Celitement Entwicklung eines nachhaltigen Zementes

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1 Celitement Entwicklung eines nachhaltigen Zementes 2. r 2 Statusseminar 26./27. Okt.2011 Dr. Hanns-Günther Mayer

2 Was ist? Was ist? Celitement ist eine neue Klasse von hoch leistungsfähigen hydraulischen Bindemitteln (Zementen) Celitement wird über ein patentiertes Verfahren mit hoher Energieeffizienz hergestellt Celitement reduziert die spezifische CO 2 -Emission um mehr als 50% Celitement ist ein trockenes, lagerfähiges Pulver, das wie traditioneller Zement verarbeitet wird Celitement ist insbesondere in Bezug auf die Dauerhaftigkeit und Einfachheit leistungsfähiger als traditionelle zementäre Systeme Celitement basiert auf der gleichen Rohstoffbasis wie die klassische Zementherstellung (CaO und SiO 2 ) Celitement ist gleichzeitig der Markename der Stoffgruppe und der Name der eigens gegründeten Celitement GmbH 2

3 Konventioneller Zement Konventioneller Zement Produktion von Zementklinker 3 CO2 CO2 CaO SiO2 3 CaCO3 + SiO2 Ca3SiO5 Calciumcarbonat Aushärteprozess Siliciumdioxid 1450 o C Tricalciumsilicat H2O H2O H2O Ca3SiO5 + 3 H2O 2 Ca(OH2) + CaO.SiO2.H2O Calciumhydroxid Calcium-Silicat-Hydrat 3

4 Celitement Produktion CO2 CO2 CaO 1 CaCO3 Calciumcarbonat 1000 o C Kalzinierung CaO Calciumoxid + SiO2 + zh2o Siliciumdioxid ca. 200 o C Aushärteprozess + y H2O CaO.SiO2.H2O Calcium-Silicat-Hydrat 4

5 Celitement: spart Energie und CO 2 Celitement: spart Energie und CO 2 5

6 Warum erst jetzt? Warum erst jetzt? - Basiert auf neuen Erkenntnissen über bislang unbekannte, extrem dünne und amorphe Phasen die sich während der klassischen Zementhydratation bilden - Selbst mit modernsten Methoden analytisch noch ein anspruchsvolles Thema - ANKA Synchrotronquelle - Starke interdisziplinäre Zusammenarbeit RAMAN, IR, XRD,etc. - Basiserkenntnisse aus der Grundlagenforschung an zementären Systemen KIT = Großforschungseinrichtung (Helmholtz Gesellschaft) 6

7 Klassische Hydratation von Portlandzement Klassische Hydratation von Portlandzement Zementklinker 3 CaO SiO 2 C 3 S + Wasser CSH 1.7CaO SiO 2 nh 2 O Festigkeitsträger Portlandit 1.3 Ca(OH) 2 Füller Die Gesamtfestigkeit steigt mit dem Anteil fester Phasen (CSH, Stützkorn) und mit sinkender Porosität 7

8 Bildung der der CSH CSH Phase Phase aus aus calciumarmen Zwischenprodukten C 3 S Hydratation Celitement Hydratation C 3 S Ca(OH) 2 CSH-Phase Ca x [HSiO 2,5+x ] Silikat Ø ~nm, amorph, analytisch schwer zugänglich 8

9 Das Das festigkeitsgebende Endprodukt der der Hydratation ist ist in in beiden beiden Fällen Fällen gleich gleich (CSH) (CSH) Bei Wasserzugabe bilden Portlandzement Celitemente ausschließlich die, auch bei der Celitement Zementhydratation + n H 2 O entstehenden,csh-phasen + (n-x) H 2 O (Calcium Silikat Hydrat) Den "Klebstoff" im Beton Bildnachweis für Hydratationsschemata: VDZ Zementtaschenbuch (2002) Kapitel 1.4 Zement.Hydratation S.115 9

10 Standort der Anlage am KIT Standort der Anlage am KIT 1.5 km 1 km 10

11 Das Gebäude der Celitement Pilotanlage Das Gebäude der Celitement Pilotanlage 11

12 Büros, Laborräume, Besprechungszimmer Büros, Laborräume, Besprechungszimmer Eingangsbereich Büro- und Besprechungsräume 12

13 Bilder der Pilotanlage Bilder der Pilotanlage 13

14 Der technische "scale up" Der technische "scale up" Laboranlage Pilotanlage Referenzanlage Produktion < 1kg pro Tag Produktion 100 kg pro Tag Produktion Tonnen pro Jahr 14

15 Unterschiedlichste Anlagenkonzepte Unterschiedlichste Anlagenkonzepte SiO 2 Ca(OH) 2 Dosierbunker Lauge Thermalöl/Dampf Rohstoffsilo Ca(OH) 2 SiO 2 Mischer Silikatträger Autoklavenprodukt Rohmehlsilo Autoklav Vorbunker Sichter Produktsilos 15 Mühle

16 Benötige Produktions-Bausteine Benötige Produktions-Bausteine Sandkomponente Abbau Rohstein San d Kalk Dosierbunker Lauge Dampf Autoklavenprodukt Silikatträger Brecher Mischbett Kalkstei n Vorbunker Sichter Übergabestation Rohsteintransport Mühle /Mischer Autoklav Mühle Rohstoffgewinnung Rohmehlproduktion Autoklavenprozess Reaktionsmahlung Produktsil os Sackware Ggf. Entsäuerung Produktlagerung und Versand 16

17 Synergien einer Celitement Integration im im Zementherstellungsprozess Nutzung der vorhandenen Rohstoffgewinnung, Rohstoffannahme, Mischung und Aufbereitung Vormahlung und Sichtung der Rohstoffe/Rohmischung des Autoklavenproduktes in bestehenden Mahlanlagen - Rohmühlen - Zementmühlen - Mischer/Mischwerk Wärme und Dampf für den Autoklavenprozess durch Auskopplung aus bestehenden Prozessen Nutzung der Brennstoffversorgung -handling bei Einsatz eines separaten Calcinier- bzw. Brennprozesses Bestehende Lager- und Versandsysteme für Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte sind evtl. schon verfügbar Nutzung bestehender Werksinfrastruktur, Verwaltung und Qualitätskontrolle 17

18 Was ist noch zu tun? Was ist noch zu tun? - REACH Registrierung bei der ECHA in Helsinki - Bauaufsichtliche Zulassung für definierte Anwendungsfelder - Fliessmitteloptimierung für Standardanwendungen - Austesten und Optimierung von Varianten für verschiedene Applikationen - Durchführung aller "klassischen" betontechnologisch relevanten Dauerhaftigkeitsprüfungen mit Standardverfahren und Prüfgeometrien - Datensammlung für die Planung und Auslegung der industriellen Referenzanlage 18

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Danke für Ihre Aufmerksamkeit Besuchen Sie uns: