Verfahren zur Herstellung von Gips enthaltendem Zement. Es ist bekannt, dass man Gips zu Port landzement zusetzt, um die Abbindezeit des Zementes nach Wunsch zu beeinflussen, wo bei der Gips gewöhnlich -in der Form von rohem Gips (CaS0,, 21320) und in Hengen zwischen ? und 5 %u des Zementgewichtes zu gesetzt wird, wenn es sich um reinen Portland- zement handelt, wobei jedoch der Gipszusatz bis auf.' 25 % gesteigert werden kann,
wenn man es mit einem Schlacke enthaltenden Ze- inent zu tun hat.
Durch Erhitzung des rohen Gipses auf eine -zwischen 125 und<B>180'</B> liegende Tem peratur wird bekanntlich die Austreibung von 11-2 Molekülen Wasser aus dem Gips herbeigeführt und diese Form des Gipses ist als gebrannter Gips bekannt und dadurch ausgezeichnet, dass sie rasch abbindet. das heisst erhärtet, wenn inan -Nasser zusetzt.
Wenn die Brenntemperatur über 180 C gestei gert wird, dann gibt der Gips auch tlenRestteil seines Kristallisationswassers ab und nimmt einen Zustand an, den man als "totgebrannt" bezeichnet, in welchem Zustande der Gips überhaupt nicht oder doch nur sehr langsam abbindet, wenn Wasser zugesetzt wird.
Die Erfahrung hat nun gezeigt, dass die übliche Methode des Zusatzes von rohem Gips zu Portlandzement, nämlich der Zusatz von Gips zu Klinkern und die Vermahlung dieses Gemisches in einer Mühle kein gleichmässiges Produkt ergibt, so dass bei dem so erhaltenen Zement die Abbindezeit beträchtlich schwankt und Zemente, welche unter gleichen Bedin gungen hergestellt wurden, häufig grosse Ver schiedenheit bezüglich ihrer Abbindezeit auf weisen, worin ein grosser Nachteil liegt.
Ein eingehendes Studium dieser Verhält nisse hat zur Erkenntnis geführt, 'dass dieser Nachteil hauptsächlich auf die thermischen -Vorgänge zurückzuführen ist, welche in der Mühle herrschend sind und die zur Folge haben, dass der Gips manchmal als roher Gips und manchmal als gebrannter Gips im fer- ligen Zement vorhanden ist, woraus :ich die verschiedene Abbindezeit des Zementes in verschiedenen Teilen einer die Mühle verlas senden Zementmasse erklärt.
\Beil die Klinker beim Einführen in die Mühle eine wesentlich höhere Temperatur als die Umgebung zu besitzen pflegen und weil das Mahlgut sich durch die in der Mühle wirksam werdende Mahlenergie erwärmt, kann es leicht vorkommen, dass die Tempera tur des Mahlgutes über 120' oder selbst über 160 steigt, wenn der Zement sehr fein ge mahlen wird.
Einer weiteren Temperatur steigerung wirken gewöhnlich verschiedene Faktoren entgegen, besonders der Umstand, dass ein Teil der freiwerdenden Wärme dazu dient, das vom Gips abgegebene Kristallwas ser zu verdampfen und auch weil eine Wärmeausstrahlung von der Mühle in den äussern Luftraum eintritt, sowie. auch eine Verdampfung von -Wasser, welches an den Klinkern haftet oder von ihnen während der Lagerung an der Luft absorbiert -worden ist.
Aus dein Vorstehenden geht hervor, dass die Bedingungen zur Umwandlung von rohem Gips in gebrannten Gips in der Mühle sehr häufig erfüllt sein können, während ein Tot brennen des Gipses in der Mühle verhindert. wird.
Um sicher zu bestimmen, wie die Verhält nisse im einzelnen schwanken, wenn die Form, in welcher der Gips im Zement ent halten ist, sich ändert, sind verschiedene Ex perimente unternommen worden, welche die im Nachstehenden kurz angeführten Resul tate ergeben haben.
Die Form, in welcher sich der Gips im Zement befindet, ist von äusserster Wichtig keit für die Abbindezeit des Zementes. Die Abbindezeit eines gewöhnlichen, fein gemah- lenen, frischen Portlandzementes, der mit Gips gemisch ist, ist, wenn der Gips als roher Gips im Zement enthalten ist, sehr viel län ger (häufig 500 /o), als wenn der Gips im Zement in Form von- gebranntem Gips vor handen ist.
Wenn der Gips totgebrannt ist, dann tritt gegenüber gebranntem Gips eben falls eine Verlängerung der Abbindezeit ein je nach der Temperatur, bis zu welcher der Gips erhitzt wurde, so dass unter Umständen die Abbindezeit nur etwa 10 % kürzer aus- fällt als die Abbindezeit von Zement, der rollen Gips enthält.
Diese Angaben gelten sowohl für die Zeit, die gerechnet wird von dem Zusatz von Was ser zum Zement bis zum Beginn der Abbin- dung, als auch für die weitere Zeit, die ge rechnet wird bis zum vollkommenen Abbin den, und sie gelten nicht nur für Portland- zement mit einem Zusatz von Gips, sondern im wesentlichen auch für Zement, dem Hoch ofenschlacke oder dergleichen zugesetzt ivur de.
Die--angestellten Experimente haben auch gezeigt, dass der Zustand des Gipses einen grossen Einfluss auf die zum Vermahlen des Zementes erforderliche Energie ausübt. Wenn zum Beispiel gebrannter Gips zugesetzt wird. dann ist etwa 60 % mehr Zeit zum Mahlen des Zementes erforderlich, als wenn roher Gips oder stark überhitzter Gips zugesetzt wurde.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, welche aus diesen Experimenten mit Zement, dem verschiedene Arten Gips zugesetzt wurden, gezogen wird. Das Haupt merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Vermischung von Gips und Zement unter Bedingungen durchgeführt wird, welche die Anwesenheit von gebranntem Gips ausschlie ssen oder mit andern Worten, es werden Mass nahmen getroffen, wodurch sichergestellt wird, dass der Gips im Zement entweder in der Form von rohem Gips oder von tot gebranntem Gips enthalten ist. Nachstehend werden beispielsweise einige Massnahmen auf geführt, wie sie zur Erreichung der Erfin dungszwecke getroffen werden können: I.
Die Mühle, in welcher die Klinker und der rohe Gips gemahlen werden, wird wäh rend des Vermahlungsprozesses in geeigneter Weise gekühlt, zum Beispiel durch Beriese lung der Mühle mit Wasser, um zu verhüten, dass der rohe Gips auf eine Temperatur er liitzt wird, bei welcher die Umwandlung in gebrannten Gips beginnt.
II. Zur Verhinderung unzulässiger Tem peraturanstiege in der Mühle wird Wasser in Tropfen oder in zerstäubtem Zustande in das Innere der Mühle geleitet, und zwar in solcher Menge, dass durch die Verdampfung so viel Wärme verbraucht wird, dass eine Temperaturerhöhung bis zur Umwandlungs- tümperatur des Gipses ausgeschlossen wird.
III. Die Klinker werden zum Beispiel durch künstliche gekühlte Luft auf eine pas send niedrige Temperatur gekühlt, bevor sie in die Mühle für den Zweck der gemeinsamen Vermählung mit zugesetztem Gips eingeführt werden.
IV. Die Mahlkörper, welche unter dem Einfluss des Vermählungsprozesses in der Mühle heiss geworden sind, werden aus der Mühle herausgeführt und in geeigneter Weise abgekühlt und darauf erneut in die Mühle eingeführt. Die Abkühlung kann auch in einer besonderen Kammer erfolgen, welche in dem Mühlenkörp.er selbst in der Verlängerung der Mahlkammer vorgesehen ist. In dieser Weise werden die Mahlkörper so weit abge kühlt, dass .das aus Klinkern und rohem Gips bestehende Mahlgut die Temperatur nicht er reicht, bei welcher die Umwandlung in ge brannten Gips beginnt.
V. Der rohe Gips wird für sich fein ge mahlen und wird dann dem fein gemahlenen Zement zugesetzt, welcher vorher so weit ab gekühlt wurde, dass der Gips bei der Mi schung mit dem Zement nicht in den ge brannten Zustand übergeführt werden kann.
VI. Der Gips wird tatgebrannt entweder bevor er mit dem Zement gemischt wird, oder während er sich in Mischung mit dem Zement befindet. Das Tatbrennen des Gipses vor der Mischung mit dem Zement kann in einem Brennofen vorgenommen werden, der durch Verbrennungsgase beheizt wird, die einem Zementbrennofen entnommen werden und deren Temperatur hinreichend hoch ist, uni (las Tatbrennen des Gipses zu bewirken.
Ein anderes Verfahren würde darin bestehen, dem rohen Gips direkt oder indirekt die Hitze der noch heissen Klinker zuzuführen, zum Bei spiel dadurch, da.ss man den rohen Gips durch einen Klinkerkühler hindurchfährt, in dem die Klinker gekühlt und gewöhnlich bei einer Temperatur von etwa<B>1000'</B> C eingeführt werden. Der rohe Gips kann durch den Küh ler entweder in Mischung mit den Klinkern hindurchgehen oder er kann auch durch eine Wärme übertragende \Vand von den Klinkern getrennt gehalten werden.
Dieses Verfahren kann Anwendung fin den, gleichviel, ob der Klinkerkühler ein selbständiges Gebilde darstellt, oder ob er zum Beispiel von einer Verlängerung des Drehofens gebildet wird, in dem der Zement gebrannt wird. Im letzteren Falle kann der rohe Gips in den zum Kühlen der Klinker dienenden Endabschnitt des Ofens auf einer passenden Stelle hinter den den Ofen behei zenden Flammen eingeführt werden und dies kann mechanisch geschehen, zum Beispiel mit Hilfe eines Rohres mit Transportschnecke oder vermittelst Druckluft oder auf sonstige Weise.
Dadurch, dass man nur einen Teil des. Gipses in tatgebranntem Zustande zusetzt, während der Rest, wie üblich, in rohem Zu stande zugesetzt wird, unter Vermeidung sei ner Umwandlung in gebrannten Gips wäh rend der Vermählung oder Vermischung, lässt sich eine Abbindezeit erzielen, die zwischen der Abbindezeit liegt, vlelche sich ergibt, wenn entweder der ganze Gips tatgebrannt ist oder wenn überhaupt kein Teil des 7ugesetz- ten Gipses tatgebrannt ist.
Auf den beigefügten Zeichnungen sind verschiedene beispielsweise Einrichtungen dargestellt, welche für die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeignet sind. - Fig. 1 und 2 veranschaulichen im Längs schnitt bezw. in einem Querschnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1. eine Maschine, um vorher fein gemahlenen rohen Gips mit, fertig gemahlenem Zement zu vermischen; Die Fig. d und d sind Längsschnitte zweier verschiedener Formen von Einrichtun- gen, um Gips mit Hilfe von in Zementklin kern enthaltener Wärme totzubr.ennen.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung bezeichnet 1 eine Mischtrommel, welche auf hohlen Zapfen 2 läuft und auf ihrer Innenwandung mit geeigneten Hub- leisten 3 versehen ist. Die Zuführung des Materials zu der Mischtrommel erfolgt an dem linken Ende derselben durch den Zapfen 2, in dem eine Transportschnecke 4 sitzt.' Die Entleerung der Mischtrommel erfolgt durch den Hohlzapfen 2 am rechten Trommelende. der fein gemahlene rohe Gips wird dem Zu führungsstutzen am linken Ende der Trom mel durch ein Rohr 5 mit @ darin arbeitender Transportschnecke G zugeführt.
Gleichzeitig wird auch der fertig gemahlene Zement durch ein Rohr 7 mit Transportschnecke 8 zugeführt, wobei die beiden Rohre 5 und 7 sich nach einer gemeinsamen Kammer 9 öffnen, von deren Boden die beiden Stoffe durch ein schräg gestelltes Füllrohr zum Hoblzapfen 2 am linken Trommelende gelangen. Das Ze- inentzuführungsrohr 7 ist von einem Wasser mantel 11 umschlossen, durch den Kühlwas ser fliesst. Auf diese Weise wird der Zement bis zu dem Grade gekühlt, dass er den rohen Gips während der Mischoperation in der Ma schine nicht in gebrannten Gips umwandelt.
Die in der Fig. 3 dargestellte Anordnung dient dazu, rollen Gips mit Hilfe der Wärme von einen Zementbrennofen verlassenden Klinkern totzubrennen. Der Zementbrennofen ist ein Drehofen 12, unter dem eine drehbare Kühltrommel 13 angeordnet ist, welche die Klinker aus einer Kammer 14 durch eine Fallrinne 15 erhält, die in der Küljtrommel 13 mündet. Auch der rolle Gips wird der Fallrinne 15 zugeführt, und zwar aus einem Silo 16 vermittelst eines Zuführtisches 17.
Die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung ist der in Fig. 3 dargestellten ähnlich. In diesem Falle wird der rohe Gips jedoch nicht mit den Klinkern vermischt, sondern aus dem Silo 16 durch den Zuführtisch 17 durch ein Rohr 18 mit Transportschnecke geführt, welches Rohr von der Kühltrommel 13 umschlossen ist. Iin Röhr 18 wird der rohe Gips in totgebrannten Gips umgewandelt, in welchem Zustande er aus dem Rohr austritt und durch eine Rohr abzweigung 19 in einen Sammelbehälter ge langt. '
Process for the production of cement containing gypsum. It is known that plaster of paris is added to port land cement in order to influence the setting time of the cement as desired, where plaster of paris usually - in the form of raw plaster (CaS0 ,, 21320) and in Hengen between? and 5% of the cement weight is added if it is pure Portland cement, but with the addition of gypsum except for. 25% can be increased,
if you are dealing with a cinder containing slag.
By heating the raw plaster of paris to a temperature between 125 and <B> 180 '</B>, it is known that 11-2 molecules of water are expelled from the plaster of paris and this form of plaster of paris is known as burnt plaster and is therefore distinguished that it sets quickly. that means hardened when in-wet clogs.
If the firing temperature is increased above 180 C, the gypsum also gives off some of its water of crystallization and assumes a state that is called "dead burned", in which state the gypsum does not set at all or only very slowly when water is added becomes.
Experience has now shown that the usual method of adding raw gypsum to Portland cement, namely adding gypsum to clinker and grinding this mixture in a mill, does not produce a uniform product, so that the setting time of the cement obtained in this way fluctuates considerably Cements that were produced under the same conditions often show great differences in their setting time, which is a major disadvantage.
An in-depth study of these relationships has led to the realization that this disadvantage is mainly due to the thermal processes which are prevalent in the mill and which have the consequence that the plaster of paris is sometimes stored as raw plaster and sometimes as burnt plaster - Ligen cement is available, from which: I explained the different setting times of the cement in different parts of a cement mass leaving the mill.
\ Because the clinkers tend to have a significantly higher temperature than the surrounding area when they are introduced into the mill, and because the grist is heated by the grinding energy that is effective in the mill, it can easily happen that the temperature of the grist exceeds 120 'or even itself over 160 rises when the cement is ground very finely.
A further increase in temperature usually counteracts various factors, especially the fact that part of the heat released is used to evaporate the crystal water given off by the gypsum and also because heat radiation from the mill enters the outer air space, as well. also an evaporation of -water that adheres to the clinker or has been absorbed by them during storage in the air.
From your foregoing it appears that the conditions for converting raw gypsum to plaster of paris in the grinder can very often be met, while preventing the gypsum from burning dead in the grinder. becomes.
In order to determine with certainty how the ratios fluctuate in detail when the form in which the plaster of paris is contained in the cement changes, various experiments have been undertaken, which have resulted in the results briefly listed below.
The form in which the plaster is in the cement is of the utmost importance for the setting time of the cement. The setting time of an ordinary, finely ground, fresh Portland cement, which is mixed with gypsum, is much longer (often 500 / o) when the gypsum is contained in the cement as raw gypsum than when the gypsum in the cement is in Form of fired plaster is present.
If the plaster of paris is burned to death, the setting time is lengthened compared to burnt plaster depending on the temperature up to which the plaster of paris was heated, so that the setting time may only be about 10% shorter than the setting time of cement that contains rolls of plaster of paris.
This information applies both to the time that is calculated from the addition of water to the cement until the start of setting and for the further time that is calculated until complete setting, and they do not only apply to Portland cement with the addition of gypsum, but essentially also for cement, the blast furnace slag or the like added ivur de.
The - conducted experiments have also shown that the condition of the gypsum has a major influence on the energy required to grind the cement. For example when calcined plaster is added. then about 60% more time is required to grind the cement than if raw plaster of paris or very overheated plaster of paris was added.
The present invention is based on the knowledge derived from these experiments with cement to which various types of gypsum have been added. The main feature of the invention is that the mixing of plaster of paris and cement is carried out under conditions which exclude the presence of plaster of paris, or in other words, measures are taken to ensure that the plaster of paris in the cement is either in in the form of raw plaster of paris or of dead-burned plaster of paris. For example, some measures are listed below that can be taken to achieve the purposes of the invention: I.
The mill in which the clinker and the raw gypsum are ground is suitably cooled during the milling process, for example by sprinkling the mill with water to prevent the raw gypsum from being heated to a temperature which begins the transformation into plaster of paris.
II. To prevent unacceptable temperature rises in the mill, water is fed into the interior of the mill in drops or in an atomized state in such an amount that so much heat is consumed by the evaporation that a temperature increase up to the conversion temperature of the Gypsum is excluded.
III. The clinkers are cooled to a suitable low temperature, for example by means of artificially cooled air, before they are introduced into the mill for the purpose of joint grinding with added gypsum.
IV. The grinding media, which have become hot under the influence of the milling process in the mill, are taken out of the mill and cooled in a suitable manner and then reinserted into the mill. The cooling can also take place in a special chamber, which is provided in the Mühlenkörper.er itself in the extension of the grinding chamber. In this way, the grinding media are cooled down to such an extent that the grinding material, which consists of clinker and raw gypsum, does not reach the temperature at which it begins to convert to gypsum.
V. The raw plaster of paris is finely ground by itself and is then added to the finely ground cement, which has previously been cooled down to such an extent that the plaster of paris cannot be converted into the burned state when mixed with the cement.
VI. The plaster of paris is fired either before it is mixed with the cement or while it is in mixture with the cement. The actual burning of the plaster of paris before it is mixed with the cement can be carried out in a kiln which is heated by combustion gases taken from a cement kiln and the temperature of which is high enough to cause the plaster to burn.
Another method would be to add the heat from the still hot clinker directly or indirectly to the raw gypsum, for example by passing the raw gypsum through a clinker cooler in which the clinker is cooled and usually at a temperature of around <B> 1000 '</B> C will be introduced. The raw gypsum can either pass through the cooler in a mixture with the clinker or it can also be kept separated from the clinker by a heat-transferring wall.
This method can be used regardless of whether the clinker cooler is an independent structure or whether it is formed, for example, by an extension of the rotary kiln in which the cement is burned. In the latter case, the raw plaster of paris can be introduced into the end section of the furnace used to cool the clinker at a suitable point behind the flames heating the furnace and this can be done mechanically, for example with the help of a pipe with a screw conveyor or by means of compressed air or other means Wise.
A setting time can be achieved by adding only part of the plaster of paris in the fired state, while the rest, as usual, is added in the raw state, while avoiding its conversion into plaster of paris during the grinding or mixing, which lies between the setting time, which results when either all of the plaster of paris is fired or if no part of the set plaster is fired at all.
In the accompanying drawings, various devices are shown, for example, which are suitable for carrying out the method according to the invention. - Fig. 1 and 2 illustrate in longitudinal section respectively. In a cross-section along the line 11-II of FIG. 1, a machine for mixing previously finely ground raw plaster with ready-ground cement; Figures d and d are longitudinal sections of two different forms of equipment for burning plaster of paris to death with the aid of heat contained in cement liners.
In the device shown in FIGS. 1 and 2, 1 denotes a mixing drum which runs on hollow pins 2 and is provided with suitable lifting bars 3 on its inner wall. The material is fed to the mixing drum at the left end of the same through the pin 2, in which a screw conveyor 4 is seated. The mixing drum is emptied through the hollow pin 2 at the right end of the drum. the finely ground raw plaster of paris is fed to the feed nozzle at the left end of the drum through a pipe 5 with a screw conveyor G working in it.
At the same time, the ready-ground cement is also fed through a pipe 7 with a screw conveyor 8, the two pipes 5 and 7 opening to a common chamber 9, from the bottom of which the two substances pass through an inclined filling pipe to the wood peg 2 at the left end of the drum. The cement supply pipe 7 is enclosed by a water jacket 11 through which cooling water flows. In this way the cement is cooled to the extent that it does not convert the raw plaster of paris to plaster of paris during the mixing operation in the machine.
The arrangement shown in FIG. 3 serves to burn to death rolls of plaster of paris with the help of the heat from clinkers leaving a cement kiln. The cement kiln is a rotary kiln 12 under which a rotatable cooling drum 13 is arranged, which receives the clinker from a chamber 14 through a gutter 15 which opens into the cooling drum 13. The gypsum roll is also fed into the chute 15, specifically from a silo 16 by means of a feed table 17.
The device shown in FIG. 4 is similar to that shown in FIG. In this case, however, the raw gypsum is not mixed with the clinker, but instead is guided from the silo 16 through the feed table 17 through a pipe 18 with a screw conveyor, which pipe is enclosed by the cooling drum 13. In tube 18, the raw plaster of paris is converted into dead-burned plaster of paris, in which state it emerges from the pipe and reaches ge through a pipe junction 19 in a collecting container. '