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Verfahren zur Herstellung von Zement Bei der gewöhnlichen Herstellung
von Zement wird von einem Rohmehl ausgegangen, das für Portlandzement aus Calciumcarbonat,
Kieselsäure und einer gewissen Menge Sesquioxyden zusammengesetzt ist und welches
in Drehöfen, Schachtöfen oder Sinterapparaten gebrannt wird, wodurch man Zementklinker
erhält, die neben Tricalciumsilicat als Hauptbestandteil ebenfalls Dicalciumsilicat
samt Calciumaluminium- und C.alcium.aluminiumeisenoxydenenthalten.
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Als Beispiel einer gewöhnlichen Zementherstellung kann ein Rohmehl
mit der folgenden Zusammensetzung erwähnt werden:
| Ca C 03 etwa i 2o Teile, |
| Sioo - 22 - , |
| R2 6, - 8 |
wobei R.,03 Sesquioxyde bezeichnet.
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Nach dem Brennen in irgendeiner bekamZ-ten Weise kann man aus diesem
Rohmehl einen Portlandzement mit ungefähr folgender Zusammensetzung erzielen,
Eine Schwierigkeit bei der Zementherstellung nach früheren Verfahren besteht darin,
hinreichende Zeit für das Brennen zu schaffen, da der Prozeß in vielen Fällen so
langsam verläuft, daß die Zeit sowohl für die Dissoziation der Kohlensäure des Kalksteines
als ;auch für die Bildung der verschiedenen Klinkermineralien nicht ausreicht.
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Dieser Schwierigkeit hat man bei den verschiedenen. Verfahren in verschiedener
Weise abzuhelfen versucht, so z. B. bei den Sinterprozessen dadurch, daß. große
Mengen Rückgut der zu sinternden Mischung zugesetzt werden.
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Jedoch bekommt man bei den gewöhnlichen Zementprozessen im Ballgemeinen
verhältnismäßig große Glühverluste wegen unzureichender Bildung von Klinkermineralien.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zementherstellungsverfahren,
bei dem die Schwierigkeiten, die mit der möglichst vollständigen Dissoziation, der
möglichst vollständigen Bildung von Klinkermineralienund Verminderung der Glühverluste
zusammenhängen, vermieden werden, während man gleichzeitig bei der Benutzung der
Erfindung nach Wahl entweder ein Produkt erzielen
kann, welches
in seinen Eigenschaften granulierter Hochofenschlacke ähnlich ist und welches in
:entsprechender Weise als Schlackenzement benutzt werden kann durch Mischung mit
Portlandzement, oder andererseits einen sehr hart gebrannten Portlandzementklinker
durch ein Verfahren, welches in kürzerer Zeit und mit weniger Glühverlusten als
bei den gewöhnlichen Zementherstellungsverfahren durchgeführt werden kann: Gemäß
vorliegender Erfindung wird die Zementherstellung in zwei Stufen durchgeführt, wobei
man in der ersten Stufe bei verhältnismäßig niedriger Temperatur (bis etwa i2oo°
C) und ohne vorausgehendes Feinmahlen .eine Beschickung brennt, die nur einen Teil
der für den Zement notwendigen Kalkmenge enthält und welche gegebenenfalls, aber
nicht notwendigerweise die für das Endprodukt notwendige Menge von Sesquioxyden
enthalten kann: Durch die Behandlung dieser Beschickung bei der angegebenen verhältnismäßig
niedrigen Temperatur erhält man ein Produkt, welches Calciumsilicate, hauptsächlich
Dicalciumsilicat enthält.
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Ist das Brennen ohne Zusetzung von Sesquioxyden durchgeführt worden,
so erhält man Diealciumsilicat in der Form eines labilen Produktes ((1-Kristalle),
welches beim Abkühlen unter Zerrieselung in y-Kristalle umgewandelt wird. Falls
.das Ausgangsprodukt Sesquioxyde in der gewöhnlichen Menge und gegebenenfalls .etwas
MgO :enthalten hat, erhält man ein stabiles Produkt, das bei rascher Abkühlung in
eine Form übergeht, die granulierter Hochofenschlacke ähnlich ist, und w elches
:als Zusatz zu Portlandzement in der gleichen Weise wie Hochofenschlacke benutzt
werden kann.
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Erfolgt die Behandlung in der hier besprochenen .ersten Stufe ohne
Zusatz von Sesquioxyden, .so werden dem Produkt nach der Zerrieselung weitere Mengen
Calciumcarbonat und Sesqüioxyde zugesetzt, und die Mischung wird .dann in der zweiten
Stufe .des Verfahrens einem erneuten Brennen unterworfen, wodurch man gewöhnlichen
Portlandzementklinker :erhält.
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. Als wichtiger Vorteil des neuen Verfahrens sei :erwähnt, daß es
nicht nur im Schacht-und Drehofen, sondern beispielsweise auch auf einem Saugrost
durchgeführt werden kann. Als weiterer und besonders wichtiger Vorteil tritt hinzu,
daß nach dem neuen Verfahren ein lagerfestes Zwischenprodukt erhalten wird. Es nimmt
nämlich kein Wasser auf, während das Produkt nach bekannten Verfahren Wasser aufnimmt
und somit nicht gelagert werden kann; außerdem verstaubt es leicht. Die Lagerfestigkeit
ist aber deshalb von besonderer Bedeutung, weil von dem Zwischenprodukt große Mengen
im Winter hergestellt und dann in der Luft gelagert werden können. Es ist endlich
nach dem neuen Verfahren nicht notwendig; das Wasser aus dem Kalk zu dissoziieren,
wodurch eine wesentliche Ersparnis .an aufzuwendender Wärme eintritt. Die Produkte
nach dem neuen Verfahren sind gleichmäßig und können daher genau dosiert werden:
Zusammenfassend ist also festzuhalten, daß nach der Neuerung in vielen Fällen zweifellos
mit billigeren Anlagen und einfacheren Mitteln bessere Zemente hergestellt werden
können als bisher. Der Hauptvorteil der Aufteilung des Verfahrens in zwei Stufen
ist metallurgischer Art, indem das Brennen von Kalkstein zu gebranntem Kalk schwerer
ist als das Brennen von Kalkstein in Anwesenheit von Kieselsäure und Eisenoxyd.
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Abschließend seien noch die phy=sikalischen Vorteile des neuen Verfahrens
erwähnt. Das Brennen eines Zementrohrnehls auf Saugrost ist mit gewissen Schwierigkeiten
verbunden.: Diese bestehen darin, daß ein voller Kalkzusatz leicht das Rohmehl zu
lang oder zu fett macht, so daß es sich leicht ballt, und es ist schwer, einen gleichmäßigen
Luftdurchgang zu erhalten; was für das Brennen notwendig ist, wenn man ein gutes
Produkt erhalten will. Wird .der Luftdurchgang zu klein, so wird die Brenntemperatur
zu niedrig und somit :der Klinker ungenügend gebrannt: Um dies zu vermeiden, setzte
man eine große Rückgutmenge zu und erhielt dadurch eine brennfähige Zusammensetzung.
Die Zusammensetzung des neuen Rohmehls für die zweite Stufe wird durch die überwiegende
Menge von Dicalciumsilicat (erste Stufe) weniger fett und mehr kurz, so daß es keine
Schwierigkeit bietet, ein gleichmäßiges Rohmehl zu erhalten, wenn der Luftdurchgang
derselbe ist. Somit ist die Aufgabe der Sinterung sauf Saugrost hauptsächlich die
Aufgäbe einer Herstellung des Rohmehls in einer derartigen Form, :däßdieselbe Luftdurchlässigkeit
leicht erreicht wird, und dies wieder ist eine physikalische Aufgabe, die von der
Oberfläche abhängig ist. Durch die erfindungsgemäß-:erfolgende Aufteilung wurde
erreicht, daß die Rohmehle ohne Schwierigkeiten gebrannt werden können.
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Als Beispiel für die Ausführung des vorliegenden Verfahrens . kannerwähnt
werden: a) Erste Stufe: Ein Rohmehl, bestehend aus 75 bis 8o Teilen CaCOg und etwa
22 Teilen Si02, wird bei einer Temperatur bis etwa i2oo° in. etwa io Minuten gebrannt.
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Man erhält ein DicaIciumsilicat in. 3-Kristallform, welches durch
Zerrieselung in ^I-Kristalle übergeht. Dieses Produkt wird dann mit weiteren etwa
q.o Teilen Ca C 03
und 8 Teilen R203 gemischt, wonach es in der
zweiten Stufe des Verfahrens wieder gebrannt wird, und zwar bei einer Temperatur
von iq.oo bis i5oo° C im Laufe einer Zeit von etwa io Minuten. Als Endprodukt erhält
man einen sehr hart gebrannten Klinker mit geringsten Glühverlusten: Die Gesamtzeit
für die zwei Brennperioden ist kürzer als die notwendige Brennzeit beim Brennen
von gewöhnlichem Portlandzement mit in gewöhnlicher Weise zugesetztem Rohmehl als
Ausgangsmaterial.
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b) Ein Rohmehl, bestehend aus etwa 75 bis 8o Teilen Ca. C 03, etwa
22 Teilen Si O. und etwa 8 Teilen R#03 und gegebenenfalls etwas Mg0, wird bei einer
Temperatur bis etwa i 2oo° C in etwa i o Minuten gebrannt und dann rasch abgekühlt.
Man erhält in dieser Weise ein teilweise granuliertes Produkt, welches granulierter
Hochofenschl,acke ähnlich ist und in der gleichen Weise wie diese benutzt werden
kann.
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Das vorliegende Verfahren kann ,ausgenutzt werden sowohl in Verbindung
mit der Zementherstellung in Drehöfen oder Schachtöfen als auch bei der Zementherstellung
nach dem Saugsinterverfahren.
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Im letzten Fall kann die erste Stufe des Verfahrens in einer Sinterpfanne
durchgeführt werden, die mit Bezug auf den Luftstrom in Reihe nach einer Sinterpfanne
geschaltet ist, in der das Brennen bei der zweiten Stufe des Verfahrens ,ausgeführt
wird, wobei die Wärme, die dann von der letzterwähnten Pfanne überführt wird, gegebenenfalls
in Verbindung mit einer Brennstoffschicht, die auf der unteren Pfanne angeordnet
oder in dieselbe hineingemischt worden ist, ausreichend ist, um die .erste Stufe
des Verfahrens durchzuführen.
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Das Verfahren kann selbstverständlich auch bei der Herstellung von
Tonerdezem:enten benutzt werden, wobei man in der ersten Stufe dem Bauxit einen
Teil des Kalksteines ohne vorhergehendes Feinmahlen zusetzt und nach dem Brennen
fein mahlt, wonach das erhaltene Zwischenprodukt mit dem Rest des Kalksteines gemischt
und zu Klinker fertiggebrannt wird, der schließlich in gewöhnlicher Weise gemahlen
wird.