DE2201510C3 - Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem Erzzement - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem ErzzementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem Zement mit hohem Eisenanteil
(Erzzement) als Bindemittel für das Stückigmachen von Eisenerzkonzentraten ohne Brennvorgang.
Mit dem Zement der Erfindung können staubartige Erzmaterialien stückig 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
Aushärtens gestellt
Die bekannten schnell erhärtenden Zemente erhält man durch Brennen eines Rohgemisches, das bis zu
3,5% Eisenoxide enthält und im wesentlichen aus einer Ton- und kalkhaltigen Komponente besteht, wobei das
Brennen üblicherweise in oxidierender Atmosphäre (CO + H2O) bei einer Temperatur von 14500C erfolgt.
[n der DT-PS 7 29840 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 Eisenerz der Kieselsäuregehalt 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 CaCOj-Gehalt auf üblicher Höhe zu stehen kommt. Als Eisenoxidkomponente wird für die
Rohmischung ein stark gangarthaltiges Eisenerz verwendet, wodurch die Zugabe von Sandmehl oder
anderen kieselsäurehaltigen 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%
Kieselsäure, 3 bis 5% Tonerde und 2 bis 5% Kalk auf.
Unter Berücksichtigung der Maßgaben für den Silikatmodul und den Tonerdemodul folgt, daß der
Anteil an Fe^Oi im fertigen Zement nur zwischen 17,5
und 21.4%, der Anteil an AI2O3 zwischen 13,7 und 17,2
und der Anteil an SiO? zwischen 63.6 und 66,7% betragen. Da aber der Zement auch noch einen
beträchtlichen Anteil an CaO enthält, der schwanken kann, sinken diese Prozentwerte naturgemäß erheblich;
das in dieser Patentschrift angeführte Beispiel führt einen Gehall an Eisenoxid von 5,58% an.
Ein solcher Zement weist somit keinen hohen Anteil an Eisenoxid im Sinne der vorliegenden Erfindung auf.
Die relativ hohen Anteile an Kieselsäure und Kalk
sind beim I lochofenpm/eß unerwünscht.
In der US-PS 31 94673 ist ein hydraulischer Zement
und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, der als Bindemittel für Erz zum Zwecke der Bildung von
Agglomeraten verwendet wird, Der Zement enthält 4 bis 12% S1O2,8 bis 21% AI2Q3,13 bis 33% Fq2Q3 und 40
bis 50% CaO,
Aus den Angaben über die Herstellung dieses
Zementes, bei der Kalk, Bauxit und Eisenerz verwendet werden, läßt sich nachweisen, daß die mineralogischen
Zusammensetzungen einerseits des bekannten Zementes und andererseits des Zementes nach der vorliegenden Erfindung, bei dessen Herstellung als Ausgangs-' komponenten nur Kalk und Eisenerz verwendet
werden, beträchtlich unterschiedlich sind, wodurch auch 1 unterschiedliche Festigkeitswerte erzielt werden, die in
'der Tabelle 3 dargestellt sind.
Bekannte Zemente weisen eine hohe Erhärtungsgeschwindigkeit nur in Verbindung mit solchen Füllstoffen
wie Sand, Schotter u. ä. m, auf,
Beim Stückigmachen von Erzen verringern sich die Erhärtungsgeschwindigkeiten der Zemente wegen völliger Trägheit der Oberflächen 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 führt bei metallurgischen Prozessen das
-Einbringen einer zusätzlichen Menge an Kieselerde mit
!dem Zement in das Erzgemenge, das stückig gemacht werden soll, zu einer Senkung des Gesamtgehaltes des
Erzes und infolgedessen unser anderem auch zu einer Erhöhung des Brennstoffverbrauches im Hochofenprozeß.
ί" Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
,zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem Zement anzugeben, der die aufgeführten
Nachteile nicht aufweist; durch Verwendung eines {Rohgemisches, dessen Brennvorgang bei bestimmten
Parametern eine Steigerung der Erhärtungsgeschwindigkeit des Zementes bewirkt, soll es möglich sein, den
Zement zum Stückigmachen von Erzen ohne Brennvorgang und ohne wesentliche Senkung des Gehaltes an
Eisenoxiden im Erzgemenge zu verwenden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß eine Ausgangsmischung aus 2 bis 3 Gewichtsteilen Kalkkomponente und 3 bis 2 Gewichtsteilen Eisenerzkomponente bei Temperaturen von 980
bis 1050°C in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.
Die Rohmischung aus Eisenerz und Kalk enthält 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 Glüh verlust 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 für
die F.rze beeinflußt den Gehalt an Eisenoxiden in dem auf diese Weise erhaltenen Versatz zum Stückigmachen
nicht.
Durch die niedrige Brenntemperatur (bis 10500G),,
können keine gesättigten Aluminate und Silikate des Kalziums entstehen, die langsamer erhärten als die
Monoaluminate und Silikate des Kalziums, Bei einer Temperatur bis 1050" C bilden sich hochbasische
Kalziumferrite, die bezüglich der hydraulischen Aktivität mit Kalziunmionoaliiminaten vergleichbar sind.
22Oi 510
Die Reduktionsbedingüngen des Brenners begünsti«
gen d'iii Bildung von feindispersem metallischem Eisen,
niederbasischen Aluminates Silikaten und hochbasischen Kaiziumferriteii, 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 Erhärten des Zements begünstigen,
: * Die eisenhaltige Phase des Zementes bildet kolloide Lösungen von Eisenhydroxid, die mit der Oberfläche der Erdteilchen gut in Kontakt treten und deren festes Zusammenwachsen bewirken.
: * Die eisenhaltige Phase des Zementes bildet kolloide Lösungen von Eisenhydroxid, die mit der Oberfläche der Erdteilchen gut in Kontakt treten und deren festes Zusammenwachsen bewirken.
Durch hohe mechanische Festigkeit ermöglicht es der schnell erhärtende Zement, der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhalten wird, die Herstellung von •Rollkugeln nach der Methode der Granulation des
Erzgcrnenges ohne nachfolgendes verfestigendes Brennen durchzuführen.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Zement ist ein an Luft erhärtendes Bindemittel.
Zur Erläuterung des Wesens der Erfindung sind nachstehend Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Verfahrens angegeben.
Die Rohmischung wird durch gemeinsames Mahlen von Kalk und Erz im Trockenverfahren zubereitet.
Die chemischen Zusammensetzungen von Kalk und Erz, die für die Ausführungsbeispiele verwendet
wurden, waren wie folgt:
Kalk (in Gewichtsprozent): 1,5 SiO2,0,07 AI2O3,
0,77 FC2O3,55,09 CaO, 0,02 SO3 + P2O5;
0,77 FC2O3,55,09 CaO, 0,02 SO3 + P2O5;
der Glühvei'lust beträgt 42,55,
Erz (in Gewichtsprozent);! 0,15 SiO?, 4,03 AIjOj1
68,09 FcjOj, 1,75 CaO, 0,14 MgO, 1,73 SOj + PjOu,
0,23 TiO?! der ülühverlust betrug 14,07.
68,09 FcjOj, 1,75 CaO, 0,14 MgO, 1,73 SOj + PjOu,
0,23 TiO?! der ülühverlust betrug 14,07.
Das Rohgemisch wird in einem Zyklonofen bei einer Temperatur von 980 bis 1050°C in einem Reduktionsmedium gebrannt. Das Reduktionsmedium beim Brennen
wird erzeugt, indem aschefreie Kohle in einer Menge bis 5% in das Rohgemisch und Reduktionsmittel
ίο (Gemische aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff) in
einer Menge von 15 bis 20% der Ofenatmosphäre zugefügt werden. Beim Brennen wird die Temperatur
des Materials und die Zusammensetzung der Abgase im Hinblick auf den Gehalt an Reduktionsmitteln überwacht,
Der erhaltene Klinker wurde auf eine spezifische Oberfläche von 2800 bis 3000cm2/g gemahlen, Zur
Herstellung von Rollkugeln führt man den schnell Erhärtenden Zement in einer Menge bis 15% in das
zo Staubartige Erz ein und rührt sorgfältig. 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
erhalteilen schnellerhärtenden Zements aufgeführt.
| 1 | Komponenten des | Verhältnis | Chemische Zusammensetzung, in Gewichtsprozenten | AI2OJ | Fe2Oj | CaO | 0,96 | in den RoII- | MgO | SO1 + P2O5 | T1O2 | Verluste |
| Rohgemisches | der Kompo | S1O2 | 22,01 | gegenübcr | beim Glühen | |||||||
| W | nenten in | 22.97 | Gehalt im | |||||||||
| Gewichts | 0,80 | |||||||||||
| % | teilen | 5 | 6 | 7 | 27.55 | 8 | 9 | 10 | 11 | |||
| ft | 2 | 3 | 4 | 2,39 | 4036 | 28.35 | 0,08 | 1,04 | 0,14 | 8,44 | ||
| - ~.i Ψ |
Erz | 3 | 6,09 | 0,04 | 031 | 0,64 | _ | 0,01 | — | 17,03 | ||
| Kalk | 2 | 0,60 | 2,43 | 41.17 | 33,06 | 0,09 | 1,05 | 0,14 | 25,47 | |||
| if | Rohgemisch | 6,69 | 1.99 | 34,05 | 33.70 | 0,07 | 036 | 0,12 | 7.04 | |||
| Iff | Erz | 2.5 | 5,07 | 0,04 | 038 | _ | 0,01 | — | 21,27 | |||
| Kalk | 2,5 | 0.75 | 2,03 | 34.43 | Veränderung des | 0.07 | 0,87 | 0,12 | 28,31 | |||
| Rohgemisch | 5,82 | 1.60 | 27,24 | Gehaltes an Eisen | 0.05 | 0,69 | 0,09 | 5,63 | ||||
| Erz | 2 | 4,06 | 0.04 | 0,46 | oxiden | _ | 0,01 | — | 25,63 | |||
| 1I | Kalk | 3 | 0,90 | 1,64 | 27,70 | kugeln | 0.05 | 0.70 | 0,09 | 31,16 | ||
| Rohgemisch | 4,96 | deren | ||||||||||
| Tabelle 2 | Röstungs- | Erz | Abbin | Druckfestigkeit | ||||||||
| Nr. des Silikat- | Toner- Gehali | t an | temperatur | (0/0) | dezeit | |||||||
| Bei- modul | demodul Reduktions | des Roh | (kp/cm2) | |||||||||
| spiels | mittel* | gemisches | ||||||||||
| 1 | ||||||||||||
| (CO+H2) | 12 24 | 3 | 7 | |||||||||
| ("C) | (min) | Stunden Stunden Tage | Tage | |||||||||
| (%) | ||||||||||||
1 0,016 0,06 20
2 0,016 0,06 17
3 0,017 0,06 15
980 +1,73
102 -03
1050 -2,5
17
15
14
15
14
87
108
90
90
120
101
120
101
95
130
110
102
145
120
120
Aus den in den beiden Tabellen angeführten Angaben ist zu ersehen, daß der Zement nach der Erfindung
gegenüber gewöhnlichem 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
Einleitung genannten Patentschriften, per Vergleich zeigt, daß der Zement ßcmüß der vorliegenden
Erfindung schon bei Härtung an Luft wesentlich höhere Druckfestigkeiten aufweist,
Druckfestigkeit in kg/cm7
(in Tagen)
0,5 I 3 7
TI
Druckfestigkeit in kg/emz
(in Sliinclen)
I 2 4
'Schnellerhärtender Zement gemäß Erfindung
Zement gemäß DT-PS 7 29 Zement gemäß US-PS 31 94
« In der Tabelle 4 sind Angaben über die-metallurgische 20 hergestellt ist, wobei ein Vergiei'ch mit in üblicher Weise
Untersuchung von'r' Kügelchen eifilialien, die aus geglühten Aggiomeratenenthälten ist,
Eisenerzkonzentrat und vorgeschlagenem Zement
| Härtung | an Luft | 643 | 732 | 763 | Härtung mil nigung |
ßcschlcu |
| 275 | 520 | 293 | 431 | 559 | 554 687 | 742 |
| — | 99 | _ | 350 | 469 | _ _ | - |
| _ | 145 | |||||
Zusammensetzung des Erzversatzes Druckfestig- Reduktion«* Abriebfestigkeit Änderung des Volumens
keit in Zustand in % (Gehalt der Frak- der Kugeln bei 10000C
kg/Kugeln tion 0,25 mm) in % (+ = Vol-Zuriahme)
(—= Vol-Abnäh'rne)
Erzkonzentrat (85%) + schnellerhärtender Zement gemäß der Erfindung
(15%)
Agglomerat (Erz das bei 135O0C geglüht wurde)
39,8
29,6
1,65
10,2
-17,5
6,1
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem Zement mit hohem Eisenanteii (Erzzement) als
Bindemittel für das Stückigmachen von Eisenerzkonzentraten ohne Brennvorgang, dadurch g e -
', k e η η ζ e i c h η e t, daß eine Ausgangsmischung aus
2 bis 3 Gewichtsteilen Kalkkomponehte und 3 bis 2
' Gewichtsteilen Eisenerzkomponente bei Temperaturen von 980 bis 10500C in reduzierender
Atmosphäregebrannt wird.'1 .:, ί, '\.Λ ,»-■
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet·
durch die Verwendung einer Ausgangsmischung, die 4,96 bis 6,69% SiOz, 1,64 bis 2,43% AIzOj, 27,70 bis
41,17% FezO3 und 22,97 bis 33,70% CaO enthält.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU1608709 | 1971-01-13 | ||
| SU1608709*7A SU334800A1 (de) | 1971-01-13 | 1971-01-13 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2201510A1 DE2201510A1 (de) | 1972-07-27 |
| DE2201510B2 DE2201510B2 (de) | 1976-06-16 |
| DE2201510C3 true DE2201510C3 (de) | 1977-02-03 |
Family
ID=
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