Thyssenkrupp techforum 1/2011

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54 / Thema Poysius-Zementanlage in Ben Ahmed/Marokko ThyssenKrupp techforum 1 I 2011
Polysius-AFR-Strategie Dr.-ing. DiETmar ScHulz Senior Executive R&D polysius ag Neubeckum Dipl.-ing. Karl mEnzEl Senior Executive Engineering Clinker Production polysius ag Neubeckum Dr. rEr. naT. HuBErT BaiEr Senior Project Manager Alternative Resources polysius ag Neubeckum Im Herstellungsprozess von Zement sind etwa ein Drittel der CO 2-Emissionen auf den Brennstoffverbrauch zur Entkarbonatisierung der Rohstoffe und zur Erzeugung der hohen Sintertemperaturen von über 1.400 °C zurückzuführen. Um diese Emissionen deutlich zu senken, sollen vermehrt ’Alternative Fuels and Raw Materials’ (AFR) eingesetzt werden. Polysius hat hierzu eine maßge- schneiderte Strategie entwickelt und umgesetzt, die ein hohes Wachstumspotenzial aufweist und eine deutliche Erweiterung der Wertschöpfungs- kette bedeutet. Zementherstellung Die Herstellung von Zement bedarf eines beachtlichen Know-hows und ist ein ressourcen- und kostenintensiver Prozess. Es handelt sich dabei um einen kontrollierten Stoffumwandlungsprozess von natürlich vorkommenden Rohstoffen in ein weltweit genormtes Bindemittel mit hydraulischen Eigenschaften. Das bedeutet, dass Zement nach dem Anmachen mit Wasser abbindet und auch unter Wasser seine Stabilität und Festigkeit beibehält. Hauptbestandteil aller Zemente ist der Portlandzementklinker (kurz: Klinker), der aus mineralischen Rohstoffen bei Brennguttemperaturen um die 1.450 °C entsteht. Als natürliche Rohstoffe werden Kalkstein oder Kalkmergel sowie Sand, Ton und Eisenerz eingesetzt. Diese Rohmaterialkomponenten werden aufwendig vorbehandelt und müssen anschließend in dem Mischungsverhältnis vorliegen, das für die spätere Zusammensetzung des gebrannten Klinkers erforderlich ist. Das resultierende Rohmehl wird dem Vorwärmer des Zementherstellungsprozesses im Gegenstrom aufgegeben und schließlich bei Brenntemperaturen von 850-900 °C im Calcinator ent- Bild 1 / Drehrohrofen in La Robla/Spanien ThyssenKrupp techforum 1 I 2011 / 55 karbonatisiert, d.h. CO 2 aus dem Kalkstein ausgetrieben / Bild 1 /. Ein mittelgroßes Zementwerk benötigt etwa 170 MW thermische Leistung, wobei der Energieeintrag im Verhältnis 1:1 gleichzeitig über die Feuerungen des Calcinators und über den Hauptbrenner erfolgt. Dabei werden etwa 850 kg CO 2 pro Tonne Zement emittiert, das zu 61 % aus dem Rohmaterial, zu 32 % aus den Brennstoffen und zu 7 % aus dem elektrischen Energiebedarf stammt. Dieses entkarbonatisierte Material (Heißmehl) wird dem Drehrohrofen zugeführt, in dem die Festkörperreaktionen zwischen den Rohmehlbestandteilen ablaufen. Durch die Rotation des Drehrohrofens wird das Material durch den Ofen transportiert und innig vermischt. Aufgrund einer sich bildenden Teilschmelze entstehen dabei Granalien, der so genannte Zementklinker. Er wandert unter der ca. 2.000 °C heißen Flamme des Hauptbrenners durch und muss am Ende des Drehrohrofens, im Klinkerkühler, schnell abgekühlt werden. In diesem hoch reaktiven, erkalteten Zustand wird der Klinker mit Gips und weiteren Zusatzstoffen zu einem normgerechten Zement gemahlen, aus dem wiederum mit Sand und Kies der bekannte Baustoff Beton gemischt wird / Bild 2 /.
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