Cement grinding and homogenization of typical Materials in the Cement Production Process

Cementőrlés – Hogyan néz ki a hagyományos cementgyártási folyamat?

A cementőrlés a cementgyártási folyamat egyik kulcsfontosságú lépése, amely a nyersanyagok előkészítésével kezdődik. A mészkövet, az agyagot és a homokot először zúzzák, hogy csökkentsék a részecskék méretét. A zúzott anyagokat ezután nyerscementporrá őrlik, majd körkemencében körülbelül 1450 °C-ra hevítik. Ezen hőkezelési folyamat során klinker képződik, és elkerülhetetlen melléktermékként CO₂ szabadul fel. Hűtés után a klinkert cementőrlésnek vetik alá, ahol gipsszel és egyéb adalékanyagokkal együtt őrlik, hogy elkészüljön a végső cementtermék.

A cementgyártás során a legnagyobb energiaigény a nyerskeverék kemencében történő hevítéséből adódik. További villamos energia szükséges a cement őrléséhez, a mészkő zúzásához és a szállítási folyamatokhoz. A teljes CO₂-kibocsátás körülbelül 50%-a a forgókemencében zajló kémiai kalcinációs reakcióból származik, míg a fennmaradó kibocsátás az üzemanyag-égetésből és a villamosenergia-fogyasztásból ered. Még megújuló energiaforrások használata esetén is a cementgyártás elválaszthatatlanul jár ezekkel a folyamatokkal kapcsolatos CO₂-kibocsátásokkal. A cementet végül vízzel és adalékanyagokkal keverik össze habarcs vagy beton előállításához. Az állandó termékminőség biztosítása érdekében minden nyersanyagot, félkész terméket és végterméket szigorú minőség-ellenőrzésnek kell alávetni. A laboratóriumi elemzések és a darálók és őrlők segítségével végzett megbízható mintakészítés ezért a modern cementgyártás elengedhetetlen elemei.

Böngésszen a fejezetben tárgyalt témák között:

Crushing Limestone and Clay

Limestone and clay are the primary raw materials used in cement production. For quality control and process optimization, these materials must be homogenized before analysis. Crushing limestone is typically the first step, as it determines downstream grinding efficiency and final fineness. When selecting suitable equipment, key parameters include the sample quantity, initial particle size, and target fineness. Jaw crushers are commonly used for pre crushing limestone and clay. A wide range of jaw crusher models allows optimal adaptation to varying sample characteristics, from small laboratory batches for example in the BB 50 to larger sample quantities up to 3.5 t/h in the BB 600. Alternatively, hammer mills can be used, as crushing limestone and clay is generally not too hard for this type of mill.

Hammer mills such as the HM 200 can also be used, since the crushing of limestone and clay generally does not involve extremely hard materials.

Pofás törők Hammer Mill HM 200

Subsequent fine grinding to particle sizes below 40 µm is typically performed in ball mills. Here, cement grinding principles already apply at laboratory scale, with sample quantity being the decisive factor for selecting the appropriate mill. From a few milliliter up to kilogram scale samples, suitable solutions are available for efficient and reproducible grinding.

Golyós malmok

Rotor beater mills such as the SR 300 can also be used for crushing limestone and clay samples. They accept feed sizes of up to 25 mm and achieve final fineness values of around 100 µm, while processing significantly larger sample quantities compared to planetary ball mills. Drum mills like the TM 300 are likewise capable of handling larger volumes, but require considerably more time to reach the fineness range of 100–300 µm.

SR 300 Kalapács-rotoros malom

Limestone samples

30 mm, 0,5 kg

Pre-crushing BB 250
Fine-grinding TM 300

45 minimum | < 45 µm

15 mm, 200 g

BB 50

2,5 minimum | < 1 mm

10 mm, 10 kg

HM 200

25 kg/min | < 3 µm

35 mm, 250 g

Pre-crushing BB 50
Fine-grinding PM 100

6 minimum | < 200 µm

Clay samples

10 mm, 12 g

MM 400

20 s | < 250 µm

15 mm, 80 g

PM 100

2 minimum | < 500 µm

120 mm, 10 kg

BB 300

5 minimum | < 2 mm

15 mm, 2 kg

SR 300

2,5 minimum | < 100 µm

Grinding Cement, Clinker and Concrete

Cement clinker formed after sintering is significantly harder and more abrasive than limestone or clay. In principle, the same mills and considerations apply as for crushing limestone and clay, and jaw crushers are typically used also for pre crushing.

Pofás törők

Kattintson ide a videó letöltéséhez!

From the range of rotor mills, the cross beater mill SK 300 is suitable for the next fine grinding step, as it is designed for harder, abrasive materials. With interchangeable tungsten carbide baffle plates and toothed grinding chamber inserts, it is ideal for crushing cement clinker. In this way, 1 kg of pre crushed sample (5 mm) can be reduced to approximately 200 µm in just 1 minute. If finer final fineness is required, ball mills such as the PM 400 are used. The PM 400 achieves 80 µm in 15 minutes.

The best of both worlds - speed combined with high fineness - is offered by a disc mill for crushing clinker samples. This is why a combination of a jaw crusher followed by a disc mill RS 200 or RS 300 is the classic setup for cement grinding. The RS 300 can grind the amount of one kilogram to below 100 µm in about 4 minutes. The RS 200 is designed for smaller sample quantities up to 250 ml and is generally even faster than the RS 300.

RS 200 Tárcsás-rázó malom RS 300 Tárcsás-rázó malom

Clinker samples

Pre-crushing in the jaw crusher to 5 mm, fine-grinding in the RS 300 to 200 µm. The total process time for 1 kg was 4 minutes.

The same considerations as for clinker crushing apply to the cement grinding or concrete samples. However, for fine grinding, ball mills or disc mills (RS 200, RS 300 or DM 200) are most used.

Concrete samples

100 x 200 mm, 3,5 kg

Pre-crushing BB 600
Fine-grinding DM 200

1 minimum | < 150 µm

80 mm, 200 g

Pre-crushing BB 200
Fine-grinding MM 400

40 s | < 150 µm

150 x 75 mm, 8 kg

Pre-crushing BB 300
Fine-grinding MM 400

2,5 minimum | < 3 mm

50 mm, 50 g

Pre-crushing BB 50
Fine-grinding RS 200

1 minimum | < 100 µm

15 mm, 45 kg

TM 500

3 óra | < 100 µm

Additive Gypsum

A klinkerhez képest a gipsz anyag tulajdonságai sokkal lágyabbak, ami megkönnyíti a laboratóriumi zúzást és homogenizálást. A gipsz azonban hajlamos agglomerátumok képződésére, ami bonyolíthatja a finom őrlést a cementőrlés előkészítése során. A gipszminták esetében a klasszikus eljárás ezért az előzetes zúzás pofás-törőben, majd egy rotormalomban, például az SK 300 keresztverőmalomban, a HM 200 kalapácsmalomban vagy a ZM 300 ultracentrifugális malomban történő feldolgozás. A rotormalmokban is ajánlott a minták őrlés előtti szárítása, például a TG 200-ban, az agglomeráció megelőzése érdekében. A ciklonmodulok használata szintén hasznos, mivel megkönnyítik a minta kiürítését. A ZM 300-ban a gipszmintákhoz a távolsági sziták használata javasolt. Sok esetben elkerülhető az állkapocs-törőgépek használata, ha a mintákat először egy nagyon durva szitával őrlik meg a ZM 300-ban vagy a HM 200-ban, majd végül a finom őrlési lépésben egy finomabb szitával homogenizálják.

TG 200 Gyors légszárító ZM 300 Ultra-centrifugális malom

Gypsum samples

10 mm, 1 kg

Pre-crushing BB 200
Fine-grinding SK 300

2 minimum | < 500 µm

15 mm, 200 g

Pre-crushing BB 250
Fine-grinding ZM 300

1,5 minimum | < 200 µm

10 mm, 10 kg

BB 250

40 s | < 4 mm

35 mm, 250 g

HM 200

1 minimum | < 2 mm

Recycling gypsum

A minták TG 200-as készülékben történő szárítása megkönnyíti a minták homogenizálását.

The TG 200 is a laboratory quick dryer designed for fast and gentle drying of cement, gypsum, and related granular materials. It operates according to the fluidized bed principle, ensuring uniform heat transfer without local overheating of the sample. This gentle drying process helps preserve the original material properties, which is essential for reliable cement analysis and quality control.

Thanks to its powerful airflow, the TG 200 achieves very short drying times, typically within a few minutes instead of hours in conventional drying ovens. Different containers and filter options make the TG 200 flexible for a wide range of cement and construction material applications. The TG 200 is easy to operate and supports reproducible sample preparation, which is critical for consistent analytical results in cement laboratories. Overall, the TG 200 significantly increases laboratory efficiency by combining speed, gentle treatment, and high process reliability.

TG 200 Gyors légszárító

Példa #: Gypsum samples before and after pre-grinding with a 4 mm sieve and fine-grinding with a 0.25 mm sieve in the ZM 300.

Minta 1: 10 mm, 0,3 kg

Minta 2: 10 mm, 0,3 kg

15 minimum | < 80 µm

Discover these exciting chapters and benefit from our expertise

Jellemző anyagok őrlése és homogenizálása

Tools for optimized sample preparation for XRF analysis

A cementgyártás során elutasított származékos és alternatív üzemanyagok

Az SCMS feldolgozása és aktiválása

Kiegészítő cementtechnológiák

Nyers vagy homogenizált cementanyagok szitálása

GYIK – Cementtechnológia és környezetbarát cement

Miért számít a mészkő zúzása a cementőrlés kritikus első lépésének?

A mészkő zúzása a cementőrlés kritikus első lépése, mivel közvetlenül befolyásolja az őrlési hatékonyságot, az energiafogyasztást és a cement végső finomságát. A mészkő megfelelő zúzása csökkenti a kiindulási szemcseméretet, biztosítja az adagolt anyag homogenitását, és lehetővé teszi a stabil, reprodukálható cementőrlést a későbbi őrlési lépésekben. A mészkő elégtelen zúzása hosszabb őrlési időhöz, nagyobb kopáshoz és ingadozó cementminőséghez vezet, mind a laboratóriumi mintakészítés, mind az ipari cementőrlési folyamatok során.

Milyen berendezéseket használnak általában a mészkő zúzásához és a cement őrléséhez a minőségellenőrzés során?

A mészkő aprításához leggyakrabban állkapocs- és kalapácsos darálókat használnak, hogy elérjék a későbbi cementőrléshez szükséges adagolási méretet. A cement finom őrlését ezután golyós, tárcsás vagy rotoros malmokkal végzik, a kívánt finomságtól és a minta mennyiségétől függően. A mészkő aprítását követő cementőrlés ezen kombinációja biztosítja a homogén mintákat, a pontos analitikai eredményeket és a nyersanyagok, a klinker, a cement és az adalékanyagok tekintetében egyaránt megbízható folyamatirányítást.

Milyen szerepet játszik a gipsz a cementőrlésben, és miben különbözik a mészkő zúzása a gipsz előkészítésétől?

A gipsz döntő szerepet játszik a cementőrlésben, mivel a klinkerhez adják hozzá a kötési idő szabályozása és a cement állandó teljesítményének biztosítása érdekében. Ellentétben a mészkő zúzásával – amelynek célja a kemény, törékeny nyersanyagok cementőrléshez optimális adagolási méretre történő aprítása –, a gipsz előkészítése különös figyelmet igényel, mivel lágyabb szerkezetű és hajlamos a csomósodásra.

How does clinker differ from crushing limestone in cement grinding processes?

A klinker jelentősen eltér a mészkő zúzása során feldolgozott anyagoktól, mivel a forgókemencében végbemenő szinterelési folyamatnak köszönhetően sokkal keményebb és kopásállóbb. Míg a mészkő zúzásának célja a viszonylag törékeny nyersanyagok optimális adagolási méretre történő aprítása, addig a cementőrléshez szükséges klinker előkészítése robusztusabb zúzási és őrlési megoldásokat igényel.