Herstellung von Zementen mit separater Feinstmahlung

Treiber, Kevin GND

Die Nutzung besonders effizienter Mahlanlagen wie der Gutbett-Walzenmühle und der Vertikal-Wälzmühle zur Zement-Fertigmahlung wurde in Deutschland bisher nicht realisiert. Besonders feine Zemente mit breiten Korngrößenverteilungen können mit diesen Anlagen oft nicht effizient und betriebssicher hergestellt werden. Gutbett-Walzenmühlen werden jedoch häufig in mehrstufigen Verfahren eingesetzt. Hier wird das gesamte Material nachzerkleinert. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand von CEM I-Zementen untersucht, inwiefern die anteilige Nachmahlung von vorgemahlenen Mehlen aus Hochdruckzerkleinerungsanlagen und anschließende Mischung (kurz: separate Feinstmahlung) die Zementeigenschaften bekannter Zemente (z.B. aus einer Kugelmühle) nachbilden und gleichzeitig den spezifischen Energiebedarf reduzieren kann. Um aus Zwischenprodukten unterschiedlicher Feinheit eine gewünschte Korngrößenverteilung herzustellen, besteht eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren vorgeschlagen, um aus praktisch herstellbaren Zwischenprodukten eine gewünschte Mischung herzustellen. Durch kleintechnische Untersuchungen mit einer Vertikal-Wälzmühle und einer diskontinuierlich betriebenen Rührwerkskugelmühle wurde der Einfluss der separaten Feinstmahlung auf die Zementeigenschaften untersucht. Ferner wurden praxisnahe Regeln zur Anwendung der separaten Feinstmahlung definiert. Der spezifische Energiebedarf bei der separaten Feinstmahlung wurde durch Untersuchungen mit Anlagen in Industrieumgebung bewertet. Hierzu wurden exemplarisch für die Hochdruckzerkleinerung im 1. Mahlschritt eine Argo-Mühle und für die Feinstmahlung im 2. Mahlschritt eine Netzsch-Rührwerkskugelmühle verwendet. Der genutzte Klinker wurde ohne Sulfatträger und ohne Mahlhilfsmittel gemahlen. Dennoch wurde der spezifische Energiebedarf im Vergleich zur Werksku-gelmühle um 15-25 % reduziert. Durch verfahrenstechnische Optimierungen der Anlagen und besonders durch die Nutzung von Mahlhilfsmitteln kann der spezifische Energiebedarf der separaten Feinstmahlung weiter reduziert werden.

In Germany the use of very efficient grinding plants such as high-pressure grinding rolls (HPGR) and the vertical roller mill (VRM) for cement finish grinding has not been realized yet. The production of very fine cements with wide particle size distributions is limited with these mills. However, HPGR and ball mills are often used in multi-stage processes. The entire material is comminuted again in the second stage. The present study investigates, how ultra-fine grinding of small amounts of pre-ground intermediate products from high-pressure grinding plants and subsequent blending (in short: separate ultra-fine grinding) can replicate the cement properties of known cements (e.g. ground in a ball bill) and reduce the specific energy demand at the same time. In order to reproduce a desired particle size distribution by use of intermediate products of different fineness, a large number of combinations exist. In the present work, a method is proposed to produce a desired mixture from practically produci-ble intermediates. By means of small-scale investigations with a VRM and a discontinuously operated stirred-media mill, the influence of separate ultra-fine grinding on the cement properties was investigated. Furthermore, practical rules for the application of separate ultra-fine grinding were defined. The specific energy demand for separate ultra-fine grinding was evaluated by investigations with grinding plants in an industrial environment. For this purpose, an Argo mill was used as an example for high-pressure grinding in the 1st grinding step and a Netzsch stirred-media mill for fine grinding in the 2nd grinding step. The clinker was ground without sulphate carrier and without grinding aids. Nevertheless, the specific energy demand was reduced by 15-25% compared to the ball mill. The specific energy demand of the separate ultra-fine grinding can be further reduced by optimizing the grinding plants and, in particular, by using grinding aids.

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Treiber, Kevin: Herstellung von Zementen mit separater Feinstmahlung. Clausthal-Zellerfeld 2021. TU Clausthal.

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