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Verfahren zur Herstellung von kalkreichen, portlandzementähnlichen
Bindemitteln Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Zement durch Schmelzen. Die technisch bisher allein durch Schmelzung hergestellten
sogenannten Tonerdezemente sind zwar durch eine Reihe wertvoller Eigenschaften gekennzeichnet.
Ihre allgemeine Anwendung verbietet sich aber einerseits aus wirtschaftlichen Gründen,
andererseits wegen der besonderen Kalkempfindlichkeit dieser Zemente.
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Portlandzemente des Handels, in üblicher Weise durch Sinterung hergestellt,
zeigen, sofern sie den technischen Erfordernissen entsprechen, einen Silicatmodul,
der zwischen 2,o und 2,7 liegt bei gelegentlicher geringer Überschreitung
dieser Grenze. Daneben ist bereits der Vorschlag gemacht, bei der Herstellung von
Zementen durch Sinterung die Hydraulefaktoren derart abzustimmen, daß der Silicatmodul
unter 1,65 und der Eisen-bzw. Tonerdemodul gegebenenfalls- gleichfalls unter 1,65
liegt.
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Öfter ist bereits der Vorschlag gemacht, an Stelle der Sinterung die
Schmelzung zur Herstellung von Portlandzement zu setzen, ohne daß es aber bisher
gelungen ist, eine technisch befriedigende Lösung zu finden. Rohmischungen, welche
zu einem Portlandzement üblicher Zusammensetzung führen, haben einen außerordentlich
hohen Schmelzpunkt, der 200o° C und darüber beträgt; das sind Temperaturen, wie
sie nur der elektrische Ofen zu liefern vermag. In Erkenntnis dieser Tatsache hat
man wohl vorgeschlagen, durch Zusatz den Schmelzpunkt erniedrigender Stoffe, wie
Flußspat, Chromoxyd, Manganoxyd, Bleioxyd oder Magnesia, sowie neben den Flußmitteln
Eisenoxyd die Aufgabe zu lösen, wobei von Rohmischungen ausgegangen werden sollte,
die bezüglich der Kalkhöhe zwischen kalkreichen Portlandzementen und Romanzementen
stehen oder deren Zusammensetzung der Zusammensetzung der hydraulischen Hochofenschlacken
oder der Bauxitzemente entspricht. Nach einem anderen Vorschlage sollten Schmelzzemente
durch Verschmelzen von Asche und Hochofenschlacken gewonnen werden, und zwar entweder
Portlandzement oder Tonerdeschmelzzement oder hydraulische Zuschläge. Auch, hier
wird praktisch mit großen Mengen Flußmitteln gearbeitet, da die Asche beträchtliche
Anteile an Alkaliverbindungen u. dgl. enthält.
Die Vorschläge sind
unwirtschaftlich und wenig zum Erfolge führend. Unausbleiblich war schon eine recht
erhebliche Zerstörung des Ofenfutters.
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Überraschenderweise wurde gefunden, daß man durch Schmelzung Zemente
herstellen kann, welche als portlandzementähnliche Bindemittel anzusprechen sind,
in ihren Eigenschaften sich Tonerdezement nähern, sich von diesem aber durch eine
bedeutend wirtschaftlichere Herstellung und auch allgemeinere Verwendungsmöglichkeit
auszeichnen. Das neue Verfahren zur Herstellung von kalkreichen portlandzementähnlichen
Bindemitteln mit einem hydraulischen Modul zwischen r,25 und 2,25 durch - Schmelzen
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Silicatmodul auf einen Wert zwischen o,6 und
1, 5, vorzugsweise zwischen o,8 und 1,2, und der Eisenmodul (Tonerde : Eisenoxyd)
auf einen Wert zwischen o,6 und 2,0, vorzugsweise zwischen o,8 bis 1,5, eingestellt
wird, wobei hoher Gehalt an Kieselsäure und niedriger Gehalt an Eisenoxyd einen
hohen, niedriger Gehalt an Kieselsäure und hoher Gehalt an Eisenoxyd aber einen
niedrigen Wert des hydraulischen Moduls bedingen und wobei mit steigendem Silicatmodul
der Eisenmodul sich dem Wert i nähern muß.
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Der Silicatmodul, also das Verhältnis Si 02 : (A12 03 + Fee
08), soll nicht höher sein als 1,5 und nicht niedriger als o,6. Der hydraulische
oder Kalkmodul, also das Verhältnis Ca O : (Si 02 + A12 03 + Fee 0,) , soll
sich in den Grenzen 1,25 bis 2,25 bewegen. Vorteilhaft stellt man diesen entsprechend
dem gewählten Silicatmodul ein. Je niedriger dieser ist, um so niedriger kann auch
der hydraulische Modul sein.
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Für den Eisenmodul, also das Verhältnis A12 02 : Fee 0s, sind an,
sich relativ weite Grenzen möglich. Er kann zwischen 2,0 und o,6 schwanken. Die
besten Ergebnisse erscheinen unter sonst gleichen Bedingungen erreichbar, wenn der
Eisenmodul zwischen 1,5 und o,8 liegt, sich also einem Verhältnis i : i nähert.
Eine Erweiterung der Grenzen des Eisenmoduls auf die genannten Werte 2,o bis o,6
ist besonders dann leicht möglich, wenn der Silicatmodul sehr niedrig gehalten ist
und auch der hydraulische Modul sich im unteren Bereich bewegt.
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Betont sei dabei, daß eine scharfe Dosierung der Rohstoffe, wie es
bei zu sinternden Rohmassen unerläßlich ist, bei dem neuartigen Schmelzverfahren
sich als weniger wichtig erweist. Insbesondere fällt die Gefahr eines zu hohen Kalkgehaltes,
also einer Überschreitung der Treibgrenze, praktisch fort. Schon bei der Erschmelzung
der Masse läßt sich ein etwaiger zu hoher Kalkgehalt aus dem Schmelzverhalten erkennen.
Aber auch nach der unteren Grenze hin ist ein weiterer Spielraum gegeben, da durch
die Schmelzung eine vollständige Reaktion der Bestandteile gewährleistet ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens können alle für die Herstellung ,gewöhnlichen
Portlandzementes verwendbaren Rohstoffe benutzt werden. Meist wird jedoch ein Zuschlag
von Tonerde oder Eisenoxyd enthaltenden Stoffen notwendig sein, also beispielsweise
Zuschläge von leicht schmelzbaren Aschen, von Bauxit, von Eisenerz, von Kiesabbrand
u. dgl. Geeignete Ausgangsstoffe sind Schlacken, beispielsweise Hochofenschlacken.
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Zur Durchführung des Verfahrens können die verschiedenartigsten Ofen
benutzt werden. So seien beispielsweise erwähnt: Elektroöfen, Schachtöfen, Hochöfen,
Herdöfen, Flammöfen, Drehöfen, Konverter u. dgl. Die einfachste und wirtschaftlichste
Vorrichtung dürfte ein gewöhnlicher Flammofen sein, wie er in der Glas- und in der
Stahlindustrie Verwendung findet, mit Kohlenstaub- oder Ölfeuerung. Um die Schmelzmasse
zu bewegen, wird man beispielsweise bewegliche oder kippbare Ofen benutzen.
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Wie bei der üblichen Portlandzementherstellung durch Sinterung soll
möglichst mit oxydierender Atmosphäre gearbeitet werden, was vor allem für den Schluß
der Schmelzbehandlung gilt.
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Ein erfindungsgemäß erzeugter Zement besitzt beispielsweise nachstehende
ZusammensetzunZ:
| Kieselsäure ....:......... 16,7 |
| Tonerde . . . . . . . . . . , . . . . 8,3 |
| Eisenoxyd . . . . . . . . . . . . . . . 8,3 |
| Kalk .................... 61,o |
| Silicätmodul ............. i,oi |
| Eisenmodul ............. i,oo |
| Hydr. Modul............. 1,82. |
Dieser Zement zeichnet sich besonders durch rasches Erhärtungsvermögen aus.
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Die erfindungsgemäß erzeugten Zemente können sowohl für sich als auch
im Gemisch mit anderen im Sinter- oder Schmelzverfahren erzeugten Zearenten Verwendung
finden.