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Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Zement mit hohen Anfangszugfestigkeiter
Es ist bekannt, daß der Gehalt an Alit, einem Tricalciumsilikat, und Celit, einem
mineralogischen Gemisch von eisen- oder manganhaltigen Mineralien, im erbrannten
Klinker und damit auch im Zement die Festigkeit bestimmt. Insonderheit ist der Gehalt
an Alit maßgebend für den Grad der Anfangserhärtung.
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Erfindungsgemäß wird nun die notwendige Menge an Alit und Celit dadurch
in einfachster Weise bei der Durchsinterung erreicht, daß man denn Zementrohmehl
Eisensilikat zusetzt bzw. als einfaches Äquivalent Mangansilikate verwendet.
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Es ist zwar bekannt, bei der Zementherstellung Korrekturmittel zu
verwenden, um die wechselnde Zusammensetzung der Hauptzementrohkomponenten auszugleichen
oder bestimmte Eigenschaften des Zementes zu erreichen, wie z. B. einen dem Meerwasser
oder sonstigen aggressiven Wässern widerstehenden Zement o-. dgl. Als solche Korrekturmittel
verwendete man Oxyde von Eisen oder Mangan in Form von Eisenerzen, Kiesabbränden,
Braunstein, Bauxiten usw. Durch den Zusatz solcher die Hydraulefaktoxen Eisen und
Mangan bestimmender Stoffe kam man in die Lage, hochwertigen Zement herzustellen;
denn es erwies sich, daß mit dem Gehalt an Eisenoxyd die Ausbildung der festigkeitstragenden
Mineralien im Zementklinker wuchs. Wenn es auch bekannt ist, daß die Hydraulefaktoren
Eisen und Mangan durch den teilweisen Schmelzfluß (Sintcrung) mit der Kieselsäure
des Rohmehls zur Mine-Talbildung im Klinker führten, so. war es doch schwer, die
notwendige intensive, weitestgehende Wechselwirkung und somit einen hohen Aufschlußgrad
der einzelnen Komponenten unter sonst normalen Bedingungen zu erreichen, wodurch
genügende Mengen Tricalciumsilikat (Alit) erzeugt werden. Lediglich durch Änderung
der Brenntemperatur und Brennzeit ließen sich annehmbare Werte herbeiführen.
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Wenn man nun weiter auch zur Erreichung bestimmter Eigenschaften,
nämlich in bezug auf das Quellen hydraulischer Bindemittel, Doppelsilikate, wie
Barium-Aluminium-Silikate und Barium-Eisen-Silikate u. dgl., Erdalkälisilikate oder
-sulfate, Schwerspat oder Cölestin zugesetzt hat, so war es dennoch nicht bekannt,
dadurch den Gehalt des Klinkers an Alit und Celit von vornherein in ausreichender
Menge sicherzustellen.
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Wird nun erfindungsgemäß Eisensilikat oder Mangansilikat oder Eisen-
und Mangansilikat an Stelle der Bestandteile dieser Verbindungen, also von Eisen-
oder Manganoxyd oder Eisen- und Manganoxyd, nebst Kieselsäure als Korrekturmittel
zugesetzt, so stellt sich heraus, daß die Wechselwirkung der Rohmehlkomponenten
leichter, schneller und weitgehender vor sich geht und daß der Aufschlußgrad des
Rohmehls ein höherer wird. Es wird schon bei verhältnismäßig niederen Temperaturen
eine genügende Menge
Alit gebildet, und der Zement weist eine besonders
hohe Anfangsfestigkeit auf. Wesentlich ist, daß das zuzusetzende Korrekturmittel
ein dem Zement, der ja auch aus Silikatverbindungen besteht, verwandtes Silikat
des Eisens oder Mangans im chemischen Sinne der Verbindung von Eisen, Mangan und
Kieselsäure darstellt, ohne daß - sonst irgendwelche chemischen Verunreinigungen
dieser Silikate in größeren Mengen vorhanden sind. Da das Eisen, wie bekannt, in
seiner Wirkung bei der Klinkerherstellung durch Mangan vertreten werden kann, so
haben erfindungsgemäß die Mangansilikate gegenüber den reinen Oxyden wie auch die
Eisensilikate dieselbe Bedeutung. Diese Eisen- oder Mangansilikate haben infolge
ihrer Beschaffenheit als Kieselsäureverbindungen die vorhin betonten hervorragenden
Eigenschaften. Sie stellen bei mineralogischer und petrographischer Untersuchung
einen einheitlichen Körper dar, der leicht reaktionsfähig ist. Die Silikate haben
vor allen Dingen niedrigere Schmelzpunkte als die Gemische von Oxyden und.Quarz,
mag hierbei auch rein mengenmäßig und chemisch gleichviel Eisen oder Mangan und
Kieselsäure vorhanden sein, wie z. B. bei den als Korrekturmittel oben angeführten
Eisenerzen, die ein Konglomerat von Eisenoxyd und Kieselsäure darstellen.
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Man ist also auf Grund vorliegender Erfindung in der Lage, von vornherein
die notwendigen Gehalte an Alit und Celit auf einfachste Weise festzulegen, ohne
besondere Betriebsverfahren anwenden zu müssen. Es vereinfacht sich der Brennbetrieb,
und es kann dieser ganz mit Rücksicht auf die Güte des zu erbrennenden Klinkers
eingestellt werden, während bisher diese Forderung zurücktreten mußte. Durch die
Anwendungsmöglichkeit der niedrigeren Temperaturen wird nicht allein gleichfalls
die Güte des zu erbrennenden - Klinkers gehoben, sondern es werden auch Brennzeit
und Köhleverbrauch herabgesetzt. Selbst bei Erhöhung des Kalkgehalts, d. h. damit
der Kalksättigungsgrad an die Grenze i oder 3 kommt, bleibt bei Anwendung des neuen
Korrekturmittels der Brennstoffverbrauch infolge seiner intensiven Reaktionsfähigkeit
geringer, ohne daß der Aufschlußgrad des Rohmehls beeinträchtigt wird bzw. zurückgeht,
d. h. also, daß selbst bei einem hohen Kalkgehalt infolge der celithalti= gen Grundmasse
wenig oder gar kein freier, ungebundener Kalk vorhanden ist, wodurch wiederum die
Güte des Klinkers, besonders in bezug auf die Zugfestigkeit, beeinflußt wird.
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Als Korrekturmittel kann man neben gegebenenfalls künstlich in stöchiometrischen
Mengen zusammengeschmolzenen Silikaten alle Schlacken des saueren Siemens-Martin-Verfahrens,
Puddelofenschlacken, Stoßofenschlacken, natürliche Eisen- und Mängansilikate u.
dgl. verwenden. Die Menge der notwendigen Korrekturmittel richtet sich nach der
chemischen Zusammensetzung des Rohmehls, und zwar so, daß der übliche Gehalt an
Eisen oder Mangan oder Eisen und Mangan erreicht wird; d. h. also, die verschiedenen
Moduln sollen in den normalen, bisher bekannten Grenzen liegen. Für gewöhnlich wünscht
man, wie es bekannt ist, einen Eisengehalt, der umgerechnet etwa 2 bis 611, Fe203
bzw. Mn2 0,3 im fertigen Klinker entspricht. Man wird normal, wie bekannt,
mit etwa 3 bis 4111 arbeiten. Führt man der Rohmühle nun ein Material zu, welches
die -normale Rohmehlzusammensetzung hat, d. h. daß die üblichen Moduln in den üblichen
Grenzen liegen, nur da.ß für eine genügende Sinterung zu wenig Flußmittel, also
Eisen oder Mangan, vorhanden sind, z. B. nur o,5°1°, so läßt sich leicht ausrechnen,
wieviel Eisen- oder Mangansilikate zuzusetzen sind, um auf den gewünschten Gehalt
an Fe203 oder Mn203 zu kommen, der den erstrebten Effekt bei der Klinkerherstellung
herbeiführt.