DE250433C

DE250433C -

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Publication number: DE250433C
Application number: DENDAT250433D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01
Also published as: FR430126A; DE263179C

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vi 250433 KLASSE 80 h. GRUPPE

JULIUS ELSNER in BERLIN-FRIEDENAU.

Verfahren der Herstellung von Schlackenzement.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Mai 1910 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in der Herstellung von Schlackenzement und bezweckt die Verbindung von Kalk mit einem Gebläseofenschlackenzement bei einer Temperatur von ungefähr goo ° C. ohne Schmelzen oder Sintern, um einen hochgradig hydraulischen Zement zu erzeugen, welcher gut lagern kann und dessen Eigenschaften beliebig geändert werden können, um verschiedene

ίο Zwecke in der oben geschilderten Weise zu erfüllen.

Das Verfahren, welches aus einer Reihe einzelner chemischer Verfahrensabschnitte besteht, ist besonders zur Behandlung von sogenannter Rohstahleisenschlacke, welche ungefähr 40 Prozent Kalk enthält, geeignet, indem sie mit zusätzlichem Kalk bei einer niedrigen Temperatur chemisch verbunden wird, wodurch eine Steigerung der hydraulischen Eigenschaften mit der Zeit. eintritt, ohne daß zu dem teureren Klinkerprozeß gegriffen werden muß.

Es ist wohl bekannt, daß Gebläseofenschlacke auf verschiedene Weise in eine dem Portlandzement ähnliche Substanz überführt werden kann. Das vorliegende Verfahren betrifft eine Behandlung bei einer mäßigen Temperatur, d. h. bei ungefähr 900⁰C. Wenn geschmolzene Schlacke nach der vorliegenden Erfindung gekörnt wird, ist keine Wirkung auf die geschmolzene Schlacke selbst beabsichtigt; das Verfahren beginnt erst, wenn die Schlacke auf die oben erwähnte Temperatur abgekühlt ist. Das wesentliche Merkmal der ■ Erfindung besteht in einer chemischen Behandlung einer auf ungefähr 900 ° C. abgekühlten oder erhitzten Schlacke, wobei die besondere Form des Apparates keine Rolle spielt. Irgendwelche Mittel zum feinen Verteilen der Schlacke und zur Aufrechterhaitung der oben erwähnten Temperatur während ihrer. Behandlung können den beabsichtigten Zweck erfüllen. Erfinder hat gefunden, daß Kalifeldspat (Orthoklas) mit Kalk und Kochsalz bei dieser Temperatur heftig reagiert, ohne daß die geringste Schmelzung eintritt, jedoch beträchtliche Mengen von Kalk unter diesen Bedingungen mit dem Silikat eine chemische Verbindung eingehen. Eines der Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist die chemische Verbindung von Kalk mit Gebläseofenschlacke ohne Sintern oder Schmelzen. Einige andere Wirkungen sind jedoch erforderlich, um einen befriedigenden Zement aus Gebläseofenschlacke herzustellen..

Wenn Kalk mit Silikaten bei einer Temperatur von annähernd 900 ° C. eine chemische Verbindung eingeht, hat sich gezeigt, daß Alkalichloride oder Chlorkalzium die wirksamsten Kontaktsubstanzen sind. Ein geringer Prozentsatz von ein bis eineinhalb Prozent Kochsalz mit fein zerteilter Gebläseofenschlacke und Kalk vermischt, veranlaßt die Schlacke, sich mit überraschend großen Mengen von Kalk bei der niedrigen Temperatur von ungefähr 900 ° C. chemisch zu verbinden. Gleichzeitig wird die Schlacke in Säure löslich, während allerdings die hydraulischen Eigenschaften zu wünschen übrig lassen. Um diese zu verbessern, kann ein Salz von der Art des Magnesiumsulfats oder Eisenvitriols mit dem

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Kochsalz gemischt werden. Die Menge muß geringer sein als 2,5 Prozent des Ganzen, da ein starker Zusatz den Zement fehlerhaft macht. Aber auch mit diesem Zusatz wird kein befriedigender Zement erhalten, da er seine bindenden Eigenschaften in hohem Grade verliert, in der Tat in sehr wenigen Tagen aufhört, ein Zement zu sein. Der Zweck eines solchen Zusatzes, soweit die vorliegende Erfindung in Frage kommt, ist der, die Geschwindigkeit des nachträglichen Erhärtens in Wasser zu vergrößern; für gewisse Zwecke mag er jedoch fortgelassen werden.

Um den Zement fest zu machen, hat sich ein Zusatz von Kalkaluminat oder eine Mischung, welche Kalkaluminat enthält, als sehr vorteilhaft gezeigt.

Als ein Stoff, der bei 900° Kalkaluminat liefert, ist insbesondere das handelsübliche rohe Aluminiumsulfat mit einem Gehalt von 50 Prozent Wasser geeignet.

Aluminiumsalze als solche sind nicht sehr geeignet für einen trockenen Prozeß, da das einzige, dessen Verwendung aus wirtschaftliehen Gründen möglich wäre, nämlich rohes Aluminiumsulfat, nicht bis zu einem genügenden Feinheitsgrade gepulvert werden kann. Wenn dieses Salz gewählt wird, wird es mit gelöschtem Kalk in einer geeigneten Mühle gemischt, wodurch ein vollständig trockenes Pulver gewonnen wird, welches die Elemente des Kalkaluminats enthält. Ebenso kann natürlicher Bauxit als Rohstoff in ähnlicher Weise verwendet werden. Mit diesem Zusatz zu der Mischung und bei der Behandlung in einer aus Luft und Dampf gemischten Atmosphäre bei annähernd 900° C, wird ein Zement gewonnen, welcher seine Eigenschaften in absehbarer Zeit überhaupt nicht verliert.

Dehnversuche, welche in wöchentlichen Zwischenräumen angestellt wurden, zeigten beinahe genau das gleiche Resultat.

Die praktische Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung findet folgendermaßen statt:

Eine gewisse Menge fein zerteilter Schlacke wird in einen Schmelzofen, welcher ein rotierender sein kann, eingeführt. Die Schlacke kommt entweder heiß aus einem Körnungs- oder Zerstäubungsapparat beliebiger Bauart; sie kann jedoch auch durch eine feine Zerteilung bereits kalter Schlacke erzeugt werden. Die Schlacke wird entweder vor oder nach ihrer Einführung innig mit den folgenden Chemikalien gemischt:

1. mit einer geeigneten Menge fein zerteilten Kalkes,

2. mit e^ner die Kalkbindung begünstigenden Substanz, beispielsweise einem Alklalichlorid oder Kalziumchlorid,

3. im Bedarfsfalle mit einer geringen

Menge von Eisenvitriol oder einer alkalischen Erde,

4. mit einer geeigneten Menge einer bei 900 ° C. Kalkaluminat liefernden Substanz.

In dem Schmelzofen wird die Beschickung bei einer Temperatur von annähernd 900⁰C. gehalten, während ein Luft- und Dampfstrom über sie kontinuierlich streicht. Wenn die Entwicklung des Schwefeldioxyds aufhört, wird die Mischung herausgenommen und abgekühlt. Im Bedarfsfalle wird sie dann zu Pulver gemahlen, worauf sie einen marktfähigen Zement bildet. Mitunter kann es vorteilhaft sein, die Mischung in Gestalt von Pulver oder Mehl zu machen, so daß kein weiteres Mahlen erforderlich ist.

Bezüglich der Menge der Chemikalien hat es sich gezeigt, daß eine gewöhnliche weiße Roheisenschlacke, welche 43 Prozent Kalk (CaO) enthält, einen hochklassigen Zement ergab, wenn sie bei 900 ° C. in der folgenden Mischung behandelt wurde:

100 Teile Schlacke, 22,5 Teile Kalk (CaO), 0,75 Teile Kochsalz (NaCl), 0,75 Teile kristallisiertes Magnesiumsulfat (MgSO₁₁ + 7 H₂ O), 1,5 Teile des handelsüblichen rohen Aluminiumsulfats mit einem Gehalt von 50 Prozent H₂O.

Die Verhältnisse sind naturgemäß je nach der Zusammensetzung der Schlacke zu ändern; die oben angegebenen bilden nur ein Beispiel. Bei diesem ging praktisch der ganze Kalk eine chemische Verbindung mit dem Rest ein.

Die günstigste Temperatur für die chemische Wirkung liegt bei ungefähr 900 ° C. Die Atmosphäre muß derart sein, daß die Schwefelmenge, die in Form von Sulfiden in der Schlacke vorhanden ist, in schweflige Säure und Schwefelwasserstoff übergeführt wird, anstatt als Gips in dem Zement zu bleiben, was hauptsächlich durch die Oxydation an der Luft bewirkt wird. Zu diesem Zweck wird eine aus Luft und Dampf gemischte Atmosphäre benutzt. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Entfernung von Schwefel durch eine aus Dampf und Luft gemischte Atmosphäre an sich nicht neu ist, und daß weiterhin der Zusatz von Salzen, beispielsweise von schwefelsaurer Magnesia bereits vorgeschlagen ist, um die abbindenden Eigenschaften des Zementes zu verbessern. Zur Erläuterung der Größe der chemischen Wirkung ist eine Schlacke mit einem Gehalt von 2,53 Prozent Schwefel behandelt worden:

a) durch Oxydation an der Luft in einer offenen Muffel,

b) durch Oxydation in einer aus Dampf und Luft gemischten Atmosphäre in derselben Muffel.

Das sich aus a) ergebende Produkt enthielt 2,20 Prozent Schwefel, zeigte also eine bei-

nahe vollständige Umwandlung des Schwefels in Kalziumsulfat.

Das durch das Verfahren b) erzielte Produkt • enthielt nur 0,84 Prozent Gesamtschwefel, so daß also beinahe 70 Prozent entfernt wurden. Eine sichtbare Wirkung des Verfahrens b) war das Verbrennen des Schwefelwasserstoffes mit einer Flamme an der Muffeltür.

Kalziumsulfat ist im Zement nicht wünsehenswert, weil es das Abbinden verzögert. Zur Erläuterung sind zwei Proben Zement nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt worden:

a) in einer Atmosphäre von Luft allein,

b) in einer aus Luft und Dampf gemischten Atmosphäre.

Der Zement (a) erhärtete innerhalb 2 Stunden, während der nach dem Verfahren (b) hergestellte Zement in weniger als 10 Minuten erhärtete. Da es für Hafenbauten absolut notwendig ist, einen Zement zu verwenden, der in einer halben Stunde oder innerhalb einer geringeren Zeit abbindet und kein Zement mit einem großen Prozentsatz von KaI-ziumsulfat dieses tut, ist die Verbrennung in einer aus Luft und Dampf gemischten Atmosphäre sowohl nützlich als auch wesentlich in ■ Verbindung mit dem übrigen Teil des vorliegenden Verfahrens

Es sei noch bemerkt, daß die Entfernung des Schwefels für alle Fälle, insbesondere für solche, bei denen der Zement mit Eisen in Berührung kommt, von der größten Bedeutung ist. Deswegen wird auch insbesondere Schwefelfreiheit für Zement verlangt, der für den Export nach dem Auslande bestimmt ist.

Claims

Patent-An Sprüche:

I. Verfahren der Herstellung von Schlackenzement, dadurch gekennzeichnet, daß man Hochofenschlacke mit Kalk (in beträchtlichen Mengen) und mit Stoffen, die bei einer Temperatur von etwa 900⁰C. Kalkaluminat liefern, bei dieser Temperatür in Gegenwart einer Kontaktsubstanz, z. B. Kochsalz, aufeinander einwirken läßt.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einer Atmosphäre von Dampf und Luft verläuft, um gleichzeitig in bekannter Weise die Entfernung des in der Schlacke enthaltenen Schwefels zu bewirken.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgemisch fein zerteilte Salze, z. B. Magnesiumsulfat oder Eisensulfat, zugesetzt werden, um in bekannter Weise die hydraulischen Eigenschäften des zu erzeugenden Zementes zu verbessern.