Wenn Bauprofis und Amateure verstehen, wie Zement hergestellt wird, können sie fundiertere Entscheidungen über die Auswahl, Verwendung und Anwendung von Zement in ihren Projekten treffen.
Die Herstellung von Zement ist ein komplexer Prozess, der mit natürlichen Ressourcen beginnt. Hersteller mischen und erhitzen sie so, dass es zu einer chemischen Reaktion kommt, die zu der Substanz führt, die wir Zement nennen.
Sobald Sie den Prozess verstanden haben, bei dem Zement entsteht, liefert dieses Wissen wertvolle Einblicke in die Bausubstanz, die einen der wichtigsten Bestandteile der modernen Gebäudeinfrastruktur darstellt.
Wie Zement hergestellt wird
Hersteller stellen Zement in einem mehrstufigen Prozess her, der mit der Gewinnung des Rohprodukts beginnt und mit der Verpackung und dem Vertrieb endet. Obwohl jeder Hersteller seinen eigenen Prozess hat, finden Sie hier einige allgemeine Richtlinien für die Schritte zur Herstellung von Zement.
Rohstoffgewinnung
Die wichtigsten Rohstoffe, aus denen Hersteller Zement herstellen, sind harte Gesteine wie Kalkstein und Schiefer sowie weiche Gesteine wie Ton und Kreide. Sie bauen die Steine ab oder graben sie aus und transportieren sie zur Zerkleinerungsanlage. Der Transport trockener Materialien erfolgt je nach Anlage in der Regel mit LKWs, Eisenbahnwaggons oder Förderbändern. Nasse Materialien werden manchmal per Pipeline geliefert.
Zerkleinern und Mahlen
Die Rohstoffe durchlaufen zunächst einen Zerkleinerungsprozess, um die Größe des Gesteins zu reduzieren. Zementhersteller verwenden Backenbrecher, Hammermühlen und Kegelbrecher, um das Hartgestein zu zerkleinern. Anschließend verwenden die Hersteller Maschinen wie Walzenmühlen, um das harte Gestein zu einem feinen Pulver zu zermahlen, das sie Rohmehl nennen.
Auch weiche Materialien wie Ton und Kreide werden verarbeitet. Sie zersetzen weiches Material, indem sie es in Waschmühlen mit Wasser vermischen. Dabei entsteht eine Aufschlämmung. Sie leiten die Gülle durch ein feines Sieb, um alle verbleibenden großen Partikel zu entfernen.
Vorbereiten der Rohmischung
Als nächstes mischen die Zementhersteller die Anteile der Rohzutaten miteinander, um die genaue Zusammensetzung der Zementzutaten für die Art des von ihnen hergestellten Zements zu erhalten. Diese Zusammensetzung variiert auch je nach den gewünschten Eigenschaften des Zements, der örtlichen Verfügbarkeit der Rohstoffe und dem Herstellungsprozess.
In den meisten Fällen ist der Hauptbestandteil der Mischung Kalksteinstaub. Der Anteil an Kalksteinstaub liegt normalerweise zwischen 80 % und 95 %. Ton- oder Schieferstaub macht zwischen 5 und 20 % der Mischung aus. Je nach Zementart können der Mischung auch Siliziumdioxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid und andere Zusatzstoffe zugesetzt werden. Der Anteil dieser Zusatzstoffe liegt zwischen 1 % und 10 %.
Vorwärmen und Vorkalzinieren
Anschließend wird die Rohmischung vorgewärmt und vorkalziniert, um die Kraftstoffeffizienz des Prozesses zu verbessern und die Produktionskapazität zu steigern. Die Rohstoffe gelangen in eine Maschine wie einen Turmvorwärmer oder einen Zyklonvorwärmer und werden auf eine Temperatur von 800° oder 900° Celsius erhitzt. Durch diesen Prozess werden jegliche Feuchtigkeit und Kohlendioxid aus der Mischung entfernt. Dieser Prozess löst einige der chemischen Reaktionen aus, die bei der Bildung von Zement notwendig sind.
Klinkerbildung
Der Klinkerbildungsprozess ist der primäre Schritt bei der Bildung von Zement. In dieser Phase findet der komplexe chemische Prozess statt, der Zement zu einem starken und langlebigen Bauprodukt formt.
Zementhersteller geben das Rohmaterial Zement in einen mit feuerfesten Steinen ausgekleideten Ofen. Bei hohen Temperaturen von über 1400 Grad Celsius schmelzen die Zusatzstoffe, die den Kalkstein verflüssigen, um mit der Kieselsäure zu reagieren und den Klinker zu bilden. Klinker sind knötchen- oder klumpenartiges Material mit einem Durchmesser von 3 mm bis 24 mm (0,12 Zoll bis 0,98 Zoll).
Kühlung
Klinker werden mit Luft oder Wasser schnell auf eine Temperatur von 100 bis 200 Grad Celsius abgekühlt. Dieser Prozess ist für die Qualität des Endprodukts Zement von entscheidender Bedeutung, da er die Mikrostruktur des Klinkers beeinflusst. Durch schnelles Abkühlen verfestigt sich die mineralische Zusammensetzung des Klinkers, verbessert die Mahlbarkeit, verhindert Rehydrierung und hilft, Risse zu vermeiden.
Mischen und abschließendes Mahlen
Zementhersteller mischen den abgekühlten Klinker mit einer Menge Zusatzstoffen wie Gips, Flugasche und Kalkstein. Diese Zusatzstoffe tragen unter anderem dazu bei, die Abbindezeit des Zements zu regulieren, dienen als Flammschutzmittel, verbessern die Verarbeitbarkeit und helfen, die Schrumpfung zu verringern. Die Mischung aus Klinker und Zusatzstoffen wird einer Kugelmühle oder einer ähnlichen Maschine zugeführt und zu einem feinen Pulver gemahlen.
Verpackung und Vertrieb
Der Zement wird von der Mühle in Lagersilos umgefüllt. Aus den Lagersilos wird der Zement in Säcke verpackt und an Händler und Kunden versandt.
Bild von zement.org.
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