CH220160A - Process for promoting the trickling of dicalcium silicate products. - Google Patents

Process for promoting the trickling of dicalcium silicate products.

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CH220160A
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trickling
dicalcium silicate
promoting
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Aktiengesellsc Farbenindustrie
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Ig Farbenindustrie Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/345Hydraulic cements not provided for in one of the groups C04B7/02 - C04B7/34
    • C04B7/3453Belite cements, e.g. self-disintegrating cements based on dicalciumsilicate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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Description

  

  Verfahren zur Förderung des     Zerrieselns        diealeiumsilikathaltiger    Brennprodukte.    Bekanntlich haben     dicalciumsilikathaltige     Sinter- und Schmelzprodukte, die durch Re  aktion von Kalk mit Silikaten hergestellt  werden, die Eigenschaft, beim     Abkühlen    in  mehr oder minder starkem Masse zu     zer-          rieseln.    Diese Erscheinung ist nach dem heu  tigen Stande unseres Wissens dadurch be-    dingt, dass das     Dicalciumsilikat    verschiedene  Modifikationen von teilweise verschiedener  Raumbeanspruchung besitzt,

   und dass beim  Abkühlen auf Temperaturen unter 675   aus  der     ss-Modifikation    kleinerer Raumbeanspru  chung die     y-Modifikation    derselben Verbin  dung mit grösserer Raumbeanspruchung ent  steht (vergleiche Tabelle).  
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     Solche     Zerrieselungserscheinungen    sind in  besonderem Masse in der Zementindustrie be  kannt geworden.

   Sie sind hier gefürchtet,        eil    sich herausgestellt hat, dass die     zerriesel-          ten    Zemente infolge ihres hohen Gehaltes  an     Dicalciumsilikat    schlechtere hydraulische  Eigenschaften haben als die nicht     zerriesel-          ten,        tricalciumsilikatreichen    Klinker, die    dann allerdings einem     Mählprozess    unterwor  fen werden müssen.  



  Man hat in Erfahrung gebracht, dass man  die Neigung der Klinker zum Zerfall da  durch unterdrücken kann, dass man sie rasch  mit kalter Luft abschreckt. Der Erfolg die  ser Massnahme wird verständlich, wenn man  bedenkt, dass rasches Abschrecken ein "Ein-      frieren" der     ss-Hochtemperaturmodifikation     des     Di-calciumsilikates,    langsames Abkühlen  hingegen über den     Umwandlungspunkt    der       ss-    in die     y-Modifikation    hinweg eine Förde  ;     rung    des     Modifikationsumschlages    zur Folge  haben muss.  



  Auf Grund der Tatsache, dass das     Zer-          rieseln    stets eine unerwünschte Erscheinung  war, ist verständlich, dass man bisher im  wesentlichen bestrebt war, Mittel und Wege  zu finden, die das     Zerrieseln    hemmen.  



  In neuerer Zeit sind jedoch auch Verfah  ren bekannt geworden, bei denen das     Zer-          rieseln    bewusst herbeigeführt und technisch  ausgewertet wird, in der Absicht, dadurch  einen Mahlvorgang zu ersparen. So macht  man sich mit Vorteil das     Zerrieseln    zunutze,  wenn man     aluminiumsilikathaltige    Rohstoffe  durch     Aufschlussbrand    mit Kalk auf Tonerde  und Zement verarbeiten will.

   Bei diesem  Aufschluss werden durch Erhitzen des Alu  miniumsilikates mit Kalk auf etwa<B>1300'</B>  Klinker hergestellt, die ausser     Dicalcium-          silikat    hauptsächlich noch     Calciumaluminat     und     Calciumaluminatferrit    enthalten. Aus  diesen Klinkern kann durch Umsatz mit  Wasser,     Alkalicarbonat    und andern Lösun  gen Tonerde ausgelaugt werden, während  der Rückstand in einen Zement     überführbar     ist. Da die Klinker für die     Laugung    mög  lichst feinkörnig sein sollen, müssten sie an  sich weitgehend gemahlen werden.

   Diese       Mahlung    wäre aber in Anbetracht der Härte  der     Klinker    sehr kostspielig. Sie lässt sich  in vielen Fällen dadurch ersparen, dass die  Klinker bei richtiger Wahl der Zusammen  setzung von selbst     zerrieseln.     



       In    zahlreichen Versuchen mit verschie  densten     Ausgangsmaterialien    hat sich nun ge  zeigt, dass das     Zerrieseln    teilweise sehr un  vollständig erfolgen kann, so dass ein mehr  oder weniger grosser Teil des Stoffes nach  träglich noch gemahlen werden muss. Zudem  vollzieht sich der Vorgang oft sehr langsam;  er kann sich über Stunden, ja Tage er  strecken.  



  Es wurde nun überraschenderweise gefun  den, dass man diese Nachteile dadurch be-    heben kann und ein vollkommenes     Zerrieseln     erreicht, dass man das erhitzte Gut nach der  Erhitzung bei Temperaturen oberhalb 1100    tempert; zweckmässig lässt man hierbei die  Temperatur langsam bis mindestens 1100  sinken. Die Wirkung dieser Arbeitsweise     ist     um so überraschender, als der Temperatur  bereich, in dem die     Nachtemperung    zweck  mässig vorgenommen wird, ganz abseits von  derjenigen Temperatur liegt, bei der die für  die     Zerrieselung    verantwortliche     ss-y-Um-          wandlung    des     Dicalciumsilikates    erfolgt.  



  Die     Nachtemperung    im Bereich bis 1100    wird vorteilhaft. unmittelbar an den Brand  angeschlossen und dauert zweckmässig meh  rere Stunden; oft genügt auch schon ein Ab  kühlen bis auf 1200   innert einer halben  Stunde. Die Art der Abkühlung von 1100    an abwärts ist gleichgültig, es kann rasch  oder langsam abgekühlt werden. Zur Abkür  zung des Verfahrens wird man eine rasche  Abkühlung vorziehen.  



  Zur technischen Durchführung der     Nach-          temperung    kann man sich selbstverständlich  der verschiedenartigsten Anordnungen bedie  nen. Beim Arbeiten in Drehrohren nach dem  Gegenstromverfahren lässt sich die ge  wünschte     Temperung    ohne besondere Vor  sichtsmassregeln schlecht erreichen, weil das  die Brennzone verlassende Gut meist zu rasch  auf niedrige Temperaturen kommt. Mit be  sonderem Vorteil arbeitet man dagegen in  Drehrohren nach dem Gleichstromverfahren,  wobei das Brenngut nach Verlassen der hei  ssen Ofenzone bei langsam fallender Tempe  ratur sehr gleichmässig nachgetempert wird.  Durch Veränderung der Länge des Ofens, der  Umdrehungszahl und so fort lässt sich die       Temperungsdauer    in sehr einfacher Weise  regeln.  



  Der Erfolg der Arbeitsweise gibt sich be  sonders darin kund, dass die     Zerrieselung     sonst unvollständig     zerrieselnder    Klinker sehr  vollständig abläuft. Es gelingt beispielsweise,       gebrannte        dicalciumsilikathaltigeMassen,    die  bei rascher Abkühlung bis zu 40 % Rück  stand ergaben, bis zu 99 % zur     Zerrieselung     zu bringen. Sie äussert sich ferner darin,     dass         eine erhebliche Abkürzung der Zerfallsdauer  der Klinker erreicht wird.  



  <I>Beispiel:</I>  Aus einem Tonschiefer und einem Kalk  stein wurde nach     Feinmahlung    der Rohstoffe  eine innige     Mischung    hergestellt, die     (glüh-          verlustfrei    berechnet) die folgende Zusam  mensetzung hatte:

       23,3%        S10"    14,0%     A1203,     <B>U%</B>     Fe203,   <B>57,1%</B>     Ca0.    Diese     Mischung     wurde 1     Stunde    auf<B>1350'</B> erhitzt und da  durch zu einem Klinker     gebrannt,    der     etwa     <B>67%</B>     Dicalciumsilikat        neben,    im wesentli  chen,     Calciumaluminat    enthielt.

   Der Klin  ker wurde     unmittelbar    nach beendeter Er  hitzung  1. aus dem Ofen genommen und rasch ab  kühlen gelassen;  2. bis 1200' in 1/2 Stunde abgekühlt und  dann aus dem Ofen entfernt;  3. 11/2 Stunde bei langsam bis 1000   fal  lender Temperatur     im    Ofen gelassen und  dann dem Ofen entnommen.  



  Im ersten Falle betrug der Siebrückstand  auf dem     900-Maschensieb    65 %, im zweiten  Falle 13,3 % und im dritten nur 1,7 %.  



  Die gleiche Mischung wurde einmal im  Drehofen nach dem     Gegenstromprinzip    ver  arbeitet, wobei das Material kurze Zeit nach    Verlassen der     Sinterzone    in eine Kühltrom  mel fiel, zum andern     in    einem Drehrohr im       Gleichstrom    gebrannt, wobei das Material  nach Verlassen der     heissesten    Zone noch etwa  2     Stunden    im Ofen     verweilte.    Der nicht zer  fallene Anteil betrug im ersteren Falle zwi  schen 10 bis 40%, im zweiten Falle ergaben  sich in mehrtägiger Versuchsdauer gleich  mässig geringe, unter 1 bis höchstens etwa  betragende Siebrückstände.



  Process for promoting the trickling of the ealium-silicate-containing fuel products. It is known that sintered and melted products containing dicalcium silicate which are produced by the reaction of lime with silicates have the property of falling apart to a greater or lesser extent on cooling. According to the current state of our knowledge, this phenomenon is due to the fact that the dicalcium silicate has various modifications, sometimes with different space requirements,

   and that when cooling to temperatures below 675, the ss-modification with a smaller space requirement results in the y-modification of the same compound with a greater space requirement (see table).
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     Such frizziness phenomena are particularly well known in the cement industry.

   They are feared here, because it has been found that the crushed cements, due to their high content of dicalcium silicate, have poorer hydraulic properties than the non-scattered, tricalcium-silicate-rich clinker, which, however, then has to be subjected to a milling process.



  It has been learned that the tendency of the clinker to decay can be suppressed by quickly quenching it with cold air. The success of this measure is understandable if one considers that rapid quenching causes a "freezing" of the ss high-temperature modification of the di-calcium silicate, while slow cooling beyond the transition point of the ss to the y modification is a fjord; change the modification envelope.



  Due to the fact that the trickling was always an undesirable phenomenon, it is understandable that up to now the main aim has been to find ways and means that inhibit the trickling.



  In recent times, however, processes have also become known in which the crushing is deliberately brought about and technically evaluated, with the aim of saving a grinding process. This is how you can take advantage of the trickle if you want to process raw materials containing aluminum silicate by means of digestion firing with lime on clay and cement.

   During this digestion, clinker is produced by heating the aluminum silicate with lime to about <B> 1300 '</B>, which, in addition to dicalcium silicate, mainly also contains calcium aluminate and calcium aluminate ferrite. Alumina can be leached from these clinkers by reacting with water, alkali carbonate and other solutions, while the residue can be converted into cement. Since the clinkers for leaching should be as fine-grained as possible, they would have to be largely ground.

   However, this grinding would be very costly in view of the hardness of the clinker. In many cases, this can be avoided by the fact that the clinker will trickle by itself if the correct composition is chosen.



       In numerous tests with a wide variety of starting materials, it has now been shown that the trickling can sometimes be very incomplete, so that a more or less large part of the material still has to be ground afterwards. In addition, the process often takes place very slowly; it can stretch for hours, even days.



  It has now been found, surprisingly, that these disadvantages can be remedied and complete trickling is achieved by annealing the heated material at temperatures above 1100 after heating; the temperature is expediently allowed to drop slowly to at least 1100. The effect of this procedure is all the more surprising as the temperature range in which the post-tempering is expediently carried out is completely different from the temperature at which the ss-y conversion of the dicalcium silicate, responsible for the sprinkling, takes place.



  Post-heating in the range up to 1100 is advantageous. directly connected to the fire and expediently takes several hours; often cooling down to 1200 within half an hour is enough. The type of cooling from 1100 onwards does not matter, it can be cooled quickly or slowly. To shorten the process, rapid cooling is preferred.



  A wide variety of arrangements can of course be used for the technical implementation of post-heating. When working in rotary kilns according to the countercurrent process, the desired tempering can hardly be achieved without special precautionary measures because the material leaving the combustion zone usually reaches low temperatures too quickly. On the other hand, it is particularly advantageous to work in rotary kilns using the direct current method, with the material being post-heated very evenly after leaving the hot furnace zone at a slowly falling temperature. By changing the length of the furnace, the number of revolutions and so on, the tempering time can be regulated in a very simple manner.



  The success of the working method is particularly evident in the fact that the trickling of otherwise incomplete clinker is very complete. For example, burnt dicalcium-silicate-containing masses, which resulted in a residue of up to 40% when cooled down quickly, are successful in causing up to 99% to disintegrate. It is also expressed in the fact that a considerable reduction in the decay time of the clinker is achieved.



  <I> Example: </I> After fine grinding the raw materials, an intimate mixture was produced from a slate and a limestone, which (calculated without loss of ignition) had the following composition:

       23.3% S10 "14.0% A1203, <B> U% </B> Fe203, <B> 57.1% </B> Ca0. This mixture was heated to <B> 1350 '</ B for 1 hour > heated and then burned to a clinker which contained about <B> 67% </B> dicalcium silicate in addition to, essentially, calcium aluminate.

   Immediately after the end of heating, the clinker was 1. taken out of the oven and allowed to cool quickly; 2. Cooled to 1200 'in 1/2 hour and then removed from the oven; 3. Left in the oven for 11/2 hours at a temperature slowly falling to 1000 and then removed from the oven.



  In the first case, the sieve residue on the 900-mesh screen was 65%, in the second case 13.3% and in the third only 1.7%.



  The same mixture was processed once in a rotary kiln according to the countercurrent principle, with the material falling into a cooling drum shortly after leaving the sintering zone, and secondly, it was burned in a rotary kiln in cocurrent, with the material for about 2 hours after leaving the hottest zone Furnace lingered. The proportion that did not disintegrate in the first case was between 10 and 40%; in the second case, evenly small sieve residues of less than 1 to a maximum of approximately resulted over several days of testing.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Förderung des Zerrieselns dicalciumsilikathaltiger Brennprodukte, vor zugsweise solcher Zusammensetzung; dass neben Dicalciumsilikat Calciumaluminate und Caleiumaluminatferrit vorliegen, dadurch ge kennzeichnet, dass das bei hohen Temperatu ren erbrannte Gut einer Temperung oberhalb <B>1100'</B> unterworfen wird. UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung bei lang- . PATENT CLAIM: Process for promoting the trickling of dicalcium silicate-containing combustion products, preferably in front of such a composition; that calcium aluminates and calcium aluminate ferrite are present in addition to dicalcium silicate, characterized in that the material burned at high temperatures is subjected to tempering above <B> 1100 '</B>. SUBClaim: Method according to claim, characterized in that the tempering at long. sam bis mindestens<B>1100'</B> abfallenden Tem peraturen durchgeführt wird. sam until at least <B> 1100 '</B> falling temperatures.
CH220160D 1940-01-05 1941-07-14 Process for promoting the trickling of dicalcium silicate products. CH220160A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3255367A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-13 HeidelbergCement AG Device for manufacturing belite calcium sulfoaluminate ternesite clinker

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3255367A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-13 HeidelbergCement AG Device for manufacturing belite calcium sulfoaluminate ternesite clinker
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