LU503625B1 - Mechanische Aktivierung von Tonen - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Aktivierung von mineralischem Material, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Trocknen und Grobzerkleinern des mineralischen Materials, b) Überführen des mineralischen Materials in einer ersten Feinstmühle 40, c) Mahlen des mineralischen Materials in der ersten Feinstmühle 40, d) Entnehmen des mineralischen Materials aus der ersten Feinstmühle 40, e) Überführen des mineralischen Materials in einer zweite Feinstmühle 70, f) Mechanisches Aktivieren des mineralischen Materials in der zweiten Feinstmühle 70, g) Entnehmen des aktivierten mineralischen Materials aus der zweiten Feinstmühle 70.
Description
Mechanische Aktivierung von Tonen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Aktivierung von Tonen.
Insbesondere im Bereich der Zementindustrie haben sich aktivierte Tone als Zusatzstoff etabliert. Der derzeit übliche Weg ist die Trocknung und Calcinierung der Tone, also eine thermische Aktivierung. Hierbei wird zum einen Energie für die Erwärmung benötigt, zum anderen kann die hohe Temperatur auch weitere Stoffveränderungen bewirken, die gegebenenfalls unerwünscht sind. Ferner erfordert der thermische Prozess eine
Rauchgasreinigung zur Abscheidung der entstehenden Stickoxid- und Schwefeloxid-
Emissionen. Außerdem erfordert der thermische Prozess künftig den Einsatz von
Verfahren zur Abscheidung und gegebenenfalls Reinigung des erzeugten beziehungsweise freigesetzten Kohlendioxids.
Aus der WO 2017 / 008 863 A1 ist ein Verfahren und eine Anlagenanordnung zum
Aufbereiten und Aktivieren eines Rohstoffes bekannt.
Aus der EP3909682A1 ist ein Verfahren und eine Wälzmühle zum thermomechanischen Aktivieren eines Tongemisches bekannt.
Aus der DE 10 2015 106 109 A1 ist ein Verfahren zur tribo-chemischen Aktivierung von
Bindemitteln und Zusatzstoffen bekannt.
Da es sich bei Tonen um ein komplexes System handelt (insbesondere im Vergleich zum
Brennen von Kalkstein) führen unterschiedliche Aktivierungsverfahren zu unterschiedlichen Produkten (aktivierten Tonen) mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Ebenso führt die Unterschiedlichkeit der verwendbaren Tone dazu, dass nicht jedes
Verfahren für jeden Ton verwendbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Aktivierungsverfahren bereitzustellen, um andere Tonqualitäten einsetzen zu können als sie derzeit als geeignet für eine
Kalzinierung von Ton angesehen werden oder andere Produkteigenschaften erzielen zu können. Insbesondere soll eine Erweiterung der möglichen Rohmaterialbasis auf insbesondere muskovitische, illitische oder chloritische Tone möglich sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur mechanischen Aktivierung von mineralischem Material. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Trocknen und Grobzerkleinern des mineralischen Materials, b) Überführen des mineralischen Materials in eine erste Feinstmühle, ©) Mahlen des mineralischen Materials in der ersten Feinstmühle, d) Entnehmen des mineralischen Materials aus der ersten Feinstmühle, e) Überführen des mineralischen Materials in eine zweite Feinstmühle, f) Mechanisches Aktivieren des mineralischen Materials in der zweiten
Feinstmühle, 9) Entnehmen des aktivierten mineralischen Materials aus der zweiten Feinstmühle.
In Schritt a) erfolgt zunächst ein erstes Trocknen und Grobzerkleinern. Hierbei kann die
Reihenfolge von Trocknen und Grobzerkleinern beliebig sein, diese kônnen auch (partiell) gleichzeitig erfolgen. Dieses ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik gut bekannt. Feinstmühlen, also Mühlen, welche eine besonders geringe PartikelgrôBe erzeugen können, können meist mit zu grobem Material nicht betrieben werden. Zum anderen sind Feinstmühlen auf die Feinstvermahlung optimiert und daher für eine
Grobzerkleinerung ungeeignet und unwirtschaftlich. Daher ist es üblich und sinnvoll, eine
Grobzerkleinerung vor der Zuführung zu einer Feinstmühle durchzuführen. Des Weiteren ist eine Hauptanwendung die Aktivierung von Tonen, aber auch beispielsweise von auf
Halden gelagerten Schlacken. Daher weisen die Edukte meistens eine zu hohe
Ausgangsfeuchte auf, sodass eine Trocknung notwendig ist. Beides ist auch vor einer konventionellen thermischen Aktivierung üblich und kann in analoger Weise erfolgen.
Der wesentliche Punkt ist, dass das aktivierte mineralische Material eben direkt der zweiten Feinstmühle entnommen wird und sich somit eben nicht erst ein thermischer
Aktivierungsschritt anschließt. Die Aktivierung erfolgt also somit bereits vollständig in der zweiten Feinstmühle. Die Aktivierung erfolgt also in dem Schritt f) und somit während des
Mahlvorgangs.
Die erste Feinstmühle in Schritt c) wird somit in der Art betrieben, wie dieses üblich ist.
Es wird also das Mahlgut so lange gemahlen (und mit so viel Energie beaufschlagt), um zur minimalen Partikelgröße zu kommen. Es erfolgt also ein reiner klassischer
Mahlvorgang.
Der Betrieb der zweiten Feinstmühle in Schritt f) unterscheidet sich hiervon grundlegend.
Hier wird das Mahlgut praktisch mit der geringsten zu erreichenden Partikelgröße der zweiten Feinstmühle zugeführt. Beim Vermahlen eines Materials stellt man in
Abhängigkeit vom Energieeintrag drei Stadien fest. Im ersten Stadium sinkt die
Partikelgröße (mehr oder weniger linear) zum Energieeintrag. Vereinfacht ausgedrückt, je mehr man mahlt, um so feiner wird das Produkt. Dieses ist der Betriebsbereich der ersten Feinstmühle (Rittinger-Zone). Hierfür gibt es jedoch eine Grenze, eine
Partikelgröße, die kaum mehr zu unterschreiten ist. Ab diesem Punkt kommt eine zweite
Stufe, bei der sich die Partikelgröße mit weiterem Energieeintrag nicht verändern lässt (Aggregations-Zone). Aus wirtschaftlichen Gründen vermeidet man daher den Übergang von der ersten Stufe zur zweiten Stufe, da für mehr Aufwand eben kein weiterer Effekt zu verzeichnen ist. Wird die Energiezufuhr noch weiter erhöht, so kann eine dritte Stufe erreicht werden, bei der sogar wieder ein Anstieg der Partikelgröße feststellbar ist (Agglomerations-Zone). Dieser Bereich wird bei einer Vermahlung daher noch viel eher vermieden, da mit weniger Aufwand ein besseres Ergebnis zu erzielen ist.
Erfindungsgemäß wird aber die zweite Feinstmühle gerade ausschließlich in diesem
Bereich betrieben, welcher normalerweise ausdrücklich vermeiden wird. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine Aktivierung direkt in der zweiten Feinstmühle möglich ist, da bei hohen Energieeinträgen, also in der dritten Stufe, es zu Veränderungen des Materials selbst kommt, die beispielsweise bei Tonen, ebenso wie eine thermische Aktivierung, zu einer Aktivierung führt, also zu einer Reaktivität, die die Verwendung als Bindemittel (und damit als Klinkerersatz) ermöglicht. Daher kann bei derart hohen Energieeinträgen auf eine anschließende thermische Behandlung verzichtet werden.
Hierbei hat sich jedoch herausgestellt, dass der Energiebedarf für eine reine mechanische Aktivierung höher ist, als für eine thermische Aktivierung. Daher erscheint das erfindungsgemäße Verfahren zunächst gegenüber der konventionellen thermischen
Aktivierung nachteilig. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das erfindungsgemäße
Verfahren, trotz des vergleichsweise hohen Energiebedarfs vorteilhaft, insbesondere für die Aktivierung von Tonen ist. Gerade bei komplexen Ausgangsstoffen, wie zum Beispiel
Tonen kommt es bei einer thermischen Aktivierung regelmäßig zu mehreren negativen
Effekten. Zum einen ist bekannt, dass beispielsweise aus Tonen bei erhöhter Temperatur
Stoffe gasförmig austreten können, die eine aufwändigere Abgasreinigung erfordern.
Durch den Verzicht auf höhere Temperaturen kann dieses vermieden werden. Zum anderen werden bei erhöhter Temperatur der Aktivierung oftmals farbgebende
Komponenten, beispielsweise Eisenverbindungen aufoxidiert, was im Falle von hohen
Eisengehalten zu einer ungewünschten Rotfärbung des Produkts führt. Um dieses zu vermeiden ist entweder eine Schutzgasatmosphäre oder eine anschießende Reduktion notwendig, was beides aufwändig ist. Somit wird zwar für das erfindungsgemäße
Verfahren für den eigentlichen Aktivierungsschritt der Energiebedarf erhöht, es vereinfacht sich aber die Abgasbehandlung und eine anschließende Reduzierung kann vermieden werden. So kann der gesamte Vorgang der Aktivierung zur Herstellung eines marktfahigen Bindemittels effizient vereinfacht werden. Des Weiteren weisen unterschiedliche Tonminerale unterschiedliche optimale Aktivierungstemperaturen auf.
So werden beispielsweise Minerale der Kaolin- und der Chloritgruppe bei deutlich niedrigeren Temperaturen aktiviert als zum Beispiel Minerale der Glimmergruppe (Muskovit, Illit und andere) Wählt man bei Tonen, die Minerale dieser Gruppen enthalten, fur die thermische Aktivierung die optimale Aktivierungstemperatur von Kaolinit, so werden Minerale wie Muskovit und Illit noch nicht aktiviert. Wählt man hingegen für die thermische Aktvierung die deutlich höhere Aktivierungstemperatur von Muskovit und Illit, so kommt es aufgrund der Bildung neuer Mineralphasen, insbesondere Spinelle, zum
Überbrennen des Kaolinit, was eine Deaktivierung zur Folge hat. Diese Differenzierung der Tonminerale bezüglich der optimalen Aktivierungstemperatur entfällt hingegen bei der mechanischen Aktivierung.
Es können hierbei beispielsweise und bevorzugt auch zwei oder mehr zweite
Feinstmühlen parallel betrieben werden und so eine notwendige längere Verweilzeit in der zweiten Feinstmühle kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Mahlen in Schritt f) mit einem
Energieeintrag pro Mahlraumvolumen von wenigstens 100 kW / m3, bevorzugt von wenigstens 200 kW / m3, durchgeführt. Ein üblicher Wert für eine Kugelmühle als Beispiel einer Feinstmühle liegt üblicherweise eher bei 20 kW/ m* und somit deutlich niedriger (und energetisch günstiger). Hierbei ist als das Mahlraumvolumen das im Inneren der zweiten Feinstmühle zur Verfügung stehende Volumen zu verstehen, also das freie
Volumen, wenn kein Material und beispielsweise auch keine Kugeln in der zweiten
Feinstmühle sind. Zur Mühle gehörende Bauteile, zum Beispiel eine Welle, die im Inneren beispielsweise beweglich angeordnet ist, zählt somit nicht zum Mahlraumvolumen, da dieses Volumen eben nicht durch Material einnehmbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Feinstmühle kontinuierlich betrieben. Dieses bedeutet, dass sowohl gemäß Schritt e) mineralisches
Material kontinuierlich in die zweite Feinstmühle eingetragen und gleichzeitig kontinuierlich gemäß Schritt g) aktiviertes mineralische Material entnommen wird.
Bevorzugt wird die zweite Feinstmühle daher als Durchlaufmühle mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zwischen Schritt d) und Schritt e) eine erste größenselektive Trennung in eine erste Grobfraktion und eine erste
Feinfraktion durchgeführt. Die erste Feinfraktion wird in Schritt e) überführt und die erste
Grobfraktion wird in Schritt b) zurückgeführt. Da die erste Feinstmühle in dem reinen
Mahlbereich betrieben wird, macht es Sinn, nur die Feinfraktion in die zweite Feinstmühle zu überführen und so sicherzustellen, dass in der zweiten Feinstmühle eben keine
Mahlarbeit mehr verrichtet werden muss und kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erste größenselektive
Trennung derart durchgeführt, dass die Größengrenze zwischen der ersten Grobfraktion und der ersten Feinfraktion der mit der ersten Feinstmühle erreichbaren geringsten
PartikelgröRe mal einem Faktor von 2 entspricht. Je nach Mühle, Mahlkôrper und zu mahlendem Material ist die minimal zu erreichende geringste Partikelgröße variabel, aber durch das oben beschriebene Verhältnis zwischen eingebrachter Energie und — PartikelgrôBe eben nicht veränderbar. Wäre also beispielsweise für eine gegebene
Kombination die geringste PartikelgrôBe 5 um, so würde als Größengrenze 10 um gewählt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nach Schritt g) eine zweite größenselektive Trennung in eine zweite Grobfraktion und eine zweite Feinfraktion durchgeführt, wobei die zweite Grobfraktion als Produkt entnommen wird, und die zweite
Feinfraktion in Schritt e) zurückgeführt und hier wiederum die zweite Grobfraktion als
Produkt entnommen wird. Beispielsweise erfolgt die Trennung mittels eines Sichters.
Hierbei wird die zweite Feinfraktion zurückgeführt, da die Aktivierung mit einer
Vergrößerung der Partikel verbunden ist. Dieses unterscheidet sich grundlegend von der normalen Trennung und Rückführung bei einer Mühle, bei der die Grobfraktion normalerweise zurückgeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zweite größenselektive
Trennung derart durchgeführt, dass die Partikelgrößengrenze zwischen der zweiten
Grobfraktion und der zweiten Feinfraktion der mit der zweiten Feinstmühle erreichbaren geringsten PartikelgrôBe mal einem Faktor von 2 entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Feinstmühle und die zweite Feinstmühle ausgewählt aus der Gruppe umfassend Schwingmühle,
Planetenkugelmühle und Rührwerkskugelmühle. Bevorzugt ist die erste Feinstmühle und die zweite Feinstmühle ausgewählt aus der Gruppe umfassend Planetenkugelmühle und
Rührwerkskugelmühle. Diese Mühlentypen haben sich für die mechanische Aktivierung als besonders geeignet herausgestellt, da mit diesen Mühlentypen besonders hohe
Energiedichten erreichbar sind. Besonders bevorzugt sind die erste Feinstmühle und die zweite Feinstmühle eine Rührwerkskugelmühle.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als zweite Feinstmühle eine
Rührwerkskugelmühle mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 2,5 bis 5 ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Feinstmühle mit einem
Mahlkörper-Füllungsgrad von 50 Vol.-% bis 95 Vol.-%, bevorzugt von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, gefüllt. Hierbei wird das Schüttvolumen der Mahlkörper auf das
Mahlraumvolumen der zweiten Feinstmühle bezogen wird. Da bei einer einfachen
Schüttung der Füllungsgrad um 64 % und bei einer dichtesten Kugelpackung nur um 74 % liegt, ergibt sich selbst bei einem theoretischen Mahlkörper-Füllungsgrad von
100 % ein entsprechender Freiraum, welcher beispielsweise von dem zu aktivierenden mineralischen Material eingenommen werden kann. Da der Füllungsgrad einer
Mahlkörperschüttung aber sehr extrem von der Form und Gleichfôrmigkeit der
Mahlkörper abhängt, ist es praktisch einfacher, hier den Mahlkörper-Füllungsgrad eben auf das Schüttvolumen und nicht auf das eigentliche (gefüllte) Volumen zu beziehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Mahlkörper aus Eisen oder einer Eisenlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgewählt.
Bevorzugt werden Mahlkörper aus Eisen oder einer Eisenlegierung ausgewählt.
Insbesondere werden Mahlkörper aus Stahl ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden keramische Mahlkörper ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Mahlkörper mit einem
Durchmesser von 1 mm bis 10 mm ausgewählt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Rührwerkskugelmühle mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/s bis 6 m/s, bevorzugt von 3 m/s bis 5 m/s, besonders bevorzugt von 3,5 m/s bis 4,5 m/s, betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Rührwerkskugelmühle mit einem Gasvolumenstrom und einem Materialstrom betrieben. Das Verhältnis von
Gasvolumenstrom zu Materialstrom wird derart eingestellt, dass das Verhältnis von
Gasvolumenstrom zu Materialstrom zwischen 0,0001 m3kg und 5 m°/kg, vorzugsweise zwischen 0,1 m3/kg und 2 m°/kg liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Trocknen und Zerkleinern in
Schritt a) auf eine Restfeuchte kleiner 1 Gew.-% und eine Korngröße kleiner 2 mm.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das mineralische Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ton, Asche, insbesondere Flugasche,
Belitzementklinker, Altbetonfeinanteile, Schlacke, Schichtsilikate und Gerüstsilikate.
Besonders bevorzugt wird als mineralisches Material Ton oder eine Mischung aus Ton und einem weiteren Material oder mehreren weiteren Materialien ausgewählt aus der
Gruppe umfassend Asche, insbesondere Flugasche, Belitzementklinker,
Altbetonfeinanteile, Schlacke, Schichtsilikate und Gerüstsilikate.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das mineralische Material zusammen mit 0,1-50 Gew.-% Quarz oder Korund mechanisch aktiviert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Entnehmen des aktivierten mineralischen Materials in Schritt g) das entnommene Material zur Ermittlung der Aktivierung untersucht. Zur Untersuchung wird oder werden ein Verfahren oder mehrere Verfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend IR-Spektroskopie, RAMAN-
Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse, Warmeflusskalorimetrie, Thermogravimetrie,
Rasterelektronenmikroskopie, Partikelgrößen- und/oder Partikelformanalyse, NMR-
Spektroskopie. Besonders bevorzugt wird zur Untersuchung ein Verfahren oder mehrere
Verfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend IR-Spektroskopie, RAMAN-
Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse, Warmeflusskalorimetrie.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Gas für den Gasstrom durch die erste Feinstmühle und/oder die zweite Feinstmühle ein Gas ausgewählt und verwendet, welches ein Gas oder mehrere Gase aufweist, das ausgewählt ist aus der
Gruppe umfassend Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Wasserdampf, Kohlenmonoxid,
Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, insbesondere Methan, Ethan, Propan und Butan.
Besonders bevorzugt weist das Gas hauptsächlich (mehr als 50 Vol.-%) Stickstoff,
Kohlendioxid oder Wasserdampf auf. Besonders bevorzugt weist das Gas weniger als 1 Vol.-%, bevorzugt weniger als 0,1 Vol.-%, Sauerstoff auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das mineralische Material in Schritt c) und/oder Schritt f) mit einem flüssigen oder festen Reduktionsmittel vermahlen.
Beispielsweise kann Kohle beziehungsweise Kohlenstaub als festes Reduktionsmittel verwendet werden. Beispielsweise kann ein flüssiger Kohlenwasserstoff als flüssiges
Reduktionsmittel verwendet werden. Die Zugabe dient beispielsweise zum einen dazu, eine Oxidation, beispielsweise von Eisen, zu verhindern. Gleichzeitig kann dieses genutzt werden, um einen gewünschten neutralen Grauton des fertigen Produkts einzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Mahlen in Schritt c) und/oder
Schritt f) bei 100 °C bis 250 °C Materialtemperatur. Diese erhöhte Temperatur ist vorteilhaft, um eine Kondensation von Wasser zu vermeiden und gegebenenfalls weiteres Wasser austragen zu können.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bindemittel, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Ablaufdiagramm
In Fig. 1 ist das Verfahren stark schematisch dargestellt. Beispielsweise wird ein Ton in die Hammermühle 10 eingebracht, dort zerkleinert und über einen Steigrohrtrockner 20 in ein Eduktsilo 30 gefördert. Der so vorzerkleinerte und getrocknete Ton wird in eine erste Feinstmühle 40 (beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle) überführt. Das aus der ersten Feinstmühle 40 entnommene Material wird in einer ersten Trennvorrichtung 50, beispielsweise einem Sichter, getrennt. Die erste Grobfraktion wird hierbei in die erste
Feinstmühle 40 zurückgeführt und somit weiter zerkleinert. Die erste Feinfraktion wird in die zweite Feinstmühle 70, beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle mit Mahlkörper-
Füllungsgrad von 65 %, überführt, wobei als Mahlkörper Stahl-Kugeln mit einem
Durchmesser von 4 mm verwendet werden. Der Energieeintrag beträgt 350 kW / m3. Die
Rührwerkskugelmühle hat ein Länge-zu Durchmesser-Verhältnis von 4 und wird mit einer
Umfangsgeschwindigkeit von 4 m/s betrieben. Das Verhältnis von Gasvolumenstrom zu
Materialstrom beträgt 0,01 m3kg. Das aus der zweiten Feinstmühle 70 entnommene
Material wird in einer zweiten Trennvorrichtung 80, beispielsweise einem Sichter, getrennt. Die zweite Feinfraktion wird hierbei in die zweite Feinstmühle 70 zurückgeführt und somit weiter aktiviert. Die zweite Grobfraktion wird als aktiviertes Material in ein
Produktsilo 60 überführt.
Bezugszeichen 10 Hammermühle 20 Steigrohrtrockner
30 Eduktsilo 40 erste Feinstmühle 50 erste Trennvorrichtung 60 Produktsilo 70 zweite Feinstmühle 80 zweite Trennvorrichtung
Claims (18)
1. Verfahren zur mechanischen Aktivierung von mineralischem Material, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Trocknen und Grobzerkleinern des mineralischen Materials, b) Überführen des mineralischen Materials in einer ersten Feinstmühle (40), c) Mahlen des mineralischen Materials in der ersten Feinstmühle (40), d) Entnehmen des mineralischen Materials aus der ersten Feinstmühle (40), e) Überführen des mineralischen Materials in eine zweite Feinstmühle (70), f) Mechanisches Aktivieren des mineralischen Materials in der zweiten Feinstmühle (70), g) Entnehmen des aktivierten mineralischen Materials aus der zweiten Feinstmühle (70).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Aktivieren in Schritt f) mit einem Energieeintrag pro Mahlraumvolumen von wenigstens 100 kW / m3, bevorzugt von wenigstens 200 kW/ m°, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feinstmühle (70) kontinuierlich betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt d) und Schritt e) eine erste größenselektive Trennung in eine erste Grobfraktion und eine erste Feinfraktion durchgeführt wird, wobei die erste Feinfraktion in Schritt e) überführt wird, wobei die erste Grobfraktion in Schritt b) überführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste größenselektive Trennung derart durchgeführt wird, dass die Größengrenze zwischen der ersten Grobfraktion und der ersten Feinfraktion der mit der ersten Feinstmühle (40) erreichbaren geringsten PartikelgrôBe mal einem Faktor von 2 entspricht.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt g) eine zweite größenselektive Trennung in eine zweite Grobfraktion und eine zweite Feinfraktion durchgeführt wird, wobei die zweite Grobfraktion als Produkt entnommen wird, wobei die zweite Feinfraktion in Schritt e) überführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite größenselektive Trennung derart durchgeführt wird, dass die Größengrenze zwischen der zweiten Grobfraktion und der zweiten Feinfraktion der mit der zweiten Feinstmühle (70) erreichbaren geringsten Partikelgröße mal einem Faktor von 2 entspricht.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feinstmühle (40) und die zweite Feinstmühle (70) ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Schwingmühle, Planetenkugelmühle und Rührwerkskugelmühle.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Feinstmühle (70) eine Rührwerkskugelmühle mit einem Länge- zu-Durchmesser-Verhältnis von 2,5 bis 5 ausgewählt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feinstmühle (70) mit einem Mahlkörper-Füllungsgrad von 50 Vol.- % bis 95 Vol.-%, bevorzugt von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, gefüllt wird, wobei das Schüttvolumen der Mahlkörper auf das Mahlraumvolumen der zweiten Feinstmühle (70) bezogen wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen und Zerkleinern in Schritt a) auf eine Restfeuchte kleiner 1 Gew.-% und eine Korngröße kleiner 2 mm erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Material ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend Ton, Asche, insbesondere Flugasche, Belitzementklinker, Altbetonfeinanteile, Schlacke, Schichtsilikate und Gerüstsilikate.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Material zusammen mit 0,1-50 Gew.-% Quarz oder Korund mechanisch aktiviert wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entnehmen des aktivierten mineralischen Materials in Schritt g) das entnommene Material zur Ermittlung der Aktivierung untersucht wird, wobei zur Untersuchung ein Verfahren oder mehrere Verfahren ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend IR-Spektroskopie, RAMAN-Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse, Warmeflusskalorimetrie, Thermogravimetrie, Rasterelektronenmikroskopie, PartikelgrôBen- und/oder Partikelformanalyse, NMR-Spektroskopie.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas ein Gas ausgewählt und verwendet wird, welches ein Gas oder mehrere Gase, ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, insbesondere Methan, Ethan, Propan und Butan.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralischen Material in Schritt ¢) und/oder in Schritt f) mit einem flüssigen oder festen Reduktionsmittel vermahlen und mechanisch aktiviert wird.
17.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen in Schritt c) und/oder das mechanische Aktivieren in Schritt f) bei 100 °C bis 200 °C erfolgt.
18. Bindemittel hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| LU503625A LU503625B1 (de) | 2023-03-13 | 2023-03-13 | Mechanische Aktivierung von Tonen |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU503625A LU503625B1 (de) | 2023-03-13 | 2023-03-13 | Mechanische Aktivierung von Tonen |
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| LU503625B1 true LU503625B1 (de) | 2024-09-13 |
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ID=85704009
Family Applications (1)
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|---|---|
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Citations (6)
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| DE102015106109A1 (de) | 2015-04-21 | 2016-10-27 | Zoz Gmbh | Verfahren zur tribochemischen Aktivierung von Bindemitteln und Zusatzstoffen |
| WO2017008863A1 (de) | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Loesche Gmbh | Verfahren und anlagenanordnung zum aufbereiten und aktivieren eines rohstoffes |
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2023
- 2023-03-13 LU LU503625A patent/LU503625B1/de active IP Right Grant
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