Schriftenreihe der Zementindustrie

Zement ist ein hydraulisches Bindemittel, das durch die gemeinsame oder getrennte Vermahlung von Zementklinker und anderen Haupt- und Nebenbestandteilen hergestellt wird. Wichtigster Hauptbestandteil neben Zementklinker ist in Deutschland granulierte Hochofenschlacke (Hüttensand). Die Zementindustrie ist aus Gründen der Ökonomie und Ökologie bestrebt, den Anteil des Zementklinkers in den hergestellten Zementen zu reduzieren und damit Energiekosten einzusparen und Ressourcen zu schonen. Damit kommt der Mahlung der Zementbestandteile eine immer größere Bedeutung zu. Ziel ist es, kostengünstig Zemente mit guten Verarbeitungs- und Festigkeitseigenschaften zu produzieren. Für die Zementmahlung werden heute überwiegend Kugelmühlen, Gutbett-Walzenmühlen und Vertikal-Wälzmühlen eingesetzt.

Bei der Planung von Neuinvestitionen in Zement- oder Hüttensandmahlkapazitäten ist die Auswahl des richtigen Mahlsystems von großer Bedeutung. Auswahlkriterien sind neben dem Mahlenergie- und Instandhaltungsaufwand die Vielfalt der zu ermahlenden Zementsorten und deren Mengen sowie die zu erwartenden Zementeigenschaften. Bei der Mahlung feuchter Zementbestandteile (z. B. Hüttensand) ist auch die Trocknungskapazität ein wichtiges Kriterium. Zur Sicherstellung der gewünschten Zementeigenschaften erfordern Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen in der Regel vergleichsweise hohe Mahlfeinheiten. Bei Neubauprojekten ist in den letzten Jahren weltweit ein Trend zur Zement- und besonders Hüttensandmahlung auf Vertikal-Wälzmühlen festzustellen. Wälzmühlen zeichnen sich durch einen um 30 bis 50 % geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu Kugelmühlen aus. Wälzmühlen sind als Luftstrommühlen insbesondere für die Mahlung von feuchten Stoffen geeignet, da sie eine effiziente Trocknung ermöglichen. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität im Betrieb, die eine Sortenumstellung praktisch ohne Übergangsprodukte ermöglicht. Allerdings sind die Investitionskosten von Wälzmühlen gegenüber anderen Mahlsystemen höher. Außerdem sind Wälzmühlen nur bedingt für sehr hohe Mahlfeinheiten geeignet, so dass für höchste Zementqualitäten oft eine Nachmahlung des Zements in einer Kugelmühle erforderlich ist.

Gutbett-Walzenmühlen, auch Rollenpressen genannt, werden wegen ihres geringen Mahlenergieaufwands von nur etwa 50 % des Mahlenergiebedarfs von Kugelmühlen häufig zur Zementmahlung eingesetzt. Zemente, die in Gutbett-Walzenmühlen ermahlen wurden, weisen in der Regel, ähnlich wie die Zemente der Vertikal-Wälzmühle, engere Korngrößenverteilungen und somit einen höheren Wasseranspruch als Kugelmühlenzemente auf. Dies hat einen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit im Beton zur Folge. Heute werden in Deutschland Zemente in Gutbett-Walzenmühlen oft vorgemahlen und anschließend in einer Kugelmühle nachgemahlen. Technologisch und anwendungstechnisch ist es heute allerdings auch möglich Zemente höherer Feinheit effizient mit diesen Mahlaggregaten fertig zu mahlen.

Kugelmühlen stehen seit über 100 Jahren im Dienste der Zementindustrie. Trotz des vergleichsweise hohen Energieverbrauchs wurde die Kugelmühle bis heute wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit und den günstigen Eigenschaften der darin hergestellten Zemente nicht durch andere Mahlsysteme verdrängt. Die bei der Mahlung entstehenden relativ breiten Korngrößenverteilungen führen zu guten Anwendungseigenschaften von Kugelmühlenzementen. Außerdem sind in Kugelmühlen auch höchste Mahlfeinheiten erreichbar. Diese kurze Einführung zeigt auf, dass die einzelnen Mahlsysteme unterschiedliche Charakteristika besitzen. Diese beziehen sich hauptsächlich auf den Energieaufwand bzw. auf die hergestellten Korngrößenverteilungen. Welchen Einfluss das eingesetzte Mahlsystem auf die
Zementeigenschaften bei gleichen Kornverteilungen hat, war bisher allerdings nicht umfassend untersucht.