Nassmahlung von Zementpartikeln mit Ultraschallgeräten mit Sonotrode
Die Nassmahlung von Zementpartikeln ist ein entscheidender Prozess bei der Herstellung von hochwertigem Zement. Ziel ist es, die Partikelgröße zu verringern, um Eigenschaften des Zements wie seine Reaktivität und Festigkeit zu verbessern. Herkömmliche Mahlverfahren wie das Kugelmahlen werden zu diesem Zweck häufig eingesetzt. Seit jedoch die erheblichen Vorteile der Ultraschallnassmahlung entdeckt wurden, ersetzen insbesondere Ultraschallgeräte mit Sonotrode herkömmliche Mahlverfahren. Die Ultraschallgeräte von Hielscher übertreffen andere Mahlverfahren und werden von der Forschung im Labortischmaßstab bis hin zur industriellen Zementproduktion mit hohem Durchsatz erfolgreich eingesetzt.
Vergleich von Verfahren zur Zementdispergierung: Dissolver Vma-Getzmann Dispermat CV-3, ein Rotor-Stator-System (R/S) und das Ultraschallgerät UP400St von Hielscher.
(Studie und Bilder: ©Draganovic et al., 2020) Lesen Sie hier mehr über diese Vergleichsstudie!
Ultraschallgerät UIP16000 zum Mahlen und Dispergieren von Baustoffen wie Zement, Geopolymeren oder Beton.
Ultraschallmahlung von Zementpartikeln mit Ultraschallgeräten mit Sonotrode
Ultraschallgeräte mit Sonotrode, auch als Ultraschallhomogenisatoren bekannt, nutzen Ultraschall hoher Intensität, um akustische Kavitation in einem flüssigen Medium auszulösen, z. B. einer Zementsuspension. Die Ultraschallkavitation erzeugt intensive Mikrostrahlen, Stoßwellen und Scherkräfte, die Zementpartikel effizient zerkleinern. Zu den wichtigsten Vorteilen der Ultraschallmahlung gehören:
- Höhere Effizienz: Die Ultraschallmahlung ist bei der Verringerung der Partikelgröße hocheffizient. Akustische Kavitation erzeugt starke lokale Kräfte, die Zementpartikel schnell zerkleinern können, ohne dass übermäßig viel mechanische Energie erforderlich ist.
- Temperaturregelung: Während der Ultraschallnassmahlung lässt sich die Prozesstemperatur präzise überwachen und regeln. Dies ist bei Zementpartikeln besonders wichtig, da übermäßige Wärme ihre Eigenschaften verändern kann.
Lesen Sie mehr über die Temperaturregelung während der Ultraschallbehandlung! - Gleichmäßige Partikelverteilung: Die Ultraschallmahlung gewährleistet eine gleichmäßigere Partikelgrößenverteilung und verbessert damit die Qualität und Leistungsfähigkeit des Endprodukts.
- Keine Mahlkörper: Da die Ultraschallmahlung ohne Mahlkörper auskommt, müssen keine Mahlperlen oder Mahlkugeln gereinigt und ausgetauscht werden.
- Skalierbarkeit: Die Ultraschallmahlung mit Ultraschallgeräten mit Sonotrode lässt sich vollständig linear auf jeden beliebigen Durchsatz skalieren. Mit Geräten in verschiedenen Leistungsklassen – von Labortischmodellen für die Forschung bis hin zu großen industriellen Ultraschallhomogenisatoren für die Produktion mit hohem Durchsatz – kann Ihnen Hielscher Ultrasonics das ideale Ultraschallgerät für Ihre Nassmahlanwendung anbieten.
Vergleich von Ultraschallmahlung, Perlmahlung, Rotor-Stator-Mischern und Hochschermischern mit Rührblättern zur Verringerung der Größe von Zementpartikeln
| Merkmal | Ultraschallmahlung (Ultraschallgeräte mit Sonotrode) | Perlmahlung | Rotor-Stator-Mischer | Hochschermischer mit Rührblättern |
|---|---|---|---|---|
| Effizienz | Hoch | Mittel | Mittel | Gering |
| Wärmeentwicklung | Gering | Hoch | Hoch | Hoch |
| Gleichmäßigkeit der Partikelgröße | Hoch | Mittel | Mittel | Gering |
| Kontaminationsrisiko | Gering (keine Mahlkörper) | Hoch (durch Mahlkörper) | Mittel | Gering |
| Skalierbarkeit | Hoch (in verschiedenen Größen erhältlich) | Mittel | Mittel | Gering |
| Wartungsaufwand | Gering (wenige bewegliche Teile, keine Mahlkörper) | Hoch (Verschleiß der Mahlkörper) | Mittel | Gering bis mittel |
| Verarbeitungsgeschwindigkeit | Schnell | Mittel bis langsam | Mittel | Mittel |
| Energieverbrauch | Mittel | Hoch | Mittel | Mittel |
| Flexibilität | Hoch (verschiedene Anwendungen) | Mittel (speziell zur Verringerung der Partikelgröße) | Mittel (Mischen und Emulgieren) | Gering (nur Mischen) |
| Industrielle Anwendung | Hoch (breit einsetzbar) | Mittel | Mittel | Gering |
Einfluss der Behandlung mit Leistungsultraschall (PUS) auf die Druckfestigkeit von Mörtelprismen
Hochleistungsultraschallgeräte für die Nassmahlung von Zementpartikeln
Die Hochleistungsultraschallgeräte von Hielscher eignen sich ideal für die Nassmahlung von Zement, da sie die Partikelgröße durch Ultraschallkavitation besonders effizient verringern und dabei eine gleichmäßige Partikelverteilung gewährleisten. Durch präzise Prozesssteuerung können Sie den Ultraschallmahlprozess auf die gewünschte Zementpartikelgröße und höchste Energieeffizienz optimieren. Darüber hinaus sind die Ultraschallgeräte von Hielscher skalierbar und vielseitig einsetzbar. Sie sind sowohl als Labortischmodelle als auch als Industriemodelle erhältlich und eignen sich damit für verschiedene Produktionsmaßstäbe von der Forschung bis hin zu industriellen Anwendungen mit hohem Durchsatz.
Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind die technisch fortschrittlichsten Ultraschallhomogenisatoren auf dem Markt. Nutzen Sie die Vorteile der Ultraschallgeräte von Hielscher!
Labortisch-Ultraschallgerät UIP1000hdT zur Nassmahlung von Zementpartikeln
- hohe Effizienz
- modernste Technologie
- Zuverlässigkeit und Robustheit
- einstellbare, präzise Prozesssteuerung
- Chargen- und Inline-Betrieb
- für jedes Volumen
- intelligente Software
- intelligente Funktionen (z. B. Programmierbarkeit, Datenprotokollierung, Fernsteuerung)
- einfach und sicher zu bedienen
- geringer Wartungsaufwand
- CIP (Clean-in-Place)
Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany
Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen problemlos.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf Hochleistungsultraschallgeräte mit modernster Technologie und Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Verbund aus UIP16000 |
Ultraschallgerät UP400ST mit Sonotrode zur Dispergierung mikrofeiner Zementsuspension
(Studie und Bild: ©Draganovic et al., 2020)
Literatur / Quellen
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
Wissenswertes
Was ist Zement?
Zement ist ein im Bauwesen verwendetes Bindemittel, das aus einer Mischung kalkhaltiger, kieselsäurehaltiger, aluminiumhaltiger und eisenhaltiger Materialien besteht. Beim Mischen mit Wasser bildet er eine Paste, die mit der Zeit erhärtet und dem Bauwerk Festigkeit und Stabilität verleiht. Zementpartikel sind die fein gemahlene, pulverförmige Form des Zements, die durch Mahlprozesse entsteht. Diese Partikel spielen eine entscheidende Rolle bei der Hydratation, die bei Bauanwendungen zur Erhärtung und Festigkeitsentwicklung des Zements führt.
Warum ist die Nassmahlung von Zementpartikeln wichtig?
Die Nassmahlung von Zementpartikeln ist wichtig, weil sie die Partikelgröße verringert und dadurch die Reaktivität und Festigkeit des Zements erhöht. Dieser Prozess verbessert die Gleichmäßigkeit und Qualität des Zements und führt so zu besseren Eigenschaften bei Bauanwendungen.
Was ist Mörtel?
Ein Mörtelprisma ist ein rechteckiger Prüfkörper aus einer Mischung von Zement, Sand und Wasser, der häufig zur Prüfung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Mörtel verwendet wird. Diese Prismen werden üblicherweise mit genormten Abmessungen hergestellt und unter Laborbedingungen geprüft, um die Druck- und Biegezugfestigkeit der Mörtelmischung zu bestimmen.
Was ist ein Mörtelprisma?
Mörtel ist ein Baustoff aus Zement, Sand und Wasser. Zement dient im Mörtel als primäres Bindemittel und verleiht ihm beim Mischen mit Sand und Wasser haftende Eigenschaften. Mörtel wird verwendet, um Baustoffe wie Ziegel, Steine und Betonsteine miteinander zu verbinden, die Zwischenräume auszufüllen und dem Bauwerk Stabilität zu verleihen. Der Zement im Mörtel erhärtet im Laufe der Zeit durch Hydratation und entwickelt dabei Festigkeit. Dadurch entsteht eine feste und dauerhafte Matrix, die die anderen Bestandteile zusammenhält.
Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungsultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.
Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungsultraschallhomogenisatoren vom Labormaßstab bis zum Industriemaßstab her.