DE578204C

DE578204C - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Eisen oder seinen Kohlenstoffverbindungen oder -legierungen und von Portlandzement oder hydraulischen Kalken

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Publication number: DE578204C
Application number: DEB146298D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-10-20
Filing date: 1929-10-20
Publication date: 1933-06-10

Description

Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Eisen oder seinen Kohlenstoffverbindungen oder -legierungen und von Portlandzement oder hydraulischen Kalken Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Eisen oder seinen Kohlenstoffverbindungen oder -legierungen und von Portlandzement oder hydraulischen Kalken.
Es ist bekannt, daß die Schlacken der Hochöfen basische Silikate der Tonerde und des Kalkes sind, in welchen der Kalk sich im Zustande einer festen Lösung zu befinden scheint. Man weiß ferner, daß die Schlacken, welche rasch abgekühlt und gepulvert werden, durch Mischung mit einem geeigneten hydratisierten Kalk richtige Zemente geben können.
Ausgehend von diesen bekannten Tatsachen hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, in systematischer Weise durch rationelle Behandlung von Eisenmineralien in einem Arbeitsgang Eisen und Zement vom Typus des Portlandzementes herzustellen.
Man muß dabei berücksichtigen, daß die Zemente eine Mischung von Calciumsilikat und Calciumaluminat und einen geringen Anteil Eisenoxyd enthalten. Im Laufe der üblichen metallurgischen Behandlungen sind diese Elemente qualitativ in dem Schmelzbad zugegen; Kieselsäure und Tonerde sind in der Gangart des Minerals vorhanden und finden sich auch in der Asche der Kohle. Der Kalk wird als Flußmittel zugesetzt, wenn die Gangart nicht genügend enthält. In jedem Falle hat bei den gewöhnlichen Portlandzementen das Verhältnis zwischen Ca0 einerseits und der Summe der anderen Stoffe (Si02, A1203, Fe203) anderseits eine große Bedeutung. Dieses Verhältnis muß notwendigerweise innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden, welche einem Gehalt von 6o bis 7o % an Kalk entsprechen.
Weiterhin ist zu beachten, daß die Bildung des Portlandzementes unvereinbar ist mit dem Schmelzen der ihn zusammensetzenden Elemente, und der Zement kann nur durch Vereinigung der außerordentlich feinen Einzelteile erhalten werden, wobei nur die Sintertemperatur erreicht wird, um die Verbindung herzustellen.
Nach dem Vorhergehenden sind die Bedingungen, welche einzuhalten, sind, auf der einen Seite für die metallurgische Technik, auf der anderen durch die Fabrikationstechnik des Portlandzementes nicht gegensätzlicher Natur. Sie lassen die gebräuchlichen Bestandteile zu, wenn man aus der Technik der Herstellung von Eisen oder seinen Kohlenstoffverbindungen bzw. -legierungen im besonderen die Herstellungsverfahren im Drehofen berücksichtigt, bei welchem als Erhitzungsmittel eine Flamme benutzt wird, welche entsteht durch Verbrennung von bis zu einem geeigneten Grade gepulverter Kohle und Benutzung geeigneter Mengen Verbrennungsluft, d. h. solchen Mengen, daß gerade der notwendige Gehalt an Kohlenoxyd vorhanden ist, um eine Reoxydation des Eisenerzeugnisses zu verhindern.
Bei diesen Verfahren werden das Mineral, die Reduktionskohle und der Kalk innig gemischt vor ihrem Eintritt in den Ofen, und diese Mischung wird dann durch eine Flamme erhitzt, welche die oben genannten Eigenschaften besitzt.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die wesentlichen Bedingungen der metallurgischen Behandlung eingehalten werden und gleichzeitig f auch den Bedingungen für die Entstehung von Zement Rechnung getragen wird.
Grundsätzlich kann das neue Verfahren wie folgt gekennzeichnet werden: i. Man gibt'der Schlacke den notwendigen Kalkgehalt, wie ihn die chemische Analyse des Portlandzementes erfordert.
2. Man benutzt die- Einzelbestandteile dieses Zementes in einer für die Verbindung, welche der Zement darstellt, geeigneten Form, d. h. im Zustande eines durch Vermahlung bereiteten außerordentlich feinen Pulvers, eines ganz erheblich feineren, als dies die metallurgische Technik für sich erfordern würde.
Praktisch wird das Verfahren in einem Drehrohrofen ausgeführt, welcher in seiner Achse geneigt angeordnet ist und kontinuierlich mit einem Gemisch von Eisenmineral und einer Kohlenmenge beschickt wird, die notwendig und genügend ist, um die Reduktion des Minerals und gegebenenfalls die Carburierung des Metalls zu bewirken. Das Gemisch wird versetzt mit Kalk in solchen Mengen, welche nicht dem"'gewöhnlichen Kalkgehalt einer Schlacke von 45 bis 5o0/" sondern einer Schlacke von 6o bis 7o °/o entspricht, wobei die Menge auch größer gewählt werden kann, so daß die Schlacke 75 bis 8o % betragen kann, dies letztere in dem Fall, wenn man hydraulischen Kalk herzustellen wünscht.
Wenn die Gangart eines einzelnen Minerals von vornherein nicht einen genügenden Gehalt an Kieselsäure und Tonerde besitzt, wird er ergänzt durch Mischung von mehreren Mineralien oder mangels solcher durch Zugabe von Kieselsäure und Tonerde.
Das Gemisch wird einer Vermahlung unterworfen, die verhältnismäßig viel weiter getrieben wird als für einen metallurgischen Prozeß allein. Beispielsweise wird das Gemisch von Erz und kalkhaltigem Rohstoff vermahlen, vorzugsweise in Wasser, und die erhaltene Paste soll bei Naßsiebung auf einem Siebe von 4900 Maschen pro cm2 keinen höheren Rückstand als io °/o besitzen.
Wohl verstanden, dient diese extreme Feinmahlung des metallurgischen Systems nicht zur Erfüllung einer metallurgischen Notwendigkeit, sondern um einer Bedingung bei der Herstellung von Portlandzement zu genügen, und zwar der Bildung einer festen Lösung.
Vorzugsweise wird die Kohle zur Erhitzung dem Drehofen in- einem solchen Zerteilungsgrade zugeführt, welcher gestattet, während der Verbrennung in dem vorderen Teil des Ofens eine Zone der Verbrennung zu-Kohlensäure, in dem restlichen Teil der Ofenlänge eine Zone von Kohlenoxyd zu erhalten. Die Kohle wird zu diesem Zweck z. B. zu einer solchen Feinheit zerkleinert, daß nicht mehr als i bis 2 °/o Rückstand auf dem 4900 Maschensieb verbleiben.
Man erhält am Schlusse Metall, das von Körnern des Zementes eingeschlossen erhalten wird, wenn es wenig, oder nicht gekohlt ist. Es trennt sich jedoch von dem Zement infolge seiner Schmelzung zu 9o bis 95 %, wenn es stark gekohlt ist. Das Erzeugnis sieht mit seinen kleineren Zusammenwachsungen ziemlich ähnlich den Klinkern, welche man bei der üblichen Fabrikation von Zementen erhält. Unter anderen Bedingungen befindet sich das Metall in flüssigem Zustande in dem Zementkonglomerat und findet sich zu seinem größten Teil getrennt von Zement vor, wenn es stark gekohlt ist.
Das Nichtschmelzen der Schlacke macht die Verwendung beliebiger Ofenauskleidungen möglich, da die Angriffe auf diese außerordentlich vermindert sind. Das bedeutet aber gleichzeitig eine beträchtliche Erhöhung der Wirtschaftlichkeit.
Die den Ofen verlassenden Stoffe werden in einem Zementkühler gekühlt, und die wiedergewonnene Wärme wird dem Ofen durch die Verbrennungsluft, welche dabei vorgewärmt wird, wieder zugeführt.
Das Erzeugnis wird vermahlen, und das Eisen oder der Guß wird mit Hilfe eines Magnetscheiders ausgeschieden, Es istwichtig, zubeobachten, daß die Schlacke, obgleich sie nicht geschmolzen ist, folgende Funktion zu erfüllen hat: Das durch Kohlenoxyd nicht reduzierbare Eisensilikat wird umgewandelt in Kalksilikat durch den freien Kalk, und das Eisen wird so in Freiheit gesetzt. Der Kalk spielt so eine metallurgische Rolle, aber im übrigen dient er als aufbauender Bestandteil des Endproduktes Zement. Die Gangart dient auch als Ausgangsstoff für den Zement und wird so nutzbar gemacht dank der Verknüpfung der beiden Techniken der Metallurgie des: Eisens und des Portlandzementes. Der Schwefel des Schmelzbades wird in seiner Gesamtheit aus den erzeugten Metallen entfernt.
Das vorliegende Verfahren ist anwendbar auf alle Metalle, welche nach dem gleichen metallurgischen Verfahren wie Eisen behandelt werden können.
Wie man aus dem Vorstehenden sieht, ist der erhaltene Zement nicht vergleichbar dem Schlackenzement; denn der letztere wird lediglich hergestellt aus der Schlacke nach ihrer Entfernung aus dein metallurgischen Ofen, und seine Analyse, seine chemische Konstitution und seine Eigenschaften sind sehr verschieden von dem Portlandzement, welcher erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem Metall erzeugt wird.
Das erfindungsgemäß hergestellte Erzeugnis, der Zement, bzw. das neuartige Verfahren kann auch nicht mit Tonerdezement gleichgesetzt werden, dessen Herstellung durch Schmelzung, verbunden mit der Erzeugung von Eisen, bekannt ist. Bei dem bekannten Verfahren wird in einem vertikalen Ofen unter Benutzung eines großen Überschusses von Kohle aus Bauxit das Eisen freigelegt und eine flüssige Schlacke erhalten, welche nach Erkalten und Mahlung den Tonerdezement darstellt. Erfindungsgemäß wird jedoch Portlandzement bzw. hydraulischer Kalk hergestellt, ein Erzeugnis, welches durch einen Sinterprozeß erhalten wird, das in einfacher wirtschaftlicher Weise im Drehofen gewonnen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Eisen oder seinen Kohlenstoffverbindungen oder -legierungen und von Portlandzement oder hydraulischen Kalken, dadurch gekennzeichnet, daß eisenhaltige Zementrohstoffe mit zur Reduktion der Eisenverbindungen oder zur Carburierung des Eisens ausreichenden Kohlenmengen fein vermahlen werden und das Gemisch vorzugsweise im Drehrohrofen erhitzt wird durch eine Flamme, welche durch Verbrennung von Kohle in besonders fein gepulvertem Zustande gewonnen wird und mit einer Luftmenge, die geeignet ist, den zur Verhinderung einer Reoxydation des eisenhaltigen Erzeugnisses gerade notwendigen Gehalt an Kohlenoxyd zu liefern.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß die Rohstoffe zur Herstellung des Zementes zu einem außergewöhnlich feinen Pulver vermahlen werden.