Die moderne Zementindustrie steht vor wachsenden Herausforderungen durch steigende Qualitätsanforderungen, Kostendruck sowie die Notwendigkeit, Produktionsprozesse kontinuierlich zu optimieren. Im Zeitalter der Digitalisierung und Automatisierung gewinnen Lösungen zur laufenden Überwachung, Analyse und Steuerung zentraler Produktionsstufen – von der Rohstoffgewinnung bis zum fertigen Zement – zunehmend an Bedeutung.

Einer der wichtigsten Bereiche, in denen technologische Innovationen messbare Vorteile bringen, ist die Qualitätskontrolle von Rohstoffen aus Mergel- und Kalksteinlagerstätten. Ihre Eigenschaften beeinflussen direkt die Stabilität der Rohmehlzusammensetzung, die Effizienz des Klinkerbrennprozesses sowie den Energieverbrauch des gesamten Werks.

Als Antwort auf diese Herausforderungen werden innovative Lösungen wie die TMS-Plattform implementiert. TMS integriert logistische, produktionsbezogene und qualitative Daten und gewährleistet eine vollständige Transparenz des Materialflusses – vom Steinbruch bis zur Homogenisierung und Vorbereitung für den Brennprozess.

Rohstoffcharakteristik und Zusammensetzungsvariabilität

Zementwerke befinden sich in der Regel direkt an den Rohstofflagerstätten. Dadurch entstehen integrierte Industriekomplexe, in denen Steinbruch und Produktionsanlage als ein technologisches Gesamtsystem arbeiten. Dieses Modell sichert einen kontinuierlichen Zugang zu Mergel, Ton und Kalkstein bei gleichzeitiger Minimierung von Transportkosten und Materialverlusten.

Mergel ist ein Sedimentgestein, das hauptsächlich aus Calciumcarbonaten (CaCO₃) und Tonmineralen besteht. Seine natürliche Struktur variiert jedoch abhängig von den geologischen Bedingungen der jeweiligen Lagerstätte. Diese Variabilität beeinflusst den Gehalt der wesentlichen Oxide – CaO, SiO₂, Al₂O₃ und Fe₂O₃ – welche die Klinkereigenschaften und letztlich die Qualität des hergestellten Zements bestimmen.

Die Unterschiede zwischen einzelnen Bereichen einer Lagerstätte können erheblich sein – selbst innerhalb eines einzigen Steinbruchs. Mergel aus unterschiedlichen Tiefen derselben Tagebaugrube kann deutlich abweichende chemische Zusammensetzungen aufweisen. Die Aufrechterhaltung einer stabilen Rohstoffmischung erfordert daher eine kontinuierliche Kontrolle sowie präzise Informationen über die Herkunft des Materials.

Logistischer Prozess und Bedeutung der Kontrolle

In Steinbrüchen, die Zementwerke versorgen, wird das Material aus mehreren Abbaugebieten gewonnen. Diese Bereiche unterscheiden sich hinsichtlich ihrer betrieblichen Parameter. Bagger verladen das Rohmaterial auf Muldenkipper, die es zum Aufgabetrichter transportieren, wo eine erste Durchmischung erfolgt, gefolgt von Zerkleinerung und Siebung.

In Zementwerken kommen Röntgenanalysatoren (XRF oder PGNAA) zum Einsatz, die eine Echtzeitmessung der Hauptoxidanteile ermöglichen. Diese Systeme liefern präzise chemische Daten, beziehen sich jedoch auf bereits vermischtes Material und geben keinen Aufschluss darüber, aus welchem Bereich der Lagerstätte die für ein bestimmtes Ergebnis verantwortlichen Rohstoffe stammen.

Ohne Informationen zum logistischen Kontext des Materialflusses ist es schwierig, Qualitätsänderungen mit konkreten Abbauorten zu verknüpfen und zu beurteilen, welche operativen Maßnahmen angepasst werden müssen.

IIntegration von TMS und Qualitätsanalyse – eine neue Dimension der Daten

TMS schließt diese Informationslücke, indem es präzise und synchronisierte Daten über die Rohstoffbewegungen im Steinbruch bereitstellt. TMS-Einheiten, die auf Baggern und Muldenkippern installiert sind, erfassen detaillierte Informationen zu:

• Ladeort,
• Start- und Endzeit der Transportzyklen,
• transportierter Materialmenge,
• Identifikation von Bediener und Maschine.

Diese Daten werden anschließend mit den Informationen aus den Qualitätsanalysatoren verknüpft. Dadurch entsteht ein vollständiges Bild des Materialflusses – vom Abbauort über Verladung und Transport bis zur chemischen Analyse. Chemische Parameter können eindeutig bestimmten Abbaubereichen zugeordnet werden, was eine deutlich bessere Kontrolle des Einflusses einzelner Rohstoffquellen auf die finale Rohmehlmischung ermöglicht.

TMS als „Labor in Bewegung“

Im klassischen Modell basiert die Qualitätskontrolle auf Laboranalysen, die zeitaufwendig sind und nicht immer eine sofortige Reaktion erlauben. TMS verändert diesen Ansatz grundlegend, indem es die Echtzeitverfolgung des Materials ermöglicht und Qualitätsabweichungen bereits in der Phase der Rohstoffgewinnung erkennt.

Dadurch wird es möglich:

• die Herkunft von Rohstoffen mit unerwünschten Parametern schnell zu identifizieren,
• Ladeverhältnisse während einer laufenden Schicht anzupassen,
• die Zusammensetzung des Rohmaterials für die Zementproduktion effektiv zu stabilisieren.

In Kombination mit chemischen Analysatoren fungiert TMS somit als Werkzeug, das nahezu unmittelbar auf Veränderungen der Rohstoffzusammensetzung reagieren lässt.

Praktische Vorteile für Steinbrüche und Zementwerke

Aus Sicht der Betriebsorganisation stellt das TMS-System eine zentrale operative Unterstützung dar, da es alle für die laufende Prozesssteuerung notwendigen Informationen bereitstellt. Es ermöglicht unter anderem:

• die Analyse der Anzahl von Transportzyklen aus einzelnen Abbaugebieten,
• die Echtzeitverfolgung von Veränderungen der chemischen Zusammensetzung,
• die Bewertung der Effizienz von Maschinen und Förderwegen.

Die erweiterte Analytik unterstützt sowohl die Optimierung der Betriebskosten als auch eine höhere Stabilität der dem Zementofen zugeführten Rohstoffqualität. Mit TMS werden Logistik, Qualität und Produktion zu Bestandteilen eines einheitlichen, konsistenten Management-Datensystems.

ZBedeutung von TMS für die Digitalisierung der Zementindustrie

Die Implementierung von TMS-Lösungen entspricht den globalen Trends von Industrie 4.0 und 5.0, bei denen Datenintegration, Automatisierung und Echtzeitanalytik eine Schlüsselrolle spielen. Für Zementwerke bedeutet dies den Übergang von reaktiver Qualitätskontrolle zu einem prädiktiven Modell, das auf Daten aus dem Steinbruch und chemischen Analysen basiert.

Das TMS-System:

• erhöht die Transparenz der Prozesse,
• erleichtert die Einhaltung von ISO-Normen und Qualitätsverfahren,
• unterstützt Audits und die Dokumentation der Rohstoffherkunft,
• bildet die Grundlage für die Integration mit ERP-, MES- und SCADA-Systemen.

Damit wird TMS zum verbindenden Element zwischen Rohstoffgewinnung und Zementproduktion innerhalb eines einheitlichen Informationsmanagementsystems.

TMS als Schlüssel zu Qualität und Effizienz in Zementwerken

Ein moderner Kalk- und Mergelsteinbruch ist ein integraler Bestandteil des Zementherstellungsprozesses. TMS gewährleistet die Konsistenz dieses Prozesses, indem es Daten zur Herkunft, zum Fluss und zur Qualität des Materials bereitstellt.

Die Kombination von TMS mit Rohstoffanalysatoren ermöglicht die Stabilisierung der Rohmehlparameter, eine effiziente Nutzung der Ressourcen sowie eine schnelle Reaktion auf Produktionsabweichungen. Das System unterstützt sowohl die Qualitätskontrolle als auch die operative Optimierung und sorgt für reproduzierbare Prozesse sowie ein effektives Management der Zementproduktion.

TMS ist ein Beispiel dafür, wie Transporttechnologie, Datenanalyse und Automatisierung gemeinsam einen neuen Standard im Management von Steinbrüchen bei Zementwerken schaffen können – einen Standard, der auf Wissen, Präzision und vollständiger digitaler Prozesskontrolle basiert.