Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Zementes aus Gips. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung eines hydraulischen, das heisst unter Wasser abbindenden Zemen tes, welcher hohe Deckkraft, und daneben den andern Gipssorten wie Stuck, Stukko,@ Ze mentgips, eigenen Weissegrad besitzt.
Unter der Bezeichnung "Gips" sollen nicht nur Na turgips und Gipserden, sondern auch künst licher Gips verstanden sein. Es sind meh rere Arten von sogenannten hydraulischen Gipszementen bekannt, von welchen geene's und pärischer Zement, sowie Bodengips als Beispiele genannt werdeü können. Diese Gipsarten werden nach verschiedenen Ver fahren durch Calcinierung von Rohgips und durch Zusatz von verschiedenen Chemikalien, hauptsächlich Salzen der Metalle Natrium, Kalium und Eisen hergestellt.
Diese Chemi kalien werden sowohl vor, als auch währehd oder nach der Calcinierung zugesetzt. Sie haben den Zweck, das. Abbinden des Zemen tes zu beschleunigen oder dessen Härte zu erhöhen und ihn anderweitig zu verbessern. Diese Chemikalien sind bei den bekannten Verfahren; für die Schaffung der von den Gipszementen verlangten Eigenschaften we sentlich.
Im Gegensatz hierzu wird bei dem Ver fahren gemäss vorliegender Erfindung der Rohgips ohne irgendwelchen .Zusatz dem Brennen unterworfen und seine Umwandlung in einen hydraulische Eigenschaften be sitzenden Gipszement, lediglich durch die besondere Art des Brennens _ bewirkt, wie im folgenden näher ausgeführt werden soll.
Bei den bekannten, in der Fabrikation von Zementen und Mörteln angewendeten Verfahren- ist es üblich, die Temperatur an zugeben, bei welcher das Brennen durchge führt, oder die beim Brennen nicht über schritten werden soll. So wird bei der Fabri kation von .Stuckgips gewöhnlich eine Temperatur von zirka 200' C, bei der Her stellung von Keene's Zement eine solche von <B>500'</B> C als Höchsttemperatur angegeben. Manchmal wird die Brenntemperatur, höchst ungenau, als helle Rotglut" Weissglut, dunkle Rotglut usw. bezeichnet.
Diese Art, die Brenntemperatur zu definieren, ist in allen Fällen, wo es genau auf einen gewissen Ziz- stand des Gipses ankommt, ungenügend, da besonders, wenn der Gips in einem geschlos senen Ofen in Berührung mit dem Brenn stoff gebrannt wird, das Produkt je nach der Beschaffenheit des Gipses und der Natur des Brennstoffes offenbar verschieden aus fallen wird.
Es wurde gefunden, dass, wenn Gips, zum Beispiel in Stücken in einem Brennofen in Berührung mit dem Brennstoff, langsam calciniert wird, er in ein kritisches Stadium gebracht werden kann, wo seine kristalli nische Struktur zu zerfallen beginnt, was sich durch Bildung von Ausblühungen auf der Oberfläche der Gipsstücke kundgibt. Die chemische Zusammensetzung dieses Beschla ges stimmt bei der Analyse mit jener von Calciumsulfat überein.
Während der lang samen Calcination bis zum genannten Sta dium finden gewisse chemische und physi kalische, nicht leicht zu verfolgende Reak tionen solcher Natur statt, dass. der . calci- nierte Gips, nach der Abkühlung, die eine natürliche oder künstliche sein kann und nachdem er pulverisiert worden ist, einen weissen, hydraulischen, das heisst unter Wasser abbindenden Zement mit hoher Deckkraft bildet.
Es ist erwünscht, dass die kristallinische Struktur des Gipses erhalten bleibt,, was da durch erreicht werden kann, dass man nur solange calciniert, bis gerade die obener- wähnten Ausblühungen aufzutreten begin nen. An diesem Auftreten erkennt der Ofen arbeiter deutlich, dass die Calcination vollen det ist; es dient als Merkzeichen zur Siche rung der Gleichföjrmigkeit des Produktes.
Die geringe Menge der so entstande nen Ausblühungen bildet einen kleinen Ver lust, der jedoch für die Eigenschaften des Endproduktes ohne Bedeutung ist. Der Brennstoff wird im Brennofen dem Gips zweckmässigerweise sorgfältig proportioniert zugegeben, so dass, wenn das Stadium er reicht ist, wo. die Ausblühungen aufzutreten beginnen, die Hitze allmählich sinkt und eine langsame Abkühlung erfolgt. Es ist wichtig, beim Calcinieren so zu verfahren, dass die Masse gleichmässig er hitzt wird.
Im nachstehenden wird nun ein Ausfüh rungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Er findung beschrieben.
Brennstoff, vorzugsweise eine gute Quali tät Kohle, und Stückgips werden im Ver hältnis von ungefähr 1 : 8 Gewichtsteilen in abwechselnden Lagen im Ofen aufgeschich tet. Diese Brennstoffmenge hat sich zur Her beiführung der oben erwähnten chemischen und physikalischen Veränderungen im Gips bei einer Brenndauer von 10 bis 15 Stunden, als genügend erwiesen.
Nachdem die Calci- nation bis zum Beginn des Stadiumes der Bildung von Ausblühungen vollendet ist, lässt man die Masse natürlich abkühlen oder kühlt sie beispielsweise durch Drosseln des Ofens, worauf sie pulverisiert wird.
Der im folgenden näher beschriebene Brennofen ist derart gebaut, dass die Calci- nation sich langsam vollzieht und die hei ssen, durch die Verbrennung des Brennstoffes erzeugten Gase den Gips gründlich durch dringen. Es kann in diesem Brennofen ein ausserordentlich poröses Produkt erhalten werden. Die chemischen und physikalischen Veränderungen des Gipses werden durch die genannten, hocherhitzten Gase während des langsamen Brennprozesses hervorgebracht.
Je nach der Natur des zu verarbeitenden Gipses und dem kalorischen Wert des Brenn stoffes,; kann die Brennstoffmenge ein wenig gesteigert oder verringert werden; sie darf jedoch keine derartige Steigerung erfahren, dass ein Sintern oder Klinkern der Masse stattfindet, was für das Produkt nachteilig ist. Es ist zweckmässig, den; Brennstoff sorg fältig auszuwählen und der Beschaffenheit des Gipses entsprechend zu proportionieren.
In der Zeichnung ist beispielsweise ein zur Ausübung des Verfahrens geeigneter Brennofen dargestellt, welcher in der Praxis sehr gute Resultate gibt.
Fig. 1 zeigt diesen Ofen im Aufriss, Fig. 2 im Vertikalschnitt nach der Linie x-x in Fig. 1 und 5, und Fig. 8, 4 und 5 in Schnitten nach den Linien; B-B und C-C in Fig. 2. Schnitt C-C ist von unten nach oben gesehen.
Der dargestellte Ofen besitzt eine zylin drische, mit feuerfesten Steinen b gefütterte Wand a und eine feuerfeste, von Metallseg menten d getragene Kuppel e. eist der Ab zug, f der Bodenfrost, g der Lufteinlass und <I>m</I> der Feuerrost. Die Ofenvorderseite h ist offen,., so dass der Brennstoff und der Gips bequem und sorgfältig auf dem Bodenrost f in Schichten i aufgegeben werden kann.
Nach dem Aufschichten wird die Ofen front durch Steine k aus feuerfestem Ton geschlossen. Es ist ersichtlich, dass der Ab zug e im Vergleich zum Fassungsvermögen des Ofens und der Fläche des Bodenrostes klein ist, so dass eine langsame Verbrennung gesichert ist. Ein Zündfeuer wird auf dem Rost m angefacht; o ist eine Klappe zum Regulieren des Zuges.
Zuerst wird eine Schicht Brennstoff auf den Rost f und hernach werden abwech selnd Lagen von Gips und Brennstoff auf gegeben. Der Brennstoff wird durch ein Zündfeuer in Brand gesetzt. Beim Entleeren des Ofens werden die Tonsteine k entfernt.
Es ist wichtig, dass beim oben beschrie benen Brennofen der Stückgips und der Brennstoff durchwegs sehr sorgfältig und in Übereinstimmung mit dem obenerwähnten Verhältnis zwischen Gips und Brennstoff aufgeschichtet werden, damit aller Gips gleichmässig erhitzt und teilweises Schmel zen vermieden wird, und dass ferner die Ver brennungsgase die ganze Gipsmasse durch dringen und auf sie einwirken.
Das Be schicken ist infolge der offenen Vorderseite des Ofens leicht vorzunehmen. Wenn der Ofen durch Einsetzen der Verschlusssteine k in die sich nach innen verengende Öffnung h verschlossen worden ist, kann die Luft nur durch die reduzierte Öffnung g in das Innere des Ofens eintreten, während die Ver brennungsgase durch den kleinen Abzug e entweichen. Bildet gepulverter-Gips das Ausgangsma terial, so ist es zweckmässig; ihn in Gestalt von Presslingen zu brennen.
Es können auch andere Ofentypen ange wendet werden. Es ist ratsam, die calcinierte Masse durch Belüftung oder Befeuchtung oder durch beide in bekannter Weise zu be handeln, um zurückgehaltene und ,dem Ab binden des Zementes schädliche Gase schnell frei zu machen.
Der weisse, nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Zement stellt ein de hydriertes Calciumsulfat dar, welches hy draulische Eigenschaften aufweist und sich durch grosse Ausgiebigkeit oder Deckkraft auszeichnet. Unter gewissen Bedingungen ist es möglich, den nach vorliegendem Verfahren erhaltenen Gipszement selbst unter Wasser in gebrauchsfertigem Zustande, bisweilen - mo natelang, aufzubewahren. Dies kann in der Weise erreicht werden, dass man ihn von Zeit zu Zeit umrührt und dadurch das Abbinden verhindert. Bei dieser Behandlungsweise zei gen seine nützlichen Eigenschaften keinerlei Einbusse und die Kraft des Abbindens bleibt ungeschwächt.
Auf geeignete Art mit der gelle bearbei tet, kann ihm, wenn er rein verwendet wird, ein glasiges, marmorähnliches Aussehen, mit passendem Zuschlag vermengt, ein stahlarti ges Aussehen verliehen werden. Unmittelbar nach dem Trocknen dieses Weisszementes auf einer Wand kann er mit einem Anstrich oder mit Tapetenbelag versehen werden, da er keinerlei diese Dekorationsmaterialien schädi gende Chemikalien .enthält. Soll mit Wasser farbe gestrichen werden, so kann .dies mit befriedigendem Erfolg vor dem gänzlichen Trocknen geschehen.
Es können gemäss dem vorliegeüdenVerfahrenProdukte erhaltenwer- den, ;die eine Ausgiebigkeit oder Deckkraft aufweisen, die diejenige nach andern Ver fahren erhaltener Gipszemente- oder Gipssor ten um mehr als das Doppelte übertrifft. Als Zusatz kann bei der Mörtelbereitung ohne Nachteil Meersand verwendet werden.
Der vorliegende Gipszement gibt einen .dauerhaf- ten Verband und lässt sich zusammen mit an dern zu Zement- und Gipsarbeiten dienenden Baumaterialien, namentlich Portlandzement anwenden.
Process for the production of a hydraulic cement from gypsum. The invention relates to a process for the production of a hydraulic, that is to say underwater setting Zemen tes, which high opacity, and besides the other types of plaster such as stucco, stucco, @ Ze mentgips, own degree of whiteness.
The term "plaster of paris" should not only be understood to mean natural plaster of paris and plaster earth, but also artificial plaster of paris. Several types of so-called hydraulic gypsum cements are known, of which geene's and pärischer cement, as well as plaster of paris, can be named as examples. These types of gypsum are produced according to various methods by calcining raw gypsum and adding various chemicals, mainly salts of the metals sodium, potassium and iron.
These chemicals are added both before and during or after calcination. Their purpose is to accelerate the setting of the cement or to increase its hardness and otherwise improve it. These chemicals are in the known processes; essential for creating the properties required of gypsum cements.
In contrast to this, in the method according to the present invention, the raw gypsum is subjected to firing without any additional additives and its conversion into a gypsum cement with hydraulic properties is caused only by the special type of burning, as will be explained in more detail below.
In the known processes used in the manufacture of cements and mortars, it is customary to admit the temperature at which the burning runs through, or which should not be exceeded when burning. In the manufacture of plaster of paris, for example, a temperature of around 200 ° C is usually given, and in the manufacture of Keene's cement, a maximum temperature of 500 ° C is specified. Sometimes the firing temperature is very imprecise, referred to as bright red heat, white heat, dark red heat, etc.
This way of defining the firing temperature is inadequate in all cases where a certain zizstand of the plaster of paris is important, since the product is the product, especially when the plaster of paris is fired in a closed furnace in contact with the fuel will obviously turn out differently depending on the nature of the gypsum and the nature of the fuel.
It has been found that if gypsum is slowly calcined, for example in pieces in a kiln in contact with the fuel, it can be brought to a critical stage where its crystalline structure begins to disintegrate, which is evidenced by the formation of efflorescence on the surface of the plaster pieces. When analyzed, the chemical composition of this fitting agrees with that of calcium sulfate.
During the slow calcination up to the stage mentioned, certain chemical and physical reactions, which are not easy to follow, take place such that the. Calcined plaster of paris, after cooling, which can be natural or artificial and after being pulverized, forms a white, hydraulic cement with high covering power, that is, it sets under water.
It is desirable that the crystalline structure of the gypsum is retained, which can be achieved by calcining only until the abovementioned efflorescence begins to appear. From this occurrence, the furnace worker can clearly see that the calcination is complete; it serves as a mark to ensure the uniformity of the product.
The small amount of efflorescence created in this way forms a small loss, which is, however, irrelevant for the properties of the end product. The fuel is expediently carefully proportioned to the plaster of paris in the kiln, so that when the stage is where it is. the efflorescence begins to appear, the heat gradually drops and a slow cooling occurs. When calcining, it is important to proceed in such a way that the mass is heated evenly.
In the following, an exemplary embodiment of the method according to the invention will now be described.
Fuel, preferably a good quality coal, and lump of plaster of paris are deposited in a ratio of approximately 1: 8 parts by weight in alternating layers in the furnace. This amount of fuel has been found to be sufficient to bring about the above-mentioned chemical and physical changes in the gypsum with a burn time of 10 to 15 hours.
After the calcination is completed to the beginning of the efflorescence stage, the mass is allowed to cool naturally or is cooled, for example, by throttling the furnace, whereupon it is pulverized.
The kiln described in more detail below is built in such a way that the calcination takes place slowly and the hot gases produced by the combustion of the fuel penetrate the gypsum thoroughly. An extremely porous product can be obtained in this furnace. The chemical and physical changes in the gypsum are brought about by the aforementioned, highly heated gases during the slow burning process.
Depending on the nature of the gypsum to be processed and the caloric value of the fuel; the amount of fuel can be increased or decreased a little; however, it must not experience such an increase that sintering or clinkering of the mass takes place, which is disadvantageous for the product. It is useful to; Select fuel carefully and proportionate it to the composition of the plaster.
In the drawing, for example, a furnace suitable for carrying out the method is shown, which gives very good results in practice.
Fig. 1 shows this furnace in elevation, Fig. 2 in vertical section along the line x-x in Figs. 1 and 5, and Figs. 8, 4 and 5 in sections along the lines; B-B and C-C in Fig. 2. Section C-C is viewed from bottom to top.
The furnace shown has a cylindrical, lined with refractory bricks b wall a and a refractory dome e supported by metal segments d. e is the vent, f the floor frost, g the air inlet and <I> m </I> the grate. The front of the furnace h is open, so that the fuel and plaster of paris can be conveniently and carefully placed on the bottom grate f in layers i.
After stacking, the furnace front is closed by stones k made of refractory clay. It can be seen that the deduction is small compared to the capacity of the stove and the area of the bottom grate, so that slow combustion is ensured. A pilot light is kindled on the grate; o is a flap to regulate the train.
First a layer of fuel is placed on the grate and then alternating layers of plaster of paris and fuel are added. The fuel is set on fire by a pilot light. When emptying the furnace, the clay stones k are removed.
It is important that the lump of plaster of paris and the fuel in the above-described kiln are stacked very carefully and in accordance with the above-mentioned ratio between plaster of paris and fuel, so that all plaster of paris is heated evenly and partial melting is avoided, and that the combustion gases are also used penetrate the whole plaster mass and act on it.
The loading is easy to do due to the open front of the oven. When the furnace has been closed by inserting the locking stones k into the inwardly narrowing opening h, the air can only enter the interior of the furnace through the reduced opening g, while the combustion gases escape through the small flue e. If powdered plaster of paris is the starting material, it is practical; to burn it in the shape of pellets.
Other types of ovens can also be used. It is advisable to treat the calcined mass by aeration or moistening or by both in a known manner in order to quickly release any gases that are retained and which are harmful to the cement from binding.
The white cement produced by the method described above is a de-hydrogenated calcium sulphate, which has hydraulic properties and is characterized by its high yield or opacity. Under certain conditions it is possible to store the gypsum cement obtained according to the present process in a ready-to-use condition even under water, sometimes for months. This can be achieved by stirring it from time to time to prevent it from setting. With this type of treatment, its useful properties do not show any loss and the setting strength remains undiminished.
If processed in a suitable way with the gel, it can, if used pure, have a glassy, marble-like appearance, mixed with the appropriate aggregate, a steel-like appearance. Immediately after this white cement has dried on a wall, it can be painted or covered with wallpaper, as it does not contain any chemicals that could damage these decorative materials. If the paint is to be painted with water, this can be done with satisfactory results before it is completely dry.
According to the present process, products can be obtained which have an expansiveness or opacity that more than doubles that of gypsum cement or types of plaster obtained by other processes. Sea sand can be used as an additive in mortar preparation without any disadvantage.
The present gypsum cement gives a permanent bond and can be used together with other building materials used for cement and plaster work, namely Portland cement.