Produktportrait: Zement
Zement ist ein Bindemittel und dient als Grundlage zur Herstellung von Beton. Das graue Pulver besteht in erster Linie aus gebranntem Kalkstein, Ton oder Mergel. Mischt man es mit Wasser, setzt eine chemische Reaktion ein, die zur Verfestigung und Aushärtung des Stoffes führt.
Ein Hightech Produkt aus natürlichen Rohstoffen
Zement hat eine lange Geschichte hinter sich. Schon die alten Ägypter verwendeten eine zementähnliche Masse aus gebranntem Kalk und Gips, um Steine dauerhaft zu verbinden. Die Römer bauten mit dem „römischen Beton“, einem Vorläufer unseres modernen Baustoffs, unter anderem das Pantheon und das Kolosseum.
Der moderne Zement geht auf den Engländer Joseph Aspdin zurück. Im Jahr 1824 liess er ein Produkt patentieren, das als Portlandzement bekannt wurde. Die daraus künstlich hergestellten Steine, glichen dem auf der Kanalinsel Portland vorkommenden Kalkstein. Seitdem wurde der Zement kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Im Jahr 1871 gründete Robert Vigier im solothurnischen Luterbach die «Cementwerke Vigier AG» als erste Zementfabrik in der Schweiz.
Einheimische Rohstoffe
Zu den Rohmaterialien, die für die Zementherstellung benötigt werden, gehören vor allem Kalkstein, Ton oder Mergel. Die Schweiz verfügt über reiche Vorkommen an solchen nichtmetallischen mineralischen Rohstoffen. Deshalb kann die Schweizer Zementindustrie ihren Rohstoffbedarf zu hundert Prozent aus einheimischen Ressourcen decken. Zwischen dem Steinbruch und dem fertigen Produkt Zement liegt ein aufwendiger Produktionsprozess. Um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten müssen Kalkstein und Mergel bei sehr hohen Temperaturen gebrannt werden.
Der Produktionsprozess
Zement besteht in erster Linie aus Kalkstein, Ton oder Mergel. Vor allem im Jurabogen und in den nördlichen Voralpen gibt es davon reiche Vorkommen. Es sind die einzigen Bodenschätze, über die die Schweiz in grossen Mengen verfügt. Das ist ein riesiger Vorteil. Rohstoffe oder Zement müssen nicht importiert werden. Die Schweizer Zementhersteller können zu hundert Prozent einheimische Rohstoffe verwenden.
Vom Naturstein zum Zement
Der erste Schritt in der Zementherstellung besteht im Abbau von Rohmaterialien. Da Kalkstein sehr hart ist, muss er im Steinbruch von Mineuren aus dem Berg gesprengt werden. Der weniger harte Mergel kann direkt mit Bulldozern von der Oberfläche abgeschürft werden. Nach der Sprengung werden die teilweise bis zu einem Meter langen Gesteinsbrocken von Kippladern abtransportiert. Um eine Tonne Zement herzustellen, braucht es etwa anderthalb Tonnen Rohmaterial.
Im Kalksteinbrecher bzw. Mergelbrecher werden die Steinbrocken aus dem Steinbruch zu faustgrossen Stücken zerkleinert. Anschliessend wird das Material zwischengelagert. So kann auch dann Zement produziert werden, wenn die Arbeiten im Steinbruch unterbrochen werden müssen. Vom Lager gelangt das abgebaute Gestein über ein Förderband zur Rohmehlmühle. Das Material wird zunächst mit warmen Ofengasen getrocknet und in ein bestimmtes Mischverhältnis gebracht. Denn das Rohmaterial für Zement muss aus genau definierten Anteilen an Kalk, Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid bestehen. In der Rohmehlmühle werden die Steinbrocken dann unter grossem Druck zu Rohmehl gemahlen.
Der Brennprozess
In einem weiteren Schritt wird das Rohmehl durch heisse Ofenabgase in Zyklonen auf rund 1000 Grad Celsius vorgewärmt. Danach gelangt das Material in den Drehrohrofen, wo der eigentliche Brennprozess stattfindet. Der Ofen besteht aus einem 50-70 Meter langen Rohr mit vier bis fünf Metern Durchmesser. Dieses ist leicht geneigt und dreht sich um die eigene Achse. Das Brenngut bewegt sich so vom Einlauf bis zum Auslauf, wo der Brenner installiert ist. Die Temperaturen im Ofeninnern erreichen ungefähr 1450 Grad. Dabei werden in einem chemischen Prozess die Mineralien des Ofenmehls umgewandelt und zu Klinkermineralien gesintert.
Nach dem Brennen wird der glühende Zementklinker mit kalter Luft abgekühlt und in Silos gelagert. In einem letzten Schritt wird der Klinker in einer Zementmühle – je nach Einsatzbereich – bis zum gewünschten Feinheitsgrad gemahlen. Es können zusätzliche Stoffe wie Steinkohlenflugaschen oder Hüttensand hinzugefügt werden, um dem Zement bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Zur Regelung des Erstarrens wird dem Klinker in der Mühle zirca fünf Prozent Gips beigegeben.