DE2846131C3 - Tonerdezement - Google Patents
TonerdezementInfo
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description
2. Tonerdeaement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß er einen Tonerdezementklinker :ϊ
enthält, der unter Verwendung einer verschlickerbaren Tonerde hergestellt worden ist.
3. Tonerdezement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Tonerdezementklinker
enthält, der unter Verwendung einer Tonerde w hergestellt wurde, welche zu 20 bis 80 Gew.-°/o aus
Teilchen mit einer mittleren Größe von 24 bis 6 μιη
und zu 80 bis 20 Gew.-% aus Teilchen mit einer mittleren Korngröße von I μπι besteht.
4. Tonerdezement nach Anspruch 3, dadurch η gekennzeichnet, daß er einen Tonerdezementklinker
enthält, der unter Verwendung einer Tonerde hergestellt worden ist, welche zu 60 bis 40 Gew.-%
aus Teilchen mit einer mittleren Größe von 2,5 bis 6 μπι und zu 40 bis 60 Gew.-% aus Teilchen mit einer w
mittleren Korngröße von I μπι besteht.
5. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
einen Tonerdezementklinker enthält, der bei einer Temperatur im Wirbelbett von 14150C bis 1435°C
hergestellt worden ist.
6. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
einen Tonerdezementklinker enthält, der durch Reaktion von 10 Minuten bis 2 Stunden im
Wirbelbett hergestellt worden ist.
7. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
fcinsn Tonerdezementklinker enthält, der nach
seiner Herstellung mit einer Geschwindigkeit von 400 bis 700°C/h abgekühlt worden ist.
8. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
einen Tonerdezementklinker enthält, bei dessen Herstellung ein molares Mischungsverhältnis von eo
A^Oi zu CaO von etwa 1 angewandt worden ist.
9. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
gleiche Gewichtsteile Tonerdezementklinker und Tonerde enthält. *>■■>
10. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Tonerde ein Gemisch aus 25 bis 35 Gew.-%
verschlickerbarer Tonerde und 75 bis 65 Gew,-°/o
üblicher Bayer-Tonerde mit einer Korngröße unter 44 μπι enthält.
11. Tonerdezement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Tonerdezementklinker enthält, der folgende
Phasenanteile aufweist:
63 bis 65 Gew.-% CA-Phase
33 bis 36 Gew.-% C,2A7-Phase
1 bis 2 Gew.-% CAj-Phase.
33 bis 36 Gew.-% C,2A7-Phase
1 bis 2 Gew.-% CAj-Phase.
Die Erfindung betrifft einen Tonerdezement, enthaltend gemahlenen Tonerdezementklinker, gemahlene
Tonerde und gegebenenfalls Bauxit, Sillirrucvt, Kerphalit
und/oder weitere als Tonerdeträger bekannte Stoffe in gemahlenem Zustand, sowie gegebenenfalls übliche
sekundäre Bestandteile.
Tonerdezement in seiner reinen Form entspricht der empirischen Formel CaO · 2,5 AI2O3. Für eine hydraulische
Abbindung wurde in erster Linie die sogenannte CA-Phase, d. h. CaO · AI2O3, angesehen. Bei der
Herstellung eines hochwertigen Tonerdezementes wurde daher so vorgegangen, daß zunächst ein Tonerdezementklinker
durch Sintern oder Schmelzen hergestellt wurde, der nach seiner Feinmahlung mit weiterer
Tonerde, Bauxit, Sillimanit, Kerphalit oder einem anderen Tonerdeträger vermischt wurde, um zu der
obengenannten Gesamtzusammensetzung zu gelangen. Ebenfalls ist es möglich, den Tonerdezementklinker
zusammen mit der Tonerde oder den anderen zugesetzten Stoffen zu mahlen. Tonerdeträger sind z. B.
Tone mit mindestens um 35 Gew.-% AI2Oj.
Übliche sekundäre Bestandteile sind beispielsweise Verflüssiger oder oberflächenaktive Stoffe, ferner
Beschleuniger oder Verzögerer, siehe »The Chemistry of Cement and Concrete« (1971) Chemical Publishing
Co, New York, S. 511/512.
Je nach den verwendeten Ausgangsmaterialien weist der fertige Tonerdezement einen AhOa-Gehalt von 65
bis 80 Gew.-% bei Sorten mit ausgezeichneten Feuerfesteigenschaften auf.
Bei der üblichen Herstellung von Tonerdezementklinker werden die Ausgangsmaterialien bei Temperaturen
zwischen 1200°C und 16000C durch Sintern im Drehrohrofen oder durch Schmelzen der Rohmischung
hergestellt, wobei diese beispielsweise aus Bauxit, Tonerde einerseits und Kalkstein andererseits bestehen
kar n. Weiterhin ist es bekannt, bei der Herstellung von Tonerdezemen;>klinker noch andere Zusätze in geringer
Menge zu machen, z. B. MgO, SiO; und Eisenoxid, siehe DE-ASII 50 612.
In der Patentanmeldung P 28 46 132.7-45 der Anmelderin
ist die Herstellung eines Tonerdezementklinkers beschrieben, der sich besonders gut zur Herstellung
eines speziellen Tonerdezementes mit hohem AI2Oj-Gehalt
von bis zu etwa 80 Gew.-% eignet, wobei dieser Tnnerdezement besonders geringe Wassermengen
bein Anmachen von hiermit hergestellten Feuerfestbelonmischungen
benötigt. Weiterhin ermöglicht ein solcher erfindungsgemäßer Tonerdezement auch die
Herstellung von Feuerfestbetonen mit guten Kalt- und Heiß-f'estigkeitseigenschaf ten.
Der erfindungsgemäße Tonerde/ement zeichnet sich
dadurch aus, daß er enthält:
a) einen Tonerdezementklinker, hergestellt durch Sintern von einer mindestens 50 Gew.-°/o «-Tonerde
enthaltenden Tonerde mit einer mittleren Korngröße unter 10 μπι und CaO oder einem bei
den angewandten Temperaturen CaO bildenden Material und gegebenenfalls üblichen Zusätzen in
einer Wirbelschicht bei 1400 bis 14500C und gegebenenfalls Abkühlen des gesinterten Produktes
in geregelter Weise,
b) als Tonerde ein Gemisch aus:
25 bis 75 Gew.-% verschlickerbarer Tonerde 75 bis 50 Gew.-°/o üblicher Bayer-Tonerde mit
einer Korngröße unter 44 μπι.
Bevorzugt verwendete Tonerdezemente enthalten einen Tonerdezementklinker, der unter Verwendung
von verschlickerbarer Tonerde hergestellt wurde. Unter verschlickerbarer Tonerde bzw. Gießtonerde ist ein
Material zu verstehen, das beim Ansetzen von 90 Gewichtsteilen Tonerde mit 10 Gewichtsteilen Wasser
einen Schlicker ergibt, d.h. eine durch Gießen in Formen verarbeitbare, sich nicht absetzende Aufschlämmung
in Form eines zeitlich ziemlich beständigen Sols.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Tonerdezement
einen Tonerdezementklinker, welcher unter Verwendung von Tonerde hergestellt wurde, die zu 20 bis 80
Gew.-% und besonders bevorzugt zu 40 bis 60 Gew.-°/o aus Teilchen mit einer mittleren Größe von 2,5 bis 6 μπι
und zu 80 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt zu 60 bis 40 Gew.-% aus Teilchen mit einer mittleren Größe
von I μπι besteht, wobei diere Gerrhche vorteilhafterweise
90 Gew.-°/o Teilchen unter 8 μπι aufweisen. Bei
der verwendeten Tonerde handelt es roh vorzugsweise um eine natriumarme, nach dem Bayer-Verfahren
hergestellte, calcinierte Tonerde.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Tonerdezement
einen Tonerdezementklinker, der bei einer Temperatur im Wirbelbett von 14150C bis 1435° C hergestellt
worden ist.
Vorteilhafterweise beträgt die Reaktion bei der Herstellung des Tonerdezementklinkers im Wirbelbett
von 10 Minuten bis zu 2 Stunden, vorzugsweise 20 Minuten bis 60 Minuten.
Durch Regelung der Abkühlgeschwindigkeit nach der
Herstellung des Tonerdezementklinkers im Wirbelbett ist es möglich, die Abbindeeigenschaften des aus einem
solchen Tonerdezementklinker hergestellten Tonerde-Zementes zu beeinflussen. Gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführur.gsform enthält der erfindungsgemäße Tonerdezement daher einen Tonerdezementklinker,
der durch Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 400 bis 700°C/h von seiner Herstellungstemperatur
bis auf .10(TC erhalten worden ist.
Wie bereits zuvor ausgeführt, hat die Geschwindigkeit des Abkühlens des erfindungsgemäß hergestellten
Tonerdezementklinkers einen Einfluß auf die Abbindegeschwindigkeit. So wurde beispielsweise gefunden, daß
bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 200°C/h von der Temperatur im Wirbelbett von I43DCC bis auf eine
Temperatur von JOO0C ein aus diesem Tonerdezementklinker
nach der Mahlung und nach Zusatz von weilerer Tonerde hergestellter Tonerdezemen i eine Abbindezeit
von 20 bis 40 Minuten aufwies, während bei einer Abbindegeschwindigkcii von 600°C7h von der Temperatur
im Wirbelbett von 1430'C auf 300T die
Abbindezeit 30 bis 60 Minuten betrug.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Tonerdezement
einen Klinker, bei dessen Herstellung ein molares Mischungsverhältnis von AIiO3 zu CaO von etwa 1
angewandt worden ist.
Bei der Herstellung des Tonerdezementklinkers kann Calciumoxid oder als Calciumoxid bei den angewandten
Temperaturen bildendes Material Calciumcarborat mit einer Teilchengröße von bis zu 250 μπι, vorteilhafterweise
bis zu 150 μπι, bevorzugt 50 bis 250 μπι,
vorteilhafterweise 100 bis 150 μπι verwendet werden.
Falls Calciumcarbonat als Ausgangsmaterial verwendet
wird, werden die Tonerde und das Calciumcarbonat in gleichen Gewichtsmengen eingesetzt, da dies den
gewünschten Phasen entspricht. Es sind jedoch auch Ansätze mit 36 bis 42 Gew.-Teilen CaCO3 und 38 bis 51
Gew.-Teilen AI2O3 möglich, wobei hier jedoch größere
Anteile an anderen Phasen als CA gebildet werden können. Werden nicht sehr reine Ausgangsmaterialien
verwendet, so sind die in ihnen enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere Eisen oder SiO2, natürlich bei den
Gewichtsmengen der Einzelbestandteile in den Ansätzen zu berücksichtigen.
Weiterhin kann bei der Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten Klinkers vorteilhafterweise noch
MgO oder ein bei den angewandten Temperaturen MgO bildendes Material wie MgCO3 in einer Menge
von 0,5 bis 1,5 Gew.-%, vorteilhafterweise in einer Menge von 0,7 bis 1,2 Gew.-%, zugesetzt werden. Dieses
MgO bzw. MgCO3 α ird in fein gemahlenem Zustand,
vorteilhaftenveise mit einer Teilchengröße unter 10 μπι,
zugesetzt.
Vorteilhafterweise enthält der erfindungsgemäße Tonerdezement etwa gleiche Gewichtsteile Tonerdezementklinker
und Tonerde. Weiterhin enthält ein bevorzugter Tonerdezement gemäß der Erfindung ein
Gemisch aus 25 bis 35 Gew.-% verschlickerbarer Tonerde und 75 bis 65 Gew.-% üblicher Bayer-Tonerde
mit einer Korngröße unter 44 μΐΐΐ.
Die gemäß der Erfindung sowohl bei der Herstellung des Tonerdezementklinkers als auch bei der Herstellung
des Tonerdezementes verwendete verschlickerbare Tonerde bzw. Gießtonerde kann nach bekannten
Arbeitsweisen erhalten werden. In den US-Patentschriften 34 32 313 und 35 16 840 sind Tonerden bzw.
Tonerdegemische beschrieben, die als solche verschlickerbare Tonerde verwendet werden können. Bei
ihrer Herstellung, d. h dem Mahlen der Agglomerate der Kristallite aus Aluminiumoxid auf die gewünschte
Teilchengröße wird vorteilhafterweise nach der Methode der US-Patentschrift 33 58 937 verfahren. Solche
Tonerden sind im Handel erhältlich.
Nach der zuvor angegebenen Herstellungsmethode für den Tonerdezementklinker ist die Herstellung eines
Produktes möglich, das folgende Phasen aufweist:
30 bis 80 Gew.-°/o CA-Phase
20 bis 65 Gew.-% C|2A7-Phase
I bis IOGew.-% CAj-Phase,
20 bis 65 Gew.-% C|2A7-Phase
I bis IOGew.-% CAj-Phase,
wobei andere, hiervon verschiedene Phasen nur in untergeordneten Anteilen von unter I bis 2 Gew.-%
vorliegen.
Ein Zementklinker mit folgenden Phasenanteilen:
63bis65Gtw.-% CA-Phase
33 bis 36 Gew.-% C..A:-Phase
I bis 2Gcw.-% CAr Phase
33 bis 36 Gew.-% C..A:-Phase
I bis 2Gcw.-% CAr Phase
hat sich hinsichtlich seiner Abbindeeigenschaft als besonders bevorzugt herausgestellt, da er nach dem
Vermischen mit weiterer Tonerde zur Herstellung eines Tonerdezementes mit 80 Gew,-% AIjOj und Ansetzen
einer Feuerfestmasse mit diesem Tonerdezement einen besonders geringen Festigkeitsabfall in der sogenannten
Schwächezone von etwa 600° C bis etwa 11000C
ergab.
Die Ausbildung der einzelnen, oben aufgeführten Phasen kann in einfacher Weise durch Röntgenbeugung
bestimmt werden.
Einflußparameter für die einzelnen Anteile der Plasen sind insbesondere die Verweilzeit in der
Sinterzone und die Sintertemperatur und in geringerem Ausmaß die Abkühlgeschwindigkeit.
Auf diese Weise ist es aufgrund einfacher Vorversuche möglich, bei einem gegebenen Ausgangsgemisch
bestimmter Zusammensetzung und von bestimmten Korngrößen die Einzelparameter festzulegen, um einen
Tonerdezementklinker mit bestimmten Phasenanteilen herzustellen.
Wie bereits zuvor ausgeführt, wird der Tonerdezementklinker nach dem Brand in üblicher Weise fein
aufgemahlen, z. B. bis auf einen mittleren Blaine-Wert
von 8000 cmVg.
Dieser fein gemahlene Tonerdezementklinker wird dann mit den weiteren üblichen Zusatzstoffen eines
Tonerdezementes vermischt, beispielsweise in einem Verhältnis von 100 Gew.-Teilen fein gemahlenem
Tonerdezementklinker mit 100 bis 125 Gew.-Teilen des
Tonerdegemisches.
Ein weiterer Vorteil eines unter Verwendung eines solchen Tonerdezementklinkers hergestellten eriindungsgemäßen
Tonerdezement mit hohem AbCb-Gehalt liegt darin, daß sehr gute Festigkeitswerte in der ;
sogenannten Schwächezone zwischen etwa 6000C und 11000C erreicht werden, wenn die hydraulische Bindung
in die keramische Bindung übergeht, d. h. das gebundene Wasser austritt.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Ein Ausgangsgemisch aus 24 Gew.-Teilen α-Tonerde mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μπι wurde mit
24 Gew.-Teilen Calciumcarbonat mit einer Teilchengröße unter 100 bis 150 μπι und 0,4 Gew.-Teilen MgO mit
einer Teilchengröße unter 10 μπι in der Wirbelschicht
bei 1425°C±5°C gesintert. Die mittlere Verweildauer betrug etwa 1 Stunde. Das aus der Wirbelschicht
entnommene Material wurde nach dem Abkühlen bis auf einen mittleren Blaine-Wert von 8000 crnVg
aufgemahlen.
Die kristallografische Analyse zeigte, daß dieses Material überwiegend aus der CA-Phase bestand, wobei
nur eine ganz geringe Menge der CA2-Phase, etwa 35% C|2.A7-Phase, Spuren von «-Korund und Spuren der
CAe-Phase vorlagen.
48,4 Gew.-Teile dieses fein gemahlenen Tonerdeze-..
mentklinkers wurden mit 17,0 Gew.-Teilen verschlickerbarer
Gießtonerde mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μιτ! und 34.6 Gew,-Teilen b*yer-Tonerde mit einer
Korngröße unter 44 μπι vermählen, d. h. zusammengemischt,
wobei jedoch keine wesentliche Herabsetzung ι der Teilchengrößen der gemahlenen Materialien mehr
erfolgte.
Der auf diese Weise erhaltene Tonerdezement zeigte bei einem Vergleichsversuch bei 1100C eine um etwa
10% höhere Kaltbiegefestigkeit und Kaltdruckfcstigkeil als ein handelsüblicher Tonerdezement mit
vergleichbarem Al2O3-Gehalt, bei 1400° C bis 1800° C
lagen die Werte der Biegefestigkeit und der Druckfestigkeit
um etwa 20% höher als bei dem handelsüblichen Vergleichsprodukt. Außerdem zeigte ein mit einem
solchen Tonerdezement hergestellter Feuerfestbeton in der sogenannten Schwächezone von etwa 6000C bis
etwa 11000C keinen Festigkeitsabfall.
Claims (1)
1. Tonerdezement, enthaltend gemahlenen Tonerdezementklinker, gemahlene Tonerde und gegebenenfalls
Bauxit, Sillimanit, Kerphalit und/oder weitere als Tonerdeiräger bekannte Stoffe in
gemahlenem Zustand, sowie gegebenenfalls übliche sekundäre Bestandteile, dadurch gekennzeichnet,
daß er enthält:
a) einen Tonerdezementklinker, hergestellt durch "' Sintern von einer mindestens 50 Gew.-%
ix-Tonerde enthaltenden Tonerde mit einer
mittleren Korngröße unter 10 μΐη und CaO
oder einem bei den angewandten Temperaturen CaO bildenden Material und gegebenenfalls ''
üblichen Zusätzen in einer Wirbelschicht bei 1400 bis 14500C und gegebenenfalls Abkühlen
des gesinterten Produktes in geregelter Weise,
b) als Tonerde ein Gemisch aus:
25 bis 50 Gew.-% verschlickerbarer Tonerde 2!l
75 bis 50 Gew.-% üblicher Bayer-Tonerde mit einer Korngröße unter 44 μπι.
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FR2748270B1 (fr) * | 1996-05-06 | 1998-08-07 | Lafarge Aluminates | Procede et installation de fabrication de ciment alumineux et ciment alumineux |
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