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Herstellung von Zement aus Gips und Silikaten. Es ist bekannt, aus
Ton und Gips Portlandzement herzustellen. Auch in Verbindung mit Hochofenschlacke
benutzt man bereits Gips als alleiniges Zusatzmittel. Dabei werden die Reaktionsbedingungen
derart gehalten, daß eine völlige; Entsäuerung des schwefelsauren Kalkes erfolgt.
Diese Verfahren erfordern sehr hohe Temperaturen oder die Zugabe von Flußmitteln,
wodurch einerseits die frei werdenden Schwefeloxydgase, anderseits die erzeugten
Bindemittel weniger wertvoll werden. Außerdem benötigen die nach solchem Verfahren
hergestellten Schlackenzemente in den meisten Fällen noch alkalische Erreger.
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Die Nachteile zu beseitigen, ist durch die vorliegende Erfindung gelungen.
Denn es wurde ein Verfahren gefunden, einen den aus Hochofenschlacke hergestellten
Bindemitteln entsprechendem Zement herzustellen, indem man von Hochofenschlacke
oder noch günstiger von den Bestandteilen des minderwertvollen Tones oder analoger
Stoffe ausgeht und dem Erzeugnis bei der abschließenden Vermahlung keine Zusätze
zuzugeben braucht.
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Grundgedanke der Neuerung isst die Einverleibung von basisch-sch tvefelsaurem
Kalk bzw. Kalziumoxyd und Kalziumsulfat in einen schlackenartigen Grundstoff. Durch
den Gehallt an basisch,-schwefelsaurem Kalk unterscheidet sich der neue Zement grundsätzlich
von den bisher bekanntem Zementen. Als schlackenartige Grundstoffe können die verschiedensten
kalkarmen Mörtelbildner, wie z. B. Lava, Hochofenschlacke, Kesseltonschlacke, Kupolofenschlacke
usw., verwendet werden. Zweckmäßig erzeugt man den Zement in einem einzigen Prozeß.
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Zur Ausführung des Verfahrens stellt man, insofern man nicht von Hochofenschlacke
ausgeht, eine Mischung her aus Ton (oder analogen Stoffen) und einer solchen Menge
schwefelsauren Kalkes, daß nach der durch Erhitzung auf etwa izoo° erfolgten Austreibung
eines Teiles der schwefligen Säure, die aufgefangen und verarbeitet wird, ein nicht
nur der Hochofenschlacke entspre,hender Rückstand bleibt, sondern daß letzterer
gleichzeitig eine jeweils gewünschte Menge basisch-schwefelsauren Kalkes enthält.
Das Erhitzen des Gemisches sowie die Verwertung der frei werdenden Schwefeloxyde
geschieht nach einem der bekannten Verfahren. Bei vielfachen Versuchen !hat sich
erwiesen, daß beim Erhitzen. der verschiedensten Mischungen aus schwefelsaurem Kalk
mit Bestandteilen des Tones (bei Ausschluß, einer Zugabe von auf die Zersetzung
des schwefelsauren Kalkes gerichteten besonderen Stoffen) auf und über izoo° bis
zur Sinterungstemperatur von Portlandzement die Bestandteile des Tones so viel und
im wesentlichen nur so viel
schwefelsauren Kalk zu zersetzen vermögen,
als derjenigen Menge Ca0 entspricht, die sie aufnehmen, um die Zusammensetzung der
Hochofenschlacke zu erreichen. Die darüber in der Mischung vorhandene Menge schwefelsaurer
Kalk wird nicht völlig zersetzt, ondern mehr oder weniger ungefähr zur Hälfte, wobei
also basisches Sulfat entsteht. Dieses basische Sulfat übernimmt der gleichzeitig
gebildeten Hochofenschlacke gegenüber die Rolle des Basizitätsträgers und Erregers
der hydraulischen Eigenschaften, also die 1' unktion, die im Hochofenzemente von
dem darin enthaltenen Portlandklinker getragen wird. Da das basische Sulfat gegen
äußere Einflüsse ähnlich beständig ist wie Portland, so vertritt es letzteren auch
in dieser Beziehung praktisch mit gleichem Erfolge in. dem erzeugten Zemente, so
daß eine Wertminderung desselben bei längerer Lagerung nicht eintritt. Die erregende
Wirkung des basischen Sulfates auf die hydraulischen. Eigenschaften der Schlacke
erfolgt ähnlich wie seitens des Alits des Portlands im Hochofenzemente; nämlich
wie beim Anmachen der Alit Ca0 abspaltet, so geschieht dies auch seitens des basischen
Sulfates. Das dabei entstehende neutrale Sulfat und etwa frei vorhandenes neutrales
Sulfat unterstützen durch Hydratisieren und Kristallisieren den Abbinde- und Erhärtungsprozeß.
Das Produkt erweist sich als vollkommen raumbeständig.
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Man hat es nach vorstehendem in der Hand, durch entsprechende Abmessung
der Menge schwefelsauren Kalkes zur Menge des benutzten Tones (oder analogen Stoffes)
eine solchermaßen überschüssige Menge der ersteren in der Rohmischung zu verwenden,
daß das Erhitzungsprodukt ein gewolltes Verhält-nis gebildeter Hochofenschlacke
zu gebildetem basisch-schwefelsaurem Kalke besitzt. Je i nach der gewählten Zusammensetzung
und Erhitzungstemperatur kann das Produkt fest oder geschmolzen erzielt werden und
wird schnellstens gekühlt, am besten granuliert. In beiden Fällen ergibt das Erzeugnis
für sich vermahlen einen vorzüglichen Zement.
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Der Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber den bekannten ist der,
daß anstatt der wertvolleren Hochofenschlacke und des Zusatzes kostspieligen Portlandklinkers
als Ausgangsstoffe die billigen Bestandteile des Tones (oder analoger Stoffe) und
schwefelsaurer '' Kalk benötigt werden, daß als Nebenprodukt schweflige Säure erhalten
wird, daß die Zusammensetzung des erzeugten Zementes bezüglich des Gehaltes an basisch-schwefelsaurem
Kalk durch Gestaltung der Rohmischung in beliebig veränderlichen Grenzen j gehalten
werden kann, da.ß die Notwendigkeit des nachträglichen Zusatzes von Stoffen bei
der Vermahlun:g entfällt, was bei den bisher aus Hochofenschlacke hergestellten
Zementen trotz vieler Versuche praktisch und dauernd nicht gelang, und daß der in
dem vorliegenden neuen Zemente enthaltene basisch-schwefelsaure Kalk sich in fester
Lösung, also in viel innigerer und wirksamerer Berührung mit den übrigen Bestandteilen
befindet, als es durch Vermahlen von Schlacke mit Zuschlägen zu erreichen möglich
ist.
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Vorstehendes Verfahren läßt sich, wenn man von fertiger Hochofenschlacke
ausgeht, ausführen, indem man letztere entweder in noch flüssigem Zustande mit berechneten
Zuschlagmengen von schwefelsaurem Kalk versetzt und hierbei gegen Abkühlung schützt
bzw. durch Erhitzen Abkühlung verhindert, oder aber in erstarrtem Zustande mit schwefelsaurem
Kalk mischt und dann erhitzt. Man erhält in diesen beiden Fällen eine über die Bildung
von basischem Sulfat hinausgehende Umsetzung des schwefelsauren Kalkes infolge Wirkung
des in der Schlacke enthaltenen Schwefelkalkes, indem z. B. durch eine Schlacke,
die 4,5 Prozent CaS enthalten möge, ungefähr 25 Teile CaS04 völlig entsäuert werden
und hierbei das Ca0 in statu nascendi von der Schlacke leicht einverleibt wird,
so daß ihr hydraulischer Modul und damit ihr Wert steigt. Der über die durch das
CaS der Schlacke zerlegte Menge hinaus zugesetzte schwefelsaure Kalk setzt sich
in basisches Sulfat um und ergibt dadurch den die hydraulischen Eigenschaften der
Schlacke erregenden Komponenten. Basisches Sulfat und Schlacke in fester Lösung
miteinander stellen den Zement dar, wie im vorstehenden beschrieben. Immerhin können
in allen Fällen auch Reduktionsmittel zugefügt werden.