CPB Phoenix ZKG Sonderdruck

7/28/2019 CPB Phoenix ZKG Sonderdruck

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www.christianpfeiffer.net

Positive Betriebs-erfahrung nach

Sichtertausch

Positive Operat-

ing experience

after separatorreplacement

Sonderdruck der

ZKG International

Ausgabe

Dezember 2011



Positive operating experience ater separator replacement

Positive Betriebserahrung nach

Sichteraustausch

PHOENIX

TEXT Kai Wagner 1, Tim Nowack2

Ein neuer Hochleistungssichter von Christian Peier bei Phoenix Zement in Beckum

erlaubt eine energieefzientere Produktion und höhere Produktqualität.

A new high-efciency separator rom Christian Peier was installed at Phoenix Zement in Beckum,

resulting in more energy-efcient production and higher product quality.

In July 2010, Phoenix Zement in Beckum optimized agrinding plant by changing the separator (see report inZKG INTERNATIONAL 09/2010, pp. 20-23). The back-

ground to this investment by Phoenix was the need toproduce high-perormance cements in an energy-e-cient manner in order to remain competitive and evenstrengthen their position. With the old system it waseither impossible to produce the high-perormance ce-ments, or it could only be done at low throughput ratesand high energy costs. The experience rom more thanone year o operation and the results o production anal- yses prove that the optimization was well worth while.

1 Task

There are more than enough reasons to consider mod-ernizing a plant. Surplus standard cement capacity with the associated cost pressure, demand or quality cements with high strength values and the increasingtrend to substitute clinker with alternative raw materi-als such as blast urnace slag and limestone are oten

Im Juli 2010 wurde bei Phoenix Zement in Beckum eineMahlanlage durch Austausch eines Sichters optimiert(s. Bericht in der ZKG INTERNATIONAL 09/2010, S. 20-

23) Hintergrund der Investition durch Phoenix war dieNotwendigkeit Hochleistungszemente energieezientzu erzeugen, um am Markt wettbewerbsähig zu bleibenund die eigene Position zu stärken. Die Hochleistungs-zemente ließen sich au der alten Anlage entweder gar nicht produzieren oder nur mit erhöhten Energiekostenbei niedrigen Durchsätzen. Betriebserahrungen aus mehr als einem Jahr und Ergebnisse von Produktionsauswer-tungen zeigen, dass sich die Optimierung bewährt hat.

1 Problemstellung

Gründe, über eine Anlagenmodernisierung nachzuden-ken, gibt es viele. Überkapazitäten an Standardzementenund damit verbundener Kostendruck, die Nachrage nachQualitätszementen mit hohen Festigkeitswerten, die Zu-nahme der Substitution von Klinker durch alternativeRohmaterialien wie Hüttensand und Kalkstein sind ür

PROCESS // Modernisation

It also enabled an extension o the product portolio to include new types.

Auch die Erweiterung des Produktportolios durch neue Sorten wurde so ermöglicht.

1 Plant Manager,

PHOENIX Zement-werke Krogbeumker GmbH & Co. KG.,

Beckum/Germany2 Manager ProcessTechnology, ChristianPeier Maschinen-abrik GmbH,Beckum/Germany

44 ZKG 12 2011 www.zkg.de



Modernisation // PROCESS

important aspects dening the demand or e cient andcost-eective production.

The Phoenix cement actory in Beckum produces various cements o types CEM I to CEM III, as well asspecial cements and special building materials. Theactory is equipped with two closed-circuit grindingplants, both o which are supplied with primary ground

clinker rom a horizontal impact crusher (HIC) mixedwith gypsum and other additives. The two mills are thesame size but were installed and put into operation atdierent points in time. The older unit, cement mill 1(CM 1), was equipped with two Heyd separators (dy-namic separators o the rst generation), while the ce-ment mill 3 (CM 3) installed later was equipped with aclosed-circuit cyclone separator (a dynamic separatoro the second generation).

Increasing competitive pressure and high energy costs prompted the owners o the Phoenix cement ac-tory to investigate which plant components could be

optimized by means o a modernization project.

2 Modernization project

It quickly became clear that special consideration should be given to the separator circuit o cement mill 1, be-cause it decisively infuenced the ultimate quality o thecement produced with regard to neness and particlesize range. It was ound that the old Heyd separatorswere the weak point in the plant operation because o their design and operating principle which resulted inpoor separation e ciency, poor sharpness o separationand insu cient product neness setting range.

For this reason, it was decided that the separator

system had to be optimized (Fig. 1).The modernization concept involved replacing the

existing two Heyd separators with a new high-e ciency separator o the latest third generation. The plant inves-tigations perormed otherwise revealed no signicantweak points that could be responsible or a poor grindingsystem perormance. For this reason, no modicationso other system components were carried out. This alsoensured that later evaluation o the operating resultswould only show the eect o the separator replacement.The selected replacement unit was a QDK 29-NZ high-e ciency separator rom Christian Peier.

The layout concept drawn up was convincing. It enabled the new machines to be incorporated into the exist-ing building in such a way that the old Heyd separatorscould remain in operation right up to the end (Fig. 2).With an actual changeover time o only three days, itwas possible to implement a tight time schedule. Thehot phase o the main installation work took six weeks, but was carried out without interrupting the grindingsystem operation. The separator circuit is equipped withcyclones or collecting the nished product. The separa-tor and the cyclones are so incorporated into the systemthat the existing conveying equipment or separatoreed, nished product and reject could continue in use.Thanks to good work preparation, the commissioningwas absolutely trouble-ree. Right rom the beginning,the new components showed an extremely high degreeo reliability.

einen Zementproduzenten ot wichtige Aspekte, die die Anorderung an eine e ziente und kostengünstigere Pro-duktion denieren.

Das Phoenix-Zementwerk in Beckum produziert un-terschiedliche Zemente der Typen CEM I bis CEM III sowie

Sonderzemente und Sonderbaustoe. Hierür stehen zweigeschlossene Kreislaumahlanlagen zur Verügung. Beide Anlagen werden mit vorgemahlenem Klinker aus einemHorizontalprallbrecher (HIC) beschickt und zusammenmit Gips und weiteren Zumahlstoen betrieben. BeideMühlen sind gleichgroß wurden aber zeitlich mit einigem Abstand gebaut und in Betrieb genommen. Die ältere An-lage, die Zementmühle 1 (ZM 1), wurde mit zwei Heyd-Sichtern (dynamische Sichter der ersten Generation) be-trieben, die später gebaute Zementmühle 3 (ZM 3) miteinem Zyklonumlutsichter (ein dynamischer Sichter der zweiten Generation).

Steigender Wettbewerbsdruck und hohe Energiekosten

ührten bei den Betreibern des Zementwerkes Phoenix zueiner Untersuchung welche Anlagenkomponenten durcheine Modernisierung optimiert werden können.

2 Modernisierungsprojekt

Schnell wurde klar, dass ein besonderes Augenmerk au dieSichteranlage der Zementmühle 1 gelegt werden musste,die letztendlich die Qualität der produzierten Zemente hin-sichtlich Feinheit und Körnung maßgeblich mitbestimmt.Es wurde deutlich, dass die alten Heyd-Sichter augrundihrer Bauart und Wirkweise eine schlechte Sichte zienz,geringe Trennschäre und nicht ausreichend einstellbare

Produkteinheiten, die Schwachstelle im Anlagenbetriebdarstellen.

Au dieser Basis wurde die Entscheidung getroen, dieSichteranlage zu optimieren (Bild 1).

Das Modernisierungskonzept sah vor die beste-henden zwei Heyd-Sichter durch einen neuen Hoch-leistungssichter, ein dynamischer Sichter der neuestendritten Generation, zu ersetzen. Die durchgeührten An-lagenuntersuchungen haben ansonsten keine wesent-lichen Schwachstellen augedeckt die zu einer schlechten Anlagenperormance ühren. Aus diesem Grund wurdenan den anderen Anlagenkompnenten keine Änderungendurchgeührt. Dadurch konnte gewährleistet werden,dass eine Auswertbarkeit der Betriebsergebnisse nur au den Einfuss des Sichteraustausches zurückzuühren ist.Die Wahl el au den Einbau eines HochleistungssichtersQDK 29-NZ von Christian Peier.

1 Flow chart o theCM1 system with newhigh-eciency separa-tor QDK 29-NZ

Fließbild der AnlageZM1 mit neuem

Hochleistungssichter QDK 29-NZ

ZKG 12 2011 45




3 Functional principle o the cross-fow

rotary cage separator

The new separator is a 3rd-generation QDK 29-NZ unit.The material to be separated is ed onto the distributingplate via two diametrically arranged spouts (Fig. 3). Thedistributing plate rotates at high speed, throwing the

material over the outer rim and against the side wallso the separator. The impact disintegrates any clumpsand the dispersed material then alls into the separat-ing area. While the material is in ree all, the separa-tion process takes place: an air stream introduced intothe separating area via the inlet spiral is diverted by guide vanes tangentially to the cage and into the all-ing stream o material. This cross fow o air carriesthe smaller and lighter particles o material through the blades o the rotor and into the rotating separator cage.Entrained in the air stream, they are transported to thecyclones and collected as ne product. In contrast, the

coarse particles are not entrained in the air stream andall into the grit outlet cone and are then returned to themill. The separator achieves an excellent sharpness o separation and separation eciency (recovery o nes)thanks to low bypass rates. Due to the variable-speedseparator cage drive, the highest cement neness gradescan be achieved and sealing air prevents oversize parti-cles rom inltrating into the nished product.

4 Results

Prior to and subsequent to the conversion, PhoenixZement has produced the ollowing cement grades ac-cording to DIN EN 197-1 in cement mill 1.

Portland Cement CEM I:CEM I 32.5 R and CEM I 42.5 RPortland Composite Cement CEM II:CEM II/A-LL 32.5 R

»

»

Das Einplanungskonzept überzeugte. Es sah vor die neu-en Maschinen so in das bestehende Gebäude zu integrie-ren, dass die Anlage mit den alten Heyd-Sichtern bis zumSchluss in Betrieb bleiben konnten (Bild 2). Mit einer ei-gentlichen Umschlusszeit von nur drei Tagen konnte einenger Zeitplan verwirklicht werden. Die heiße Phase des

Umbaus hat sich über sechs Wochen Hauptmontagezeit,allerdings bei lauendem Betrieb, hingezogen. Der Sicht-kreislau ist mit Zyklonen ür die Fertiggutabscheidungausgeührt. Sichter und Zyklone sind so in die Anlageintegriert, dass die vorhandenen Transporteinrichtungenür Sichteraugabe, Fertiggut und Grieße weitergenutztwerden konnten. Dank einer guten Vorbereitung erolgtedie Inbetriebnahme reibungslos. Die neuen Komponentenzeigten von Beginn an eine äußerst hohe Zuverlässigkeit.

3 Funktionsprinzip Querstrom-Drehkorbsichter

Bei dem neuen Sichter handelt es sich um einen QDK 29-

NZ Sichter 3. Generation. Es wird das Sichtgut von zweidiametral angeordneten Stutzen au den Streuteller gelei-tet (Bild 3). Dieser rotiert mit hoher Geschwindigkeit, sodass Material über den äußeren Tellerrand strebt und andie Seitenwände prallt. Dabei zersprengen mögliche Ver-klumpungen, und das Material ällt dispergiert in den dar-unter liegenden Sichtraum. Während dieses reien Fallsndet das Sichten statt: Ein Lutstrom, der durch die Ein-lauspirale in den Sichtraum gelangt, wird von Leitschau-eln tangential zum Korb in den allenden Materialstromgelenkt. Dieser Lut-Querstrom zieht die kleineren Teil-chen mit sich durch die Korblamellen in den rotierendenSichtkorb. Mit dem Lutstrom gelangen sie zu den Zyklo-nen und werden als Feingut abgeschieden. Grobe Teilchendagegen werden nicht vom Lutstrom erasst und gelan-gen über den Grießeauslaukonus zurück in die Mühle.Der Sichter bietet eine hohe Trennschäre und Sichte-

2 System layout withthe new separator circuit alongside theold Heyd separators

Anlagenlayout mitneuem Sichterkreislauneben den altenHeyd-Sichtern

3 Separator withmaterial and air fows

Sichter mit Material-und Lutströmung




zienz (Feingutausbringung) dank niedriger Bypasswerte.Höchste Zementeinheiten sind durch den variablen Kor-bantrieb erzielbar und es tritt durch die konstruktiv vor-gesehene Sperrlut kein Spritzkorn au.

4 Ergebnisse

Phoenix Zement produziert au der Zementmühle 1 vor als auch nach Umbau die olgenden Zemente nachDIN EN 197-1.

Portlandzement CEM I:CEM I 32,5 R und CEM I 42,5 RPortlandkompositzement CEM II:CEM II/A-LL 32,5R

Darüber hinaus gibt es eine Marktanforderung nach einem

Höchstwertzement CEM I 52,5 R der jedoch mit den alten

Sichtern der ersten Generation nicht herstellbar war. Erst

durch den Austausch des Sichters konnte dieses Produkt in

das Lieferprogramm erfolgreich aufgenommen werden.

Nach dem Umbau der Sichteranlage wurden die Ze-

mentsorten erst einmal auf die gleichen Produktfeinheiten

»

»

Over and above that, the company is now able to meetthe market requirement or a highest-grade cementCEM I 52.5 R, which could not be produced with the oldseparators o the rst generation. It was only the re-placement o the old separators that enabled this prod-uct to be successully taken into the company‘s product

range. Ater the separator system had been converted, the

cement grades were initially set to the same productneness as beore the separator replacement. The aimwas to maintain the quality parameters and assure saeproduction o saleable products. The set parameterswere the main cement quality requirements such asneness and water demand.

In this initial phase, priority was given to productcomparability instead o the most ecient possiblemode o operation, because Phoenix wanted to ensurethat customers continued to receive the expected prod-

ucts. This meant that production continued without any fuctuations, but the production capacity o the newequipment was not being ully exploited.

Around six weeks ater the modication had beenconcluded and the system parameters had been set, aninspection o the overall system took place, includingaxial metre sampling, examination o the mill, apprais-al o the separator etc. Subsequent to that inspectionthe air fow rates were optimized, so that the produc-tion parameters were precisely adjusted and optimum values were achieved or the residues and nenesses. InFebruary and March 2011 a second inspection was car-ried out, with a re-audit, determination o the separator

eciency rates and a Tromp curve analysis.Fig. 4 shows the development o production output

over time (red line) during the individual operationalphases, taking Portland composite cement as an exam-ple.

The production output in the quarter year precedingthe commissioning, i.e. with the old system congura-tion, was taken as the starting basis or quanticationo the optimization measure (standardized to 100 %).

Immediately ater the separator replacement it wasalready possible to detect an increase in productionoutput. This resulted rom the signicantly better ne

material output o the high-eciency separator. Withthe previous separator, a large proportion o already suciently ne particles was not separated out but re-turned to the mill and caused overgrinding. The amounto grinding work expended on already ne particleshardly improved the product characteristics and was nolonger available or grinding coarse particles. The newhigh-eciency separator brings considerably more neparticles into the ne product and thereore avoids thiswasteul overgrinding eect.

The second eect is the separation sharpnessachieved by the separator. With a highly selective sepa-rator, a ar greater amount o particles with a nenessabove the set cut size are separated out rom the prod-uct. As a consequence, the same specic surace nenessaccording to Blaine results in a lower amount o residueon the 45, 63 and 90 µm screens. Coarse particles in the

60%

70%

80%

90%

100%

110%

120%

130%

140%

28.01.2010 10.08.2010 26.02.2011 14.09.2011

P r o d u c t i o n [ % ]

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

S p e c i fi c s u r f a c e a c c .

t o .

B l a i n e [ c m ² / g ]

CEM II/A-LL 32.5R –

Production [%]CEM II/A-LL 32.5R –Product fineness [cm²/g]

S e p a r a t o r

r e p l a c e m e n t

Commis-sioning Optimization period Normal operation

Beforeconversion

02.05.2010 18.11.2010 06.06.2011 23.12.2011

0

10

20

30

40

50

60

70

C o m p r e s s i v e s t r e n g t h [ N / m m ² ]

3200–3300 3400–3500 3600–3700 3800–3900 4000– 4100

Specific surface acc. to Blaine [cm²/g]

2 days – Heyd 2 days – QDK 29-NZ 28 days – Heyd 28 days – QDK 29-NZ

3300–3400 3500–3600 3700–3800 3900–4000 4100–4200

4 Project history showing the production increase and the product neness change

Zeitliche Entwicklung des Projektes mit erzielten Produktionserhöhungen und Wechsel inden Produkteinheiten

5 Compressive strengths at dierent product neness or a CEM II/A-LL 32.5 R

Druckestigkeiten ür verschiedene Feinheitsklassen eine CEM II/A-LL 32,5 R


ZKG 12 2011 47



product have a negative eect on the strength develop-ment o the cement.

4.1 Case study 1: Portland composite cement

CEM II/A-LL 32.5 R

This relationship between the separator‘s selectivity and the strength development and residue values is

most clearly shown by the manuacturing o CEM II/A-LL 32.5 R, which has a 13 % content o limestone. Ater replacement o the separator, the same specic

surace acc. to Blaine o 4100 cm²/g was initially re-tained (Tab. 1). This resulted in a jump rom 24 N/mm²to 31 N/mm² in strength development ater two daysand rom 48 N/mm²/g to 59 N/mm² in strength devel-opment ater 28 days.

Fig. 5 clearly demonstrates that there is a direct re-lationship between the strength development and thespecic surace o the cement. The ner the product,the higher the strength development, independent o the separator used. However, the positive infuence o

the high-eciency separator can be clearly seen in thehigher strength values within any neness category.

In contrast, the results o the Heyd separator showthat the ultimate strength (ater 28 days) was only in-signicantly aected by an increase in Blaine value.The reason or this was that the 1st generation separa-tor always let a certain amount o oversize inltrateinto the nished product, which had a negative eecton the ultimate strength. To illustrate this relationship,Fig. 6 shows the residue value on the 63 µm screenplotted against the specic surace. In the case o theHeyd separator, the residue value o 6.5–8 % is quite

wie vor dem Sichteraustausch eingestellt. Ziel war es, die

Qualitätsparameter einzuhalten und eine gesicherte und

verkaufbare Produktion abzusichern. Einzuregelnde Para-

meter waren dabei die wesentlichen Qualitätsansprüche an

die Zemente wie die Feinheiten und der Wasseranspruch.

In dieser ersten Phase hatte die Produktvergleichbar-keit Vorrang gegenüber der ezientesten Wirkweise, um

den Kunden auch weiterhin das erwartete Produkt lieernzu können. Damit gelang ein nahtloser Übergang, aller-dings änderte sich die Produktionleistung mit der Neuan-lage nicht in vollem Umang.

Ungeähr sechs Wochen nach Umbau und nach der Einstellung der Anlage erolgte eine Inspektion der Ge-samtanlage, inkl. Längsabsiebung, Überprüung der Müh-le, Beurteilung des Sichters etc. Anschließend wurdenLutmengen optimiert, so dass die Produktionsparameter dann exakt eingestellt waren und auch ür die Rückständeund Feinheiten optimale Werte erzielt werden konnten. ImFebruar und März 2011 erolgte dann eine erneute Über-prüung mit einem Reaudit und einer Bestimmung der

Sichter-Wirkungsgrade gemeinsam mit Trompkurven-ermittlung.

In Bild 4 ist die zeitliche Entwicklung der Produkti-onsleistung (rote Linie) in den einzelnen Betriebsphasenam Beispiel des Portlandkompositzementes dargestellt.

Die Produktionsleistung im Quartal vor der Inbetrieb-nahme, d.h. mit der alten Anlagenkonguration, wurdeals Ausgangsbasis zu Quantizierung der Optimierungs-maßnahme estgelegt (normiert au 100 %).

Unmittelbar nach dem Sichteraustausch konnte bereitsein Anstieg der Produktionsleistung estgestellt werden.Dies entsteht durch die deutlich bessere Feingutausbrin-

gung des Hochleistungssichters. Ein Großteil der bereitsausreichend einen Partikel die vom vorherigen Sichter nicht ausgesichtet wurden ging zurück in die Mühle und verursachte eine Übermahlung. Unnötige Zerkleinerungs-arbeit von einen Partikeln verbessert kaum die Produktei-genschat steht aber nicht mehr ür die Zerkleinerung vonGrobpartikeln zur Verügung. Der neue Hochleistungs-sichter zieht deutlich mehr eine Partikel in das Feingutund vermeidet eben diesen Übermahleekt.

Der zweite Eekt ist die Trennschäre des Sichters. EinTrennscharer Sichter weist deutlich besser die Partikel abin das Produkt zu gelangen die oberhalb der eingestelltenTrennkorngrenze liegen. Daraus olgt, dass bei gleicher spezischer Oberfächeneinheit nach Blaine geringereRückstandswerte au 45, 63 und 90 µm sind. Grobe Parti-kel im Produkt wirken sich nachteilig au die Festigkeits-entwicklung des Zementes aus.


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300

Specific surface acc. to Blaine [cm²/g]

R e s i d u e [ % ]

R63µm – QDK 29-NZ R63µm – Heyd

Sample Separator Blaine nes

[cm²/g]Residue 63 µm

[%]

2 daysEarly strength

[N/mm²]

28 daysFinal strength

[N/mm²]

ProductionRate[%]

CEM II/A-LL 32.5 R Heyd 4100 6.5 – 8 24 48 100

CEM II/A-LL 32.5 R QDK29-NZ 4144 < 1 31 59 110CEM II/A-LL 32.5 R QDK29-NZ 3844 1 27 54 112

CEM II/A-LL 32.5 R QDK29-NZ 3450 2 – 4.5 25 49 120

Tab. 1 Eect o the cement neness on the strength development o Portland limestone cement

Einfuss der Zementeinheit au die Festigkeitsentwicklung ür Portlandkalksteinzement

6 Comparison o thesieve residues on63 µm over a range oproduct nenesses or the QDK 29-NZ andHeyd separator or aCEM II/A-LL 32.5 R

Vergleich der Siebrück-stände au 63 µm über verschiedene Produkt-einheiten ür denQDK 29-NZ und dieHeyd Sichter ür einenCEM II/A-LL 32,5 R




high and only changes slightly over the analyzed rangeo 3800–4200 cm²/g. However the high-eciency separator QDK 29-NZ achieves a signicantly lowerresidue value o 63 µm and even at specic suraces o 3450 cm²/g the value is below 4.5 %.

Based on these ndings, Phoenix was able to pro-gressively reduce the product neness to again obtain

the original quality values such as strength. The twocement grades prior to conversion (4100 cm²/g) and atpresent (3450 cm²/g) are o identical quality. The im-proved particle size distribution o the product result-ing rom the efect o the separator enables the sameproduct characteristics to be achieved with a lowerspecic surace. Thanks to the production o a coarsercement, there is a lower power requirement per tonneo product. This power saving can be employed as ad-ditional grinding capacity. Even with the unchangedproduct neness an increase in output is achieved,mainly due to the avoidance o overgrinding.

4.2 Case study 2: Portland cements CEM IDuring the commissioning and optimization phase,samples were taken rom the separator at dierentnenesses o a CEM I cement. These samples served asa basis or preparing Tromp curves showing the behav-iour o the separator over a range o dierent productnenesses. Plant-specic operating data such as totaleed rate, ball charge, mill ventilation etc. were let un-changed during these measurements.

Fig. 7shows our Tromp curves or product nenessesranging rom 3000–5000 cm²/g, which covers the en-tire range o cement nenesses that a cement producer

demands rom a separator. A comparison o the Trompcurves CEM I 32.5 R (light blue) and CEM I 42.5 R (red)essentially just shows a parallel shit. The bypass value τ is practically identical in both cases (Tab. 2).

In the case o CEM I 32.5 R (light blue curve), thesharpness o separation is somewhat poorer than it isin the other cements, due to the desired coarser targetneness. As the product neness increases urther, the bypass value τ increases slightly. In the case o the nestproduct with 5005 cm²/g, the Tromp curve alls steeply in the particle size range 2–10 µm. As a rule, the causeo this is the adhesive orce between the nest particlesor between the nest particles and larger particles. Theseadhesive orces have a negative eect on the separatoreciency. However, it can be generally said that Trompcurves with bypass values o < 10 % indicate that theseparator is unctioning very eciently.

4.1 Fallstudie 1: Portlandkompositzement

CEM II/A-LL 32,5 R

Am deutlichsten wurde diese Beziehung der Festigkeits-entwicklung und Rückstandswerte au die Sichtwirkungbei der Herstellung des CEM II/A-LL 32,5 R, der zu 13 %aus Kalkstein besteht.

Nach Sichteraustausch wurde zunächst die gleiche

spezische Oberfäche nach Blaine von 4100 cm²/g einge-halten (Tab. 1). Dies ührte zu einem sprunghaten Anstiegder Festigkeitsentwicklung nach zwei Tagen von 24 au 31 N/mm² und nach 28 Tagen von 48 au 59 N/mm².

Bild 5 zeigt deutlich, dass ein direkter Zusammen-

hang zwischen der Festigkeitsentwicklung und der spe-

zischen Oberfäche des Zementes besteht. Je einer ein

Produkt wird, desto höher ist die Festigkeitsentwicklung

und das unabhängig vom Sichter. Der positive Einfuss

des Hochleistungssichters ist jedoch an den höheren Fes-

tigkeitswerten innerhalb einer Feinheitsklasse klar zu

erkennen.

Bei den Ergebnissen der Heyd Sichter erkennt man

allerdings, dass sich die Endestigkeit (nach 28 Tagen)nur noch unwesentlich durch eine Blainewerterhöhungbeeinfussen lässt. Ursache hierür ist das die ersten Ge-nerationssichter immer eine gewisse Menge an Grobkornzulassen die negativ ür die Endestigkeit sind. Als Basisür diesen Zusammenhang ist im Bild 6 der Rückstand-wert au 63 µm über die Oberfächeneinheit augetragen.Beim Heyd-Sichter liegt der Rückstandwert mit 6,5–8 %recht hoch und ändert sich über den untersuchten Be-reich von 3800–4200 cm²/g nur wenig. Beim Hochleis-tungssichter QDK 29-NZ ist der Rückstandwert au 63 µmdeutlich geringer und selbst bei Oberfächeneinheiten

von 3450 cm²/g ist der Wert unter 4,5 %. Au Basis dieser Erkenntnisse konnte man die Pro-dukteinheit schrittweise zurückahren um wieder dieursprünglichen Qualitätswerte wie die Festigkeit zu er-halten. Die beiden Zemente vor Umbau (4100 cm²/g) und Aktuell (3450 cm²/g) sind qualitativ gleichwertig. Die verbesserte Kornverteilung des Produktes durch den Ein-fuss des Sichters erlaubt bei reduzierter Oberfächenein-heit gleiche Produkteigenschaten. Durch die Produktioneines gröberen Zementes wird weniger Energieauwandür die Mahlung pro Tonne benötigt was als zusätzlicheMahlkapazität eingesetzt werden kann. Auch bei gleicher Produkteinheit wurde schon eine Leistungssteigerung er-zielt, die sich im Wesentlichen aus dem Vermeiden einer Übermahlung ableitet.


Tab. 2 Characteristic data o the separator or dierent cement grades

Sichterkenndaten ür verschiedene Zementeinheiten

Sampleτ-value

[%]Bypass[µm]

X25[µm]

X50[µm]

X75[µm]

Circul.actor

Imper-ection

X25/x75

Blaineeed

[cm²/g]

Blainenes

[cm²/g]

Blainereject

[cm²/g]

CEM I 32.5 R 4.1 19.5 62.5 96.2 151.2 1.46 0.46 0.41 2435 3044 590

CEM I 42.5 R 4.0 9.3 30.3 41.2 57.4 2.07 0.33 0.53 1944 3830 656CEM I 42.5 R 6.9 9.3 24.3 33.5 45.9 2.45 0.32 0.53 1970 4260 718

CEM I 52.5 R 10.5 9.3 17.0 21.8 28.6 3.91 0.27 0.59 1908 5005 927

ZKG 12 2011 49



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4.2 Fallstudie 2: Portlandzemente CEM I

Während der Inbetriebnahme- und Optimierungsphasewurde mehrach eine Sichterbeprobung bei unterschied-lichen Zementeinheiten eines CEM I Zementes durchge-ührt. Dadurch konnten Trompkurven erstellt werden diedas Verhalten des Sichters über sich ändernde Produkt-einheiten zeigt. Anlagenspezische Betriebswerte wie

Gesamtaugabemenge, Kugelcharge, Mühlenbelütungetc. wurden während dieser Messungen nicht verändert.

In Bild 7 sind vier Trompkurven ür die Produktein-heiten von 3000–5000 cm²/g zu sehen die im Normalallden gesamten Bereich der Zementeinheiten abdeckt dieein Betreiber von einem Sichter abordert. Zwischen denTrompkurven CEM I 32,5 R (hellblau) und CEM I 42,5 R(rot) ist in erster Linie nur eine Parallelverschiebung zuerkennen. Der Bypasswert τ ist in beiden Fällen nahezugleichwertig (Tab. 2).

Bei dem CEM I 32,5 R (hellblaue Kurve) ist die Trenn-schäre durch die gewünschte grobe Zieleinheit etwas

schlechter als bei den anderen Zementen. Bei weiter zu-nehmender Produkteinheit steigt der Bypasswert τ leichtan. Bei dem einsten Produkt mit 5005 cm²/g zeigt dieTrompkurve im Partikelbereich 2–10 µm einen steil abal-lenden Kurvenverlau. Ursache hierür sind in der RegelHatbindungskräte (Adhäsionskräte) von einsten Par-tikeln aneinander oder an größere die einen negativenEinfuss au das Sichtergebnis hat. Allgemein kann man jedoch sagen das Trompkurven mit Bypasswerten von< 10 % Ausdruck eines sehr gut unktionierenden Sich-ters sind.

5 Fazit

In den Bereichen, in denen Steigerungen geplant wordensind, sind diese auch eingetreten. Nach der Optimierungs-phase wurden spezische Energieeinsparungen von rund10 % beim CEM I 42,5 R und 20 % beim CEM II/A-LL32,5 R erreicht. Hinzu kommt die neue Zementsorte CEM I52,5 R die nun erstmals produziert und erolgreich in dasProduktprogramm eingeührt werden konnte.

In knapp 1,5 Jahren Betrieb hat es keine nennenswerteStörung gegeben was sich bis jetzt in einer Anlagenver-ügbarkeit von > 99 % ausdrückt. Phoenix Zementwerkeund Christian Peier Maschinenabrik ist es gelungen,eine Anlagenkonguration zu entwickeln, die einen Pa-

rallelaubau des neuen Sichters und somit eine sehr kurzeStillstandszeit ermöglichte. Auch wurde gemeinsam ein langristiger Inbetrieb-

nahme- und Optimierungsplan entwickelt, der zum einenQualitätsschwankungen zu Beginn der Inbetriebnah-me vermied und langristig au die bestmöglichen Be-triebseinstellungen abgestimmt war. Die Einührung der neuen Zementsorte wurde von Christian Peier ebenalls verahrenstechnisch betreut.www.phoenix-zement.de

www.christianpeier.net


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Particle Size x [µm]

T ( x ) [ % ]

CEM I 32.5 R – 3044 cm²/g

CEM I 42.5 R – 3830 cm²/g

CEM I 42.5 R – 4260 cm²/g

CEM I 52.5 R – 5005 cm²/g

7 Tromp curves odierent CEM Icements

Trompkurvenverschiedener CEM I-Zemente

5 ConclusionsIn those areas where improvements had been plannedthey were, in act, achieved. Ater the optimizationphase, specic energy savings o around 10 % wereachieved or CEM I 42.5 R and 20 % or CEM II/A-LL32.5 R. Furthermore, the modication enabled Phoenixto produce the new cement grade CEM I 52.5 R or therst time and it has meanwhile been successully estab-lished in their range o products.

In a little less than 1.5 years o operation there have been no signicant malunctions, which is expressed inthe hitherto achieved plant availability o above 99 %.

Phoenix Zementwerke and Christian Peier Maschinen-abrik have succeeded in developing a system congu-ration which allowed installation o the new separatorparallel to the continuing operation o the old equip-ment. The stoppage time was thereore kept very short.

Together, we also developed a long-term commis-sioning and optimization plan that eliminated quality fuctuations at the commencement o commissioningand ensured a sae transition to the best possible op-erational settings. Christian Peier also attended to theprocess technological steps involved in introducing thenew cement grade.

Date post:	03-Apr-2018
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CPB Phoenix ZKG Sonderdruck

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