DE2747732B2 - Verfahren zur Herstellung von Zement - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von ZementInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Zement, insbesondere auf Verfahren
zur Herstellung von Zement nach der Niedertemperaturtechnologie.
Zemente finden im Industriebau und Zivilbauwesen weite Verwendung.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zementen. Diese Verfahren schließen die Stufen der
Zerkleinerung von Rohstoffen und des Brennens von Rohstoffgemischen unter Erhaltung eines Klinkers, der
gemahlen wird, ein.
Eine Reihe von Zementen weisen eine geringe Hydratationsgeschwindigkeit bei niedrigen Temperaturen
( + 5° bis -2O0C) auf. Zur Beschleunigung des Hydratationsprozesses solcher Zemente werden dem
fertigen Zement in der Stufe der Herstellung von Baumörteln und Beton bei genannten Temperaturen
Chloride, beispielsweise Kalziumchlorid zugesetzt. Mit der Vergrößerung der Zugabe von Chloriden steigt der
Effekt, der durch ihre Einführung bezweckt wird, an. Jedoch wird die Korrosion der Stahlarmatur in
erhaltenen Baumörteln und Betonen, insbesondere bei einer warmfeuchten Behandlung der letzteren, größer.
Das beschränkt die Menge zugegebener Chloride auf 2—2,5%, bezogen auf das Zementgewicht, unter
normalen Bedingungen der Erhärtung von Betonen und Baumörteln und auf 1 — 1,5%, bezogen auf das
Zementgewicht, bei warmfeuchter Behandlung der genannten Betone und Baumörtel.
Es besteht eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Zement, bei welchen Chloride dem Rohstoffgemisch
zugegeben werden. Der nach solch einem Verfahren erhaltene Klinker behält Chloridverbindungen,
die entfernt werden müssen (Entsalzung), bei.
Es ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Zement bekannt, in dem Ausgangskomponenten
beispielsweise Kalkstein, Löß-Letten, Schwefelkiesabbrand und Kalziumchlorid (s. die Anmeldung der
UdSSR Nr. 23 98 733/20) gemahlen werden, worauf das erhaltene Rohstoffgemisch in einen Ofen eingebracht
wird, wo es bei einer Temperatur von 1000— 1100°C bis zur Beendigung des Prozesses der Klinkerbildung
gebrannt wird. Der Chloridverbindungen enthaltende Klinker wird auf Walzen bei einer Temperatur von
900—1100°C zerkleinert Das Zerkleinern des Klinkers
führt man bis zur Erzielung einer notwendigen Kornzusammensetzung durch. Der zerkleinerte Klinker
wird als absteigende Schicht in einen Schacht mit perforierten Wänden eingegeben. Durch die Wandlöcher
wird ein Wärmeträger, Verbrennungsgase, eingeleitet Das In-Kontakt-Bringen des zerkleinerten Klinkers
mit dem Wärmeträger erfolgt bei der Zerkleinerungstemperatur des Klinkers. Unter diesen Bedingungen
erfolgt die Entfernung der Chioridverbiniiungen. Das auf diese Weise entsalzene Material kommt auf
einen Wanderrost, wo es abgekühlt wird und dann zum Mahlen transportiert wird.
Das Verfahren zeichnet sich durch einen stabilen Betrieb und eine genügend hohe Leistungsfähigkeit aus.
Jedoch bleiben im Klinker in der Regel 10—20 Gew.-°/o staubförmige Fraktionen von einer Körngröße unter
3 mm enthalten, die die Durchlässigkeit des Wärmeträgers in die zerkleinerte Klinkerschicht stark vermindern.
Dadurch erreicht der Entsalzungsgrad nicht die notwendige Größe. Das führt seinerseits zur Verschlechterung
der Eigenschaften des erhaltenen Zementes, und zwar zu einer beträchtlichen Festigkeitsverminderung
des Zementes nach einer gewissen Zeit.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein solches Verfahren zur Herstellung von Zement zu
entwickeln, bei welchem ein hoher Grad der Klinkerentsalzung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Zement
durch Mahlen des Kalziumchlorid enthaltenden Rohstoffgemisches, Brennen des Rohstoffgemisches bei
einer Temperatur von 1000-1100°C unter Klinkerbildung,
Zerkleinerung des Klinkers bei einer Temperatur von 900-HOO0C, Entsalzen des Klinkers bei einer
Temperatur von 900-HOO0C durch In-Kontakt-Bringen
des zerkleinerten Klinkers mit einem Wärmeträgerstrom aus Verbrennungsgasen, Abkühlen des entsalzenen
Klinkers unter darauffolgender Zerkleinerung desselben der zerkleinerte Klinker erfindungsgemäß
vor dem Entsalzen durch einen Strom der Verbrennungsgase bei einer Zufuhrgeschwindigkeit von
6-30 m/s und einer Temperatur von 1000-1100rC fraktioniert wird, wobei zwei Fraktionen des Klinkers:
eine Fraktion von 3—20 mm Korngröße und eine Fraktion von 0,1—3 mm Korngröße erhalten werden,
die getrennt entsalzen werden.
Als Ausgangskomponenten des Rohstoffgemisches kann man die in der Zementindustrie weit verwendeten
Stoffe, wie zum Beispiel kalk-, ton- und eisenhaltige Stoffe einsetzen. Das Verhältnis zwischen den Komponenten
des Rohstoffgemisches wird zwischen hochbasischem Silikat, niederbasischem Silikat, Aluminat und
Kalziumaluminatferrit, bezogen auf ein solches Verhältnis im erhaltenen Zement, derart gewählt, das es
ermöglicht, Zement von erforderlicher Festigkeit zu erhalten.
Das Vorliegen von Kalziumchlorid im Rohstoffgemisch intensiviert den Prozeß der Entkarbonisierung
der Rohstoffe, beschleunigt das Entstehen der flüssigen Phase, die als Hauptreaktionsmedium dient und in der
Klinkerbildung bei einer Temperatur von 1000- HOO0C
erfolgt.
Wie oben gesagt, beeinträchtigt das Vorliegen von Chloridverbindungen im Klinker die Qualität des
Zementes. Der Entsalzungsprozeß des Klinkers wird durch die Bedingungen des Wärme- und Stoffaustausches
bei thermischer Zersetzung von Chloridverbindungen bestimmt Am intensivsten verläuft der Wärme-
und Stoffaustausch bei einer Temperatur von 900—11000C. Der notwendige Grad der Entsalzung
wird unter diesen Bedingungen bei der getrennten Entsalzung der genannten Fraktionen erreicht
Das erfindungsgemäSe Verfahren zur Herstellung
von Zement zeichnet sich durch einen stabilen Verlauf der einen genügend hohen Grad aufweisenden iCiinkerentsalzung
aus. In der Tabelle werden Vergleichsangaben dargestellt, die bei der Herstellung von Zement
unter fraktionierter Entsalzung und ohne dieselbe erhalten werden.
| Staubfbrmige | O'-Ausgangsgehalt | Cl'-Restgehalt im Klinker, | in Gew.-% | Klinkerl'raktion |
| Fraktionen, | im Klinker, | ohne Fraktionierung | mil Fraktionierung | 0,1-3 mm |
| Klinkerfraktion | 1,57 | |||
| in Gew.-% | in Gew.-% | 3-20 mm | 1,63 | |
| 4 | 5,96 | 3,7 | 1,69 | 1,69 |
| 8 | 5,96 | 3,9 | 1.71 | 1,74 |
| 12 | 5,96 | 4,2 | 1,74 | 1,89 |
| 16 | 5,96 | 4,7 | 1,83 | |
| 20 | 5,96 | 5,04 | 2,07 | |
Aus den angeführten Angaben ist zu ersehen, daß das Verfahren es ermöglicht, einen Entsalzungsgrad von
etwa 1,5—2,0% zu erreichen. Aus diesem Grunde besitzt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhaltene Zement eine ausreichend hohe Druckfestigkeit. So beträgt die Druckfestigkeit ces Zementes nach
28 Tagen Erhärten 400—520 kp/cm*. Es wurde in den Betonmustern aus dem nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhaltenen Zement keine Korrosion der Stahlarmatur nachgewiesen.
Das Verfahren ist technologisch einfach zu gestalten und wird vorzugsweise wie folgt ausgeführt.
Ein Kalziumchlorid enthaltende1., Rohstoffgemisch
wird in eine Mühle eingebracht und bis zur Erzielung eines Rückstandes auf dem Sieb mit der Maschengröße
80 μιη von 10 Gew.-% zerkleinert. Das zerkleinerte
Rohstoffgemisch wird in einen Drehofen gebracht, wo es bei einer Temperatur von 1000—11000C bis zur
Beendigung der Klinkerbildung gebrannt wird. Der erhaltene Klinker wird auf Walzen transportiert, wo er
bei einer Temperatur von 900-HOO0C bis auf eine
notwendige Kornzusammensetzung zerkleinert wird. Darauf teilt man den Klinker im Strom der Verbrenniingsgase
bei einer Geschwindigkeit von 6—30 m/s und einer Temperatur von 1000—11000C in zwei
Korngruppen.
Die Grobfraktion des Klinkers 3—20 mm kommt als
absteigende dichte Schicht in einen Schacht mit perforierten Wänden. Durch die Löcher einer der
Schachtwände wird ein Wärmeträgerstrom (Verbrennungsgase) eingeleitet. Infolge des Kontaktes des
Klinkers mit dem Wärmeträger kommt es zur Entfernung der Chloridverbindungen. Der entsalzene
Klinker wird auf einen Rostkühler gegeben, abgekühlt und dann zum Mahlen gebracht. Das Feinstkorn des
Klinkers (staubförmige Fraktion) 0,1 —3 mm kommt im absteigenden Strom in eine Hilfskammer. Die Hilfskammer
hat eine mit dem Schacht gemeinsame perforierte und eine dichte Wand. Der Wärmeträger strömt aus
dem Schacht durch die Löcher der mit der Kammer gemeinsamen Wand in die Hilfskammer. Der Wärmeträger
kommt mit dem Feinstkorn in Kontakt, wodurch dasselbe entsalzen wird. Der entsalzene Kiiiiker von
Feinkornzusammenseizung wird auch auf den Rostkühler
und dann zum Mahlen gebracht. Der Wärnieträgerstrom
fließt aus der Kammer dem Ofen zu. Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden
folgende konkrete Beispiele angeführt.
Es wird ein Rohstoffgemisch folgender Zusammensetzung (Gew.-%) vorbereitet:
| Kalkstein (umgerechnet auf CaO) | 40.7 |
| Quarzsand (umgerechnet auf S1O2) | !8,8 |
| technische Tonerde | |
| (umgerechnet auf AIiOj) | 2,4 |
| Schwefelkiesabbrand | |
| (umgerechnet auf Fe2Oj) | 1,2 |
| technisches Kalziumchlorid | |
| (umgerechnet auf CaCb) | 6,0 |
| Magnesit (umgerechnet auf MgO) | 1,5 |
| Glühverluste | 29,4 |
Die genannten Komponenten werden zusammen gemahlen. Das vorbereitete Rohstoffgemisch wird
granuliert und dann in den Ofen gebracht, wo es bei einer Temperatur von 10000C bis zur Beendigung der
Klinkerbildung gebrannt wird. Der gebrannte Klinker wird auf Walzen gegeben, wo er bei einer Temperatur
von 9000C zerkleinert wird. Nach der Zerkleinerung macht die staubförmige Fraktion von 0,1—3 mm
Korngröße 4 Gew.-% aus. Der zerkleinerte Klinker wird durch einen Strom von Verbrennungsgasen bei
einer Zufuhrgeschwindigkeit derselben von 6 m/s und einer Temperatur von 10000C in zwei Korngruppen
fraktioniert. Die Grobfraktion von 3 — 20 mm Korngröße kommt in den Schacht mit perforierten Wänden. Der
Klinker wird im Schacht mit Verbrennungsgasen, die dem Schacht aus den sich an einer der Schachtwände
anschließenden Brennkammern zuströmen, durchdrungen. Durch den Kontakt des Wärmeträgers mit der
dichten absteigenden Materialschicht erfolgt bei einer Temperatur von 10000C die Entfernung von Chloridverbindungen.
Beim Schachtverlassen beträgt der
restliche Cl'-Gehalt 1,69 Gew.-%.
Das Feinstkorn von 0,1—3 mm Korngröße wird in eine Hilfskammer gebracht, die eine mit dem Schacht
gemeinsame perforierte und eine zweite undurchlässige Wand hat. Die die Klinkerschicht im Schacht durchströmenden
Verbrennungsgase gelangen in die Kammer, in der infolge des Kontaktes der absteigenden Schicht der
staubförmigen Teilchen bei der Querfiltration des Wärmeträgers bei einer Temperatur von 10000C die
Entsalzung der staubförmigen Fraktionen erfo'jt. Nach
der Entsalzung hat die staubförmige Fraktion einen restlichen Cl'-Gehalt von ),57 Gew.-%.
Der erhaltene Zement wird durch folgende Kennwerte charakterisiert:
Wärmeentwicklung, J/g:
während der ersten 24 Stunden
Hydratation 132
während der ersten 3 Tage
Hydratation 194
Druckfestigkeit, kp/cm2 495
Es ist keine Korrosion der Stahlarmatur in Betonmustern aus dem genannten Zement vorhanden.
Es wird ein Rohstoffgemisch folgender Zusammensetzung (Gew.-%) vorbereitet:
| Kalkstein (umgerechnet auf CaO) | 35,3 |
| Quarzsand (umgerechnet auf SiO2) | 13,0 |
| Kaolinton (umgerechnet auf AI2O1) | 11,0 |
| Schwefelkiesabbrand | |
| (umgerechnet auf Fe2Oj) | 0,9 |
| technisches Kalziumchlorid | |
| (umgerechnet auf CaCb) | 12 |
| Periklas (MgO) | 4 |
| Glühverluste | 23,8 |
Der Zement wird analog Beispiel 1 erhalten, mit einem Unterschied, daß der Brand im Ofen bei einer
Temperatur von 10500C verwirklicht wird und die Zerkleinerungstemperatur des Klinkers 10000C beträgt.
Der zerkleinerte Klinker enthält 8 Gew.-% staubförmige Fraktionen, dabei wird die Fraktionierung bei einer
Stromgeschwindigkeit der Verbrennungsgase von 12 m/s durchgeführt. Der restliche Cl'-Gehalt in der
Grobkorngruppe beträgt 1,71 Gew.-%; im Feinstkorn !,63Gew.-%.
Der erhaltene Zement wird durch folgende Kenn wet te charakterisiert:
Wärmeentwicklung, J/g:
während der ersten 24 Stunden
Hydratation 14C
während der ersten 3 Tage
Hydratation 190
Druckfestigkeit, kp/cm2 460
Es ist keine Korrosion der Stahlarmatur in Betonmustern aus dem genannten Zement vorhanden.
Es wird ein Rohstoffgemisch folgender Zusammen-Setzung
vorbereitet (Gew.-%):
Kalkstein (umgerechnet auf CaO) 38,3
Quarzsand (umgerechnet auf SiO2) 11,1
technische Tonerde
(umgerechnet auf Al2Oj) 11,8
Schwefelkiesbrand
(umgerechnet auf Fe2Oj) 2,5
technisches Kalziumchlorid
(umgerechnet auf CaCl2) 4,5
Glühverluste 31,8
Der Zement wird analog dem Beispiel 1 erhalten, mit einem Unterschied, daß der Brand im Ofen bei einer
Temperatur von 11000C durchgeführt wird und die Zerkleinerungstemperatur des Klinkers 10000C beträgt.
Der zerkleinerte Klinker enthält 20 Gew.-% staubförmige Fraktionen, dabei wird die Fraktionierung bei
einer Stromgeschwindigkeit der Verbrennungsgase von m/s verwirklicht. Der restliche Cl'-Gehalt in der
Grobkorngruppe macht 2,07 Gew.-%, im Feinstkorn 1,89 Gew.-°/o aus.
Der Zement wird durch folgende Kennwerte charakterisiert.
Wärmeentwicklung, J/g:
während der ersten 24 Stunden
Hydratation 138
während der ersten 3 Tage
Hydratation 196
Druckfestigkeit, kp/cm2 512
Es ist keine Korrosion der Stahlarmatur in Betonmustern
aus dem genannten Zement vorhanden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Zement durch Mahlen eines Kalziumchlorid enthaltenden Roh-Stoffgemisches, Bren/.en des Rohstoffgemisches bei einer Temperatur von 1000—1100° C unter Klinkerbildung, Zerkleinerung des Klinkers bei einer Temperatur von 900-1100° C, Entsalzen des Klinkers bei einer Temperatur von 900—1100° C durch ia In-Kontakt-Bringen des zerkleinerten Klinkers mit einem Wärmeträgerstrom aus Verbrennungsgasen, Abkühlen des entsalzenen Klinkers unter darauffolgender Zerkleinerung desselben, dadurch gekennzeichnet, daß der. zerkleinerte Klinker :> vor dem Entsalzen durch einen Strom der Verbrennungsgase bei einer Zufuhrgeschwindigkeit von 6—30 m/s und einer Temperatur von 1000 — 1100° C fraktioniert wird, wobei zwei Klinkerfraktionen: eine Fraktion von 3—20 mm Korngröße und eine Fraktion von 0,1 —3 mm Korngröße erhalten werden, und die genannten Fraktionen getrennt entsalzen werden.
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