DE307169C - - Google Patents
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM 15. JUNI 1922
- REICHSPATENTAMT: !' '
BATENTSCHRIET;
KLASSE 80 b GRUPPE ν.;.. (M62707 V'
Walther Mathesius in Charlottenburg. Verfahren zur Herstellung von Alummatzementen.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1918 ab.
In dem ternär en, nach Gewichtsprozenten aufgestellten Diagramm (Abb. 1), welches die
. .Verbindungsverhältnisse zwischen den als Säure
auftretenden Körpern, Tonerde und Kieselsäure
5 und den Basen, die überwiegend durch Kalk repräsentiert werden, darstellt, nehmen die
Eisenhochofenschlacken die Fläche ein, die: durch die Buchstaben. a be d β bezeichnet
wird. Trägt man die chemische Zusammen-. setzung der normalen Portlandzemente in ein
"ET
derartiges Diagramm feld ein, so wird deren Zusammensetzung repräsentiert durch diejenige
Fläche des Diagramms, welche mit den Buchstaben f gh i bezeichnet ist. Im Handel
5, kommen auch Zemente außergewöhnlicher Zusammensetzung vor; diese liegt dann aber
nicht außerhalb der Grenze des Diagrammfeldes k I m η ο ft. : ■·■■-■'·
Aus der relativen Lage des Hochofenschlackendiagrammfeldes und des Portlandzementfeldes
. läßt sich ohne weiteres erkennen, daß durch
Mischen von Hochofenschlacke mit Kalk und . durch nochmalige Durchführung eines Brennprozesses
normale Portlandzemente hergestellt werden können. Es bedarf aber.noch der Erklärung,
weshalb bisher Zemente im allgemeinen überhaupt nicht hergestellt worden sind, deren chemische Zusammensetzung außerhalb
der Grenzen des Feldes k I m η ο ft liegen
würde. Durch die Linie ft k des Feldes wird
. angedeutet, daß Zemente nicht vorhanden sind, ; deren Gehalt an Tonerde geringer sei als etwa
4 Prozent. Dieser Umstand beruht darauf, daß diejenigen Rohmaterialien, aus denen Zemente
gebrannt werden, niemals einen geringeren Gehalt an Tonerde aufweisen. Die Linien k I und
Im begrenzen das Zementfeld in der Richtung auf die Hochofenschlacken zu. Diese Grenze
ergibt sich aus dem Umstände, daß Zemente mit einem höheren Gehalte an Kieselsäure
nicht mehr genügende Reaktionsfähigkeit besitzen. Die Linien η ο ft begrenzen das Feld
nach der Basenspitze des Dreiecksdiagramms hin deshalb, weil Zemente, die einen höheren
Kalkgehalt haben, als dieser Grenzlinie entspricht, unbrauchbar sind, da sie die Eigenschaft des Treibens besitzen, und endlich die
: Linie m η begrenzt das Feld in der Richtung nach der Tonerdespitze des Diagramms hin,
indem durch sie angegeben wird, daß Zemente mit einem höheren Tonerdegehalt als 20 Prozent
ebenfalls in der Praxis bisher nicht vorkommen, da zur Herstellung von Zementen bislang lediglich
Ausgangsmaterialien verwendet werden, die eine Erhöhung des Tonerdegehaltes über
diese Grenze hinaus nicht gestatten.
Neuere Untersuchungen des Erfinders haben indessen gelehrt, daß durch den Gehalt von
20 Prozent Tonerde eine Grenzlinie für das Zementfeld im Diagramm in der Art, wie durch
die Linien η ο ft oder k I m, d. h., das jenseits
dieser Linien brauchbare Zemente nicht mehr existierten, nicht gegeben ist, sondern
,durch zahlreiche Verschmelzungen von Zementmischungen aus den reinen Stoffen, Kieselsäure.
j Tonerde und Kalk, ist der Nachweis erbracht worden, daß Zemente von ausgezeichneten
■■.Eigenschaften gewonnen werden können in
demjenigen Teile des Diagrammfeldes, welches in Abb. 2 durch die Buchstaben i f g s t
umgrenzt wird.
Dieses Feld der praktisch brauchbaren Zemente liegt innerhalb der größeren durch
die Buchstaben s t u ν w bezeichneten Diagrammfläche,
innerhalb deren alle diejenigen Mischungen aus den drei Körpern, Kieselsäure, Tonerde, Kalk (bzw. Basen) liegen, bei denen
bisher überhaupt hydraulische Eigenschaften nachgewiesen werden konnten.
Dieses Feld umfaßt in seinem durch die Buchstaben i f g r q umgrenzten Teile auch
dasjenige Gebiet, in dem die bisher bereits •bekannten Zemente liegen. Hierbei ist die Grenzlinie
q ν bei einem Gehalte von 20 Prozent Tonerde angenommen. Das Feld q r s t umschließt
nunmehr das Gebiet der neuen AIuminatzemente. Dieses Gebiet wird durch'die
prozentualen Zusammensetzungen gekennzeichnet, welche den Punkten q r s 2' entsprechen.
Die hierher gehörigen Zahlenangaben sind die nachfolgenden. Es entspricht der Zement: ■ '■■ ..' '■;■■ ■■■■'■- .. .7. . '■'.-. ;·■■. ■■
q der Zusammensetzung 20 Prozent Al2 O3, 13 Prozent SiO2, 67 Prozent CaO,
r - ■:■-■■·■■ 20 - r Al2O3, 24 .;-..'. SiO2, 56 ■ - .CaO,
s - - 76 - Al2O3, — 24 - CaO,
t ..-.-■-... :..■.. ., ■■-', - 42 - Al2O3, ■ " ,· — 58 ■■■■'- CaO.
Im Diagrammfelde i f g s t ist durch schärfere Schraffur dasjenige Gebiet gekenn-.
zeichnet worden, welches die besonders reaktionsfähigen Zemente mit niedriger Schmelztemperatur
und guten hydraulischen Eigenschaften umschließt. Es wird durch . diese
Untersuchungen daher die bisherige Erkenntnis über das Gebiet, innerhalb dessen Aluminatsilikate
mit hydraulischen Eigenschaften vorkommen, in sehr bedeutendem Maße erweitert. . Diese neuen Zemente, die zum Unterschied
von den bisher bekannten Portlandzementen . Aluminatzemente genannt werden sollen, sind.
bis jetzt nicht bekannt gewesen, und es hat auch ein ■wissenschaftliches Interesse nicht bestanden,
die Frage zu prüfen, ob Silikate diescr Zusammensetzung überhaupt zementartige
Eigenschaften besitzen, weil irgendwelche Wege nicht bekannt waren, derartige Zemente in
einem praktisch brauchbaren Erzeugungsgange herzustellen.
Ehe zu deren näherer Schilderung geschritten werden kann, soll indessen hervorgehoben werden,
daß die neuen Aluminatzemente vor den bisher erzeugten Portlandzementen einige besondere
Eigenschaften voraushaben. IhreFestig-
■keit ist zunächst erheblich höher als diejenige
guter Portlandzemente.
Es ist ferner bekannt, daß Portlandzementrohmischungen
beim Brennen, wenn sie gute hydraulische Eigenschaften erhalten sollen, nur
bis zu ihrer Sinterungsgrenze erhitzt werden dürfen, und daß alle Portlandzemente während
ihres ErhärtungsVorganges freien Kalk abspalten. Diese Abspaltung von freiem Kalk
ίο bedingt unter anderem ihre den Anforderungen der Praxis. bisher nicht ausreichend genügende
Widerstandsfähigkeit'.'gegen die Einwirkung von Seewasser.
Im Gegensatz hierzu erhärten die Aluminatzemente ohne Abspaltung von freiem Kalk,
. und ihre Herstellung wird wesentlich durch .■.den Umstand erleichtert, daß sie ohne
Beeinträchtigung ihrer Abbindefähigkeit im Schmelzflusse erzeugt werden können. .--·,
Diese letztere Eigentümlichkeit eröffnet nun· zwei voneinander ganz unabhängige neue Wege . zur Erzeugung derartiger Zemente im Großbetriebe.
Diese letztere Eigentümlichkeit eröffnet nun· zwei voneinander ganz unabhängige neue Wege . zur Erzeugung derartiger Zemente im Großbetriebe.
Wir besitzen im Bauxit ein Mineral, .wel-.25
ches sehr viel reicher an Tonerde ist als die .,/sonst für die Zementfabrikation verwendeten
Tone und Mergel. Dieses Mineral ist an sich freilich zu wertvoll, um dasselbe zur ■ Zement-'
, fabrikation verwenden zu können. ,
'.' Bei der im großen Maßstabe, zu dem Zwecke
der Gewinnung von Aluminium erfolgenden Verarbeitung des Bauxits bleiben indessen so-
:. ,genannte Bauxitrückstände als Abfallmaterial m großen Mengen zurück. Für diese Rückstände
sind bisher ausreichende Verwendungs-, zwecke nicht gefunden worden, so daß sich
;■;". in der Nähe derjenigen Fabriken, welche Bauxit
auf Tonerde verarbeiten, gewaltige Haldenbestände solcher Rückstände angesammelt
haben. . . .. ...
In den Bauxitrückständen ist aber in beträchtlichem Maße das. ursprünglich im Bauxit
. vorhandene Eisenoxyd durch. Herauslösen der Tonerde angereichert worden. Es ist bereits
bekannt, daß Eisenoxyd ebenfalls die Fähigkeit besitzt, ähnlich Wie Tonerde, an den Ab-•
bindereaktionen eines Zementes teilzunehmen.. ;-.' Es ist deshalb möglich, aus diesem Material
".·: durch oxyd;erendes Schmelzen Aluminatzemente
herzustellen, in denen die Tonerde zu einem gewissen Teile durch Eisenoxyd ersetzt ist. Derartige Zemente haben, naturgemäß eine dunkle Farbe. Die Herstellung der-
: selben kann beispielsweise unter Anwendung des gewöhnlichen Schmelzvorganges im Drehrohrofen stattfinden. . -
Es gelingt aber außerdem, Aluminatzemente
, noch' auf einem ökonomisch günstigeren Wege
herzustellen, da die Schmelztemperatur der-■ selben ungefähr die gleiche ist wie diejenige
. von Eisenhochofenschlacken. Es ist .deshalb.
möglich, Bauxitrückstände mit Zuschlag entsprechender Mengen von Kalkstein im Eisenhochofen
niederzuschmelzen, und man gewinnt hierbei den Vorteil, die für den Drehrohrofenschmelzprozeß
unumgänglich erforderliche, relativ teuere Feinmischung der Rohmaterialien ersparen zu können, da bekanntlich
im großen Eisenhochofen aus den der Gicht des Ofens ungemischt zugeführten Erzen und Zuschlagen
eine gleichmäßig zusammengesetzte Schlacke erfolgt. Es ergibt sich hierbei dann der weitere Vorteil, daß das im Bauxitrückstand
enthaltene Eisenoxyd zu metallischem Eisen reduziert wird und als solches ein wertvolles
Nebenprodukt des Schmelzvorganges bildet. Hierbei werden naturgemäß auch alle anderen, unter diesen Umständen reduzierbaren
Bestandteile der Bauxitrückstände in das Eisen übergehen.. '
Die auf diese Weise erzeugten Schlacken sind lediglich einer Feinmahlung zu unterziehen,
um als ausgezeichnete Zemente verwendet werden zu können.
Es ist hervorzuheben, daß in den Bauxitrück-*>
ständen annähernd im gleichen Molekularverhältnisse neben Kieselsäure auch Titansäure
häufig gefunden wird, und es ist bemerkenswert, daß auch diese titansäurehaltigen Bauxitrückstände
bei der gleichen Behandlung, wie vorstehend beschrieben, einen ausgezeichnet
abbindenden Zement geben, so daß hieraus gefolgert werden muß, daß die Titansäure in·
gleichem Maße wie die Kieselsäure befähigt ist, in die Aluminatsilikate als zementbildender
Bestandteil einzutreten. ■ . .
Durch weitere Studienarbeiten auf diesem • Gebiete ist indessen noch ein zweiter Weg zur
Herstellung von Aluminatzementen. gefunden
worden. Im Dreiecksdiagramm Abb. 3 ist auf der Kieselsäure-Tonerde-Linie derjenige Punkt
markiert worden, der der Zusammensetzung des wasserfreien ,reinen Tones von der Formel
Al2 O3 2 Si O2 entspricht.
In der weitaus größten Mehrzahl der im üblichen , Hochofenprozeß verschmolzenen
.Eisenerze befindet sich als Gangart Quarz neben Kalksilikaten und Ton. Es gibt indessen Eisenerze,
beispielsweise das sogenannte Bohnerz von Peine, deren Gangart ausschließlich aus
Ton besteht. Schmilzt man im Eisenhochofen ein derartiges Erz mit Kalkzuschlägen,
so gelangt man je nach der Höhe des gewählten Kalkz\ischlages zu irgendwelchen Gangartmischungen,
die im Diagrammfeld auf der geraden Verbindungslinie liegen, welche die
.Kalkspitze des Diagramms mit dem Tonpunkte
der Kieselsäure-Tonerde-Linie verbindet. Es sind als Beispiele für die Durchführung
hierher gehöriger Rechnungen die beiden Gangartzusammensetzungen I. und II, enthaltend I
30 Prozent Tonerde, 35 Prozent Kieselsäure,
.4
30716$)
35 Prozent Kalk und II 25 Prozent Tonerde,
30 Prozent Kieselsäure, 45 Prozent Kalk gewählt worden. . ■ ■ ■
Man kann zu derartigen Gangartmisclmngen aber auch beispielsweise auf dem Wege
gelangen, daß man reine Eisenoxyde (Kiesabbrände oder purple ores, Aufbereitungsschliege
von Magneteisenstein u. dgl.) mit Ton- und Kalkzuschlägen als Schlackenbildnern im Hochofen
verschmilzt.
Wird der Hochofenprozeß nun auf Ferrosilizium oder hochsiliziertes graues Eisen geführt,
so wird aus den Gangartbestand teilen eine dem Eisengehalte des Möllers und dem
Siliziumgehalte des erblasenen Eisens entsprechende Menge von Kieselsäure reduziert. Die
Folge hiervon muß sein, daß der Kieselsäuregehalt der Schlacke um so mehr vermindert
.■■ wird, je eisenreicher der Möller und je höher der Siliziumgehalt des Ferrosiliziums ist. Im
Dreiecksdiagramm Abb. 3 kennzeichnen sich
' deshalb die durch diese Schmelzvorgänge er-' reichbaren Schlackenzusammensetzungen durch
gerade Linien, die, von der Kieselsäurespitze ausgehend, durch den jeweiligen. Punkt der
Gangartmischungen, beispielsweise durch I oder II nach der Kalk-Tonerde-Linie, hindurchgeführt
sind, und es hängt lediglich von dem Eisengehalte des Möllers und vom Siliziumgehalte
des erblasenen Eisens ab, wieweit man auf diesen geraden Linien in das Feld der
■ neuen Aluminatzemente hinuntergelangt. Genauere Rechnungen haben gezeigt, daß ohne
. weiteres,; beispielsweise von der Gangart I ausgehend, die Aluminatzemente « oder, b, von
der Gangart II ausgehend, c oder d erreichbar
sind. Aus diesen Schlacken werden genau wie bei dem ersten Herstellungswege fertige
Zemente lediglich durch einfache Feinmahlung der Schlacken hergestellt. Es erschien bemerkenswert,
da die chemische Zusammensetzung der Koksaschen in sehr zahlreichen Fällen erkennen
läßt, daß das Verhältnis von Kieselsäure und Tonerde in der Asche demjenigen
des Tones, d. h. dem Molekularverhältnis Al2 O3
zu 2 Si O2 entspricht. Es wird deshalb durch
das'Eintreten der Koksasche in die schlackenbildenden Bestandteile des Möllers eine ungünstige
Veränderung in der Zusammensetzung der Gangartmischungen nicht herbeigeführt. Die für diese Schmelzarbeit anzuwendenden
Gangartmischungen sind naturgemäß nicht auf das Verhältnis Al2 O3 zu 2 SiO2 im Möller
beschränkt, sondern man kann auch zu dem ■ gleichen Zweck Beschickungen verschmelzen,
die reicher an Kieselsäure sind. Es hängt auch dann lediglich vom Ausbringen und dem
Si-Gehalte des erfolgten Eisens ab, ob der Gehalt der Schlacke an SiO2 so weit vermindert
wurde, daß ein Aluminatzement entstehen konnte. ..',
:;■·. ' :; ■ .· ■:■;;■ · ·■'■■■ ■
Claims (3)
- ..-·. . . Patent-Ansprüche:i. Verfahren zur Erzeugung von AIu-.·':■.. minatzementen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung von ■ Schmelzoperationen irgendwelcher Art Schlacken erzeugt werden, deren Zusammensetzung zwischen den Grenzen:i. 20 Prozent Al2O31,2. 20 -: ,Al2O3,3, 76 \. - ■."; Al2O3,4. 42 - Al2O3,Prozent Si O2, 67 Prozent Ca O,
- SiO2, 56 - GaO,. .· ■ :■—■"': 24 ;'\- . CaO,■ ' -— 58 - , CaO..liegt. · ■'■'■■ ·'..■. ■ .;; · - 2. Verfahren zur Erzeugung von AIu-, minatzementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für die Herstellung dieser Zemente Bauxit oder Bauxitrückstände von der Tonerdedarstellung verwendet. und mit Kalk in. einem Ofen in der Art reduzierend niedergeschmolzen werden, daß die im Aiisgangsmaterjal vorhandenen Eisenoxyde .'zu "metallischem Eisen reduziert werden.
., ; - 3. Verfahren zur Erzeugung von1 AIu- ■'. [ minatzementen nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß bei der Herstellung , von Ferrosilizium im Eisenhochofen Schlak-ί ken einer solchen Zusammensetzung erzeugt werden, die der Zusammensetzung der Aluminatzemente entspricht. ·; · too4. Verfahren zur: Erzeugung yon AIuminatzementen .. nach :· Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Bauxit oder Bauxitrückstände mit1. Kalkzuschlägen in', oxydierendem Feuer herunter-:. schmilzt. , ;' ■· ■·.·■■.·'■·.' . ■■ ■; ■'■■.■'.'. ';■ .'.'V;:■■·■>■ -.--. ;Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE307169C true DE307169C (de) |
Family
ID=560524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT307169D Active DE307169C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE307169C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE746439C (de) * | 1939-08-27 | 1944-08-05 | Dyckerhoff Portland Zementwerk | Verfahren zur Gewinnung eines hochwertigen Zementes nach Art des Ferrarizementes |
DE966959C (de) * | 1945-02-05 | 1957-09-19 | Jean Charles Seailles | Verfahren zum Abtrennen von Aluminiumverbindungen aus Schlacken |
-
0
- DE DENDAT307169D patent/DE307169C/de active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE746439C (de) * | 1939-08-27 | 1944-08-05 | Dyckerhoff Portland Zementwerk | Verfahren zur Gewinnung eines hochwertigen Zementes nach Art des Ferrarizementes |
DE966959C (de) * | 1945-02-05 | 1957-09-19 | Jean Charles Seailles | Verfahren zum Abtrennen von Aluminiumverbindungen aus Schlacken |
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