulische Mineralgemische 4 herzustellen.
Weiterhin sind Mittel 11 zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers 2 und des latent hydraulischen Mineralgemisches 4 vorgesehen. Diese Mittel können beispielsweise durch Dosierbandwagen gebildet werden. Das Verhältnis der beiden Komponenten kann dadurch den entsprechenden Anforderungen angepasst werden. Vorzugsweise liegt der Anteil des hydraulischen Klinkers im Bereich von 3 bis 40 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.%.
Das entstehende Gemisch 12 wird, gegebenenfalls unter Zugabe weitere Bestandteile 13, wie Gips und anderen Additiven, in einer Mahleinrichtung 14 zu Zement 15 vermahlen.
Statt der Verwendung von zwei Öfen 5, 8, wäre es natürlich auch denkbar, einen Ofen für das Brennen bzw. Schmelzen der beiden Komponenten zu verwenden. Das Vorsehen von zwei Öfen hat jedoch den Vorteil, dass diese an das zu brennende Gut angepasst werden können. So ist insbesondere der Energieaufwand zum Brennen der Rohmaterialien 10 für das latent hydraulische Mineralgemisch sehr viel geringer als beim Brennen der Rohmaterialien des hydraulischen Klinkers 2, da für die Entsäuerung der kalkärmeren Rohmaterialien 10 weniger Wärmeaufwand erforderlich ist. Das latent hydraulische Mineralgemisch weist zweckmäßigerweise einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO auf, während der entsprechende Bestandteil an CaO beim hydraulischen Klinker zwischen 60 bis 70 Gew.% beträgt.
Werden der hydraulische Klinker 2 und das latent hydraulische Mineralgemisch 4 in einem Verhältnis von 1:3 miteinander vermischt, kann der Wärmebedarf gegenüber einem aus reinem hydraulischen Klinker hergestellten Zement um ca. 30% reduziert werden. Noch stärker wird dabei die Emission von CO₂ aus CaCO₃ und CO₂ aus der Brennstoffverbrennung reduziert. Dadurch ergeben sich große Vorteile für die Wärmewirtschaft und eine deutlich reduzierte Umweltbelastung.

Aus der nachfolgend angeführten Tabelle lässt sich beispielhaft eine mögliche Zusammensetzung der Rohmaterialien für den hydraulischen Klinker 2 bzw. das latent hydraulische Mineralgemisch entnehmen:

Hauptbestandteile in Gew.%	Rohmaterialien 7 für den hydraulischen Klinker 2	Rohmaterialien 10 für das latent hydraulische Mineralgemisch 4
SiO₂	21,77	33,50
Al₂O₃	5,50	14,98
TiO₂	0,26	0,63
Fe₂O₃	3,14	0,93
Mn₂O₃	0,07	0,22
CaO	66,07	36,71
MgO	1,75	9,94

Durch das obenbeschriebene Verfahren ist es möglich, einen Zement durch Verschnitt von hydraulischem Klinker mit einem latent hydraulischem Mineralgemisch auch dann herzustellen, wenn kein latent hydraulischer Mineralstoff, wie beispielsweise Hochofenschlacke, zur Verfügung steht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1741683 A2 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Zement (15) durch Verschnitt von hydraulischem Klinker (2) und einem latent hydraulischen Mineralgemisch (4), wobei der hydraulische Klinker separat vom latent hydraulischen Mineralgemisch gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das latent hydraulische Mineralgemisch (4) durch Zusammenstellung gewünschter Rohmaterialien (10) und anschließendem Brennen bzw. Schmelzen dieser Rohmaterialien und Kühlen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) miteinander vermischt und anschließend gemeinsam zu Zement (10) vermahlen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) derart miteinander vermischt werden, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers (2) im Bereich von 3 bis 40 Gew.%, liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klinker (2) und das latent hydraulische Mineralgemisch (4) derart miteinander vermischt werden, dass der Anteil des hydraulischen Klinkers (2) im Bereich von 20 bis 30 Gew.%, liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmaterialien (10) des latent hydraulischen Mineralgemisches (4) so zusammengestellt werden, dass das latent hydraulische Mineralgemisch (4) einen Bestandteil von 30 bis 40 Gew.% CaO aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohmaterialien (7) des hydraulischen Klinkers (2) so zusammengestellt werden, dass der hydraulische Klinker (2) einen Bestandteil von 60 bis 70 Gew.% CaO aufweist.
Anlage zur Herstellung vom Zement (15) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, wenigstens ein Ofen (5, 8) zum Brennen des hydraulischen Klinkers (2) und des latent hydraulischen Mineralgemisches (4), Mittel (11) zum Zusammenführen des hydraulischen Klinkers (2) und des separat davon hergestellten latent hydraulischen Mineralgemisches (4) sowie einer Mahleinrichtung (14) zum gemeinsamen Vermahlen des Gemisches aus hydraulischem Klinker und latent hydraulischem Mineralgemisch.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ofen (5) zum Brennen des hydraulischen Klinkers (2) und ein zweiter Ofen (8) zum Brennen des latent hydraulischen Mineralgemisches (4) vorgesehen ist.