DE3000071A1 - Verfahren zur herstellung von zement fuer feuerfestes material - Google Patents
Verfahren zur herstellung von zement fuer feuerfestes materialInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement, der eine hohe Feuerfestigkeit aufweist, bzw. zur Bereitung
von feuerfestem Material geeignet ist. Sie betrifft ferner den vermittels dieses Verfahrens hergestellten Zement, sowie die zur
Herstellung desselben verwendeten Klinker.
Der erfindungsgemässe Zement ist ein Doppelklinkerzement, der Calciumsulfoaluminat-Anhydrid-Klinker (nachstehend durch die
abgekürzte Formel C,A„S bezeichnet), sowie einen herkömmlichen Tonerdeklinker
enthält.
Dieser Zement zeichnet sich dadurch aus, dass er im Vergleich zu herkömmlichem Tonerdezement bessere mechanische Eigenschaften,
sowie ggf. eine erhöhte Feuerfestigkeit besitzt.
Der C,A„S Klinker (dessen ausgeschriebene Formel ACaO,3Al 03
lautet, ist ein bekanntes Erzeugnis; er bildet insbesondere den dem Portlandzement beigemengten Dehnungkomplex (Expansionskomplex), wobei
die Beimengung entweder durch Mischen oder durch Zugabe von Calciumsulfat zum Rohzement erfolgt, derart, dass ein Zanent mit kompensiertem
Schwund entsteht.
Nach einem bekannten Verfahren wird ein C,A S enthaltender Tonerdezement
durch Beimengen von Calciumsulfat zu vermittels Sinterns hergestelltem Tonerdezement erzeugt, wodurch der Sinterbereich erweitert
wird.
Zwecks Herstellung des erfindungsgemässen Doppelklinkerzemts
wird ein C, A.S Klinker mit einem getrennt davon hergestellten Tonerdeklinker
in einem zwischen 10/90 und 30/70 liegenden Verhältnis gemischt.
Vorzugsweise wird als Tonerdeklinker ein unter der handelsüblichen
Bezeichnung "Fondu" oder ein unter der handelsüblichen Bezeichnung
"Secar" von der Firma LAFARGE FONDU INTERNATIONAL vertriebener Klinker
verwendet.
Je nach dem vorliegenden Fall werden die Klinker entweder zunächst
2 gemischt und sodann auf eine 4000 cm /g S.O.B. (Spezifische Oberfläche
nach Blaine) entsprechende Teilchengrösse oder Feinheit gemahlen, oder
zunächst getrennt auf die erforderliche Feinheit gemahlen und sodann miteinander vermischt. Im letzteren Fall soll die leilchengrösse
2 des zerkleinerten Tonerdeklinkers etwa 2600 bis 5000cm /g S.O.B.
2 (vorzugsweise 7000 cm /g S.O.B.) betragen.
Der Ci S Klinker hat folgende chemische Zusammensetzung (Gew.-%):
- CaO =35-37
- Al2O3 =48-54
- SO3 =9-14
- Fe2O3 =0-4
2 =0-4. Wie ersichtlich, werden als Rohstoffe derartige Substanzen
verwendet, die eine Zufuhr (Eintrag) von CaO, Al„0„ und S0„ bewirken.
Vorzugsweise verwendet man:
- zwecks Zufuhr von CaO: Kalkstein, gebrannten Kalk, Löschkalk;
- zwecks Zufuhr von Al„0~: Tonerde, hydratisierte Tonerde,
weissen Bauxit, eisenoxydhaltigen Bauxit (roten Bauxit);
- zwecks Zufuhr von S0~: Gips, Kalkgips, Semi-Hvdirat, Anhydrid,
Tonerdesulfat.
030029/0791
Die Rohstoffe werden gemischt und so lange gemahlen, bis 95% der Teilchen eine Teilchengrösse von weniger als 100 pm aufweisen,
das zerkleinerte Rohstoffgemisch wird auf Sintertemperatur erhitzt.
Diese Temperatur beträgt für C,A_S wenigstens 14000C, vorzugsweise
etwa 15000C.
Wie nachstehend erläutert, kann durch Mischen der oben beschriebenen
Klinker ein Zement mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.
Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
zwecks Herstellung von C.Al S Klinker wird folgender Rohstoff
| verwendet: | - CaCO3 | = 38 | ,51% |
| - CaSO42H2O | = 23 | ,13% | |
- auf eine Feinheit
2
von 6000cm /g (S.O.B.)
von 6000cm /g (S.O.B.)
gemahlene
Tonerde = 39,36%
Das Gemisch dieser drei Bestandteile wird solange gemahlen, bis 95% der Teilchen dieses Gemisches aine Teilchengrösse von weniger
als 100 um besitzen, sodann mit 25 bis 30% Wasser in Gegenwart von 2,5% eines Lignosulfates zu backsteinförmigen Blöcken verformt. Die
letzteren werden im Trockenofen langsam auf 1600C erhitzt und sodann
bei verschiedenen Sintertemperaturen 90 Minuten lang gebrannt.
Beiliegende Tafel I gibt die chemischen und mineralogischen Eigenschaften ds C,A„S Klinkers in Abhängigkeit von der Brenntemperatur
an.
Aus dieser Tafel geht hervor, dass der Sinterbereich des C,A_S , innerhalb dessen keine Verflüchtigung von S0_ auftritt, sehr
breit ist. 030O29/0791
Beim Brennen bei Temperaturen von mehr als 140O0C verschwinden
die nicht aus C,A1„S bestehenden Phasen; bei einer Sintertemperatur
von über 15OO°C verflüchtigt sich das Sulfat.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf die vorstehend
beschrxebaie Ausführungsform beschränkt; das C,A1~S kann gemäss in
der Zementindustrie herkömmlich angewandter Methoden auf nassem oder halbnassem Wege hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehnd des näheren anhand mehrerer Beispiele
beschrieben, welche die Erfindung illustrieren, aber keineswegs begrenzen. Die Mengenangaben stellen, soweit nicht ausdrücklich
anders vermerkt, Gewichtsprozente dar.
BEISPIEL 1 bis 5
BEISPIEL 1 bis 5
Erfindungsgemäss wird ein Doppelklinkerzement durch Mischen
2
eines auf 7000cm /g S.O.B, gemahlenen C,Al.S Klinkers der vorstehend
definierten Art mit einem auf 3000 cm /g zerkleinerten, 40% CA enthaltenden
Tonerdeklinker (Fondu-Klinker) hergestellt.
| Zement | Fondu- C4Al3S- Mischung |
15 20 25 |
SiO2 | Al2O3 | CaO | Eisen oxyde |
TiO2 | SO3 | Verunrei nigungen |
| a b C |
85 80 75 |
3,23 3,04 2,85 |
40,39 40,94 41,51 |
38,38 38,31 38,24 |
13,90 13,08 12,26 |
1,74 1,64 1,54 |
1,92 2,56 3,25 |
0,44 0,43 0,35 |
Beiliegende Tafel II gibt die Eigenschaften mehrerer vermittels
des erfindungsgemässen Doppelklinkerzements (Fondu -C,A~S hergestellten
Betonsorten an, und zwar:
- Das Verhältnis E/C (Gewichtsverhältnis Wasser/Zement),
- die Biegefestigkeit (F) und die Druckfestigkeit nach Erhitzen des Betons
auf 8000C gemäss der Norm ASTM C268,
030029/0791
300007
für verschiedene C,A~ S Brenntemperaturen und verschiedene
Fondu-C,A_S = Mischungsverhältnisse.
Die untersuchten Betonsorten sind Sctramottegranulat enthaltende
Betons, die 42-44% A1„O„ mit einer Teilchengrösse von 0-5 mm enthalten (Fuller)
3 und deren Dosierung einem Wert von 500 kg Zement pro m Beton entspricht;
die Eigenschaften dieser Betons werden mit den Eigenschaften von ausschliesslich
unter Verwendung von Fondu hergestellter Betons verglichen.
Aus Tafel II geht hervor, dass die Eigenschaften des Betons stark von der Qualität des C,A„S Klinkers beeinflusst werden.
Die Tafel zeigt, dass die Erhöhung der mechanischen Festigkeit dann auftritt, wenn der C,A„S Klinker bei über 14000C ut.J insbesondere
bei 15000C gebrannt wird.
Es ist ersichtlich, dass das Verhältnis E/C (Wasser/Zement)
sinkt, während die gemäss der sogenannten "Kugelmethode" (ASTM) bestimmte
Konsistenz konstant bleibt; man bemerkt ferner, dass dieses Verhältnis bzi steigender C,A„S - Sintertemperatur sinkt.
In Tafel III werden die Eigenschaften von den vorstehend beschriebenen Betons mit denjenigen entsprechender Schamottbetons
verglichen, die einerseits aus Fondu und andererseits aus erfindungsgemässem
Doppelklinker, und zwar einem bei 15000C gebrannten, 80% Fondu
•und 20% C,A„S enthaltenden Doppelklinker hergestellt werden.
Es zeigt sich, dass die Biegefestigkeit bei 100O0C des Doppelklinkerzements
(Fondu + C,A„S) wesentlich erhöht ist. Ferner erhellt,
dass das Beimischen von C.A-S zum Fondu ( 40% Ca ) keine Verminderung
der durch Messung des Nachgebens gemäss der französischen Norm B 49 105 bestimmten Feuerfestigkeit mit sich bringt.
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. Doppelklinkerzement hergestellt durch Mischen von :
- Fondu, der granulometrisch derart beschaffen ist, dass 95% seiner
Teilchen Abmessungen von weniger als 40 um besitzen (Fondu R), was einer
2 spezifischen SlainfOberfläche (S.O.B·) von 4950 cm /g entspricht;
- bei 1430 bis 15000C zu Klinker verarbeitetem und auf eine Feinheit
2
von 7000 cm /g S.O.B, gemahlenem C,A S.
Beiliegende Tafel IV zeigt den Einfluss des Ci S auf die mechanischen
Eigenschaften der aus den Doppelklinker-Zementen hergestellten Betons,
und zwar:
und zwar:
- nach Einlagern bei 200C während 24 Stunden;
- nach Erhitzen des Betons auf 110, bzw. 111, bzw. 11000C.
Aus dieser Tafel geht hervor, dass die Eigenschaften nach Erhitzen
von Fondu R, insbesondere nach Erhitzen auf 8000C, durch Beimengung von
bei 15000C gebranntem C,A„S verbessert werden.
BEISPIEL 8 bis 10
bei 15000C gebranntem C,A„S verbessert werden.
BEISPIEL 8 bis 10
. C.A-S und Secar (ca. 70% CA) enthaltender Doppelklinkerzement.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält der
Doppelklinker-Zement:
- bei 15000C gebrannten und auf eine Feinheit von 7000 cm /g S.O.B.
gemahlenen C,A S Klinker;
- auf eine Feinheit von 3600 cm /g S.O.B, gemahlenen weissen Tonerde—
Zementklinker (Secar).
Nachstehend ist die durchschnittliche Zusammensetzung des verwendeten
Secar-Klinkers in Gewichtsprozenten angegeben:
- Al2O3 = 70,85
- CaO = 28,60
=0,10
= 0,45
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Beiliegende Tafel V zeigt die für einen Schamottebeton
3 (42—44% A1„CL O-5mm) mit einer Dosierung von 500 kg/m und verschiedenen
C,A-S Mengenverhältnissen erzielten Ergebnisse.
Aus Tafel V geht hervor, dass bei einer C.A-S-Konzentration von
10% nach Erhitzen auf 8000C besonders günstige Ergebnisse erzielt werden.
BEISPIEL U und 12
Bei diesen Beispielen wird der Doppelklinkerzement durch
gemeinsames Mahlen der Klinker (Beispiel 12) bzw. durch Mischen der zuvor
getrennt gemahlenen Klinker (Beispiel 11) hergestellt).
Die E gebnisse sind in beiliegender Tafel VI verzeichnet.
Es erhellt, allgemein gesagt, dass die nach Erhitzen des erfindungsgemäss
aus zwei Klinkersorten hergestellten Betons bedeutend bessere mechanische Eigenschaften aufweisen, wenn der beigemengte C,A„S Klinker
bei hoher Temperatur, vorzugsweise bei 15000C totgebrannt wird.
TAFEL I
ω ο ο ιο
<ο
CO
| I ι Brenn temperatur |
Durchschnittliche chemische Zusammensetzung des C4A."S~ Klinkers |
Al2O3 | SO3 | Verunreinigungen | C4A3S | Röntgenstrahlen- • Diffraktion *' |
CaSO4 | C12A7 |
| 0C | CaO | 49,90 | 12,80 | 0,15 | F | CA | mf | |
| 1350 | 37,15 | Il | Il | Il | TF | m | - | |
| 1370 | TT | Il | Il | Il | TF | f | - | |
| 1400 | η | Il | Ii | Il | TF | f | - | |
| 1430 | TI | Il | Il | Il | TF | - | - | |
| 1500 | It | 57,20 | 0,20 ■ | — | F | |||
| 1550 | 42,60 | F |
1) TF = sehr stark. F = stark, m = mittelstark mf = mittelschwach. F = schwach.
CO O O
TAFEL II
| Brenntempe | Zusammensetzung | Fondu | % | C4A3S | E/C | Mechanische | c1} | |
| ratur | Eigenschaften des | |||||||
| des | des | Betons nach | ||||||
| C4A3S | Zements | 100 | 0 | Erhitzen auf | 40,0 | |||
| 85 | 15 | 0,42 | 800°C N/mm2 | 42,0 | ||||
| iel | 80 | 20 | 0,40 | 37,5 | ||||
| P IO •Η |
— | 75 | 25 | 0,41 | 36,0 | |||
| (U | 85 | 15 | 0,41 | 42,0 | ||||
| 80 | 20 | 0,44 | 44,0 | |||||
| 75 | 25 | 0,45 | 43,5 | |||||
| I | 135O°C | 85 | 15 | 0,45 | 4,3 | 51,5 | ||
| 80 | 20 | 0,39 | 4,3 | 57,5 | ||||
| 75 | 25 | 0,39 | 4,5 | 55,0 | ||||
| 2 | 137O°C | 85 | 15 | 0,39 | 4,4 | 55,5 | ||
| 80 | 20 | 0,39 | 4,3 | 56,0 | ||||
| 75 | 25 | 0,39 | 4,2 | 58,5 | ||||
| 3 | 14000C | 80 | 20 | 0,39 | 3,8 | 62,0 | ||
| 75 | 25 | 0,37 | 5,4 | 65,0 | ||||
| 0,37 | 5,6 | |||||||
| 4 | 143O°C | 5,8 | ||||||
| 6,1 | ||||||||
| 6,3 | ||||||||
| 5 | 15000C | 6,7 | ||||||
| 6,9 | ||||||||
| 7,1 | ||||||||
F = Biegefestigkeit C - Druckfestigkeit
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TAFEL III
| Temperatur beim Nachgeben unter einer Belastung von |
1% | 2% | 5% | 10% | Biegefestigkeit bei 10000C N/mm |
|
| . Fondu | 0,5% | 1250 | 1305 | 1360 | 1390 | 3,3 |
| . Fondu (80%) C4A3S" (20%) |
1195°C | 1230 | 1300 | 1355 | 1400 | 6,0 |
| 1185 |
TAFEL IV
ω ο ο
| Fondu | ν-* / "i *~f 20% l) |
D | E/C | 39 | Schamottebeton 42-44% Dosierung 500 kg/m" |
F | C | 110° | F | 2) | Al 0 | 3 | C | C | ,0 | (0-5mm) | 800 | 2 N/mm |
C | 5, | 1000C | 36 | C | i 1 |
|
| ι—Ι | FR 80% + | CAS" 21 20% ; |
o | 39 | Einlagerung bei 200C N/mm2 |
12,8 | 115,0 | 8,1 | Nach | 103 | ,0 | Erhitzen | F | 0C | 60,0 | 5, | F | 35 | ,0 | ||||||
| Lspie | FR 80% + | O | 38 | 24 Std. | 13,8 | 100,5 | 10,3 | 100 | ,5 | 4,4 | 61,5 | 5, | 1 | 37 | ,0 | ||||||||||
| Q) M |
O | 11,1 | 105,0 | 11,6 | 101 | S | 6,5 | 72,5 | 1 | ,0 | |||||||||||||||
| C4A3? bei 143Oc | C gebrannt | C4A3 | 7,3 | C gebrannt | 8 | ||||||||||||||||||||
| 6 | . 1500° | ||||||||||||||||||||||||
| 7 | |||||||||||||||||||||||||
| be: | |||||||||||||||||||||||||
LO I
O CD CD CD
FR = Fondu R
TAFEL V
| SECAR | C4A3S | 0 | E/C | I Schamottebeton 42-44% Al | F | 8000C | C | 2°3 | Erhitzen | , N/mm | 50 | ί | C | |
| J-{ QJ |
100% | 0% | 0 | ,42 | Mechanische Eigenschaften | ,2 | 71,5 | nach | 11000C | 47 | ,5 | |||
| Beispi | 95% | 5% | 0 | ,39 | ,4 | 78,5 | F | 50 | ,5 | |||||
| 90% | 10% | 0 | ,39 | ,6 | 93,0 | 4,2 | 50 | ,5 | ||||||
| 85% | 15% | ,39 | 4 | ,9 | 87,0 | 5,8 | ,0 | |||||||
| 8 | 7 | 6,2 | ||||||||||||
| 9 | 8 | 6,1 | ||||||||||||
| 10 | 7 | |||||||||||||
CO O O
TAFEL VI
| MISCHUNG: Fondu 80% (3000 SOB) j C4A3S" 20% (7000 SOB) j |
E/C | Schamottebeton 42-44% Al9O 9 L J 500 g/m |
F | C | Nach Erhitzen | F | C | HOO0C | F | I C |
|
| Beispiel· | GEMEINSAMES MAHLEN (3840 S3B): Fondu 80% ) C.A_S" 20% f 4.3 J |
0,37 | 200C | 12,3 | 80,0 | 8000C | 6,9 | 62,0 | 4,4 | 28,5 | |
| 11 | 0,38 | 24 Std. | 12,5 | 80,5 | 5,5 | 58,0 | 28,5 | ||||
| 12 | |||||||||||
O O CD Q
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHE' La - Tonerdezement, dadurch gekennzeichnet, dass er ein aus einer Mischung von getrennt hergestellten C,A„S Klinker und Tonerdeklinker in einem Mischungsverhältnis von 10/90 bis 30/70 gebildeter Doppelklinkerzement ist.
- 2. — Tonerdezement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tonerdeklinker 30 bis 75 CA enthält.
- 3. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der C,A_S Klinker durch Mischen von CaO,Α1?0ό und SOo eintragenden Substanzen hergestellt ist, derart, dass nach Klinkerbildung bei über 14000C ein Stoff folgender Zusammensetzung vorliegt:- CaO = 35 - 37%- Al2O3 = 48 - 54%- SO3 =9-14%- Fe3O3 =0-4%- SiO2 =0-2%.
- 4. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass der Ci S Klinker eine einer spezifi-2
sehen Oberfläche von 5000 bis 8000cm /gentsprechende Feinheit besitzt. - 5. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Doppelklinker-Zcment durch Mischenseiner zuvor gemahlenen Bestandteile hergestellt wird und eine einer2
spezifischen Oberfläche von 3000 bis 6000cm /g entsprechende Feinheit besitzt. - 6. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Doppelklinkerzement durch gemeinsames Mahlen seiner Bestandteile aus eine einer spezifischen Oberfläche2
von 3500 bis 5000 cm /g entsprechenden Feinheit hergestellt ist. - 7. - Tonerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ci S Klinker einem 40% CA enthaltenden Tonerdeklinker in einem Mischungsverhältnis von 20/80 beigemengt ist.
- 8. -Tonnerdezement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der C,A S Klinker einem 70% CA enthaltenden Klinker in einem Mischungsverhältnis von 10/90 beigemengt ist.030029/0791
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