DE102009005610B3 - Process for the preparation of a hydraulic binder - Google Patents

Process for the preparation of a hydraulic binder Download PDF

Info

Publication number
DE102009005610B3
DE102009005610B3 DE102009005610A DE102009005610A DE102009005610B3 DE 102009005610 B3 DE102009005610 B3 DE 102009005610B3 DE 102009005610 A DE102009005610 A DE 102009005610A DE 102009005610 A DE102009005610 A DE 102009005610A DE 102009005610 B3 DE102009005610 B3 DE 102009005610B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
kiln
limestone
diatomaceous earth
alite
binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102009005610A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Froehlich
Hans-Juergen Moberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Froehlich Alexander Dr De
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102009005610A priority Critical patent/DE102009005610B3/en
Priority to PCT/DE2010/000020 priority patent/WO2010083801A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009005610B3 publication Critical patent/DE102009005610B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • C04B7/42Active ingredients added before, or during, the burning process
    • C04B7/421Inorganic materials
    • C04B7/424Oxides, Hydroxides
    • 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
    • C04B7/02Portland cement
    • 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
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • C04B7/42Active ingredients added before, or during, the burning process
    • C04B7/421Inorganic materials
    • C04B7/427Silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00215Mortar or concrete mixtures defined by their oxide composition
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00663Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like
    • C04B2111/00672Pointing or jointing materials
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2015Sulfate resistance
    • 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
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/18Carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels, bestehend aus einer fein gemahlenen Komponente Kalkstein und wenigstens einer weiteren silikatischen Komponente, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als silikatische Komponente Kieselgur verwendet wird, wobei je nach Reinheit der Rohstoffkomponenten Kalkstein und Kieselgur das Brenngut so konzipiert ist, dass das durch das Mischen der beiden Hauptkomponenten Kalkstein und Kieselgur enthaltene molare Verhältnis von Calciumoxid (CaO) zu Siliziumoxid (SiO2) 3:1 beträgt, wobei sich nach der thermischen Zersetzung des Calciumcarbonates (CaCO3) und dem anschließenden Brennprozess ein Alitanteil von >= 90% im Brenngut bildet.The present invention relates to a method for producing a hydraulic binder, consisting of a finely ground component limestone and at least one other silicate component, which is characterized in that is used as the siliceous component diatomaceous earth, depending on the purity of the raw material components limestone and diatomaceous earth the kiln is designed so that the molar ratio of calcium oxide (CaO) to silicon oxide (SiO 2) contained by the mixing of the two main components limestone and diatomaceous earth is 3: 1, whereby after the thermal decomposition of the calcium carbonate (CaCO 3) and the subsequent firing process an alite moiety of> = 90% in the kiln.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem Brenngut, bestehend aus feingemahlenem Kalkstein und wenigstens einer weiteren silikatischen Komponente Kieselgur als Hauptkomponenten.The The present invention relates to a novel process for the preparation a hydraulic binder from a kiln, consisting of fine limestone and at least one other silicate Component kieselguhr as main components.

Stand der TechnikState of the art

Zur Herstellung von Zement – insbesondere Portlandzement – werden nach dem bekannten Stand der Verfahrenstechnik im Anschluss einer Vorzerkleinerung die Rohstoffe Kalkstein (CaCO3), Ton (Al2O3-2SiO2-2H2O) mit Quarzsand (SiO2) und Eisenoxid (Fe2O3) in einem genau festgelegten Verhältnis zu einem sogenannten Rohmehl vermischt, wobei gegebenenfalls Korrekturstoffe wie beispielsweise Bauxit, Sand oder Eisenerz zugesetzt werden. Durch Mühlen wird das Rohmehl weiter zerkleinert, getrocknet und sodann über einen Vorwärmer einem Drehrohofen staubförmig zugeführt, in dem aus dem Rohmehl bei Temperaturen zwischen 1250°C bis 1450°C der Zementklinker gebrannt wird, so dass nach der thermischen Zersetzung des Calciumcarbonats (CaCO3) (sogenannte Calcinierungsreaktion) eine bestimmte Zusammensetzung an Calciumoxid (CaO), Siliziumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Eisenoxid (Fe2O3) vorliegt.For the production of cement - in particular Portland cement - the raw materials limestone (CaCO 3 ), clay (Al 2 O 3 -2SiO 2 -2H 2 O) with quartz sand (SiO 2 ) and iron oxide (according to the known state of the process technology following pre-comminution Fe 2 O 3 ) are mixed in a precisely defined ratio to a so-called raw meal, where appropriate, correction substances such as bauxite, sand or iron ore are added. By milling the raw meal is further crushed, dried and then fed via a preheater a Drehrohofen dusty, in which the cement clinker is fired from the raw meal at temperatures between 1250 ° C to 1450 ° C, so that after the thermal decomposition of the calcium carbonate (CaCO 3 ) (so-called calcination reaction) a certain composition of calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) is present.

Nach dem Mahlen unter Zumischung von Zumahlstoffen (Calciumsulfat, Hüttensand, Flugaschen, Kalksteinmehl, gebrannter Ölschiefer, Trass u. s. w.) entsteht der eigentliche Zement. Bei diesem Vorgang bilden sich künstliche Mineralphasen, welche für die hydraulischen Eigenschaften des Bindesmittels maßgeblich verantwortlich sind. Wichtigster Bestandteil des Zementklinkers ist die Mineralphase Alit (Tricalciumsilikat (3CaOxSiO2)), die dem Zement die gewünschten Eigenschaften wie ein schnelles Erhärten und eine hohe Festigkeit verleiht.After grinding mixed with admixtures (calcium sulfate, blastfurnace slag, fly ash, limestone powder, burned oil shale, trass, etc.), the actual cement is produced. In this process, artificial mineral phases are formed, which are largely responsible for the hydraulic properties of the binding agent. The most important component of the cement clinker is the mineral phase alite (tricalcium silicate (3CaOxSiO 2 )), which gives the cement the desired properties such as rapid hardening and high strength.

Beim anschließenden Klinkerbrennen bilden sich nach dem vorbeschriebenen Verfahren neben dem Hauptbestandteil Alit weitere Klinkerphasen wie Dicalciumsilikat (C2S-Belit), Calciumaluminat (C3A) und Calciumaluminatferrit (C4AF) sowie freies Calciumoxid (CaO). Oberhalb von einer Temperatur von ca. 1250°C bildet sich unter einer Abnahme des CaO-Gehaltes eine Schmelze, wobei sich verstärkt Alit bildet, der gewöhnlich einen Anteil von ca. 40–80 Gew.-% des Gesamtbindemittels darstellt.During the subsequent clinker burning, further clinker phases such as dicalcium silicate (C 2 S -belite), calcium aluminate (C 3 A) and calcium aluminate ferrite (C 4 AF) as well as free calcium oxide (CaO) form in addition to the main constituent alite according to the method described above. Above a temperature of about 1250 ° C., a melt is formed with a decrease in the CaO content, with the formation of increased alite, which usually represents a proportion of about 40-80% by weight of the total binder.

Die üblichen Anteile der einzelnen Phasen im Zementklinker sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Mineralogische Phase Abkürzung Anteil Zementklinker (freies Calciumoxid) C (< 2 Gew.-%) Tricalciumsilikat C3S ca. 40–80 Gew.-% Dicalciumsilikat C2S ca. 0–30 Gew.-% Calciumaluminat C3A ca. 7–15 Gew.-% Calciumaluminatferrit C4AF ca. 4–15 Gew.-% The usual proportions of the individual phases in the cement clinker are shown in the following table: Mineralogical phase abbreviation Proportion of cement clinker (free calcium oxide) C (<2% by weight) tricalcium C 3 S about 40-80% by weight dicalcium C 2 S about 0-30% by weight calcium C 3 A about 7-15% by weight calcium aluminate C 4 AF about 4-15% by weight

Der Nachteil dieses nach dem Stand der Technik angewandten Verfahrens besteht darin, dass Calciumaluminat sehr schnell reagiert und ohne Zusatz eines Sulfatträgers zum schnellen Erstarren des Bindemittels führen würde.Of the Disadvantage of this method used according to the prior art is that calcium aluminate reacts very quickly and without Addition of a sulfate carrier would lead to rapid solidification of the binder.

Aus diesem Grund wird Portlandzementen vorwiegend Calciumsulfat (Gips und/oder Anhydrit) beim Vermahlen zugesetzt. Das Calciumaluminat macht aber den erhärteten Beton empfindlich gegen einen Sulfatangriff. Die Bildung von Ettringit bzw. ettringitähnliche Phasen durch einen Sulfatangriff führt bekanntermaßen zur Expansion, Rissbildung sowie schlussendlich zum Verlust der Festigkeit in Betonen und zementbasierten Bauwerken. Zudem ist aus der Zementchemie bekannt, dass Belit und Calciumaluminatferrit nur langsam reagieren. Diese Komponenten, die in jedem Portlandzement gemäß obiger Tabelle in unterschiedlichen Anteilen vorkommen, binden aber CaO, müssen gebrannt und gemahlen werden. Dies bedeutet, dass durch die Integration dieser beiden Phasen unnötige Energie verbraucht wird, obwohl der selektive Beitrag der Phasen zur Erhärtung sehr gering ist.Out For this reason, Portland cements are predominantly calcium sulfate (gypsum and / or anhydrite) added during grinding. The calcium aluminate but make the hardened Concrete sensitive to a sulfate attack. The formation of ettringite or ettringike Phases due to a sulfate attack are known to lead to Expansion, cracking and finally loss of strength in concrete and cement-based structures. Moreover, from the cement chemistry It is known that belite and calcium aluminate ferrite react only slowly. These components, which in each Portland cement according to above Occur in different proportions but bind CaO, have to burned and ground. This means that through integration these two phases are unnecessary Energy is consumed, although the selective contribution of the phases to corroboration is very low.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Bindemittel zu entwickeln, dass auch bei erhöhten Verarbeitungstemperaturen langsam abbinden kann und leicht auf entsprechende Verarbeitungsbedingungen einstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bindemittel zu schaffen, das sulfatbeständig ist. Hierzu ist es erforderlich, die Anteile an Belit (C2S), Calciumaluminat (C3A) und Calciumaluminatferrit (C4AF) im Bindemittel möglichst gering zu halten bzw. vorzugsweise vollkommen auszuschließen und den prozentualen Anteil an Alit (3CaOxSiO2) durch ein optimales Mischungsverhältnis im Brenngut möglichst hoch zu gestalten.The present invention is based on the object to develop a binder that can set slowly even at elevated processing temperatures and is easily adjustable to appropriate processing conditions. Another object of the present invention is to provide a binder which is resistant to sulfate. For this purpose, it is necessary to keep the proportions of belite (C 2 S), calcium aluminate (C 3 A) and calcium aluminate ferrite (C 4 AF) in the binder as low as possible or preferably completely exclude and the percentage of alite (3CaOxSiO 2 ) by to make an optimal mixing ratio in the kiln as high as possible.

Erfindungsgemäß werden die voranstehenden Aufgaben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.According to the invention the above objects with the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims.

Im Gegensatz zum üblichen Portlandzenentklinker werden erfindungsgemäß anstelle von Kalksteinmergel als Komponente mit hohem CaO-Anteil und Ton/Tonschiefer als Träger von SiO2, Al2O3 und Fe2O3 höherwertigerer, also calziumcarbonatreicherer Kalkstein als Träger für CaO und Kieselgur als Träger von SiO2 einsetzt.In contrast to the usual Portlandzenentklinker be instead of limestone marl as a component with high CaO content and clay / slate as a carrier of SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 höherwertigerer, so calzcarbonatreicherer limestone as a carrier for CaO and diatomaceous earth as a carrier SiO 2 is used.

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass sich Alit durch Brennen einer Mischung von Kalkstein und einer Siliciumquelle, wie Kieselgur (diatomite) herstellen lässt (vgl u. a. US 4 274 881 A , Zeilen 20 bis 23, Spalte 5). Kieselgur (auch Bergmehl, Diatomeenerde, Diatomeenpelit, Diatomit, Infusorienerde, Kieselmehl, Novaculit, Novaculite, Tripel, Tripolit, Tripolite, Celite genannt) ist eine weißliche, pulverförmige Substanz, die hauptsächlich aus den Siliziumdioxidschalen fossiler Kieselalgen (Diatomeen) besteht. Die Besonderheit der Kieselgur besteht in deren mineralogischen und physikalischen Beschaffenheit. Die Schalen der Kieselgur bestehen zum größten Teil aus amorphem (nicht-kristallinem) Siliziumdioxid (SiO2) und weisen eine sehr poröse Struktur auf. Durch den amorphen Zustand ist die Kieselsäure viel reaktionsfreudiger als das kristallin ausgebildete SiO2 im Quarzsand. Auch lässt sich Kieselgur viel leichter aufmahlen als Quarzsand. Die Reaktion der Kieselsäure (SiO2) aus der Kieselgur und CaO, das sich bei der Entsäuerung des Calciumcarbonates bildet, setzt außerdem viel früher ein.It is already known from the prior art that alite can be produced by firing a mixture of limestone and a silicon source, such as kieselguhr (diatomite) (cf., inter alia US 4,274,881A , Lines 20 to 23, column 5). Diatomaceous earth (also known as mountain flour, diatomaceous earth, diatomaceous earth, diatomite, infusorial earth, pebble, novaculite, novaculite, tripel, tripolite, tripolite, celite) is a whitish powdery substance consisting mainly of the silica shells of fossil diatoms. The peculiarity of kieselguhr is its mineralogical and physical nature. The shells of the diatomaceous earth consist mainly of amorphous (non-crystalline) silicon dioxide (SiO 2 ) and have a very porous structure. Due to the amorphous state, the silica is much more reactive than the crystalline SiO 2 formed in the quartz sand. Also, kieselguhr is much easier to grind up than quartz sand. The reaction of the silica (SiO 2 ) from the kieselguhr and CaO, which forms during the deacidification of the calcium carbonate, also starts much earlier.

Um die Anteile an Belit in dem zu erstellenden Alit-Brenngut aufgabengemäß so hoch wie möglich zu halten, ist es notwendig, das zu brennende Gemisch so zu erstellen, dass ein molares Verhätnis von Calciumoxid zu Siliciumoxid von (zumindest) 3:1 erreicht wird. Das erfindungsgemäße Bindemittel ist dabei so konzipiert, dass sich durch die Zusammensetzung des Brenngutes ein Alitanteil von >= 90 Gew.-% bilden kann.Around According to the task, the shares in belite in the alit kiln to be produced are so high as possible to keep it, it is necessary to create the mixture to be burned so that a molar ratio from calcium oxide to silica of (at least) 3: 1. The binder according to the invention is designed so that the composition of the Kiln good an Alitanteil of> = 90 wt .-% can form.

Herstellungsverfahrenproduction method

Zur Herstellung von Zementklinker durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Rohstoffgemenge gemäß allgemein nach dem Stand der Technik bewährten Verfahren unter Zusatz von Wasser und weiteren Zusatzmitteln miteinander intensiv vermischt und zu Formkörpern verpresst. Als Zusatzmittel dienen besondere Stoffe, die als Sinterhilfsmittel einerseits die Bildung der Glasphase bewirken und dadurch zu einer Begünstigung der Festkörperreaktion zwischen dem nach der Entsäuerung des Calziumcarbonates (CaCO3) entstandenen reaktivem Calciumoxid (CaO) und der amorphen Kieselsäure (SiO2) aus dem Kieselgur beitragen, und andererseits als Mineralisatoren die Bildung von Alit begünstigen. Als Pressverfahren kommen die in der Kalsandsteinfertigung üblichen Formgebungsverfahren oder die Walzenpresstechnik zum Einsatz.For the production of cement clinker by the method according to the invention, the raw material batch is intensively mixed together according to generally well-known in the prior art method with the addition of water and other additives and pressed into moldings. The additives used are special substances which, on the one hand, cause the formation of the glass phase as sintering aids and thereby favor the solid-state reaction between the reactive calcium oxide (CaO) formed after the deacidification of the calcium carbonate (CaCO 3 ) and the amorphous silica (SiO 2 ) from the diatomaceous earth contribute to the formation of alite as mineralizers. The pressing method used is the usual shaping method or the roll press technology used in the sand-lime brick production.

Die Formkörper werden in einem anschließenden Prozess getrocknet und gebrannt. Als Brennaggregate dienen Tunnelöfen, Schachtöfen oder Drehrohröfen. Die Prozessführung ist vorzugsweise so zu wählen, dass ein vollständiger Umsatz von CaO im Brenngut erreicht wird (Freikalkanteil CaO-frei kleiner 1,5 Gew.-%). Um den im Brenngut gebildeten Alit zu stabilisieren, wird das Brenngut – wie beim Brennen von Portlandzementklinker üblich – schnell abgekühlt. Die Kühlluft wird zum Trocknen der Formkörper eingesetzt.The moldings be in a subsequent Process dried and fired. As firing units are used tunnel kilns, shaft kilns or Rotary kilns. The litigation is preferably to be chosen so that a complete one Sales of CaO is achieved in the kiln (free lime content CaO-free less than 1.5% by weight). To stabilize the alite formed in the kiln, will the kiln - like when burning Portland cement clinker common - cooled quickly. The cooling air is used to dry the moldings used.

Ausführungsbeispieleembodiments

Unter Zugrundelegung der Tatsache, das im Alitgitter andere Oxide wie MgO, Al2O3, Fe2O3, ZnO, CaF2, Mn2O3, BaO, P2O5 eingebaut werden können und die Alitbildung stabilisieren, werden solche Komponenten über die Hauptbestandteile Kalksteinmehl und Kieselgur als Verunreinigungen in das Brenngemisch eingebracht, oder als Zusätze über bis zu 2 Gew.-%, alleine oder in Kombination zugegeben. Unter Berücksichtigung der in der Kieselgur vorkommenden Verunreinigungen verändert sich die Zusammensetzung des Brenngutes nur unwesentlich.On the basis of the fact that other oxides such as MgO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , ZnO, CaF 2 , Mn 2 O 3 , BaO, P 2 O 5 can be incorporated in the alite lattice and stabilize the alite formation, such components become incorporated as impurities in the fuel mixture over the main components limestone and diatomaceous earth as impurities, or added as additives over up to 2 wt .-%, alone or in combination. Taking into account the impurities present in the diatomaceous earth, the composition of the burning material changes only insignificantly.

Je nach Einsatzgebiet wird das Bindemittel auf unterschiedliche Mahlfeinheiten gemahlen. Dabei liegen die Mahlfeinheiten im Bereich von 3000 cm2/g bis 6500 cm2/g. Für die Vermahlung von Produkten mit hoher Mahlfeinheit werden zweckmäßigerweise Mahlhilfsmittel, die eine Reduzierung der Mahlenergiekosten ermöglichen, zugesetzt. Die Mahlfeinheiten werden nach dem in der Zementtechnologie üblichen Verfahren (Blaine-Messung) ermittelt. Als Mahlverfahren kommen Mahlaggregate zum Einsatz, die für die Vermahlung von harten Materialien geeignet sind, bevorzugt aber solche, die eine steile Korngrößenverteilung des Mahlgutes ermöglichen.Depending on the application, the binder is ground to different grinding finenesses. The grinding finenesses are in the range of 3000 cm 2 / g to 6500 cm 2 / g. For the grinding of products with a high fineness of grinding, it is expedient to add grinding aids which allow a reduction in the grinding energy costs. The grinding fineness is determined by the usual method in cement technology (Blaine measurement). The grinding process used are grinding units which are suitable for the grinding of hard materials, but preferably those which permit a steep particle size distribution of the material to be ground.

In vorteilhafter Ausführung wird darüber hinaus noch ein weiteres, bisher in der Literatur nicht erwähntes Sinterhilfsmittel zugesetzt, nämlich Recycling-Glas, in einer entsprechend feingemahlen Menge von bis zu 5 Gew.-% zugesetzt. Recycling-Glas zeichnet sich durch seine gesundheitliche Verträglichkeit und ökologische Unbedenklichkeit aus.In advantageous embodiment gets over it In addition, another, not previously mentioned in the literature sintering aid added, namely Recycled glass, in a correspondingly finely ground amount of up added to 5 wt .-%. Recycled glass stands out for its health compatibility and ecological safety out.

Die besonderen Eigenschaften des innovativen Bindemittes, das auf die spezifischen Anforderungen der angestrebten Anwendungsbereiche durch Zusatz von in der Baustoffchemie üblichen Betonzusatzstoffen wie Verzögerer, Beschleuniger, Verflüssiger, Stabilisatoren gezielt optimiert werden kann, werden erreicht durch die nachfolgenden Merkmale:
Das Bindemittel ist gekennzeichnet durch einen hohen Anteil an reaktivem Alit, wodurch hohe Früh- und Endfestigkeiten erreicht werden können. Tricalciumaluminat ist gar nicht bzw. nur als äußerst geringer Bestandteil im Bindemittel enthalten. Es besteht kein Erfordernis, die schnelle Hydratation des C3A im frühen Bereich des Erstarrens durch Zusatz von Dihydrat oder anderen Sulfatträgern zu verzögern. Die Abwesenheit von C3A eröffnet Möglichkeiten zur Herstellung von Zementen mit langen Verarbeitungszeiten auch bei höheren Temperaturen, z. B. Bohrlochzemente für die Erdölförderung. Der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zement ist sulfatbeständig; durch die Abwesenheit von C3A entsteht kein Sulfattreiben infolge des Sulfatangriffs aus sulfathaltigen Lösungen.
The special properties of the innovative binder, which can be specifically optimized for the specific requirements of the intended application areas by adding concrete admixtures customary in construction chemicals such as retarders, accelerators, liquefiers and stabilizers, are achieved by the following features:
The binder is characterized by a high proportion of reactive alite, whereby high early and final strengths can be achieved. Tricalciumaluminat is not or only as extremely low component contained in the binder. There is no need to delay the rapid hydration of the C 3 A in the early range of solidification by addition of dihydrate or other sulfate carriers. The absence of C 3 A opens up possibilities for the production of cements with long processing times even at higher temperatures, eg. B. borehole cements for oil production. The cement produced by the method according to the invention is resistant to sulphate; the absence of C 3 A does not produce sulphate rubbing due to sulphate attack from sulphate-containing solutions.

Es bestehen ferner keine bzw. nicht nennenswerte Anteile an Belit. Durch das Fehlen der langsam reagierenden Komponente Belit in dem nach dem innovativen Verfahren hergestellten Klinker, resultiert ein höheres Festigkeitspotential durch hohe Alitanteile. Unter normalen Baustellenbedingungen kommt das Erhärtungspotential des Belits, das ja bekanntlich erst bei einer längeren Lagerung unter Wasser reagiert, gar nicht zum Tragen. Unter normalen Baustellenbedingungen kann der in Portlandzementen vorhandene Belit-Anteil als inert angesehen werden.It Furthermore, there are no or not significant shares in Belit. Due to the absence of the slow reacting component belit in the clinker produced by the innovative process results a higher one Strength potential through high Alitanteile. Under normal site conditions comes the hardening potential of the Belits, which is well known only when stored under water for a long time reacts, not at all. Under normal site conditions For example, the proportion of belit present in Portland cements may be considered inert become.

Es bestehen darüber hinaus keine oder nicht nennenswerte Anteile an der aluminatisch-ferritischen Phase C4AF. Auch der aus dem C4AF resultierende Festigkeitsbeitrag beim Erhärten von üblichen Portlandzementen dürfte vernachlässigt werden.In addition, there are no or not significant shares in the aluminate-ferrite phase C 4 AF. Also the strength contribution resulting from the C 4 AF when hardening of usual Portland cements should be neglected.

Aus dem so gewonnenen alitreichen Zementklinker werden Zemente mit besonderen Eigenschaften durch Feinmahlung und Zusatz von Zumahlstoffen wie Gips und/oder Anhydrit, Hüttensand, Kalkstein und Kieselgur oder anderen puzzolanisch wirksamen Materialien hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von innovativen und leistungsstarken hydraulischen Bindemittel mit den folgenden Eigenschaften der daraus herzustellenden Mörtel und Betone:
Die Zemente haben günstige, auf den jeweiligen Anwendungsbereich einstellbare Verarbeitungseigenschaften, verfügen über eine hohe Früh- und Endfestigkeit, sind wasserundurchlässig, beständig gegen Carbonatisierung und bieten letztlich einen hohen Schutz der Stahlbewehrung gegen Korrosion.
Cements with special properties are produced from the alumina-rich cement clinker obtained by fine grinding and the addition of additives such as gypsum and / or anhydrite, blastfurnace slag, limestone and kieselguhr or other pozzolanic materials. The process according to the invention makes it possible to produce innovative and high-performance hydraulic binders having the following properties of the mortars and concretes to be produced therefrom:
The cements have favorable processing properties which can be adjusted to the respective field of application, have high early and final strength, are impermeable to water, are resistant to carbonation and ultimately provide high protection of the steel reinforcement against corrosion.

Die Anwendungsbereiche für solche Bindemittel liegen in den Bereichen bauchemischer Produkte wie Fliesenkleber, Fugenmörtel, Dünnbettmörtel, Klebe- und Armierungsmörtel für Wärmedämmverbundsysteme, Spachtelmassen, Oberputze (Edelputze), Betone mit hohen An forderungen gegen Angriff von aggressiven sulfat- und cloridhaltigen Lösungen, Tiefbohrzemente für den Einsatz bei Bohrprojekten für die Exploration und Förderung von Öl, Gas, Wasser oder Wärme sowie ferner CO2- resistente Bohrlochzemente für die Abdichtung von CO2-Speichern.The areas of application for such binders are in the areas of construction chemical products such as tile adhesive, grout, thin-bed mortar, adhesive and reinforcing mortar for thermal insulation systems, fillers, top plasters (precious plasters), concretes with high demands on against attack by aggressive sulfate and cloridhaltigen solutions, deep well cements for Used in drilling projects for the exploration and production of oil, gas, water or heat as well as CO 2 - resistant well cement for the sealing of CO 2 reservoirs.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.The inventive method for producing a hydraulic binder is limited in its execution not to the preferred embodiments given above. Rather, a variety of design variations are conceivable which of the illustrated solution also in principle different type of execution Make use.

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem Brenngut, bestehend aus – als Hauptkomponenten vorliegendem feingemahlenem Kalkstein und wenigstens Kieselgur als silikatischer Komponente, – sowie Sinterhilfsmitteln, bei dem das Brenngut je nach Reinheit des Kalksteins und des Kieselgurs so konzipiert wird, dass sich durch das Mischen der beiden Hauptkomponenten ein molares Verhältnis von CaO zu SiO2 von 3:1 einstellt, und das Brenngut anschließend einem Brennprozess unterworfen wird, bei dem das CaCO3 des Kalksteins thermisch zersetzt wird und sich ein Alitanteil von ≥ 90 Gew.-% im Brenngut ausbildet, wobei die Sinterhilfsmittel – einerseits die Bildung einer Glasphase bewirken, welche eine Festkörperreaktion zwischen dem nach der thermischen Zersetzung des CaCO3 entstandenen reaktiven Calciumoxid und amorpher Kieselsäure aus dem Kieselgur begünstigt, – und andererseits als Mineralisatoren die Bildung von Alit begünstigen.A method for producing a hydraulic binder from a kiln, consisting of - as main components present finely ground limestone and at least diatomaceous earth as silicate component, - and sintering aids, wherein the kiln is designed depending on the purity of the limestone and the diatomaceous earth so that by mixing the two main components a molar ratio of CaO to SiO 2 of 3: 1 sets, and the kiln is then subjected to a firing process in which the CaCO 3 of the limestone is thermally decomposed and forms an Alitanteil of ≥ 90 wt .-% in the kiln , wherein the sintering aids - on the one hand cause the formation of a glass phase, which promotes a solid state reaction between the resulting after the thermal decomposition of the CaCO 3 reactive calcium oxide and amorphous silica from the diatomaceous earth, - and on the other hand, as mineralizers promote the formation of alite. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennprozess so geführt wird, dass das Calciumoxid so vollständig zu Alit umgesetzt wird, dass ein Freikalkanteil von < 1,5 Gew.-% im Brenngut erreicht wird.Method according to claim 1, characterized in that that led the burning process so is that the calcium oxide is so completely converted to alite, that a free lime content of <1.5 Wt .-% is achieved in the kiln. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass über die Hauptbestandteile eine oder mehrere der Komponenten MgO, Al2O3, Fe2O3, ZnO, CaF2, Mn2O3, BaO, P2O mit bis zu 2 Gew.-% als Sinterhilfsmittel in das Brenngut eingebracht werden, um die Alitbildung zu stabilisieren.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that one or more of the components MgO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , ZnO, CaF 2 , Mn 2 O 3 , BaO, P 2 O have up to 2 wt .-% are introduced as a sintering aid in the kiln to stabilize the Alitbildung. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel auf Feinheiten im Bereich zwischen 3000 cm2/g und 6500 cm2/g gemahlen wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the binder is ground to finenesses in the range between 3000 cm 2 / g and 6500 cm 2 / g. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Sinterhilfsmittel Recycling-Glas in einer entsprechend feingemahlen Menge von bis zu 5 Gew.-% zugesetzt wird.Method according to claim 3 or 4, characterized that as another sintering aid recycled glass in a corresponding finely ground amount of up to 5 wt .-% is added.
DE102009005610A 2009-01-21 2009-01-21 Process for the preparation of a hydraulic binder Expired - Fee Related DE102009005610B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009005610A DE102009005610B3 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Process for the preparation of a hydraulic binder
PCT/DE2010/000020 WO2010083801A1 (en) 2009-01-21 2010-01-13 Method for producing a sulfate-resistant hydraulic binding agent having a high alite content and the use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009005610A DE102009005610B3 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Process for the preparation of a hydraulic binder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009005610B3 true DE102009005610B3 (en) 2010-05-12

Family

ID=42096698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009005610A Expired - Fee Related DE102009005610B3 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Process for the preparation of a hydraulic binder

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009005610B3 (en)
WO (1) WO2010083801A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109305766B (en) * 2018-12-13 2021-10-26 西安建筑科技大学 Method for preparing cementing material by using barium hydroxide and silicic acid
CN114409283A (en) * 2021-12-27 2022-04-29 滁州学院 Alite-ylimide cement and preparation method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274881A (en) * 1980-01-14 1981-06-23 Langton Christine A High temperature cement

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4119467A (en) * 1977-05-17 1978-10-10 Boris Izrailovich Nudelman Cement and process for producing same
DE19540996A1 (en) * 1995-11-03 1997-05-15 Paul Loerke Process for the thermal treatment of fine-grained material, in particular for the production of cement clinker
RU2304562C2 (en) * 2005-04-12 2007-08-20 Сергей Алексеевич Зубехин Method of production of high-early-strength portland cement and method of production of concrete on base of this cement
US7744691B2 (en) * 2007-04-10 2010-06-29 Calcium Silicate Corporation Energy conserving pozzolan compositions and cements incorporating same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274881A (en) * 1980-01-14 1981-06-23 Langton Christine A High temperature cement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010083801A1 (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11001527B2 (en) Composite cement and method of manufacturing composite cement
El-Alfi et al. Preparation of calcium sulfoaluminate-belite cement from marble sludge waste
EP2801558B1 (en) Belite calcium aluminate as additive
EP2404885B1 (en) New construction material mixtures
EP3106445B2 (en) Method for the preparation of highly reactive cements
WO2013023732A2 (en) Ternesite used as a stimulator for latent-hydraulic and pozzolanic materials
DE202010010080U1 (en) New building material mixtures
CN103011744A (en) High-ductility cement based composite material
EP3315472B1 (en) Quick hardening material, method for producing it, and quick hardening cement composition using it
EP2842924A1 (en) Composite binder comprising calcium sulfoaluminate cement and calcium nitrate or calcium nitrite
EP2729430A1 (en) Hydraulic binder
EP2080742B1 (en) Sulphate foundry cement
EP3310737B1 (en) Activator with low ph value for clinker replacement materials
DE102009005610B3 (en) Process for the preparation of a hydraulic binder
DE102010061456A1 (en) Producing building material composition, which is provided as part of binder or as part of building material mixture with binding agent, comprises coarse crushing, burning coarsely crushed raw clay materials and finely crushing
CH686435A5 (en) Composite cement, which hardens and develops full strength rapidly
EP2994439A1 (en) Mineral, hydraulic binder and mineral, hydraulic dry mortar, fresh concrete and hardened concrete containing this binder
WO2021228683A1 (en) Finely ground portland cement clinker in a cement-based multicomponent mortar system for use as an inorganic chemical fixing system
JP6084831B2 (en) Cement composition and concrete
Dvorkin et al. Composite binder obtained by using of dust from clinker kilns
EP2617691B1 (en) Ternesite as an activator for latent-hydraulic and puzzolanic materials
DE2625067A1 (en) Filling up underground cavities remaining after mining - with compsn. contg. deacidified marl, portland cement and gypsum
JPH11263656A (en) High strength cement-based hardened body
AT8003U1 (en) METHOD FOR PRODUCING A GASEBETONSTONE
AT4363U1 (en) METHOD FOR PRODUCING A BINDING AGENT

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: LIMBECK, ACHIM, DR., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FROEHLICH, ALEXANDER, DR., DE

Free format text: FORMER OWNER: ALEXANDER FROEHLICH,HANS-JUERGEN MOBERG, , DE

Effective date: 20141001

Owner name: FROEHLICH, ALEXANDER, DR., DE

Free format text: FORMER OWNERS: FROEHLICH, ALEXANDER, DR., 55299 NACKENHEIM, DE; MOBERG, HANS-JUERGEN, 59505 BAD SASSENDORF, DE

Effective date: 20141001

R082 Change of representative

Representative=s name: LIMBECK, ACHIM, DR., DE

Effective date: 20141001

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee