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Verfahren zur Herstellung eines Zements
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Zements unter Verwendung von Dolomit und Fluorverbindungen.
Es ist bekannt, dass ein sehr fester Zement, sogenannter Sorelzement erhalten wird, wenn manMagne- siumoxyd mit einer wässerigen Lösung von Magnesiumchlorid mischt, wobei die beiden Verbindungen unter Bildung von Oxychloriden umgesetzt werden. Sorelzement ist zwar sehr fest, aber auch sehr teuer ; er ist nicht wasserdicht und wirkt auf Metalle korrodierend. Durch das italienische Patent Nr. 498. 164 des Erfinders ist ein Zement geschützt, der aus Dolomit, d. h. einem Doppelkarbonat von Kalzium und Magnesium hergestellt ist. Die Herstellung dieses Zementes erfolgt, indem Dolomit etwa 5 Stunden lang auf etwa 400 C erhitzt wird.
Dieses Verfahren ergibt jedoch nur dann einen guten Zement, wenn der zur Verwendung kommende Dolomit Magnesiumkarbonat in einem Anteil der Grössenordnung von 50 Gew. -0/0 enthält.
Es ist weiters vorgeschlagen worden, zur Herstellung eines Zementes einem Gemenge von pulverisiertem Flussspat, Schwefelsäure und schwefelsaurer Magnesia bei Beginn des Auftretens von Flusssäuredämpfen gebrannten Magnesit zuzusetzen, wodurch nebst schwefelsaurem Kalk schwefelsaure Magnesia und Fluormagnesium entsteht. Dieser Zement hat den Nachteil, dass seine Sulfate durch atmosphärischen Einfluss in Schwefelsäure umgewandelt werden, was die Gefahr der Korrodierung der in den Bauwerken enthaltenen Metallteile mit sich bringt. Auch die Entstehung gefährlicher Fluorwasserstoffsäuredämpfe bei der Herstellung des Zements ist von Nachteil.
Schliesslich ist es auch bekannt, keramische Massen herzustellen, indem Kalziumchlorid, Magnesiumchlorid oder Dolomit unter Zugabe von Fluorverbindungen bei einer Temperatur von 1300 0 C gebrannt wird. Hiebei werden für 100 kg der Masse 1-10 1 einer Magnesiumchloridlösung verwendet, was eine sehr schwache Reaktion ergibt, die nur für das dem Brennen vorausgehende Erhärten ausreicht. Solche keramische Erzeugnisse haben naturgemäss bei weitem nicht die Festigkeit eines Zement-Kunststeines. Die Zugabe einer grösseren Menge von Oxyden zum Zwecke der Erhöhung der Festigkeit des Produk- tes verbietet sich aber, weil die Erzeugnisse beim Brennen Deformierungen erleiden oder springen wurden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung eines Zements aus einem Dolomit mit niedrigerem Magnesiumgehalt, als bei dem Verfahren gemäss dem eingangs erwähnten italienischen Patent Bedingung ist, u. zw. herab bis etwa 10-15%. Die Erfindung besteht darin, dass Dolomitmaterial auf eine Temperatur von 150-4000 C erhitzt, in eine chloridhaltige Lösung eingebracht und dann bei einer Temperatur von 600-8500 C gebrannt und nach Abkühlung gemahlen wird, wobei während des Mahlens zur Umwandlung des vorhandenen Kalziumcarbonats und Magnesiumoxyds in Kalzium-und Magnesiumfluorid oder-fluor silikat ein wasserlösliches Fluorid oder Fluorsilikat zugesetzt wird. Man kann auch andere wasserlösliche Fluoride und Fluorsilikate wie z. B.
Natriumfluorid in einer Menge von bis zu 5% verwenden, die ausreicht, um das gesamte Kalziumkarbonat und Magnesiumoxyd in Kalzium-und Magnesiumfluorid oder -fluor silikat umzuwandeln. Dieser Zement kann durch Mischen mit Wasser zum Abbinden gebracht werden.
Als chloridinnenhaltige Lösung wird zweckmässig eine 10-bis20-*%) ige wässerige Salzsäurelosung verwendet oder aber eine zigue wässerige Salzsäurelösung, die durch Zusatz von Dolomit mit anschlie- ssendem Abkühlen und Filtrieren neutralisiert worden ist. Andere kalZium- und magnesiumchloridh. ä1tige Lösungen sind ebenfalls verwendbar, jedoch infolge ihrer höheren Kosten nicht zu empfehlen. Bei der Er-
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hitzung auf 150-4000 C wird Wasser aus dem Dolomit ausgetrieben. Diese Trocknung ermöglicht die Absorption der erforderlichen Menge Magnesium-und Kalziumchlorid durch den Dolomit, u. zw. entweder direkt, wenn man neutralisierte Salzsäure verwendet, oder durch Reaktion mit dem Dolomit, wenn die Salzsäure nicht neutralisiert wurde.
Das Trocknen erfolgt umso rascher, je höher die Temperatur in diesem Bereich ist. Bei weit über 4000 C liegenden Temperaturen wird aber der Dolomit angegriffen. so dass er zur Herstellung des gewünschten Zements nicht mehr geeignet ist.
Das Brennen erfolgt zweckmässig bei etwa 8000 C und bewirkt die Bildung von Magnesium- und Kalziumverbindungen, die in Anwesenheit von Wasser ente. Bildung von unlöslichem Magnesium-und Kalziumfluorid mit dem während des Mahlens zugesetzten Zinkfluorsilikat umgesetzt werden. Der Zement hat zweckmässig eine solche Feinheit, dass er durch ein Sieb mit etwa 150-200 Maschen pro Linearzoll hindurchgeht.
Nach einer Alternative des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Dolomitzement wird eine Salzsäurelösung mit ungebranntem Rohdolomit neutralisiert, abgekühlt und filtriert, worauf das wasserlösliche Fluorid oder Fluorsilikat der neutralisierten Lösung zugesetzt wird. Zur Herstellung eines Zements kann man der so erhaltenen Lösung bei 700-8000 C gebrannten und dann zu einem feinen Pulver vermahlenen Dolomit zusetzen. Zweckmässig wird eine 50-Vol. -%ige wässerige Lösung von technisch reiner (z. B. 280 Twaddle) Salzsäure mit pulverisiertem ungebranntem Rohdolomit neutralisiert, wozu in der Praxis etwa 12 Gew. -0/0 Doiomit erforderlich ist.
Der erfindungsgemäss hergestellte Zement bindet in etwa 12 Stunden zu einem harten, weissen Stein ab, der zum Unterschied von anderen Zementen nicht wassergelagert zu werden braucht, ist wasserdicht und verwitterungsbeständig und hat eine hohe Druck- und Zugfestigkeit Infolge des einfachen Herstel- lungsverfahrens und des niedrigen Preises des leicht erhältlichen Dolomits ist er auch billiger als gewöhnlicher Portlandzement. Ausserdem hat der Zement eine glänzende Oberfläche und kann zur Herstellung von Fussboden-und Wandfliessen, Zierplatten, Treppenstufen, Marmorimitation, Dachplatten, Röhren u. dgl. verwendet werden. Der Zement kann sehr grosse Mengen von Zuschlagstoffen wie Sand, Schotter, Spatmehl, Asbest, Marmorpulver u. dgl. aufnehmen.
Durch Beimischung von Oxyd- oder Chrompigmenten können an Stelle des gewöhnlichen weissen Zements auch farbige Zemente erhalten werden.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele für das Verfahren zum Herstellen und Abbindenlassen des erfindungsgemässen Zements beschrieben.
Beispiel 1 : Dolomitbruch mit einer Korngrösse von 5-20 cm wird etwa 4 Stunden lang auf 300-4000 C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird der Dolomit in eine Lösung von 10-20 Vol.-Teilen technisch reiner (28 Twaddle) Salzsäure in 90-80 Vol. -Teilen Wasser eingebracht. Der Dolomit wird dann aus der Lösung entnommen und wenige Stunden lang bei etwa 8000 C gebrannt. Der gebrannte Dolomit wird dann so fein gemahlen, dass er durch ein Sieb mit 150-200 Maschen pro Linearzoll hindurchgeht.
Während des Mahlens werden etwa 3 Gew. -0/0 Zinkfluorsilikatpulver zugesetzt.
Um den Zement zum Abbinden zu bringen, kann man 1 Gew.-Teil Zement mit 3-6 Gew.-Teilen Zuschlagstoffen wie Sand vermischen und mit gewöhnlichem Wasser anmachen. Die Masse wird gut gemischt, wie üblich vergossen und dann erhärten gelassen. Das Produkt ist nach 12 Stunden fertig und erfordert keine weitere Wasserlagerung.
Beispiel 2 : Technisch reine Salzsäure (28 Twaddle) wird mit dem gleichen Volumen Wasser gemischt und dann durch Zusatz von etwa 12 Gew.-'% ungebranntem Rohdolomit neutralisiert. Die so erhaltene Lösung wird nach dem Abkühlen filtriert. Dolomitbruch mit einer Korngrösse von 5-20 cm wird wie in dem vorherigen Beispiel auf etwa 200-400 C erhitzt und in die neutralisierte Salzsäure eingebracht.
Dann wird der Dolomit wie in Beispiel 1 herausgenommen, gebrannt und gemahlen, wobei während des Mahlens etwa 5 Gew. -0/0 Natriumfluorid zugesetzt wird.
Der Zement kann nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren zum Abbinden gebracht werden.
Beispiel 3 : Dolomitbruch mit der gleichen Korngrösse wie in den vorhergehenden Beispielen wird bei etwa 600-800 C gebrannt (gemessen mit Segerkegel 018-014A) und nach Abkühlen so fein gemahlen, dass das Material durch ein Sieb mit 150-200 Maschen pro Linearzoll hindurchgeht. Während des Mahlens wird etwa 5 Gew.-% Zinkfluorsilikat zugesetzt.
Technisch reine Salzsäure (280 Twaddle) wird mit dem gleichen Volumen Wasser gemischt und durch Zusatz von etwa 12 Gew.-% ungebranntem Rohdolomit neutralisiert. Die so erhaltene Lösung nach Abkühlen filtriert.
Zum Abbinden wird 1 Gew.-Teil dieses Zements mit 6 Gew.-Teilen Kieselquarz gemischt. Die Masse wird 3 Minuten mechanisch in trockenem Zustand gemischt und dann mit 1 3/4 Gew.-Teilen der neutralisierten Salzsäure versetzt. Diese Masse wird 2 Minuten lang gemischt, der Mörtel dann wie ge-
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ähnlich vergossen und dann erhärten gelassen. Nach 12 Stunden war das, Produkt hart. Seine Prüfung ergab eine Druckfestigkeit von 580 kg/cm2.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, dasFluorid oderFluorsilikat nicht mit demDolomit zu vermahlen, sondern durch Auflösung in der neutralisierten Salzsäure zuzusetzen.
Wenn ein nach Beispiel 3 hergestellter Zement mit 3 Gew.-Teilen Sand gemischt und mit Hilfe der neutralisierten Salzsäure zum Abbinden gebracht wurde, erhärtete das Produkt in 12 Stunden und hatte eine Druckfestigkeit von 720 kg/cm ?.
Es wird angenommen, dass die während der Bildung des Betons stattfindenden Reaktionen während des Brennens eine Umwandlung des Magnesiumkarbonats in Magnesiumoxyd, während der Behandlung mit der chloridionenhältigen Lösung die anschliessende Absorption oder Bildung von Magnesiumchlorid und Kalziumchlorid und während der abschliessenden Behandlung mit Wasser in Anwesenheit des wasserlöslichen Fluorids oderFluorsilikats die Bildung von wasserunlöslichemMagnesium- und Kalziumfluorid oder -fluor- silikat bewirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Zements unter Verwendung von Dolomit und Fluorverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass Dolomitmaterial auf eine Temperatur von 150 bis 400 C erhitzt, in eine chloridhaltige Lösung eingebracht und dann bei einer Temperatur von 600 bis 8500 C gebrannt und nach Abkühlung gemahlen wird, wobei während des Mahlens zur Umwandlung des vorhandenen Kalziumkarbonats und Magnesiumoxyds in Kalzium- und Magnesiumfluorid oder -fluorsilikat ein wasserlösliches Fluorid oder Fluorsilikat zugesetzt wird.