DE1194306B

DE1194306B - Verfahren zur Herstellung von Zement

Info

Publication number: DE1194306B
Application number: DEO9842A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Asano
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1962-12-13
Filing date: 1963-12-12
Publication date: 1965-06-03
Also published as: GB984500A; BE641152A; US3298843A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C04b

Deutsche Kl.: 80 b-

Nummer: 1194 306

Aktenzeichen: O 9842 VI b/80 b

Anmeldetag: 12. Dezember 1963

Auslegetag: 3. Juni 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zement durch Verpressen eines Zementausgangsgemisches, welches als Kalziumverbindungen Kalziumoxyd und Kalziumkarbonat in einem bestimmten Verhältnis enthält, zu Formungen unter Druck und Kalzinieren dieser Formlinge.

In der Praxis war bereits ein Verfahren zur Herstellung von Zement durch Kalzinieren eines Zementausgangsgemisches in pulvrigem Zustand bekannt, welches als Kalziumverbindung Kalkstein oder Kai- ίο ziumoxyd enthielt. Es war ebenfalls bekannt, daß bei einem Zementausgangsgemisch, welches im wesentlichen Kalziumoxyd als Kalziumausgangsstoff enthält, das Kalzinieren leichter durchgeführt werden konnte als bei einem Zementausgangsgemisch, welches Kaiziumkorbonat als Kalziumausgangsstoff enthält.

Wird jedoch ein derartiges Zementausgangsgemisch für die Herstellung von Zement verwendet, so entweicht ein wesentlicher Teil des Ausgangsgemisches durch den Abzugskanal aus dem Zementofen und geht als Staub verloren. Dies verursacht Schwierigkeiten bei der Herstellung von Zement gewünschter Zusammensetzung, und deshalb wurde der Staub gewöhnlich durch Verwendung einer Vorrichtung, beispielsweise eines Elektrofilters mit großer Kapazität, wiedergewonnen.

Es war außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Zement durch Verpressen eines Zementausgangsgemisches, welches Kalziumkarbonat als Kalziumausgangsstoff enthält, zu Formungen und Kalzinieren dieser Formlinge geplant, jedoch wurde dieses Verfahren nicht durchgeführt.

Nunmehr hat man das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt, um die in der bekannten Technik auftretenden Mängel zu beheben.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Formungen mit großer Ausbeute durch Verpressen eines Zementausgangsgemisches, welches als Kalziumverbindung Kalziumoxyd und Kalziumkarbonat in einem bestimmten Verhältnis, wie nachstehend ausgeführt, enthält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung hochwertigen Zements zu schaffen, bei dem Formlinge in einem Ofen mit hoher Wärmeleistung kalziniert werden und die Staubmenge vermindert wird.

Weitere Einzelheiten und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Kalzium-Verfahren zur Herstellung von Zement

Anmelder:

Onoda Cement Company, Limited, Onoda
(Japan)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle,

Patentanwälte,

München 8, Maria-Theresia-Str. 6

Als Erfinder benannt:
Tadashi Asano, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 13. Dezember 1962 (55 060)

oxyd und Kalkstein in einem Gewichtsverhältnis von CaO zu CaCO₃ von über 45,4: 54,6 als Kalziumverbindungen enthaltendes Ausgangsgemisch zu Formungen verpreßt wird und diese anschließend kalziniert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Zementausgangsgemisch als zusätzlichen Bestandteil zumindest ein Bindemittel, welches Wasser, Erdalkalimetallhydroxyde, Mineralöle, beispielsweise Schweröl, pflanzliche Öle, beispielsweise Sojabohnenöl, Ablaugen aus der Zellstoffherstellung, natürliche und synthetische Klebstoffe sein kann.

Die erfindungsgemäß verwendeten Ausgangsstoffe wurden analysiert und die Ergebnisse in der folgenden Tabelle 1 zusammen mit deren Korngröße dargestellt.

Das Kalziumoxyd in der Tabelle wurde durch Kalzinieren von Kalkstein erzielt, und es enthielt Kalziumkarbonat in einer Menge von etwa 4,6 Gewichtsprozent.

Die Kupfergarschlacke war ein Nebenprodukt der Kupfergewinnung.

509 578/386

Tabelle

Ausgangsstoffe

Rückstand
im 88-/i-Sieb

Verbrennungsverlust

	Chemische Bestandteile, °/„	Fe₂O₃	CaO	MgO
SiO₂	Al₂O₃	0,1	53,7	0,6
2,5	0,4	0,2	89,5	1,0
4,2	0,7	8,1	0,8	3,0
59,3	19,0	1,7	0,5	0,8
89,8	5,0	43,8	11,2	2,4
34,7	8,4

insgesamt

Kalkstein

Kalziumoxyd

Tonerde

Kieselerde

Kupfergarschlacke

2,0
2,0
0,9
0,9
0,9

42,6
4,1
8,8
2,2

99,9

99,7

99,0

100,0

100,5

Die Zementausgangsgemische von Nr. 1 bis 11 der Tabelle 2, welche eine den folgenden Gleichungen (1) bis (3) entsprechende chemische Zusammensetzung aufweisen, wurden unter Verwendung der aus der Tabelle 1 ersichtlichen Ausgangsstoffe hergestellt.

^Ca0 (*/■> = ₂ 13 (i)

+ Al₂O₃(Vo) + Fe₂O₃(V₀) *

2,8 (2) 1,4 (3)

Al₂O₃(Vo) + Fe₂O₃(V₀)

Al₂O₃(Vo) Fe₂O₃(V₀)

Man erkennt, daß das Zementausgangsgemisch Kalziumoxyd und Kalziumkarbonat in unterschiedlichen Mengen, wie aus der folgenden Tabelle 2 ersichtlich ist, enthält.

Tabelle

Nrn. der Zement	CaCO,	CaO	Mischungsverhältnisse, °/₀	Kieselerde	Kupfergarschlacke
ausgangsgemische	0	70,5		8,1	3,5
1	7,1	64,2		7,9	3,4
2	14,4	57,8		7,6	3,3
3	22,0	51,2		7,4	3,2
4	29,6	44,4		7,1	3,1
5	37,5	37,5		6,8	3,0
6	45,5	30,4		6,6	2,9
7	53,8	23,0		6,3	2,8
8	62,2	15,6		6,0	2,7
9	70,9	7,9		5,8	2,5
10	79,9	0		5,5	2,4
11
	Tonerde \|
17,9
17,4
16,9
16,3
15,8
15,2
14,6
14,1
13,5
12,9
12,2

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die ausführliche Beschreibung der Zeichnung hingewiesen.

F i g. 1 ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen dem freien, in einer Zementschlacke enthaltenen Kalziumoxyd und einem Mischungsverhältnis von Kalkstein zu Kalziumoxyd zeigt;

F i g. 2 ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen den ab 5 mm zurückgehaltenen Formungen und dem Mischungsverhältnis von Kalkstein zu Kalziumoxyd zeigt.

Eine Zementschlacke wird wie folgt hergestellt: Ein Zementausgangsgemisch wird zwischen Walzen Po unter Druck von 100 kg/cm² in die Form einer Platte gepreßt und diese in Schnitzel von gewünschter Größe geschnitten. 5 g der Schnitzel werden in einen Platintiegel eingebracht. Ein Elektroofen wird auf 1000⁰C erhitzt, dann der Platintiegel in den Elektroofen gestellt, die Temperatur des Elektroofens 1 Stunde lang auf 1450⁰C erhöht und 15 Minuten lang aufrechterhalten, wodurch die Zementschlacke gebildet wird.

Die Zementschlacke wird abgekühlt und zur Bestimmung des Gehalts an freiem Kalziumoxyd analysiert.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wurde festgestellt, daß der Gehalt der Schlacke an freiem Kalziumoxyd stark abnimmt, wenn das Verhältnis von Kalziumoxyd zu Kalziumkarbonat über 45,4: 54,6 beträgt.

Wie ferner aus F i g. 2 ersichtlich ist, wurde festgestellt, daß die Platte nicht mit großer Ausbeute gepreßt werden kann, wenn die Kalziumkomponente des Zementausgangsgemisches nur aus Kalziumkarbonat besteht, daß sich jedoch die Ausbeute erhöht, wenn in dem Zementausgangsgemisch das Kalziumoxyd zusammen mit dem Kalziumkarbonat als Kalziumverbindungen verwendet wird. Insbesondere erhöht sich die Ausbeute stark, wenn das Zementausgangsgemisch Kalziumoxyd und Kalkstein als Kalziumverbindung im Verhältnis von Kalziumoxyd zu Kalziumkarbonat über 35,4: 64,6 enthält.

Es versteht sich, daß das in der Tabelle 1 aufgeführte Kalziumoxyd durch ein beliebiges Kalziumoxyd

ohne Rücksicht auf seinen Gehalt an Kalziumkarbonat ersetzt werden kann, und es kann deshalb jedes Kalziumoxyd zusammen mit Kalziumkarbonat verwendet werden, sofern das Verhältnis von Kalziumoxyd zu Kalziumkarbonat, wie oben erwähnt, über 45,4: 54,6 liegt.

Die Zementausgangsgemische werden unter Druck von über 50 kg/cm² verpreßt, um Formlinge zu erzielen, die bei der Bearbeitung nicht zerfallen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann jedoch der Druck bis unter 50 kg/cm² herabgesetzt werden, wenn dem Zementausgangsgemisch Bindemittel beigegeben werden, da diese den Formungen eine vorzügliche Härte verleihen. Außerdem bestehen gewisse Vorteile darin, daß die Kalzinierung der Formlinge gegenüber einem dieses Bindemittel nicht enthaltenden Zementausgangsgemisch gleichmäßig und mit verringerter Menge an Staub im Ofen durchgeführt werden kann. Die Bindemittel sollen in einer Menge von unter 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Zementausgangsgemisch, verwendet werden, weil ein übermäßige Menge davon ein Zerfallen der Formlinge hervorrufen kann.

Ferner kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung des Zementausgangsgemisch unter verringertem Atmosphärendruck hergestellt und das Verpressen gegenüber dem herkömmlichen Verfahren leicht durchgeführt werden, da keine Luft darin enthalten ist.

Wie oben aufgezeigt, hat die Erfindung den Vorteil, daß hochwertiger Zement mit gleichmäßiger Kalzinierung, einer hohen Wärmeleistung und einer verringerten Staubmenge hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht.

Das in Tabelle 1 aufgeführte Kalziumoxyd wurde zu pulvrigen Teilchen zerstoßen, wovon 20% auf dem 88^-Sieb zurückblieben. Tonerde, Kieselerde und Kupfergarschlacke wurden miteinander im Verhältnis von 60,7:27,4:11,9 vermischt und anschließend das Gemisch zu pulvrigen Teilchen zerstoßen, wovon 0,9 % ^auf dem 88^-Sieb zurückblieben. Das Zementausgangsgemisch wurde durch Vermischen des ersteren Kalziumoxydpulvers mit der letzteren Pulvermischung in einem Verhältnis von 70,5 : 29,5 Gewichtsprozent hergestellt.

Die folgenden drei Schlackearten wurden durch Verwendung des erhaltenen Zementausgangsgemisches hergestellt:

Im ersteren Fall wurde das Zementausgangsgemisch zwischen Walzen unter einem Druck von 100 kg/cm² zu einer Platte mit einer Stärke von etwa 15 mm gepreßt und die Platte in den Versuchsdrehofen von 800 mm Durchmesser und 8000 mm Länge mit einer Menge von 240 kg/Std. eingebracht und bei einer Temperatur von 1450°C kalziniert, wodurch Zementschlacke gebildet wurde.

Im zweiten Fall wurde dasselbe Zementausgangsgemisch mit einer Zellstoffablauge (spezifisches Gewicht = 1,25) in einer Menge von 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Ausgangsgemisch, vermischt und dann das Gemisch auf die gleiche Weise wie im ersten Fall dem Druck und der Kalzinierung ausgesetzt.

Im dritten Fall wurde dasselbe Zementausgangsgemisch direkt in denselben Versuchsdrehofen wie im ersten Fall mit einer Menge von 182 kg/Std. eingebracht und auf die gleiche Weise wie im ersten Fall kalziniert.

Dieser dritte Fall wird mit dem ersten und zweiten Fall verglichen, welche in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der vorher hergestellten Formlinge durchgeführt wurden. Wie man aus der folgenden Tabelle erkennt, ist die Menge des rückgewonnenen Staubes, bezogen auf die Schlacke, im dritten Fall etwa zweimal so groß wie die im ersten und zweiten Fall rückgewonnenen Staubmengen. Daraus folgt, daß das erfindungsgemäße Verfahren einen erheblichen technischen Fortschritt für das Zementherstellungsverfahren bringt.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Arten der Füllung	Bindemittel	Zufuhr menge kg/Std.	Ausbeute kg/Std.	Kalzinier temperatur ⁰C	Gesamtwärme verbrauch in 103 kcal/t Schlacke	Freies CaO in der Schlacke °/o	Rückgewonnener Staub kg/t Schlacke
Gepreßt Gepreßt Pulverisiert	Zellstoff ablauge	240 240 182	212 212 152	1450 1450 1450	2940 3020 3610	0,23 0,24 0,25	47 42 105

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Zement, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalziumoxyd und Kalkstein in einem Gewichtsverhältnis von CaO zu CaCO₃ von über 45,4: 54,6 als Kalziumverbindungen enthaltendes Ausgangsgemisch zu Formungen verpreßt wird und diese Formlinge anschließend in bekannter Weise kalziniert werden:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zementausgangsgemisch zumindest ein Bindemittel enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine oder mehrere der folgenden Verbindungen: Wasser, Erdalkalimetallhydroxyde, Mineralöle, pflanzliche Öle, Ablaugen aus der Zellstoffherstellung, natürliche und synthetische Klebstoffe, in einer Menge von weniger als 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Zementausgangsgemisch, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen