DE2201510B2

DE2201510B2 - Verfahren zur herstellung von schnellerhaertendem erzzement

Info

Publication number: DE2201510B2
Application number: DE19722201510
Authority: DE
Inventors: Aschot N.; Gajdschurow Pawel P.; Subar Georgij S.; Borodawkina Walentina W.; Nowotscherkassk; Dmitriewskij Wladimir S.; Oserow Wladimir M.; Woronesch; Jarcho Naum A. Moskau; Gratschjan (Sowjetunion)
Original assignee: Nowotscherkasskij ordena Trudowowo Krasnowo Snameni politechnitscheskij institut imeni Sergo Ordschonikidse, Nowotscherkassk (Sowjetunion)
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1976-06-16
Also published as: CA976195A; SE367998B; JPS4879825A; SU334800A1; JPS5318536B2; DE2201510A1; US3793036A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schnellhartendem Zement mit hohem Eisenanteil (Erzzement) als Bindemittel fur das Stuckigmachen von Eisenerzkonzentraten ohne Brennvorgang

Mit dem Zement der Erfindung können staubartige Erzmateriahen stuckig gemacht werden, so daß eine umfangreiche Anwendung in der Metallurgie möglich ist Neben den hohen Forderungen an die mechanischen Eigenschaften eines solchen Bindemittels werden auch erhöhte Forderungen an die Geschwindigkeit des Aushartens gestellt

Die bekannten schnell erhärtenden Zemente erhalt man durch Brennen eines Rohgemisches, das bis zu 3,5% Eisenoxide enthalt und im wesentlichen aus einer Ton- und kalkhaltigen Komponente besteht, wobei das Brennen üblicherweise in oxidierender Atmosphäre (CO -I- H2O) bei einer Temperatur von 1450° C erfolgt

In der DT-PS 7 29 840 ist ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Bindemittels nach Art des Portlandzementes mit hoher Festigkeit und zugleich geringer Schwindneigung beschrieben, bei dem durch Zugabe von Eirenerz der Kieselsauregehalt der Zementrohmischung auf einen Silikatmodul zwischen 1,75 und 2,0 und der Tonerdegehalt auf einen Tonerdemodul zwischen 0,7 und 0,9 eingestellt wird, wobei aber der CaCO3-Gehalt auf üblicher Hohe zu stehen kommt Als Eisenoxidkomponente wird fur die Rohmischung ein stark gangarthaltiges Eisenerz verwendet, wodurch die Zugabe von Sandmehl oder anderen kieselsaurehaltigen Stoffen stark verringert oder möglicherweise überflüssig wird. Ein solches stark gangarthaltiges Eisenerz weist einen Eisenoxidgehalt von nur etwa 32 bis 40% Fe2CO3, ferner etwa 40 bis 50% Kieselsaure, 3 bis 5% Tonerde und 2 bis 5% Kalk auf.

Unter Berücksichtigung der Maßgaben fur den Silikatmodul und den Tonerdemodul folgt, daß der Anteil an Fe2O3 im fertigen Zement nur zwischen 17,5 und 21,4%, der Anteil an AI2O3 zwischen 13,7 und 17,2 und der Anteil an S1O2 zwischen 63,6 und 66,7% betragen. Da aber der Zement auch noch einen betrachtlichen Anteil an CaO enthalt, der schwanken kann, sinken diese Prozentwerte naturgemäß erheblich; das in dieser Patentschrift angeführte Beispiel fuhrt einen Gehalt an Eisenoxid von 5,58% an.

Em solcher Zement weist somit keinen hohen Anteil an Eisenoxid im Sinne der vorliegenden Erfindung auf

Die relativ hohen Anteile an Kieselsaure und Kalk sind beim Hochofenprozeß unerwünscht

In der US PS 31 94 673 ist ein hydraulischer Zement und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, der als Bindemittel fur Erz zum Zwecke der Bildung von Agglomeraten verwendet wird Der Zement enthalt 4 bis 12% S1O2,8 bis 21% AI2O3,13 bis 33% Fe₂Os und 40 bis 50% CaO.

Aus den Angaben über die Herstellung dieses Zementes, bei der Kalk, Bauxit und Eisenerz verwendet werden, laßt sich nachweisen, daß die mineralogischen Zusammensetzungen einerseits des bekannten Zementes und andererseits des Zementes nach der vorliegenden Erfindung, bei dessen Herstellung als Ausgangskomponenten nur Kalk und Eisenerz verwendet werden, beträchtlich unterschiedlich sind, wodurch auch unterschiedliche Festigkeitswerte erzielt werden, die in der Tabelle 3 dargestellt sind

Bekannte Zemente weisen eine hohe Erhartungsgeschwindigkeit nur in Verbindung mit solchen Füllstoffen wie Sand, Schotter u a m auf

Beim Stuckigmachen von Erzen verringern sich die Erhartungsgeschwindigkeiten der Zemente wegen völliger Trägheit der Oberflachen der Erzteilchen, die sich am Hydrationsprozeß nicht beteiligen

Im allgemeinen enthalten die schnell erhärtenden Zemente eine bedeutende Menge an Kieselerde, der Silikatmodul schwankt in einem Bereich von 3,2 bis 3,5. Deshalb fuhrt bei metallurgischen Prozessen das Einbringen einer zusätzlichen Menge an Kieselerde mit dem Zement in das Erzgemenge, das stuckig gemacht werden soll, zu einer Senkung des Gesamtgehaltes des Erzes und infolgedessen unter anderem auch zu einer Erhöhung des Brennstoffverbrauches im Hochofenprozeß

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von schnellhartendem Zement anzugeben, der die aufgeführten Nachteile nicht aufweist, durch Verwendung eines Rohgemisches, dessen Brennvorgang bei bestimmten Parametern eine Steigerung der Erhartungsgeschwindigkeit des Zementes bewirkt, soll es möglich sein, den Zement zum Stuckigmachen von Erzen ohne Brennvorgang und ohne wesentliche Senkung des Gehaltes an Eisenoxiden im Erzgemenge zu verwenden
Zur Losung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemaß dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsmischung aus 2 bis 3 Gewichtstellen Kalkkomponente und 3 bis 2 Gewichtsteilen Eisenerzkomponente bei Temperaturen von 980 bis 1050⁰C in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird Die Rohmischung aus Eisenerz und Kalk enthalt 4,96 bis 6,69% S1O2, 1,64 bis 2,43% AI2O3, 27,7 bis 41,17% Fe2O3,22,97 bis 33,7% CaO und weist einen zwischen 25 und 31% betragenden Gluhverlust bei der Brenntemperatur auf.

Der Gehalt der Rohmischung an Eisenoxiden in einer Menge von etwa 27 bis 42 Gewichtsprozent ermöglicht es, den Gehalt des Zementes an Kieselerde zu senken Der Zusatz eines solchen Zementes als Bindemittel fur die Erze beeinflußt den Gehalt an Eisenoxiden in dem auf diese Weise erhaltenen Versatz zum Stuckigmachen nicht.

Durch die niedrige Brenntemperatur (bis 1050° C) können keine gesattigten Aluminate und Silikate des Kalziums entstehen, die langsamer erharten als die Monoaluminate und Silikate des Kalziums Bei einer Temperatur bis 1050⁰C bilden sich hochbasische Kalziumfernte, die bezüglich der hydraulischen Aktivität mit Kalziummonoaluminaten vergleichbar sind.

Die Reduktionsbedmgungen des Brenners begünstigen die Bildung von feindispersem metallischem Eisen, niederbasischen Aluminaten, Silikaten und hochbasischen Kalziumfernten Das reduzierte feindisperse aktive metallische Eisen und die Oxide des zweiwertigen Eisens üben einen katalytischen Einfluß auf den Hydrationsprozeß aus, indem sie das schnelle Abbinden und Erharten des Zements begünstigen

Die eisenhaltige Phase des Zementes bildet kolloide Losungen von Eisenhydroxid, die mit der Oberflache der Erdteilchen gut in Kontakt treten und deren festes Zusammenwachsen bewirken

Durch hohe mechanische Festigkeit ermöglicht es der schnell erhärtende Zement, der nach dem erfindungsgemaßen Verfahren erhalten wird, die Herstellung von Rollkugeln nach der Methode der Granulation des Erzgemenges ohne nachfolgendes verfestigendes Brennen durchzufuhren

Der nach dem erfindungsgemaßen Verfahren erhaltene Zement ist ein an Luft erhärtendes Bindemittel

Zur Erläuterung des Wesens der Erfindung sind nachstehend Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemaßen Verfahrens angegeben

Die Rohmischung wird durch gemeinsames Mahlen von Kalk und Erz im Trockenverfahren zubereitet

Die chemischen Zusammensetzungen von Kalk und Erz, die fur die Ausfuhrungsbeispiele verwendet wurden, waren wie folgt

Kalk (m Gewichtsprozent) 1,5 S1O2,0,07 AI2O3,
0,77 Fe₂O₃,55,09 CaO, 0,02 SOi + P2O5,

Tabelle 1

der Gluhverlust betragt 42,55

Erz (in Gewichtsprozent) 10,15 S1O2,4,03 AI2O3,
68,09 Fe₂Oj, 1,75 CaO, 0 14 MgO, 1,73 SO3 + P₂Os,
0,23 T1O2, der Gluhverlust betrug 14,07
Das Rohgemisch wird in einem Zyklonofen bei einer Temperatur von 980 bis 1050⁰C in einem Reduktionsmedium gebrannt Das Reduktionsmedium beim Brennen wird erzeugt, indem aschefreie Kohle in einer Menge bis 5% in das Rohgemisch und Reduktionsmittel (Gemische aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff) in einer Menge von 15 bis 20% der Ofenatmosphare zugefugt werden Beim Brennen wird die Temperatur des Materials und die Zusammensetzung der Abgase im Hinblick auf den Gehalt an Reduktionsmitteln uberwacht

Der erhaltene Klinker wurde auf eine spezifische Oberflache von 2800 bis 3000cm²/g gemahlen Zur Herstellung von Rollkugeln fuhrt man den schnell erhärtenden Zement in einer Menge bis 15% in das Staubartige Erz ein und rührt sorgfaltig Das auf diese Weise erhaltene Gemenge unterwirft man der Granulation

Die Parameter des Brennens variieren in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Rohgemisches, wie aus den nachstehend angeführten Tabellen zu ersehen ist

In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen des Rohgemisches und in Tabelle 2 die Eigenschaften des erhaltenen schnellerhartenden Zements aufgeführt

Komponenten	des Verhältnis	Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozenten	AI2O3	Fe2Ü3	CaO	096	in den Roll	MgO	SO) + P2O5	T1O2	95	Verluste
Rohgemisches	der Kompo	S1O2				22,01	gegenüber				130	beim Glühen
	nentei					22,97	3ehalt im				110
	1 in					0,80
	Gewichts-		5	6	7	27,55		8	9	10	11
2	teilen	4	2,39	40,86	28,35		0,08	1 04	0,14	8,44
Erz	3	6,09	0,04	0,31	0 64		—	0,01	—	17,03
Kalk	3	0,60	2,43	41,17	33.06		0,09	1,05	0,14	25,47
Rohgemisch	2	6,69	1,99	34,05	33,70	0,07	0,86	0,12	7,04
Erz		5,07	0,04	0,38		—	0,01	—	21,27
Kalk	2,5	0,75	2,03	34,43	Veränderung des	0,07	0,87	0,12	28,31
Rohgemisch	2.5	5,82	160	27 24	Gehaltes an Fisen	0,05	0 69	0,09	5,63
Erz		4 06	0,04	0,46	oxiden	—	0,01	—	25,63
Kalk	2	0,90	1,64	27,70	kugeln	0,05	0,70	0,09	31,16
Rohgemisch	3	4,96			deren (
Tabelle 2			Rostungs	Erz	Abbin	Druckfestigkeit
Nr des Silikat		Gehalt an	temperatur	(%)	dezeit
Bei- modul	Toner	Reduktions	des Roh	+ 1,73		(kp/cm²)
spiels	demodul	mitteln	gemisches	-0,3
		(CO + H₂)		-2.5
					12 24	3	7
			CQ	(min)		Stunden Stunden Tage	Tage
		(%)	980	17	87 90	102
1 0,016		20	102	15	108 120	145
2 0,016	0,06	17	1050	14	90 101	120
3 0.017	0,06	15
0,06

Aus den in den beiden Tabellen angeführten Angaben ist zu ersehen, daß der Zement nach der Erfindung gegenüber gewohnlichem Portlandzement, der einen Abbindebeginn nach 45 Minuten aufweist, eine kürzere Abbindezeit von 14 bis 17 Minuten hat Außerdem ändert sich der Gehalt der Rollkugeln an Eisenoxiden

gegenüber dem Gehalt im Erz nur unbedeutend, nämlich nur von +1,73 bis -2,5%.

Die Tabelle 3 zeigt einen Vergleich des Zementes gemäß der Erfindung mit Zementen der beiden in der

Tabelle 3

Einleitung genannten Patentschriften. Der Vergleich zeigt, daß der Zement gemäß der vorliegenden Erfindung schon bei Härtung an Luft wesentlich höhere Druckfestigkeiten aufweist.

Druckfestigkeit in kg/cm²

(in Tagen)

0,5 1 3

27

Druckfestigkeit in kg/cm²

(in Stunden)

1 2 4

Schnellerhärtender Zement gemäß Härtung an Luft

Erfindung

275

Zement gemäß DT-PS 7 29 940 -

Zement gemäß US-PS 31 94 673 -

In der Tabelle 4 sind Angaben über die metallurgische 20 hergestellt ist, wobei ein Vergleich mit in üblicher Weise Untersuchung von Kügelchen enthalten, die aus geglühten Agglomeraten enthalten ist. Eisenerzkonzentrat und vorgeschlagenem Zement

Tabelle 4

an Luft	643	732	763	Härtung mit	Beschleu-
	293	431	559	nigung
520		350	469	554 687	742
99			— —	—
145			_	_

Zusammensetzung des Erzversatzes

Druckfestig- Reduktions- Abriebfestigkeit Änderung des Volumens keit in Zustand in % (Gehalt der Frak- der Kugeln bei 1000⁰C

kg/Kugeln tion 0,25 mm) in % (+ = Vol-Zunahme)

(—= Vol-Abnahme)

Erzkonzentrat (85%) + schnellerhärtender Zement gemäß der Erfindung (15%)

Agglomerat (Erz das bei 1350⁰C geglüht wurde) 39,8

29,6

1,65

10,2

-17,5

+ 6,1

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von schnellhartendem Zement mit hohem Eisenanteil (Erzzement) als Bindemittel fur das Stuckigmachen von Eisenerzkonzentraten ohne Brennvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsmischung aus 2 bis 3 Gewichtstellen Kalkkomponente und 3 bis 2 Gewichtstellen Eisenerzkomponente bei Temperaturen von 980 bis 1050⁰C in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.

2 Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Ausgangsmischung, die 4,96 bis 6,69% S1O2, 1,64 bis 2,43% AI2O3, 27,70 bis 41,17% Fe2Cb und 22,97 bis 33,70% CaO enthalt