DE102007046834B4

DE102007046834B4 - Verfahren zur Herstellung von Hüttensandmehl enthaltenden Zementen

Info

Publication number: DE102007046834B4
Application number: DE102007046834A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Clemens; Dietmar Dr.-Ing. Espig
Original assignee: Holcim Technology Ltd
Current assignee: Holcim Technology Ltd
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2027-09-30
Also published as: AU2008306222A1; WO2009043510A3; EP2193108A2; DE102007046834A1; MX2010003507A; US20100242805A1; BRPI0817617A2; WO2009043510A2; CA2701139A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Hüttensandmehl enthaltenden Zementen mittels zweistufiger Mahlung mit den folgenden Schritten:
a) In einer ersten Mahlstufe, der Vormahlstufe, wird Portlandzementklinker zur Vormahlung in eine Mühle (24) eingetragen,
b) das Austragsgut der ersten Mühle (24) geht auf den Eintrag eines dynamischen Sichters (26), dessen Grobkorn zurück zum Eintrag der Mühle (24) geführt wird,
c) der Feingutaustrag (27) des dynamischen Sichters (26) wird direkt und/oder über ein zwischengeschaltetes Reservoir (32) in den Eintrag eines dynamischen Sichters (30) einer zweiten Mahlstufe, der Feinmahlstufe, gegeben,
d) in den Eintrag des dynamischen Sichters (30) der zweiten Mahlstufe wird zusätzlich Hüttensandmehl oder Hüttensandgrieß gegeben,
e) aus dem dynamischen Sichter (30) ausgetragenes Grobgut wird zur Feinmahlung in den Eintrag einer Mühle (40) der zweiten Mahlstufe gegeben,
f) das Austragsgut der Mühle (40) der zweiten Mahlstufe wird in den Eintrag des dynamischen Sichters (30) gegeben,
g) Sulfatträger wird...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hüttensandmehl enthaltenden Zementen und Hochofenzementen nach dem Patentanspruch 1.
Portlandzement wird bekanntlich aus Klinker gemahlen. Der Klinker wird zusammen mit einem Sulfatträger, beispielsweise Gips, in eine Zementmühle eingetragen, beispielsweise eine Gutbettwalzenmühle. Im Hinblick auf die Festigkeit bzw. Feinheit werden verschiedene Zementklassen unterschieden, bei Portlandzement beispielsweise die Klassen CEM I 32,5 R, CEM I 42,5 R und CEM I 52,5 R. Letztere ist diejenige mit der höchsten Festigkeit bei den aufgeführten Portlandzementen. Um die erforderliche Feinheit beispielsweise bei einem CEM I 52,5 R zu erreichen, ist auch bekannt, zweistufig zu mahlen. Zweistufige Mahlverfahren werden angewandt zur Erreichung höherer Massendurchsätze, verbunden mit deutlichen Energieeinsparungen. In einer ersten Mahlstufe arbeitet z. B. eine Gutbettwalzenmühle im Kreislauf mit einem dynamischen Sichter. Der Austrag des dynamischen Sichters wird in den Eintrag z. B. einer Kugelmühle als zweite Mahlstufe gegeben, die im Kreislauf im Verbund mit einem weiteren dynamischen Sichter arbeitet. Das vom Sichter abgeschiedene Fertiggut wird in entsprechende Reservoirs abgeführt. Ungenügend zerkleinertes Mahlgut wird mithin auf den Eintrag der zweiten Mahlstufe zurückgeführt.
Es ist üblich, bei einstufiger Mahlung von Portlandzementen das aufgegebene Mahlgut in einem Arbeitsgang vom Aufgabekorn bis zur Endfeinheit zu mahlen. Ebenfalls ist es üblich, bei der zweistufigen Mahlung das Zwischenprodukt aus der ersten Mahlstufe in den Eintrag der zweiten Mühle zu geben, unabhängig davon, ob sie im Durchlauf (offener Kreislauf) oder im geschlossenen Kreislauf arbeitet.
Portlandzement wird im einstufigen oder zweistufigen Verfahren mit Hilfe von einer oder zwei Mühlen ermahlen. Mit Hilfe von einer oder zwei Mühlen kann auch ein Mehrkomponentenzement hergestellt werden. Die Komponenten werden dabei entweder gemeinsam oder getrennt gemahlen, wobei im letzteren Fall eine separate Mischstufe vorzusehen ist. Für die beschriebenen Mahlanlagen ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich.
Bei Einsatz von Kugelmühlen besitzt die Zuordnung von Mahlkörpergrößen zu zerkleinerndes Korn eine besondere Bedeutung. Die unterschiedliche Wahl von Mahlkugelgrößen resultiert einerseits aus einem unterschiedlichen Mahlwiderstand – beispielsweise von Klinker ca. 12–16 kWh/t und von Hüttensand ca. 18–22 kWh/t – und andererseits aus der oberen Korngröße des Aufgabegutes. Klinker ist wesentlich grobkörniger als beispielweise Hüttensand, was sehr große Mahlkugeln am Mühleneintrag einer ersten Mahlstufe mit 90 bis 100 mm Durchmesser erfordert. Wird zweistufig gemahlen, so ist eine zweite Mahlstufe in der Lage, mit Kugeln von 20 bis 30 mm Durchmesser am Mühleneintrag und 12 mm Durchmesser am Austrag zu arbeiten. Es versteht sich, daß der Kugeldurchmesser in Richtung Mühlenaustrag abnehmen soll.
Aus M. Holland, M. von Seebach, W. Ranze: Drehzahlvariable Antriebe für Gutbett-Walzenmühlen in „Zement-Kalk-Gips 7/1997”, Seite 374–382, ist bekannt, verschiedene Mühlen und jeweils einen Sichter im Kreislauf zu betreiben. Aus EP 0 374 491 A2 ist ein Sichter bekannt, der sich besonders für Mahlanlagen, die mit einer Gutbett-Walzenmühle ausgerüstet sind, eignet. Die aus einer solchen Walzenmühle ausgetragenen Schülpen werden in dem zugleich als Desagglomerator wirkenden Sichter auf einfache Weise aufgelöst.
Aus DE 43 20 025 A2 ist eine Mahlanlage bekannt geworden, die eine Vormühle, insbesondere Gutbettwalzenmühle, einen ersten Sichter zur Sichtung des in der Vormühle zerkleinerten Materials in eine gröbere und eine feinere Fraktion, einen zweiten Sichter zur Sichtung zumindest der feineren Fraktion des ersten Sichters in Grobgut und Feingut und eine Feinmühle, insbesondere eine Kugelmühle, zur Mahlung des Grobgutes des zweiten Sichters aufweist. Die Feinmühle und der zweite Sichter sind über eine, das Gut bis zum zweiten Sichter mechanisch transportierende Fördereinrichtung verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Hüttensandmehl enthaltenden Zementen anzugeben, das auf energiesparende und den Gebrauchswert des Zements steigernde Weise durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Portlandzementklinker zur Vermahlung in eine erste Mahlstufe, die Zementmühle, eingetragen. Das Austragsgut der ersten Mahlstufe wird direkt und/oder über ein zwischengeschaltetes Reservoir in den Eintrag eines dynamischen Sichters mit einem für das Zwischenprodukt gewähltem Trennschnitt gegeben. Das Grobgut des dynamischen Sichters der zweiten Mahlstufe wird auf den Eintrag der Mühle der zweiten Mahlstufe gegeben. In den Eintrag des dynamischen Sichters der zweiten Mahlstufe wird zusätzlich Hüttensandmehl oder Hüttensandgrieß gegeben. Das Austragsgut aus dem dynamischen Sichter wird zur Feinmahlung in den Eintrag einer zweiten Mühle gegeben. Das Austragsgut der Mühle der zweiten Mahlstufe wird in den Eintrag des dynamischen Sichters gegeben. Sulfatträger wird entweder dem Eintrag der ersten Mühle, dem Eintrag des dynamischen Sichters oder dem Eintrag der zweiten Mühle zugeführt. Das Feingut des dynamischen Sichters wird einem Reservoir zugeführt.
Vorteilhaft kann auch eine Vertikalrollenmühle oder eine im Kreislauf arbeitende Rührwerkskugelmühle verwendet werden.
Mit der Erfindung erfolgt eine Nachfeinung bei der gemeinsamen Fertigmahlung der Hüttensandmehl enthaltenden Zemente mittels einer im Kreislauf arbeitenden Mühle.
Die Besonderheit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß der Portlandzement für eine Nachmahlung zuerst einem dynamischen Sichter zugeführt wird, so daß lediglich die anfallenden Sichtergrieße den Mühleneintrag speisen. Sulfatträger kann gemeinsam mit Klinker in der ersten Mühle vermahlen werden. Im anderen Fall wird Sulfatträger dem Eintrag des dynamischen Sichters zugeführt. Alternativ wird Sulfatträger in den Eintrag der zweiten Mühle gegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von einer Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Zweistufenmahlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In der 1 ist eine zweistufige Mahlanlage dargestellt. Aus einem Klinkersilo 20 und einem Sulfatträger- oder Gipssilo 22 werden die zu vermahlenden Materialien in eine erste Mühle 24 eingetragen, die eine Kugel-, Gutbettwalzen- oder eine Vertikal-Rollenmühle sein kann. Der Austrag 25 der Mühle 24 geht auf den Eintrag eines dynamischen Sichters 26. Dessen Grobkorn gelangt bei 28 zurück zum Eintrag der ersten Mühle 24. Der Feingutaustrag 27 des dynamischen Sichters 26 geht auf einen dynamischen Sichter 30. Alternativ geht das austragende Feingut 27 des Sichters 26 in ein Silo 32, das ebenfalls mit dem Eintrag des dynamischen Sichters 30 verbunden ist. Aus einem weiteren Silo 34 wird feinteiliges Hüttensandmehl (HSM) oder Hüttensandgrieß (HSG), dem Eintrag des dynamischen Sichters 30 zugeführt. Feinteiliger getrockneter Sulfatträger wird aus einem Silo 36 gemeinsam mit dem Klinkermehl und dem Zumahlstoff auf den Sichter 30 aufgegeben werden. Erfolgt die Zugabe des feinteiligen Sulfatträgers nicht vor dem dynamischen Sichter 30, so kann alternativ die Dotierung auch aus Silo 38 unmittelbar vor der Mühle 40 erfolgen.
Das Grobkorn 39 aus dem dynamischen Sichter 30 gelangt in den Eintrag der Mühle 40, die beispielsweise eine Kugelmühle, eine Vertikalrollenmühle, oder eine Rührwerkskugelmühle sein kann. Die Kugelmühlengattierung ist in diesem Falle für eine Fein- und Feinstzerkleinerung ausgelegt. Der Austrag der Mühle 40 gelangt bei 41 in den Eintrag des dynamischen Sichters 30. Das Feingut des dynamischen Sichters 30 wird über die Förderstrecke 31 in ein Zementsilo 42 eingetragen. Dieses Feingut ist Portlandhüttenzement oder Hochofenzement hohen Feinheitsgrades, wobei dieser über den dynamischen Sichter 30 und die Mühle 40 eingestellt werden kann. Die für den beschriebenen Prozeß aufzuwendende Energie ist im Verhältnis zu herkömmlichen Mahlanlagen deutlich reduziert.
Die Umsetzung der vorgeschlagenen Technologie wird anhand der nachstehenden Ausführungsbeispiele demonstriert. Grundlage dafür ist das gewonnene Datenmaterial über einen bilanzierten Referenzzustand (*) einer im offenen Kreislauf (Durchlauf) betriebenen Feinmühle zur Zementmahlung. Dieser Zement-Feinmühle wird im weiteren ein dynamischer Sichter vorgeschaltet. Für Mühle und Sichter werden Transportwege des Mahlgutes realisiert, die den Betrieb im geschlossenen Mahlkreislauf Sichter-Mühle ermöglichen.

(*) Die bilanzierte Feinmühle zur Zementmahlung besteht aus einer Einkammer-Rohrkugelmühle 3,6 m Dmr. × 10,5 m Länge.
(Fall A) Einsatz der mit einem dynamischen Sichter im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Zement-Feinmühle zur Herstellung eines Portlandhüttenzementes CEM II/A-S 52,5 durch simultane Sichtung von Klinkermehl und Hüttensandmehl, die in geeigneten Mahlanlagen getrennt vorgemahlen wurden, so daß erfindungsgemäß lediglich die anfallenden Sichtergrieße in der Zementmühle nachgemahlen werden, bis das nachgemahlene Gut im Sichterfeingut als Fertigzement ausgetragen wird.

Tabelle 1 enthält die wesentlichen Parameter zu den o. a. Ausführungsbeispielen. Tabelle 1: Erreichbare Kenngrößen einer zweiten Mahlstufe Sichter und Feinmühle im geschlossenen Kreislauf

	Referenzzustand (*) für Fall A Durchlaufmahlung in Feinmühle ø 3.6 m × 10.5 m	Fall A Kreislaufmahlung Sichter + Feinmühle ø 0 3.6 m × 10.5 m
Produkt	CEM I 52,5 R	CEM II/A-S 52,5
Durchsatz gesamt t/h	59	70
Komponente A (Zugabestelle Sichteraufgabe)	Klinkermehl	Klinkermehl
d'_RRSB μm	14,4	14,4
n_RRSB	1,00	1,00
Blaine-Wert cm²/g	3600	3600
Komponente B (Zugabestelle Sichteraufgabe)	-	Hüttensandmehl
Blaine-Wert cm²/g	-	4000
Rezeptur A%:B%	-	80:20
Sichter Trennkorn μm	-	15
ungesichteter Anteil %	-	30
Sichteraufgabemenge t/h	-	193
Komponente A: Anteil über Sichter direkt in das Fertigprodukt %	-	43
Komponente B: Anteil über Sichter direkt in das Fertigprodukt %	-	42
Grießemenge = Mühlendurchsatz t/h	-	123
Blainewert cm²/g	5250	5700
d'RRSB μm	10,7	8,9
n RRSB	0,81	0,94
Mahlkugelfüllgrad der Feinmühle %	24	28
Wirkleistung der Feinmühle kW	1640	1900

Nachfolgend einige Bemerkungen zu den Beispielen:

• Die benötigten Ausgangsdaten entstammen dem aufgenommenen Referenzzustand (*), s. Tabelle 1, Spalte 2, bzw. den Mahlbarkeitskennkurven der Komponenten, zum Beispiel gemäß Zeisel- oder Bondtest.
• Der Kornaufbau des Fertiggutes wurde für die jeweilige Zementsorte in Form von Sollfeinheitskennwerten vorgegeben.
• Die in der Tabelle zusammengestellten wesentlichen Kenngrößen-Massenströme (trocken), Parameter der Sichtertrennkurve sowie die Feinheitskenngrößen, wurden durch Modellrechnungen mittels Fließschemasimulation bestimmt.
• Zur Berechnung der Mahlanlage innerhalb der Fließschemasimulation dient ein prädiktives Berechnungsmodell.
• Zur Berechnung der Sichterströme dient ein geeignetes parametriertes Kennfeld: Trennkorn und ungesichteter Anteil in Abhängigkeit von Aufgabefeinheit, Beladung und Sichterdrehzahl.
• Der Ausweis der berechneten Blaine-Werte berücksichtigt die Korrelation zwischen der rechnerischen Oberfläche und verfügbaren Blaine-Analysewerten.
• Die Vorgehensweise orientiert sich primär auf den Einsatz herkömmlicher Rohrkugelmühlen, ist jedoch auf andere Zerkleinerungsmaschinen (Gutbettwalzenmühlen, Wälzmühlen usw.) übertragbar.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Hüttensandmehl enthaltenden Zementen mittels zweistufiger Mahlung mit den folgenden Schritten: a) In einer ersten Mahlstufe, der Vormahlstufe, wird Portlandzementklinker zur Vormahlung in eine Mühle (24) eingetragen, b) das Austragsgut der ersten Mühle (24) geht auf den Eintrag eines dynamischen Sichters (26), dessen Grobkorn zurück zum Eintrag der Mühle (24) geführt wird, c) der Feingutaustrag (27) des dynamischen Sichters (26) wird direkt und/oder über ein zwischengeschaltetes Reservoir (32) in den Eintrag eines dynamischen Sichters (30) einer zweiten Mahlstufe, der Feinmahlstufe, gegeben, d) in den Eintrag des dynamischen Sichters (30) der zweiten Mahlstufe wird zusätzlich Hüttensandmehl oder Hüttensandgrieß gegeben, e) aus dem dynamischen Sichter (30) ausgetragenes Grobgut wird zur Feinmahlung in den Eintrag einer Mühle (40) der zweiten Mahlstufe gegeben, f) das Austragsgut der Mühle (40) der zweiten Mahlstufe wird in den Eintrag des dynamischen Sichters (30) gegeben, g) Sulfatträger wird entweder der Mühle (24) der ersten Mahlstufe oder in feinteiliger und getrockneter Form dem Eintrag des dynamischen Sichters (30) oder dem Eintrag der Mühle (40) der zweiten Mahlstufe in feinteiliger Form zugeführt und h) das Feingut des dynamischen Sichters (30) wird einem Reservoir (42) zugeführt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mühle (24) der ersten Mahlstufe eine Kugel-, Gutbettwalzen- oder Vertikalrollenmühle verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mühle der zweiten Mahlstufe eine Kugelmühle, eine Vertikalrollenmühle oder eine Rührwerkskugelmühle verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dafür vorgesehenen Reservoiren an geeigneten Stellen Mahlhilfen und/oder Stoffe zur Passivierung der Chromatreaktion und/oder Substanzen, die die Produkteigenschaften der Zemente beeinflussen, wie beispielsweise das Fließverhalten, die Betonverdichtung, Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, zugegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dafür vorgesehenen Reservoiren am Mühleneintrag der Mühle der zweiten Mahlstufe Zumahlstoffe zugegeben werden, die mit ihren Körnungen dem Zerkleinerungsverhalten einer feingattierten Mühle entsprechen.