Zement- und Betonanalyse

Unterstützung einer effizienten, qualitativ hochwertigen und nachhaltigen Zementproduktion

Der Vorstoß zur Netto-Null-Industrie treibt den Einsatz alternativer Brennstoffe und Klinkerersatzstoffe voran. Robuste Elementaranalysen und mineralogische Analysen werden für die hochwertige Zementproduktion immer wichtiger. Gleichzeitig bleibt die Partikelgrößenanalyse für die Optimierung der Mahleffizienz und der endgültigen Zementeigenschaften von entscheidender Bedeutung. Mehr denn je benötigen Zementhersteller eine strenge Kontrolle über jeden Schritt im Produktionsprozess, um maximale Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Qualität zu erreichen.

Um die Qualität und Konsistenz ihres Zements zu verbessern, die Nachhaltigkeit zu fördern und die Produktionskosten zu senken, benötigen Hersteller zuverlässige Lösungen für die Materialanalyse. Lösungen wie die weltweit führenden Geräte von Malvern Panalytical: Röntgendiffraktion für die mineralogische Analyse, Röntgenfluoreszenz und CNA-Cross-Belt Analysatoren für chemische Zusammensetzungen und unsere Laserdiffraktionslösungen für Partikelgrößenverteilungen. Unser Zement-Portfolio bietet Lösungen aus einer Hand für alle Teile des Produktionsprozesses. Die Lösungen lassen sich nahtlos in Ihre bestehenden Produktionsprozesse integrieren und bieten Support, auf den Sie sich überall auf der Welt verlassen können.

Welches Instrument für welchen Einsatz im Zementprozess? Die Antwort finden Sie in der Abbildung unten.

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Vorteile:

Reduzierte Emissionen icon.png

Weltweit führende Instrumente

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Analytische Lösungen aus einer Hand

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Nahtlose Integration

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Globaler Service und Support

Rohstoffgewinnung

Bei der Auswahl der Rohstoffe müssen die Hersteller die Kosten auf ein Minimum reduzieren und gleichzeitig sicherstellen, dass die Materialien mit der Zementherstellung kompatibel sind. Besonders bei der Verwendung alternativer Rohstoffe. Neben den Kosten der Materialien müssen auch ihre Auswirkungen auf die Prozesseffizienz und die Nachhaltigkeitsziele (2050 Netto-Null) berücksichtigt werden. Dafür sind die chemische Zusammensetzung und die mineralogische Zusammensetzung entscheidend.

Unsere Lösungen helfen, Ausschuss zu minimieren und die mineralogische und chemische Zusammensetzung von Rohstoffen zu optimieren, indem sie hochfrequente Analysen von Rohstoffkomponenten ermöglichen, insbesondere wenn diese automatisiert werden. Sie können dies sowohl im Steinbruch als auch bei der Rohmischdosierung tun. Durch die schnelle Bereitstellung von Ergebnissen ermöglichen diese Instrumente den Herstellern, den Abfall bei der Probenahme zu reduzieren und eine stabile Ofenzu für die Energieeffizienz im verbleibenden Prozess zu gewährleisten (Vorhomogenisierung und Dosierung).

Unsere Lösungen

Die Zetium Cement Edition

Präzise RFA-Elementanalyse für die Zusammensetzung des Rohstoffs und optimale Mischung für stabilisierte Prozesse
Die Zetium Cement Edition

Epsilon 4

Elementare RFA-Analyse für schnelles Minenfeedback und Mischung mit minimalem Ausschuss und niedrigen Betriebskosten
Epsilon 4

Aeris Cement Edition

Mineralogische Analyse der Rohstoffe durch XRD für eine optimierte Mischung im Zementverfahren
Aeris Cement Edition

CNA Pentos-Cement

Echtzeitsteuerung des Rohstoffverhältnisses in der Mühle durch den Activated-Neutron Cross-Belt Analyzer für einen stabilen Produktionsprozess – inklusive Feuchtigkeitsmessungen
CNA Pentos-Cement

Claisse LeNeo

Zuverlässiges Fusionsinstrument zur Entfernung von Variationen von Rohstoffen mithilfe von verschmolzenen Perlen für eine genaue RFA-Analyse
Claisse LeNeo

Claisse Eagon 2

Fusionsinstrument mit zwei Positionen zur Entfernung von Rohstoffvariationen mithilfe von verschmolzenen Perlen für eine genaue RFA-Analyse – automatisierte Version verfügbar
Claisse Eagon 2

WROXI

Kostengünstige Lösung für die Elementanalyse in Rohstoffen auf Basis synthetisch zertifizierter Referenzmaterialien
WROXI

Verarbeitung der Rohmischung im Ofen

Wenn es um die Verarbeitung von Rohmischungen geht, ist die Maximierung der Ofeneffizienz ein wesentlicher Bestandteil der Reduzierung des Energieverbrauchs, der Emissionen und der Wartungsanforderungen. Die Optimierung der Materialien, die in den Ofen gelangen, kann dazu beitragen: Die beiden wichtigsten Punkte der Aufmerksamkeit sind die Überwachung der richtigen und stabilen Mischungschemie und die richtige Rohvermahlung. 

Eine stabile Rohmehlzusammensetzung ist auch wichtig, um konsistente Wärmeprofile im Ofen zu gewährleisten und ein hochwertiges Endprodukt mit den richtigen Eigenschaften wie Druckfestigkeit zu liefern. Sie beeinflusst auch den Energieverbrauch, den Einsatz von Zusatzstoffen beim Mahlen, die feuerfeste Lebensdauer, den Verbrauch von Zusatzstoffen, den Brennstoffbedarf und andere Prozessfaktoren. Beispielsweise sind Oxidationsbedingungen zwingend erforderlich, um die Zersetzung von Alit C3S bis Belite C2S und freiem Kalk zu vermeiden. Diese Stabilität kann erreicht werden, indem die chemische Zusammensetzung mithilfe von RFA oder Online-Elementaranalysen wie CNA Cross-Belt-Analysatoren oder die Mineralogie mithilfe von XRD kontroliert wird.

Optimale Betriebvoraussetzungen sind auch die Verarbeitung von feinem Rohmehl (insbesondere grobe Kalzit- und Quarzkörner vermeiden): Rohmehlpartikel müssen so fein sein, dass sie sich gut vermischen und ohne harte Verbrennung vermahlen lassen. Dann kann die Laserbeugung für die Partikelgrößenanalyse helfen, dies zu gewährleisten. 

Unsere Lösungen

Die Zetium Cement Edition

Schnelle und genaue RFA-Elementanalyse, um eine korrekte und stabile Rohmischchemie zu gewährleisten und den Energieverbrauch, die Emissionen und die Wartung zu reduzieren
Die Zetium Cement Edition

Epsilon 4

Schnelle, elementare RFA-Analyse der Rohmischung zur Prozesskontrolle bei niedrigen Betriebskosten
Epsilon 4

Aeris Cement Edition

Kompakte XRD zur Kontrolle des Mahlens der Rohmischung und zur Gewährleistung einer hohen Effizienz des Prozesses und einer hohen Qualität des Klinkers
Aeris Cement Edition

Mastersizer 3000

Zuverlässige Laserbeugung mit ultrahoher Geschwindigkeit für die Partikelgrößenverteilung von Rohmehl, um eine ordnungsgemäße Mahlung zu gewährleisten
Mastersizer 3000

Insitec

Analyse der Partikelgrößenverteilung von Rohmehl in Echtzeit durch Laserbeugung, um eine ordnungsgemäße Mahlung und Kostenkontrolle zu gewährleisten
Insitec
WROXI

WROXI

für die Analyse der Zusammensetzung einer Vielzahl von Oxiden

WROXI-Modul

Zertifizierte Referenzmaterialien-basierte Lösung zur Bestimmung von Oxiden durch RFA in einer Vielzahl von Materialien.

WROXI ist ein synthetisches, hochwertiges Certified Reference Materials (CRM) Kit, das eine Vielzahl von Oxidmaterialien wie Erze, Gesteine und geologische Materialien abdeckt. Es hat einen doppelten Zweck: Entweder für die Kalibrierung primäre Fusionsglasgscheiben, oder für die Entwicklung von sekundären gepressten Pulvern.

Das Beads-basierte WROXI-CRM Basis-Softwarepaket besteht aus 15 zertifizierten Referenzmaterialien, Anwendungsvorlagen und Überwachungsmustern. Mit der Erweiterung WROXI-CRM (9 zusätzliche CRMs) wird es zu einer Standardlösung für die Analyse von primären und sekundären Elementen in verschiedenen Rohstoffen, Rohmehl, Klinker und Zementproben.

Alternative Brennstoffe

Zunehmend ersetzen alternative Brennstoffe in Form von Biomasse, gemischten Brennstoffen oder fossilen Abfällen mit geringeren Emissionsfaktoren ressourcenintensive fossile Brennstoffe. Durch die Rückgewinnung des Heizwerts von Kraftstoffabfällen tragen diese additiven Kraftstoffe dazu bei, die Emissionen aus der Zementproduktion zu reduzieren. 

Aber alternative Kraftstoffe müssen hinsichtlich ihrer Sicherheit, ihrer chemischen, thermischen und physikalischen Eigenschaften vollständig charakterisiert werden, um ihre Auswirkungen auf Parameter wie Flammentemperatur und Wärmeaustausch zu beurteilen.

Unsere Elementaranalysatoren (Röntgenfluoreszenz und Cross-Belt CNA), mineralogische Röntgendiffraktometer und automatische Fusionsprobenmaschinen erleichtern dies.

Unsere Lösungen

Epsilon 4

Schnelle und genaue RFA-Elementanalyse alternativer Kraftstoffe zur Vermeidung illegaler Emissionen und Vermeidung von unerwünschten Änderungen im Prozess
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

Fusionsinstrument mit zwei Positionen, um Variationen alternativer Kraftstoffe mithilfe von Schmelzperlen für eine genaue RFA-Analyse zu entfernen – eine automatisierte Version ist verfügbar
Claisse Eagon 2

Aeris Cement Edition

Mineralogische Analyse alternativer Kraftstoffe durch XRD, um illegale Emissionen zu verhindern und unerwünschte Änderungen im Prozess zu vermeiden
Aeris Cement Edition

Die Zetium Cement Edition

Schnelle und genaue RFA-Elementanalyse alternativer Kraftstoffe zur Vermeidung unerwünschter Elemente bei gleichzeitiger Reduzierung der Emissionen von CO2 und des Kaufs
Die Zetium Cement Edition

Omnian

Standardlose Lösung für die schnelle und zuverlässige Analyse unbekannter Proben oder die Überprüfung des Gesundheitsaspekts auf alternative Brennstoffe
Omnian

Pro-Trace

Zur präzisen und Spurenanalyse von Elementen in verschiedenen alternativen Kraftstoffen
Pro-Trace

Klinkerproduktion

Die Klinkerproduktion resultiert aus der Pyroproceding: Vorwärmen von Rohmehl, Kalzinierung, Klinkerkühlung, Zerkleinerung. Um die richtigen Zementeigenschaften zu erreichen, wie oben dargestellt, müssen die richtigen Kalzinierungsbedingungen kontrolliert werden, gefolgt von einem schnellen Abschrecken des Klinkers.

Danach gilt es, die richtige Kalzinierung (freier Kalk) zu kontrollieren, unerwünschte Elemente zu vermeiden und positive Mineralphasen für die gezielten Eigenschaften des Zements zu maximieren. 

Um eine korrekte Kalzinierung und die richtige Klinker-Mineralogie zu gewährleisten, ist die Röntgenbeugung der beste Analysator: Es ermöglicht die Quantifizierung des C3S-Gehalts und des C3S-Typs, der die Festigkeitsentwicklung beeinflusst, des C3A-Gehalts und des C3A-Typs, der die Frischeeigenschaften beeinflusst, sowie des freien Kalk- und Periclase-Gehalts, die nicht höher als die angestrebten Grenzwerte sein sollten. Die Analyselösungen von Malvern Panalytical unterstützen diese Überwachung mit dem kompakten Diffraktometer Aeris XRD. 

Unerwünschte Elemente werden mithilfe von Röntgenfluoreszenz in internen Recyclingströmen aus Kraftstoffen oder Rohmischungen kontrolliert. Sowohl das Zetium als auch das Epsilon 4 liefern die erforderlichen Daten, um dies sehr effizient zu überwachen.

Schließlich wollen die Hersteller, wie oben gesehen, bei einem nachhaltigen Ansatz nicht nur die hohe Klinkerqualität zum Ziel haben, sondern auch Energie und Ressourcen sparen. Die Pyroverarbeitung des Klinkers erfordert eine Kalzinierung bei 1450 Grad Celsius und die damit verbundene Energie wird normalerweise durch die Verbrennung von Kohle im Kalzinator und Ofenhauptbrenner gedeckt. Um Energie zu sparen und den CO 2-Ausstoß zu senken, werden Abfälle und Biomasse immer mehr als alternative Brennstoffe eingesetzt. Es werden auch alternative Rohstoffe verwendet. Dosierungen solcher alternativer Brennstoffe oder alternativer Rohstoffe erfordern einige spezifische Kontrollen, um negative Auswirkungen auf die Klinkerreaktivität zu vermeiden. Mit unseren Röntgenlösungen können Sie die Vorteile alternativer Lösungen für die Klinkerproduktion nutzen, ohne sich Gedanken über die Auswirkungen auf die Qualität machen zu müssen.

Unsere Lösungen

Aeris Cement Edition

Compact XRD zur Identifizierung und Quantifizierung von Mineralphasen im Klinker zur Überwachung chemischer Reaktionen und zum Nachweis von Überbrennen
Aeris Cement Edition

Die Zetium Cement Edition

Schnelle und genaue RFA-Elementanalyse des Klinkers, um unerwünschte Elemente aus dem Brennstoffrecycling oder roh zu vermeiden Mix – bereit für hohen Durchsatz
Die Zetium Cement Edition

Epsilon 4

Schnelle RFA-Elementanalyse des Klinkers, um unerwünschte Elemente aus dem Kraftstoffrecycling oder der Rohmischung zu vermeiden
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

Fusionsinstrument mit zwei Positionen zum Entfernen von Materialschwankungen mithilfe von verschmolzenen Perlen für eine genaue RFA-Analyse – automatisierte Version verfügbar
Claisse Eagon 2

Claisse LeNeo

Zuverlässiges Fusionsinstrument zum Entfernen von Materialschwankungen mithilfe von verschmolzenen Perlen für eine genaue RFA-Analyse
Claisse LeNeo

Zement: Zusammensetzung, Mahlung und Versand

Zement wird durch Vermahlung von Klinker mit verschiedenen Wirkstoffen (SCMS) zu einem feinen Pulver hergestellt, um die gewünschten Eigenschaften von Zement zu erreichen. Die häufigsten Zusätze sind Gips und gemischte Materialien wie Flugasche, Hochofenschlacke, Kalksteinfüller, natürliche Pozzolane und kalzinierte Tone. Sie werden auf die erforderliche Feinheit und das richtige Verhältnis zu gezielten kristallinen Zementphasen gemahlen. 

Um den Energieverbrauch zu senken, muss das Überschleifen minimiert werden. Die Granularität des fertigen Zements wirkt sich auf seine Hydratationsreaktion aus, sowie auf die erforderliche Wassermenge, die Menge an Verzögerungs- und Dispergiermittel aus und ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der Festigkeit des Zements. Unsere Partikelgrößenlösungen können dabei helfen, eine optimale Zementgranularität zu erreichen. Dank ihrer schnellen Echtzeitanalyse, auch in der anspruchsvollen Prozessumgebung, können Hersteller schnell auf Anomalien reagieren und ehrgeizige, genaue Ziele überwachen. Auf diese Weise tragen sie zu erheblichen Energieeinsparungen und optimalen kurz- und langfristigen Zementstärken bei. Darüber hinaus können sie schnell und einfach installiert werden, um eine minimale Unterbrechung zu vermeiden.

Die Überwachung des Sulfatgehalts und der mineralogischen Zusammensetzung (verbunden mit der Dehydrierung während des Mahlens) sind entscheidend, um die richtigen Frisch- und Härtezementeigenschaften zu erzielen. Bei Mischzement ist eine engmaschige Kontrolle der Zusammensetzung (einschließlich amorpher Materialien) erforderlich, um die Spezifikationen der Kunden und die CO2 -Emissionsziele zu erfüllen. Unsere Röntgenfluoreszenz- und Röntgendiffraktionsgeräte sind hierfür eine große Hilfe.

Unsere Lösungen

Insitec

Echtzeit-Analyse der Partikelgrößenverteilung des Klinkers und der Zusätze durch Laserbeugung, um eine ordnungsgemäße Mahlung und Kostenkontrolle zu gewährleisten
Insitec

Mastersizer 3000E

Zuverlässiges Laserbeugungsinstrument mit extrem hoher Geschwindigkeit für die Analyse der Partikelgrößenverteilung
Mastersizer 3000E

Aeris Cement Edition

Compact XRD zur Identifizierung und Quantifizierung mineralischer Phasen zur Kontrolle von Zusätzen zum Klinker und zur Bestätigung der Versandqualität
Aeris Cement Edition

Die Zetium Cement Edition

Schnelle und genaue RFA-Elementanalyse zur Kontrolle von Zugängen zum Klinker und zur Bestätigung der Versandqualität
Die Zetium Cement Edition

Beton: Bestätig der Versandqualität – bereit für Recycling

Beton besteht aus drei Grundkomponenten: Wasser, Aggregat (Gestein, Sand oder Kies) und Zement. Zement, in der Regel in Pulverform, wirkt als Bindemittel, wenn er mit Wasser und Aggregaten vermischt wird. Diese Kombination, oder Betonmischung, wird gegossen und wird zu dem langlebigen Material verhärten, mit dem wir alle vertraut sind.

Das Recycling von Beton wird immer beliebter, um das zurückgelassene Aggregat zu nutzen, wenn Bauwerke oder Straßen abgerissen werden. In der Vergangenheit wurde dieser Schutt auf Deponien abgelagert, aber da mehr Aufmerksamkeit auf Umweltbelange gelegt wurde, ermöglicht das Recycling von Beton die Wiederverwendung desSchutts und reduziert gleichzeitig die Baukosten.

In beiden Fällen liegt das Hauptaugenmerk darauf, dass der Beton die versprochene Verarbeitbarkeit, die Eigenschaften nach der Aushärtung (Frostbeständigkeit, Wasserdichtigkeit, Verschleißfestigkeit, Festigkeit) und den Gebrauchspreis (Wassermenge) erfüllt.

Zusammensetzung und Materialgrößen sind wieder von großer Bedeutung. Unsere Laser- oder Röntgengeräte liefern die erforderlichen Informationen für eine qualitativ hochwertige Prüfung solcher Eigenschaften.

Unsere Lösungen

Epsilon 4

Schnelle, Inline-Elementanalyse zur Prozesssteuerung
Epsilon 4

Mastersizer 3000E

Zuverlässiges Laserbeugungsinstrument mit extrem hoher Geschwindigkeit für die Analyse der Partikelgrößenverteilung
Mastersizer 3000E

Aeris Cement Edition

Mineralogische Sondierung für alle Stufen der Zementproduktion
Aeris Cement Edition

Weiterführende Literatur