Zementherstellung

Die Zementherstellung ist eine Abfolge von Prozessen, bei der Kalkgestein, Ton und Quarzminerale aus Steinbrüchen gewonnen und in mehreren Schritten zu Zement verarbeitet werden.

Die Prozessschritte gliedern sich in vier Punkte

Abbau und Zerkleinerung: Aus Steinbrüchen wird Kalkgestein, Ton und Quarz gewonnen. Die Ausgangsstoffe werden zu einem Zementwerk transportiert und dort auf Halden zwischengelagert. Anschließend werden sie in Brechern und Mühlen zerkleinert und zu einem Rohmehl mit definierter Zusammensetzung vermischt.
Trocknen und Kalzinieren: Das Rohmehl wird getrocknet. Dazu wird der Abgasstrom aus dem Drehrohrofen genutzt. Dem Rohmehl wir so das enthaltene Wasser entzogen. Ab einer Temperatur von 550 °C beginnt die Freisetzung von im Kalkgestein gebundenem Kohlendioxid. Dieser Vorgang wird Kalzinieren genannt.
Klinkerbrennen: Nach dem Trocknen gelangt das Rohmehl in einen Drehrohrofen. Hier wird das Material zunächst vollständig kalziniert und bildet daraufhin in der Sinterzone die gewünschten zementtypischen Minerale Trikalziumsilikat und Dikalziumsilikat. Nach dem Drehrohrofen wird der entstandene Zementklinker gekühlt.
Zementmahlen: Im Anschluss an das Brennen und Kühlen wird der Klinker mit Zuschlagstoffen gemischt und auf eine definierte Korngröße gemahlen. In dieser Form kann er als Zement in Silos oder als Sackware versendet werden.

In Abhängigkeit von der Feuchte des Ausgangsmaterials lassen sich vier Varianten der Zementherstellung unterscheiden:

Trockenes Verfahren: Hierbei sind die Ausgangsstoffe so trocken, dass sie gut zu einem staubfeinen Rohmehl gemahlen werden können. Das Rohmehl kann dann zum Klinkerbrennen genutzt werden.
Halbtrockenes Verfahren: Die Ausgangsstoffe haben einen höheren Wassergehalt. Sie werden unter weiterer Wasserzugabe zu Pellets gepresst und gelangen über einen Rostvorwärmer in den Drehrohrofen.
Halbnasses Verfahren: Die Ausgangsstoffe liegen als Schlamm vor. Sie werden in einer Filterpresse entwässert und anschließend ebenfalls über einen Rostvorwärmer in den Drehrohrofen geführt.
Nasses Verfahren: Die Ausgangsstoffe liegen hierbei ebenfalls als Schlamm vor. Sie werden als pumpbarer Schlamm gemahlen und direkt in den Drehrohrofen gepumpt.

Die Produktion von Zement ist energieintensiv. Für die Herstellung von Zement wird elektrische Energie und brennstoffgebundene Energie benötigt. In Deutschland werden pro Tonne Zement ca. 100 kWh elektrischer Energie benötigt. Der größte Anteil entfällt dabei mit 40 Prozent auf das Zementmahlen. Mit 25 Prozent hat die Vorzerkleinerung der Ausgangsstoffe den zweitgrößten Bedarf an elektrischer Energie, gefolgt von rund 20 Prozent, die für das Kühlen des Klinkers nach dem Klinkerbrennen benötigt werden. Der Bedarf an brennstoffgebundener Energie für das Kalzinieren beträgt in Europa zwischen 830 und 1.800 kWh pro Tonne.

In Deutschland entstehen je produzierter Tonne Klinker 0,81 Tonne Kohlendioxid. Etwa zwei Drittel der Menge entstehen beim Kalzinieren und rühren aus den Ausgangsstoffen her. Die verbleibende Menge an Kohlendioxid wird aufgrund der Nutzung fossiler Brennstoffe oder von Sekundärbrennstoffen im Drehrohrofen emittiert.

Englische Übersetzung(en):

cement manufacturing, cement production