用于粘土混合物的热机械活化的方法和辊磨机与流程

1.本发明涉及一种用于粘土混合物的机械化学活化的方法、与其相关的辊磨机及其用途。


背景技术：

2.水泥混凝土在全世界范围内被用于建筑行业，水泥混凝土包含粘结剂水泥、水和骨料。出于经济和生态的原因，可以使用水泥添加剂。目的是减少水泥或混凝土中熟料的比例，以减少二氧化碳(co2)的排放。此外，可以利用其他原材料来生产水泥。
3.de 10 2016 005 285 b3公开了一种用于活化粘土作为混凝土添加剂的方法，其中，首先在破碎阶段使粘土破碎，然后在具有多个旋风器的旋风换热器中对粘土进行活化。根据de 10 2011 014 498 a1，首先将粘土进行研磨，然后预热，最后供应给煅烧窑。根据ep 2 429 966 b1，将热处理过的粘土材料分开研磨。ep 2 253 600 a1公开了一种具有水泥添加剂的水泥，该水泥添加剂包括分别热处理的粘土。
4.wo 2018/195624 a2中也公开了粘土的热活化。
5.最后，从wo 2005/019129 a2可知，在水泥生产过程中分别煅烧和预破碎石膏形式的含硫酸盐的材料。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于粘土混合物的机械化学活化的有利方法。
7.本发明提供了用于粘土混合物的机械化学活化的方法，其中以一定温度在磨机中研磨粘土混合物，该温度处于300℃(摄氏度)至1000℃的温度范围内。特别地，粘土混合物在研磨过程中表现出上述温度。这引起粘土混合物的热机械活化。根据本发明的方法尤其引起包含在粘土混合物中的层状硅酸盐的脱羟基反应。层状硅酸盐主要由具有oh带或羟基的硅(sio4)四面体层、铝(alo6)八面体层和/或镁(mgo6)八面体层组成。
8.在脱羟基过程中，这些oh带或羟基从层状硅酸盐中分离出来，导致形成水。除了该化学过程之外，在根据本发明的研磨过程中，通过研磨压力将水从粘土混合物中挤出，并通过高温将其分离。此外，晶体结构发生部分非晶化。
9.结果，粘土混合物经历了热辅助的机械化学活化，因此，当用作水泥添加剂或水泥熟料替代品时，其可以更大程度地达到火山灰反应。在火山灰反应中，特别是由活化的粘土混合物释放的反应性硅离子和水泥的孔溶液的氢氧化钙形成硅酸钙水合物。
10.特别地，在400℃至1000℃的温度范围内的温度下研磨粘土混合物，进一步特别地，在450℃至950℃的温度范围内的温度下研磨粘土混合物，有利地，在450℃至600℃的温度范围内的温度下研磨粘土混合物，进一步有利地，在500℃至550℃的温度范围内的温度下研磨粘土混合物。由于颗粒在粘土混合物的研磨过程中被破碎，因此使得可以有较大的表面用于从加热介质(特别是热气体)到颗粒的热传递。另外，可以减少从颗粒的表面到内部的热传导路径。这意味着可以更快地加热颗粒并降低能耗。
11.另外，粘土混合物颗粒的较大表面允许更好地排出在机械化学活化过程中所释放的水。
12.根据粘土混合物的成分，可以在不同的温度范围内进行研磨。在550℃至700℃的温度范围内的温度下，允许有利地活化高岭石。在800℃至900℃的温度范围内，允许有利地活化蒙脱石。在900℃至1000℃的温度范围内，允许有利地活化伊利石。
13.特别地，在研磨粘土混合物期间，提供大于每平方米350千牛顿(kn)的研磨压力，并且特别是小于每平方米2000kn。有利地，当研磨粘土混合物时，提供每平方米800kn至1000kn的研磨压力。
14.在一个实施例中，磨机是立式辊磨机，特别是碗磨破碎机。根据本发明的温度范围可以具体地在研磨区域中设置，特别是在立式辊磨机中设置，在该研磨区域中，可以提供下述配置，该配置对于在这种升高的温度下的研磨操作是有利的。在其他实施例中，根据本发明的方法可以在球磨机，锤磨机，辊磨机，特别是高压研磨辊中进行。
15.特别地，至少25质量百分比(质量％)，有利地至少50质量％的粘土混合物由可热活化的层状硅酸盐组成。进一步有利地，至少70质量％的粘土混合物由可热活化的层状硅酸盐组成。在该方法的一个实施例中，至少90质量％的粘土混合物由可热活化的层状硅酸盐组成。
16.特别地，层状硅酸盐是双层硅酸盐，例如高岭石或蛇纹石基；三层硅酸盐，例如云母、伊利石、蒙皂石、蒙脱石；和/或四层硅酸盐，例如二氯酸盐基。在自然界中，层状硅酸盐通常不会以纯相形式出现，而是含有诸如石英和长石之类的伴生矿物，它们可能对活化有利或有害。
17.高岭石具有由sio4四面体和alo6八面体组成的二八面体双层结构。羟基位于外部八面体尖端，与下一个四面体层的氧原子形成氢键。sio4层的自由四面体尖端与八面体层的oh基团一起连接八面体层的al3

阳离子并使它们饱和。通过这两种机理，一次形成一个四面体层与一个八面体层的键合。在热辅助的机械化学活化过程中，有利地，在450℃至600℃之间或在550℃至700℃之间，在脱羟基过程中，羟基离子从八面体层中分离出来，高岭石的晶体结构转变为无序的结构。
18.伊利石和云母具有双八面体结构，很少具有三八面体三层结构，它由两个sio4四面体层之间的alo6八面体层组成。三层分块(packet)的互连通过k 离子作为层间阳离子发生。在伊利石中，k

离子可能主要被h3o

离子替代。与高岭石相反，羟基位于两个sio4四面体层之间。这也导致伊利石的明显更高的脱羟基温度，有利地在900℃至1000℃之间。对于云母矿物质，可能存在不同的必要活化温度。在白云母的情况下，在500℃时已经发生了结构转变，而在钠云母的情况下，在900℃时尚未发生活化。
19.蒙脱石是一种二八面体三层硅酸盐，夹层中充满可交换的阳离子和水分子，其最佳活化温度在800℃至900℃之间。
20.作为水泥熟料替代品，由含石英的粘土与各种比例的层状硅酸盐和伴随的矿物组成的粘土混合物由于其在世界范围内的高可用性而被有利地使用。有利地，粘土混合物由至少90质量％的具有高比例的层状硅酸盐的粘土矿物组成。优选的是具有粘土矿物的粘土混合物，该粘土矿物特别地属于高岭石基、蒙脱石基或蛭石基，或它们的混合物。
21.特别地，粘土混合物的硫酸盐含量小于3质量％。有利地，粘土混合物的硫酸盐含
量小于2质量％。例如，粘土混合物可具有1质量％的硫酸盐。因此，特别地，粘土混合物具有低比例的石膏或不具有任何比例的石膏。
22.本发明进一步提供如上限定的或独立于其限定的，用于粘土混合物的机械化学活化的方法，其中粘土混合物在磨机中被研磨，并且热气体连续流过磨机。由于热气体的水分含量低，因此可用于有效排出粘土混合物中释放的水，从而加快机械化学活化。特别地，所供应的热气体具有300℃至1000℃的温度，有利地是在400℃至1000℃之间的温度，进一步有利地是在500℃至750℃之间的温度。
23.在该方法的一个实施例中，冷却介质，特别是冷却空气或水或蒸气，被额外地供应给磨机。因此，可以加热粘土混合物，并且同时，可以通过冷却介质冷却磨机中对温度至关重要的部件。特别地，冷却介质可以直接供应到磨机的待在研磨室外部冷却的部件。
24.本发明进一步提供一种水泥替代混合物，其包含至少6质量％和至多90质量％的通过上述根据本发明的方法制造的粘合剂。
25.本发明进一步提供一种水泥混合物，其包含至少6质量％的通过上述根据本发明的方法制造的水泥添加剂。特别地，水泥混合物包含至多90质量％的所述水泥添加剂。进一步特别地，水泥混合物包含至多50质量％的该水泥添加剂。有利地，水泥混合物包含至多35质量％的该水泥添加剂。在一个实施例中，水泥混合物包含至多20质量％的该水泥添加剂。在另一个实施例中，水泥混合物包含至少21质量％的水泥添加剂。
26.供给到磨机的粘土混合物尤其是颗粒状散料的形式。根据地质术语，粘土尤其由小于20微米的矿物颗粒和粒度小于2微米的硅酸盐粘土矿物比例组成。供给到磨机的粘土混合物的至少50％的颗粒的尺寸特别是在0.2微米至9微米之间。这些颗粒可以合并而形成团块。特别地，供应给磨机的粘土混合物的bet表面在5至42平方米/克之间。
27.在研磨之前，粘土混合物有利地具有2微米至5微米的粒度。因此，根据本发明的研磨尤其不是主要用于破碎，而是用于机械支持脱羟基的化学反应，并且此外特别是用于晶体结构的非晶化。特别地，在根据本发明的活化之前，粘土混合物的层状硅酸盐可具有约13至19质量％的结晶水。特别地，通过根据本发明的研磨，与现有技术中所教导的没有研磨过程的常规加热相比，通过更低的热能供应，已经可以实现粘土混合物的活化。特别地，在研磨期间使用在粘土混合物上流动的热气体可以有效地加热粘土混合物并快速排出从粘土混合物中释放的水，这提高了活化效率。
28.为了实施根据本发明的方法，辊磨机在前述的300℃至1000℃的高温下的操作导致对磨机的高热应力。
29.本发明还提供一种辊磨机，该辊磨机特别用于粘土混合物的热辅助机械化学活化，该辊磨机包括驱动器、研磨碗、研磨台和研磨辊。研磨碗布置在驱动器上，其中驱动器适于驱动研磨碗，使得研磨辊在研磨台上滚动。根据本发明，在研磨碗的边缘区域中设置有开口，以允许冷却介质的流动。有利地，开口设置在研磨碗的下部区域中，以允许冷却介质进入研磨碗的内部。在另一个有利的实施例中，开口可以设置在研磨碗的上部区域中，尤其是在用于研磨板的支撑表面下方的区域中。这样，可以减小磨机上的热应力。特别地，冷却介质被引导通过研磨碗，以便冷却特别容易受热的区域，特别是具有低材料厚度的区域、敏感部件或暴露于高热量输出的区域。有利地，这实现了温度水平的均匀性。
30.在一个实施例中，辊磨机是立式辊磨机，特别是碗磨破碎机。特别地，辊磨机具有
仅从磨机排出已经达到一定细度的颗粒的分离器。过于粗糙的颗粒将被供应给进一步的研磨过程。
31.冷却介质入口可使研磨碗有针对性地冷却，特别是在其下部区域。因此，可以减少向布置在下方的驱动器的热传递。特别地，驱动器包括驱动马达和齿轮箱。有利地，研磨碗布置在齿轮箱凸缘上。不仅可以通过开口将冷却介质引入研磨碗的内部以在那里实现有利的冷却，而且在开口的区域中会发生特定的冷却效果。有利地，沿圆周方向设有多个开口，以便在研磨碗中有利地设置具有增强的冷却效果的圆周区域，从而减少通过该区域向驱动器的热传导。
32.在一个有利实施例中，研磨碗具有接触表面，研磨碗以该接触表面支承在驱动器上，开口被设置为在研磨碗的接触表面中的凹部。因此，开口适于朝着接触表面敞开。这允许减小研磨碗与驱动器之间的热传导表面。除了有针对性的冷却效果，因此可以减少研磨碗与驱动器之间的热传导，因此，尽管辊磨机内部温度很高，但只有少量的热量传递到其驱动器上。此外，还可以同时将冷却介质直接导入齿轮箱输出法兰，从而有针对性地对其进行冷却。因此，强制对流冷却发生在该区域中，并且热量从研磨碗到驱动器的传导，特别是进入其齿轮箱的传导减少。特别地，开口在研磨碗的下接触表面中设置为均匀间隔的拱形开口。
33.特别地，研磨碗的径向外部轴环的上部区域涂覆有热气体。这将研磨碗的加热限制在最低限度。
34.此外，经由研磨台引入热量，从而在研磨碗的上部区域中形成磨损区域。为了减少这种热量输入，形成研磨台的至少一个或多个磨损部件只能部分地支承，特别是通过腹板状区域部分地支承，以便通过热传导减少热传递。非支承区域可以设置有或填充有绝热材料，优选地可以设置有或填充有矿棉制成，从而也减少那里的热传递。
35.在一个有利的实施例中，研磨碗具有冷却系统，该冷却系统导致研磨碗的各个区域的温度均匀，特别是那些由于研磨力和/或热应力而承受高机械应力的区域。另外，可以将部件温度保持在部件材料具有足够的强度和结构稳定性的范围内。
36.特别地，研磨碗可以设置有至少一个冷却通道或多个冷却通道，至少一个冷却通道或多个冷却通道具体地将冷却介质引导到受应力的区域中。特别地，冷却通道可以布置在受应力较小的区域中并且使冷却介质流经它们，该冷却介质被引导到受应力的区域中。冷却介质可以是气态或液态，并且可以以加压或真空模式进行输送。
37.冷却介质可以通过供应管线或直接从磨机的环境空气供应到研磨碗的外部。
38.有利地，冷却介质在待冷却区域中均匀地环形分布。
39.有利地，冷却介质流经设置在研磨室下方的热气体室与研磨碗的下部圆柱形或圆锥形部分之间的环形区域。
40.有利地，冷却通道的面对热气体室的部分设置有绝热物，使得通过对流到冷却介质上或通过来自热壁的热辐射，仅少量的热量在那里传递。
41.如果冷却介质在外边缘处进入形成研磨台的研磨碗的板状上部并且在内部区域中离开，则是特别有利的。这样，研磨台的通常较热的部分比通常较冷的径向内部的部分冷却得更好。因此，研磨碗中的径向温度差减小，有利地基本上相等。总体上，温度因此降低，从而减小了由于热应力引起的应力，并且还避免了研磨碗材料中可能的微观结构问题。
42.另一个效果是在较低温度下材料的强度更高。
43.被加热的冷却介质可在由研磨碗包围的空间内向下输送，并通过一个或多个开口在下部区域再次离开，特别是从围绕磨机的下部区域的环形通道离开。研磨碗颈部壁以及研磨碗颈部的内壁中的这些开口有利地是热绝缘的，从而不会在研磨碗颈部中引起热不均匀，并且减小了驱动器的热负荷。
44.然后，冷却介质向磨机的外部排放，并在必要时提供给进一步使用，例如提供给热回收系统，或者特别是在环境空气作为工艺气体的情况下，提供给热气体发生器的燃烧器。
45.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其包括研磨碗，在该研磨碗的外周上至少在某些区域中设置有绝热元件。在研磨碗的下部区域中，除了上面限定的开口之外，或者作为上面限定的开口的替代，可以提供至少一个绝热元件。特别地，绝热元件可以是在研磨碗的外侧上的绝热涂层。替代地或附加地，绝热元件可以是施加在研磨碗的外侧上的绝热板。特别地，至少一个热保护板从外部拧到研磨碗上。在辊磨机的一个实施例中，热气体经过研磨碗的外部注入到研磨室中。因此，至少一个绝热元件防止了研磨碗的过热，并且因此防止了驱动器的过热。特别地，至少一个绝热元件主要设置在研磨碗的上半部中。特别地，研磨碗的下部区域没有绝热元件。
46.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中，设置至少一个局部喷嘴，用于在辊磨机的内部供应冷却介质。可以在研磨碗的下部区域中额外地或替代地设置局部喷嘴作为至少一个绝热元件和/或开口。局部喷嘴使得特别加热的区域或特别热敏感的区域能够被局部冷却。冷却介质尤其可以是冷却空气。然而，在其他实施例中，也可以使用水作为冷却介质，以利用蒸发焓来产生附加的冷却功率。有利地，仅以不增加待研磨材料的区域中的湿度的方式引入水。
47.本发明还提供如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中局部地设置至少一条冷却管线，冷却剂流过该冷却管线。特别地，冷却剂被泵送通过至少一条冷却管线。
48.局部喷嘴可用于进行薄膜冷却。替代地或附加地，可以提供冲击冷却，由此冷却介质防止热流体直接冲击在待冷却的部件上。在一个实施例中，仅可以使用冷却介质的部分流，例如由具有自由射流作用的狭窄的密封间隙产生的冷却介质的部分流。为此，可以有利地将冷却介质中的压力增加到至少2巴，有利地增加到4巴到8巴。压缩的冷却空气可通过单独的冷却流管线供应到研磨碗和/或辊密封件。
49.本发明还提供如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中，在至少一个热气体出口的上游设置有至少一个隔热罩，特别是以热保护板的形式。除了局部喷嘴、至少一个绝热元件和/或在研磨碗的下部区域中的开口之外，或者作为其替代，可以设置隔热罩。
50.隔热罩可以使流入磨机的热气体得以分配，并减少局部热量。有利地，在热气体室的整个外围周围设置隔热罩。隔热罩可以将热气体室与用于冷却介质的室分隔开。隔热罩可以包括绝热元件或由绝热元件组成。
51.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中，研磨辊可旋转地支撑在研磨辊轴上，并且冷却介质通过或沿着研磨辊轴被供应。除了热保护板、局部喷嘴、至少一个绝热元件和/或在研磨碗的下部区域中的开口之外，或者作为其替代方案，还可以设置冷却介质供应器。除了对可能是热敏感的研磨辊轴承进行局部冷却外，冷却介质的供给还可以防止研磨产生的灰尘污染研磨辊轴承。特别地，至少一个冷却介质开口在磨机密
封件的前面沿磨机内部的方向轴向地布置。这样可以防止灰尘到达研磨辊轴承。替代地或附加地，在轴向隔开的研磨辊轴承之间可以布置至少一个冷却介质开口。这在有利地至少部分密封的轴承区域中产生较高的压力，并且空气流出轴承区域。这进一步防止了灰尘进入研磨辊轴承。替代地或附加地，可以通过油冷却来冷却轴承。
52.研磨碗和研磨台可以一体形成。替代地，研磨台也可以作为单独的部件连接到研磨碗。
53.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中，研磨台通过弹性元件固定至研磨碗，弹性元件适于补偿研磨台与研磨碗之间的热膨胀差异。可以提供上述特征，作为前述实施例的补充或替代。特别地，弹性元件包括弹性安装的销或弹性安装的夹紧元件。由于例如由于不同的强度要求，研磨台和研磨碗可能由不同的材料制成，因此可能发生不同的热膨胀，这可能导致机械应力。用这种配置对此进行了补偿。
54.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其包括沿径向从研磨台向外延伸的喷嘴环，该喷嘴环通过弹性元件固定至磨机壳体，该弹性元件适于补偿喷嘴环和磨机壳体之间的热膨胀差异。可以提供上述特征，作为前述实施例的补充或替代。特别地，弹性元件包括弹性安装的销或弹性安装的夹紧元件。由于例如由于不同的强度要求，研磨台和喷嘴环可能由不同的材料制成，因此可能发生不同的热膨胀，这可能导致机械应力。用这种配置对此进行了补偿。
55.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中，该磨机壳体在外部和/或内部被隔热，以在该过程中保持热量。磨机壳体的内部隔热有利地以耐热铠装保护的形式实现。但是，这也因此可以保护壳体材料免于受热。这里也可以使用衬里。特别地，可以在磨机壳体的内部提供铠装保护，并且可以在磨机壳体的外部提供绝缘。可替代地，可以在磨机壳体的内部提供绝缘，并且可以在绝缘的内部提供铠装保护。
56.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中设有轴向端面密封。这样可以避免使用热敏弹性体。
57.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中使用陶瓷材料，特别是在滑动表面和轴承的区域中使用陶瓷材料。
58.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其适于将第一温度的热气体供应到磨机的内部，并且额外地使热气体局部供应到第二温度的磨机内部，第二温度高于第一温度。特别地，在第一温度和第二温度之间存在至少100℃的温差。特别地，这使得可以分阶段达到所需温度，同时避免或降低局部温度最大值，保持绝对温度较低，并且局部地(尤其是在研磨区域中)达到期望的高温。另外，因此可以将研磨区域中的所需温度保持恒定。粘土混合物的高通量在研磨区域中发生，必须首先使研磨区域达到所需温度并从热气体中除去热量以得到粘土混合物的活化能。有利的是，将温度保持在较高的值，直到分离出的水从粘土混合物中扩散出来为止。在该过程中，热气体可以至少部分地保持在磨机的内部循环中。但是，应从磨机中带走足够的热气体，以从磨机中排出分离出的水。特别地，可以在喷嘴环区域中设置加力燃烧器，以保持分离器上游的热气体的温度高。
59.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中该辊磨机具有被分段并配置有伸缩接缝的壳体。分离器的支撑件可以与壳体分开地构造。因此，可以补偿不同的热膨胀。
60.磨机壳体有利地由高温钢，特别是奥氏体钢制成。
61.喷嘴环有利地由高温钢，特别是奥氏体钢制成。
62.研磨碗和/或辊体特别是由铸铁制成。在其他实施例中，研磨碗和/或辊体可以由钢制成，有利地由高温铸钢，特别是奥氏体铸钢制成。
63.本发明还提供一种如上限定的或独立于其限定的辊磨机，其中在辊磨机壳体周围设置有具有强制对流的冷却套。特别地，可以通过鼓风机主动地提供冷却。附加地或替代地，可以通过冷却套中的烟囱效应来被动地提供冷却。
64.在一个实施例中，可以通过将水注入管线和/或使水通过管线来提供直接和/或间接的水冷却。
65.特别地，可以在研磨区域下方提供冷却通道。
66.在一个实施例中，陶瓷可以至少在某些区域用于研磨台、研磨碗和/或辊体。
67.可以为研磨辊提供通过吹入冷却介质或水冷却，通过直接注入水或通过使水间接地通过的单独的空气冷却。
68.在一个实施例中，辊轴可以以可旋转地支撑的方式安装在壳体的外部。这样可以保护轴承免受壳体中的热量的影响。
69.分离器转子的轴承可以设置在壳体的外部。替代地，分离器转子的轴承冷却可以例如通过冷却空气或水冷却而设置在壳体中。
70.最后，本发明提供一种特别适用于前述实施例之一的辊磨机用于粘土混合物的热机械活化的用途。特别地，在粘土混合物中发生层状硅酸盐的机械化学反应，这通过磨机的机械作用有利地促进。该用途可以包括执行根据以上实施例之一的根据本发明的方法。
71.有利地，根据本发明的方法连续地，即以基本上连续的，特别是基本上恒定的粘土混合物通过量进行操作。粘土混合物的颗粒可以通过分离器再循环，这是因为只有具有一定细度的颗粒才从磨机中排出，而太粗的颗粒则至少要进行另一种研磨过程。此外，可以发生从磨机流出的热气体到磨机的热气体供应源的部分再循环。这样可以通过热循环节省能源。然而，有利地，从磨机流出的热气体的至少一部分被排出而不是再循环，以从磨机去除水分。
附图说明
72.在下文中，将参考在以下附图中示出的示例性实施例进一步解释本发明。
73.图1示出根据本发明的实施例的辊磨机的立体图；
74.图2示出根据本发明的实施例的辊磨机的局部剖视图；
75.图3示出根据本发明的实施例的辊磨机的局部剖视图；
76.图4示出根据本发明的实施例的辊磨机的局部剖视图；
77.图5示出根据本发明的实施例的辊磨机的局部剖视图；以及
78.图6示出根据本发明实施例的辊磨机的局部剖视图。
具体实施方式
79.图1示出了根据本发明的示例性实施例的辊磨机1。辊磨机1具有研磨台2和四个研磨辊3。研磨台可以整体形成为环，或者可以由环段形成。研磨台2通过驱动器4绕其竖直中
心轴线驱动。研磨辊3安装在摇臂5中，以便可绕辊旋转轴线旋转。摇臂5被安装在支架6中，以便可绕轴承轴线枢转。支架6直接固定在基础件中。也可以设置液压缸7，其与摇臂5的轴承轴线相距一定距离地连接到摇臂5。液压缸可以用于从基础件开始向摇臂5施加力。这可用于使研磨辊3旋转而脱离与研磨台2的接合，或用于调整各个研磨辊3与研磨台2之间的法向力。
80.将颗粒状的散装物料引入到研磨台2上，以使其在研磨辊3与研磨台2之间被研磨。然后，经研磨的散装物料通过喷嘴环8暴露在空气流中，该喷嘴环8径向地布置于研磨台2的外部。空气流将经研磨的散装物料供应到未示出的分离器，分离器可以将粗组分引导回到研磨台2上并且从辊磨机1排出足够细的颗粒。根据本发明，颗粒状散装物料特别是粘土混合物。为了使粘土混合物机械化学活化，应在至少300℃至最高1000℃的温度下进行研磨。特别地，辊磨机1具有形成热气体供应管线9的空气入口，通过该热气体供应管线将热气体引入到磨机中。特别地，热气体流经热气体供应管线9，然后流经喷嘴环8进入壳体10的内部。为清楚起见，这里在图1中示出了具有大开口的磨机的壳体10。然而，优选的是，壳体基本上是封闭的，并且特别是从外部和/或内部设有绝缘层，以便在过程中保持热量。
81.特别地，可以在研磨辊3的轴的穿过壳体10的通道的区域中设置密封件。可替代地或另外地，可以向空气密封件提供热的工艺气体。辊磨机1的驱动器4包括驱动马达11和驱动齿轮12。研磨台2被布置在研磨碗13上，该研磨碗是在圆周方向上具有壁的大致中空的部件，并且在上部区域中设置有用于研磨台2的凸缘状支撑表面14。冷却介质开口15设置在研磨碗13的下部区域中。额外地，还可以任选地在磨机下部区域围绕研磨碗13设置图1中未示出的壳体，冷却介质可通过该壳体被供应到冷却介质开口15。可替代地，冷却的环境空气可流入。特别地，由于研磨碗13内的负压，冷却介质可以通过冷却介质开口15被吸入到研磨碗13中。可替代地，冷却介质可在压力下例如通过鼓风机输送。替代地或附加地，可以通过抽吸装置抽吸冷却空气。
82.特别地，研磨碗13具有接触表面16，其中冷却介质开口15设置为在接触表面16中的中断。研磨碗13以接触表面16支承在驱动齿轮12的上表面上。因此，冷却介质开口15不仅允许冷却介质进入研磨碗13的内部，而且还允许减小研磨碗13与驱动齿轮12之间的接触面积，使得在研磨碗13与驱动齿轮12之间仅发生很小的热传导。
83.因此，可以更好地保护驱动齿轮12免受高温的影响。至少一个绝热元件17布置在研磨碗13的外周上。特别地，其可以是绝缘耐热层，其至少在一些区域中附接到研磨碗13的外围的外部。此外，可以在热气体供应管线9的出口的上游设置挡板18形式的隔热罩，该隔热罩将从热气体供应管线9流出的热气体转向喷嘴环8。这样，热气体不会直接撞击在研磨碗13或其绝热元件17上。
84.供给到研磨碗13内部的冷却介质不仅从驱动齿轮12的内侧和上侧冷却研磨碗13，而且还可以从上部区域的研磨碗13中排出并在磨机内部产生进一步的冷却效果。为此，尤其可以在研磨碗13中设置开口或至少一个局部喷嘴19。例如，这可以用于将冷却介质引导到研磨辊3上。喷嘴19尤其随研磨碗13旋转。可替代地或附加地，还可以在辊磨机的另一区域中设置至少一个局部喷嘴20，例如在研磨辊3的上部区域中设置至少一个局部喷嘴20，以便对研磨辊3进行冷却。在这种情况下，喷嘴20保持固定。喷嘴20被提供有冷却介质管线，而没有研磨碗接触。
85.研磨辊3安装在研磨辊轴21上，冷却介质通过管线22输送到研磨辊3的轴承23、24之间。油可以用作冷却介质。替代地或附加地，如图2所示，管线22可将冷却介质供应直至内部轴承23与磨机内部之间的位置。因此，不仅可以冷却轴承23，而且冷却介质还可以保护轴承23免受灰尘从磨机内部进入。为此，尤其可以将冷却空气用作冷却介质。作为管线22的替代，可以沿着研磨辊轴21在外部区域中引导冷却介质。轴承22、23的冷却还可以通过轴承盖中的旋转馈通和/或轴承衬套中的单独通道通过水冷来实现。
86.图3示出了根据本发明的喷嘴环8的热优化的安装。为此，特别是设有带有弹性安装销的弹性元件25，该弹性元件接合在喷嘴环8的凹部26中。如果喷嘴环8由于加热而比壳体10膨胀得更多，则可以通过销25的弹性安装对此进行补偿。特别地，销只能在喷嘴环8的径向上移位。特别是，可以通过弹簧来实现预加载，该弹簧将径向向内的力施加到销上。有利的是，具有相同预紧力的多个弹性元件25以均匀的间隔分布在喷嘴环8的周围，即至少三个弹性元件25。这不仅可以补偿不同的热膨胀，而且可以使喷嘴环居中。
87.在图4所示的另一实施例中，研磨台2由弹性元件27相对于研磨碗13支撑。弹性元件27尤其是销，该销通过弹力接合在研磨台2的凹部28中。特别地，销通过弹簧弹性地预加载。销主要沿研磨台2的径向方向延伸。在所示的实施例中，销沿径向向外的方向接合在研磨台2的凹部28中。在另一个实施例中，弹性元件可以径向向内接合在研磨台2的径向向外开口的凹部中。
88.图5示出了另一个实施例，其中，弹性元件29在此具有夹紧元件，该夹紧元件向研磨台2的径向侧表面30施加弹力。特别地，侧表面30可以相对于研磨台2的轴向方向倾斜，从而还提供轴向方向上的保持力。在所示的实施例中，侧表面30设置在研磨台2的径向内侧。然而，在其他实施例中，夹紧元件和侧表面31也可以设置在研磨台2的径向外侧。在圆周方向上的多个位置处，特别是在至少三个位置处设置有用于固定研磨台2的弹性元件29。
89.弹性元件27或29不仅可以补偿研磨台2与研磨碗13之间的不同的热膨胀，而且可以使研磨台2相对于研磨碗13居中。
90.图6示出了另一实施例。一件式或多件式研磨台2布置在研磨碗13的上凸缘区域31上。在上凸缘区域31中设有用于冷却介质，特别是冷却空气的冷却管线32。冷却管线32基本上在研磨碗13的径向方向上延伸。可替代地，冷却管线32可以由在研磨台2的下支撑表面和/或在凸缘区域31的表面中的凹部提供，以便在研磨台2与凸缘区域31之间形成有冷却管线32。因此，冷却管线32允许保护研磨碗13免受在研磨台2的区域中的高温的影响。
91.此外，可在研磨碗13的径向外部设置冷却介质室33。特别地，冷却介质室33可通过绝热壁34与用于热气体的另一径向外部腔室隔开。绝热壁34可以附接到研磨碗13并且随其旋转。为此，绝热壁34可包括基垫，以提供与冷却介质室33的固定边界的紧密连接。冷却介质室33的径向内部边界可直接由研磨碗13形成。因此，冷却室中的冷却介质可以从外部冷却研磨碗13。
92.冷却介质室33和冷却管线32使得能够在可能存在升高的温度的研磨碗13的径向外部区域中，特别是在凸缘区域31中进行更强烈的冷却。以这种方式，可以避免由于温度差而在研磨碗13中产生热应力。
93.可以在单件式或多件式研磨台2的下部区域中设置一个或多个凹部35，以减少从研磨台2到研磨碗13的热传导。特别地，可以设置绝热元件17以填充凹部35。研磨台2因此具
有中空的、隔热的支撑件。
94.冷却介质在压力下例如通过鼓风机经由冷却介质供应管线35吹入冷却空气室33中。冷却介质从冷却介质室33中流出，进入冷却管线32中。冷却介质从冷却管线32流出，进入研磨碗13的中空内部，然后通过研磨碗13的下边缘区域中的开口15返回冷却室。
95.可替代地，冷却介质可以在负压下被吸入冷却管线32中。然后，如虚线箭头所示，可以打开冷却介质室33来代替冷却介质供应管线35。特别地，可以通过经由连接到开口15的冷却介质排出管线36强制排出冷却介质来提供负压。为此，可以设置在冷却介质排出管线36中或下游的鼓风机。
96.前述的辊磨机使粘土混合物同时经受高温和机械应力，特别是压力和剪切力。粘土混合物的机械负载发生在两个固体表面之间，这两个固体表面根据其几何构造和布置彼此之间进行相对运动。
97.在辊磨机中，固体表面由研磨辊和研磨台形成。前述的辊磨机通常作为气流磨机操作。在这种情况下，粘土混合物通过载气流，特别是热气体被输送到未示出的分离器，在分离器中，落到一定细度以下的颗粒被运走，而较大的颗粒或颗粒的团块被返回到研磨过程。
98.在辊磨机中，多个过程工程操作并行进行，特别是干燥、减小尺寸和分离。另外，根据本发明，由于高温引起的热应力与机械应力同时发生。特别地，通过热气体加热结合研磨使得活化期间分离出的水从粘土混合物的颗粒中有效扩散。
99.与未活化的粘土混合物相比，以这种方式活化的粘土混合物提供了更高的火山灰反应能力，供以后使用。这在固化包含活性粘土混合物作为添加剂的水泥中是有利的。在火山灰反应中，与其他(尤其是未活化的)添加剂相比，氢氧化钙和二氧化硅结合而形成硅酸钙水合物并改善固化。
100.上述的辊磨机尤其可以用于实施根据本发明的用于粘土混合物的机械化学活化的方法的实施方式，其中，在磨机1中在至少300℃至1000℃的温度范围内的温度下研磨粘土混合物。
101.在该方法中，存在于层状硅酸盐中的结晶水通过脱羟基作用而排出，并且层状硅酸盐的晶体结构发生变化，特别是发生非晶化。
102.特别地，这需要每千克大于300千焦耳，特别是每千克大于400千焦耳的活化能。
103.根据本发明的方法特别适于处理天然存在的粘土混合物。它们由可热活化的层状硅酸盐(例如高岭石、伊利石和云母)以及各种惰性组分(例如石英和长石)组成。具有高比例的层状硅酸盐的粘土是有利的。
104.粘土的活化性取决于矿物相组成，即取决于层状硅酸盐的类型、层状硅酸盐的结构以及晶格中的晶格缺陷和无序。为了获得有利的火山灰性能，即当加水时形成强度的性能，应通过活化过程将粘土转变成基本上非晶形的状态。
105.有利地，通过根据本发明的方法和用途使得这成为可能。
106.特别地，可以将活化的粘土材料作为水泥添加剂或波特兰熟料替代品来提供，在这种情况下，例如，可以通过适当地活化的粘土混合物代替35％比例的水泥，从而避免了总共50％的二氧化碳排放量。