Recycled concrete sand as alternative raw material for Portland clinker production

Izoret, Laurent; Diliberto, Cécile; Mechling, Jean-Michel; André, Luc; Natin, Patrice

doi:10.1201/9781351052825-7

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“…Beim Brennen entstehen deshalb aus der Schmelze von Betonbrechsanden nicht-oder minderreaktive Calciumsilikate. Daher lassen sich durch Betonbrechsande nur geringe Mengen des Klinkerrohmehls ersetzen -möglich sind bis zu 30 M.-% [5,6] -, während die übrigen Anteile an die häufig variable chemische Zusammensetzung der Betonbrechsande angepasst werden müssen. Analog zu Kalksteinmehl lassen sich gemahlene Betonbrechsande aber auch als Zementhauptbestandteil oder Betonzusatzstoff verwenden.…”

Section: Development Of Thermally and Mechanically Activated Concrete...unclassified

Entwicklung thermisch‐mechanisch aktivierter Betonbrechsande als Betonzusatzstoff – Projektvorstellung und erste Ergebnisse

Höffgen

Vogel

Blask

et al. 2023

Beton und Stahlbetonbau

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Angesichts verknappender natürlicher Primärrohstoffe und gleichzeitig steigender Bauschuttmengen rückt die Schaffung geschlossener Stoffkreisläufe durch ein verbessertes Recycling von Betonabfällen verstärkt in den Fokus aller am Bau Beteiligten. In deutschen Bauschuttaufbereitungsanlagen wurden im Jahr 2020 etwa 47 Mt mineralische Bau-und Abbruchabfälle aufbereitet, von denen sortenreiner Beton (ca. 24 Mt) etwa die Hälfte ausmachte [1]. Aufbereitete Abbruchabfälle werden als rezyklierte Gesteinskörnungen in vielen Anwendungsbereichen verwendet, wobei jedoch der Einsatz außerhalb des Betonbaus überwiegt [2]. Ein geschlossener Stoffkreislauf, wie ihn die DAfStb-Richtlinie für Beton nach DIN EN 206 in Verbindung mit DIN 1045-2 [3] bereits ermöglicht, wird seltener verfolgt. Als Hindernisse gelten logistische Herausforderungen und insbesondere im Vergleich zu primären Gesteinskörnungen veränderte Materialeigenschaften. Speziell die Verwendung von feinen Betonbrechsanden kann sich negativ auf die Frisch-und Festbetoneigenschaften auswirken. Rezyklierte Gesteins-körnungen bestehen stofflich aus porösem hydratisiertem Zement bzw. Zementstein und ursprünglicher Gesteinskörnung, deren Anteil mit kleiner werdendem Korndurchmesser sinkt [4]. Der Anteil hoher Feinstoffmengen mit Korndurchmessern D < 2 mm lässt sich bei der Aufbereitung von Betonabfällen nicht vermeiden und beträgt bis zu 45 M.-%. Eine Kreislaufführung dieser sog. Betonbrechsande wird auch durch die neue E DIN 1045-2:2022-07 voraussichtlich nur eingeschränkt möglich sein.

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Section: Development Of Thermally and Mechanically Activated Concrete...unclassified

Entwicklung thermisch‐mechanisch aktivierter Betonbrechsande als Betonzusatzstoff – Projektvorstellung und erste Ergebnisse

Höffgen

Vogel

Blask

et al. 2023

Beton und Stahlbetonbau

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“…Experienced plant engineers have always preferred more practical approaches than comprehensive mathematical modeling solutions since they were seen to be excessively complex [87]. Cement engineers, for instance, are often happy to choose the size of the calciner based on residence time criteria, which can be determined using a straightforward calculation including gas flow rate and ideal gas velocity [88]. This strategy, nevertheless, has several flaws that could be gravely misleading.…”

Section: Computational Fluid Dynamics (Cfd) Modeling For Calciner And...mentioning

confidence: 99%

Alternative Fuel Substitution Improvements in Low NOx In-Line Calciners

et al. 2023

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The process of making cement clinker uses a lot of energy and produces a lot of pollution. Currently, cement companies use a combination of traditional fossil fuels and alternative fuels (AF-Fuels) to lower their energy consumption and environmental footprint by improving the pyro-system. In a calciner, AF-Fuels can reach a thermal substitution rate (TSR) of up to 80–100%. However, a kiln burner can only achieve a TSR of 50–60%. High TSR values have been provided by improvements in multi-channel burners, proper AF-Fuel feeding point setups, and various AF pre-combustion methods. Significant modeling of the calciner burner and system has also improved TSRs. However, the cement industry has encountered operational problems such as kiln coating build-up, reduced flame temperatures, higher specific heat consumption, and incomplete combustion. There is growing interest in waste substitution, a promising source of AF-Fuel that needs to be integrated into the current cement plant design to solve the calciner operational problems of the cement industry. This study discusses the latest developments and different experimental and modeling studies performed on the direct burning/co-firing of AF-Fuel in the cement industry as well as the incorporation of gasification in cement manufacturing. Based on this, a technically and environmentally improved solution is proposed. The characteristics of both approaches towards pre-calciner function and optimization are critically assessed. The many in-line cement calciner integration technologies and their various configurations for the long-term problems of cement plants are discussed. This project report also focuses on the necessity of creating appropriate calciner models for forecasting calciner production based on various AF-Fuels and their feeding positions in the calciner.

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Recycled concrete sand as alternative raw material for Portland clinker production

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Entwicklung thermisch‐mechanisch aktivierter Betonbrechsande als Betonzusatzstoff – Projektvorstellung und erste Ergebnisse

Entwicklung thermisch‐mechanisch aktivierter Betonbrechsande als Betonzusatzstoff – Projektvorstellung und erste Ergebnisse

Alternative Fuel Substitution Improvements in Low NOx In-Line Calciners

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