DE393135C

DE393135C - Verfahren zur Herstellung von Hochofenzementen

Info

Publication number: DE393135C
Application number: DER47382D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH RIEDEL DR ING
Current assignee: FRIEDRICH RIEDEL DR ING
Priority date: 1919-03-29
Filing date: 1919-03-29
Publication date: 1924-03-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Hochofenzementen. Das vorliegende Verfahren. zur Herstellung von Hochofenzementen besteht darin, daß von vornherein zur Verarbeitung auf Hochofenzement ungeeignete oder weniger geeignete Schlacken in schmelzflüssigem Zustande durch Zuschläge dazu geeignet gemacht werden.
Die seither bekannten Verfahren, Schlacken dadurch, daß der feuerflüssigen Schlacke Zusätze beigemischt werden, auf hydraulische Bindemittel zu verarbeiten, sind ausnahmslos unimittelbare Verfahren, d. h. die Schlacke wird durch das betreffende Verfahren unmittelbar in das gewünschte Erzeugnis übergeführt. Deshalb müssen die Schlacken, die bei solchen Verfahren als. Ausgangsstoff benutzt werden, eine bestimmte chemisch-physikalische Beschaffenheit haben, die von der Eigenart des jeweiligen Verfahrens und Erzeugnisses abhängig ist. - Hat die Schlacke diese erforderliche Beschaffenheit nicht schon von vornherein, so kann das betreffende Verfahren nicht angewandt werden. Die bei chemischen und hüttenmännischen Verfahren fallenden Schlacken haben diese erforderlichen besonderen Beschaffenheiten meist nicht. Es ist deshalb bisher nur in beschränktem Maße möglich gewesen, solche Schlacken auf hydraulische Bindemittel zu verarbeiten. Hierzu kommt noch, daß sich die meisten der bekannten Verfahren, insbesondere auch die Portlandzementverfahren mit fortschreitender Technik und Wissenschaft als falsch- und unhaltbar erwiesen haben. Als richtig haben sich nur die Verfahren gezeigt, die auf Grundlage der Passowschen Forschungen aufgebaut sind. Sie haben sich zu den heutigen Hochofenzementverfahren entwickelt.
Die vorliegende Erfindung will nicht mehr ein eigentlich neues Verfahren schaffen, sondern will lediglich den Verwendungszweck der bekannten erprobten Verfahren erweitern, indem sie durch eine Vorbehandlung der Schlacke den chemisch-physikalischen Aufbau ,gibt, der zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens erforderlich ist.
Es ergibt sich daraus ohne weiteres ein kennzeichnender Unterschied, neben andern, zwischen dem neuen Gesamtverfahren und den zahlreichen bekannten Verfahren, die gleichfalls der feuerflüssigen Schlacke Zuschläge beimischen. Wird dem neuen Gesamtverfahren das Beimischen der Zuschläge weggenommen, so stellt der verbleibende Rest des Verfahrens für sich allein immer noch ein Verfahren dar, nach dem Schlacke - dann allerdings nur Schlacke ganz bestimmter Beschaffenheit -zu ,genau demselben Erzeugnis verarbeitet werden kann, das. bei dem neuen Gesamtverfahren entsteht. Bei keinem der bekannten Verfahren ist das der Fall. Wird bei solchen Verfahren das Beimischen der Zuschläge weggenommen, so stellt der übrigbleibende Rest des, Verfahrens für sich allein kein Verfahren mehr dar, nach dem Schlacke zu dem gleichen Erzeugnis - auch der Zusammensetzung und Beschaffenheit nach - verarbeitet werden könnte.
In der Patentschrift 13268i wird ein Verfahren erwähnt, das mit dem vorliegenden eine gewisse. äußerliche Ähnlichkeit hat. Es ist aber in Erzeugnis wie in Verfahren grundsätzlich etwas anderes. Es liegt kein zusammengesetztes Verfahren - iin Sinne des vorliegenden -, sondern ein einfaches unmittelbares Verfahren vor. Das kommt einerseits darin zum Ausdruck, daß alle Schlacken ausnahmslos - wie auch immer sie zusammengesetzt seien - den Kalkzuschlag erhalten; anderseits darin, daß der Schmelzfluß bereits fertigen Portlandzement darstellt, der lediglich noch zu mahlen ist. Auch das Erzeugnis ist ein anderes, nämlich Portlandzeinent, wie die Patentschrift ausdrücklich sagt, der 65 bis 70 Prozent Kalk enthält. Schlackenzemente weisen in keinem Falle solchen Kalkgehalt auf.
Auch die französische Patentschrift 352354 gibt ein äußerlich ähnliches Verfahren. Aber auch dies ist kein eigentlich zusammengesetztes Verfahren, sondern ein geschlossenes unmittelbares. Die Patentschrift sagt ausdrücklich: »Das Neue der vorliegenden Erfindung -besteht in der Veränderung der inneren Beschaffenheit der Schlacke durch die Überführung in den schwammigen und löchrigen Zustand, in welchem sie unmittelbar ohne weitere Vorbereitung bei der Herstellung Hydraulischer Mörtel benutzt werden kann in derselben Weise wie der natürliche Traß«. Das Verfahren ist auch insofern kein zusammengesetztes, als die Beimischung von Kalk in jedem Fall erfolgen muß, wie auch immer die Zusammensetzung der Schlacke sei. Aus der Patentschrift geht das deutlich hervor. Auch das Erzeugnis ist ein anderes. Die Patentschrift sagt ausdrücklich, daß der Traß kein Zement sei.
Bei der vorliegenden Erfindung ergibt sich noch wegen ihres Hinzielens auf Hochofenzeinent als wesentlich kennzeichnend die Art der Zuschläge, insbesondere die Benutzung von Tonerde und Eisenoxyd, sowie die Bemessung der Zuschläge in erster Linie nach dem Gehalt an Tonerde und Eisenoxyd.
Entscheidend für die Brauchbarkeit der Schlacke ist zunächst der Gehalt an Kalk (Ca O), Kieselsäure (Si OZ) und Tonerde (Al., 03) sowie eine ausreichende Wechselwirkung zwischen diesen Grundstoffen. Schlacken, die von sich aus zur Herstellung von Hochofenzement geeignet sind, haben einen Gehalt von etwa 45 bis 49 Prozent Ca0, 29 bis 33 Prozent Si0_ und 12 bis 16 Prozent Al.03. Dabei kann der Kalk in gewissem Sinne durch Magnesia 'L\lg 0 weitgehend vertreten werden.
Die seither nicht verwendbaren Schlacken haben meist einen hohen Gehalt an Kieselsäure, während es an Kalk fehlt. Mischt man solchen Schlacken in feuerflüssigem Zustande den fehlenden Kalk bei, am besten während i des Schlackenlaufes oder in einem besonderen Mischgefäß, so tritt eine Wechselwirkung zwischen Schlacke und beigemischtem Kalk ein, und die Schlacke kann nachher in bekannter Weise weiter verarbeitet «-erden wie Schlacke, die von sich aus zur Erzeugung von Hochofenzement geeignet ist. Die Schlacke muß nach Zumischung des Kalkes noch aus-! reichend hohe Temperatur besitzen und sich ,, noch in ausreichend flüssigem Zustande befinden, da sonst die Wechselwirkung zwischen Schlacke und Zusatz nicht in dein nötigen Umfange eintritt. Es ist deshalb erforderlich, daß die Schlacke an sich entsprechend überhitzt und daß der Kalk zweckmäßig vorher so hoch wie eben möglich erhitzt wird. Trotzdem bleiben der praktischen Anwendbarkeit verhältnismäßig enge Grenzen gezogen, weil der Schmelzpunkt der Schlacke durch die Aufnahme von Kalk steigt, während anderseits ein Sinken der Temperatur eintritt.
Diese Grenzen werden merklich günstiger. wenn man das Verfahren etwas weiter ausgestaltet. Der Kalk kann in gewissen Grenzen durch Tonerde ersetzt werden. Wird der Tonerdegehalt erheblich angereichert auf etwa 15 bis 20 Prozent oder noch höher, so kann der Kalkgehalt entsprechend niedriger bleiben, etwa 45 bis a2 Prozent oder noch niedriger, ohne daß die Schlacke dagegen für den beabsichtigten Zweck unbrauchbar wird, wenn auch dabei ein höherer Kalkgehalt vorteilhafter wäre. Immer wird man deshalb mit dem Kalkgehalt zweckmäßig an die untere Grenze herangehen und diese Grenze durch Steigerung des Tonerdegehaltes möglichst nach unten drücken.
Kalk und Tonerde, die beide einen Schmelzpunkt von über 2ooo° haben, können in bestimmtem Verhältnis - etwa 5 Mol. Ca0 (d.7,8 Prozent) auf 3 Mol. Al,, 03 (52,2 Prozent) - bereits bei 140o° zusammengeschmolzen werden. Wird dieser Schmelzfluß der Schlacke zugesetzt und innig gemischt, so tritt dabei eine Wechselwirkung zwischen Schlacke und Zuschlag ein, die die Schlacke zur Weiterverarbeitung geeignet macht. Die Mischung von Schlacke und, Zuschlag in feuerflüssigem Zustand sowie die entsprechende Auswahl der Zuschläge, so daß die feuerflüssige Mischung ermöglicht wird, erleichtern das Verfahren, wenn natürlich auch dabei die erforderliche Wechselwirkung durch ausreichend hohe Temperaturen zuverlässig sichergestellt werden muß. Diese Art des Verfahrens eignet sich besonders für solche Schlacken, die in Kalkgehalt nur wenig unter der Grenze liegen und gleichzeitig knapp in Tonerdegehalt sind. Das Kalktonerdegemisch kann auch ebenso wie Tonerde allein in gleicher Weise zugegeben werden wie Kalk.
Menge und Art der Zuschläge kann zunächst ohne weiteres aus der Schlackenanalyse berechnet werden, indem man eine Zusammensetzung anstrebt, wie sie Schlacken besitzen, von denen man erfahrungsgemäß weiß, daß sie sich nach dem beabsichtigten Verfahren auf hydraulische Bindemittel - verarbeiten lassen. Daraus ergibt sich auch, ob man zweckmäßig Kalk allein beigibt oder Tonerde allein oder eine Kalktonerdemischung. Die Kalktonerdemischung kann, wenn sie flüssig j zugegeben werden soll, nur in engen Grenzen geändert werden, weil sonst der Schmelzpunkt rasch sehr hoch rückt. Diese Beschränkung I in der Zusamensetzung des Zuschlages hat 'weiter keine Nachteile, da dadurch nur eine Verbesserung des erzeugten Zementes eintreten kann, einerlei ob Kalk oder Tonerde mehr als nötig zugegeben wird. Das Ergebnis der Rechnung muß durch Probeschmelzungen nachgeprüft und nötigenfalls verbessert werden, da allerlei sehr verwickelte Einflüsse bestehen, insbesondere durch die unvermeidlichen Beimengungen.
Besonders einfach wird das Verfahren, wenn Schlacken, die sich gegenseitig ergänzen, wie hochbasische mit geringem Tonerdegehalt und schwachsaure mit hohem Tonerdegehalt, in feuerflüssigem Zustande zusammengemischt i werden. Dabei können natürlich auch noch Zuschläge gegeben werden.
Bei der umzuwandelnden Schlacke kann die Tonerde je nach den Verhältnissen .ganz oder teilweise in ihrer Wirkung durch Eisenoxyd (FZ 03) ersetzt werden, was für die praktische Durchführung des Verfahrens von großer Bedeutung ist. Kalk und Eisenoxyd können in bestimmten Verhältnissen - etwa i Mol. CaO (26 Prozent) und i Mol. Fez03 (74 Prozent) schon bei etwa i2oo° zusammengeschmolzen werden. Dieses Mischungsverhältnis kann auch in verhältnismäßig weiten Grenzen geändert werden, ohne daß der Schmelzpunkt, falls die Zugabe flüssig erfolgt, zu hoch wird. Auch Magneteisenerz (Fe304) kann dabei in gewissem Umfange benutzt werden. Je nach den Verhältnissen kann bei den I Zuschlägen wie bei der Schlacke der Kalk in mehr oder wenig weitem Umfange durch Magnesia (Mg O), erfindungsgemäß auch durch Baryt (Ba0), Strontian (Sr0) und Eisenoxydul (Fe0) ersetzt werden.
Die praktische Durchführung aller dieser G Möglichkeiten kann durch Zusatz von Flußmitteln sehr erleichtert werden. Insbesondere werden vorteilhaft solche Flußmittel angewandt, die bei ihrer etwaigen Zersetzung die Schlacke basischer machen. Die in den Rohstoffen enthaltenden Verunreinigungen wirken j meist auch schon als Flußmittel. Der Schmelzpunkt kann so stark gedrückt und die Dünnflüssigkeit wesentlich erhöht werden, wodurch die Mischung und Wechselwirkung ' ganz besonders erleichtert wird. Durch Probeschmelzungen ist festzustellen, ob die Flußmittel bzw: Verunreinigungen in der beabsichtigten -Menge in dem Enderzeugnis nicht schädlich wirken. Gewöhnlich ist das nicht der Fall.
Als Zuschlagstoffe kommen einerseits Bauxite und Eisenerze, anderseits Karbonate und Sulfate in Frage. Bei den ersteren ist die Auswahl zu treffen, daß der Gehalt an Kieselsäure möglichst gering bleibt. Bei den Karbonaten und Sulfaten gehen beim Erliit7en bzw. beim Mischen die Kohlensäure (CO,) bzw. Schwefel und Schwefelsauerstoffverbindungen weg. Die Sulfate wirken bei geeigneter Mischung meist als starke Flußmittel, z. B, Schwerspat (Ba S04) und sind deshalb besonders zweckmäßig. Der entweichende Schwefel .bzw. Schwefelverbindungen können aufgefangen und nach bekannten Verfahren verarbeitet werden. Ein Teil des Schwefels geht in .den Schmelzfluß über, ist aber meist dann in solchen Mengen und solchen Verbindungen vorhanden, daß das Endergebnis, die hydraulischen Bindemittel, davon nicht unbrauchbar werden.

Claims

PATENT--ANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Hochofenzementen, dadurch gekennzeichnet, daß von vornherein zur Verarbeitung auf Hochofenzement ungeeignete oder weniger geeignete Schlacken in schmelzflüssigem Zustande durch Zuschläge dazu geeignet gemacht werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschläge in. an sich bekannter Weise vorgeschmolzen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schlacken verschiedener Zusammensetzung in feuerflüssigem Zustande mit oder ohne Zuschläge zusammengemischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschläge aus Kalk und Tonerde oder deren Ersatzstoffen - ganz oder teilweise - bestehen, die für sich allein oder zusammen mit andern Stoffen in zweckmäßigem Verhältnis in an sich bekannter Weise gemischt sind. '^
5. Verfahren nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Schmelzfluß bzw. die Zuschläge Eisenoxyd (Fez 03) oder Eisenoxyduloxyd (Fe., 0J enthalten.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Schmelzfluß bzw. die Zuschläge Barvt (Ba0), Strontian (Sr0) oder Eisenoxydul (Fe0) enthalten.
7. Verfahren nach Anspruch r bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Gewinnung von Schwefel oder Schwefelverbindungen die Zuschlagstoffe in zweckmäßiger Mischung ganz oder teilweise in Form von Sulfaten in an sich bekannter Weise benutzt werden. B. Verfahren nach Anspruch r bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur leichteren Durchführung des Verfahrens in an sich bekannter Weise Flußmittel benutzt werden, sei es bei den Zuschlägen, sei es bei den Schlacken, sei es bei beiden.