WO2010083801A1 - Verfahren zur herstellung eines sulfatbeständigen hydraulischen bindemittels mit sehr hohem alitgehalt und seine verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines sulfatbeständigen hydraulischen bindemittels mit sehr hohem alitgehalt und seine verwendung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2010083801A1 WO2010083801A1 PCT/DE2010/000020 DE2010000020W WO2010083801A1 WO 2010083801 A1 WO2010083801 A1 WO 2010083801A1 DE 2010000020 W DE2010000020 W DE 2010000020W WO 2010083801 A1 WO2010083801 A1 WO 2010083801A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- limestone
- alite
- diatomaceous earth
- firing
- kiln
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
- C04B7/421—Inorganic materials
- C04B7/424—Oxides, Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
- C04B7/421—Inorganic materials
- C04B7/427—Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00215—Mortar or concrete mixtures defined by their oxide composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00663—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like
- C04B2111/00672—Pointing or jointing materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/2015—Sulfate resistance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
- Y02P40/18—Carbon capture and storage [CCS]
Definitions
- the present invention relates to a novel process for
- a hydraulic binder from a kiln consisting of present as main components present finely ground limestone and at least diatomaceous earth as silicate component, and sintering aids, in which the kiln is designed depending on the purity of the limestone and the Kieseigurs so that by mixing the two main components Ratio of calcium oxide (CaO) to silicon oxide (SiO 2 ) of 3: 1 sets.
- Portland cement - are the raw materials limestone (CaCOs), clay (Al 2 O 3 - 2SiO 2 - 2H 2 O) with quartz sand (SiO 2 ) and after the known state of the art process following a pre-crushing Iron oxide (Fe 2 Os) mixed in a well-defined ratio to a so-called raw meal, where appropriate, correction substances such as bauxite, sand or iron ore are added.
- the -Rohmehl is further crushed, dried and then fed via a preheater a Drehrohofen dusty, in which from the raw meal at temperatures between 1250 ° C to 1450 0 C, the cement clinker is fired, so that after the thermal decomposition of the calcium carbonate (CaCÜ3 ) (so-called calcination reaction) a certain composition of CaO, SiO 2 , alumina (Al 2 ⁇ 3) and iron oxide (Fe ⁇ 3) is present.
- CaCÜ3 calcium carbonate
- alumina Al 2 ⁇ 3
- Fe ⁇ 3 iron oxide
- Another object of the present invention is to provide a binder which is resistant to sulfate.
- alite is formed by firing a mixture of limestone and a silicon source, such as
- Kieselguhr (diatomite) can be produced (see, inter alia, US 4,274,881 A, lines 20 to 23, column 5).
- Diatomaceous earth also known as mountain flour, diatomaceous earth, diatomaceous earth, diatomite, infusorial earth, pebble, novaculite, novaculite, tripel, tripolite, tripolite, celite
- the peculiarity of kieselguhr is its mineralogical and physical nature.
- the shells of the diatomaceous earth consist mainly of amorphous (non-crystalline) silicon dioxide (SiO 2 ) and have a very porous structure.
- the silica Due to the amorphous state, the silica is much more reactive than the crystal-formed SiO 2 in the quartz sand. Also, kieselguhr is much easier to grind up than quartz sand. The reaction of the silica (SiO 2 ) from the kieselguhr and CaO, which forms during the deacidification of the calcium carbonate, also starts much earlier.
- the raw material batch according to generally well-known in the prior art method with the addition of water and more Zus ⁇ tzffenn intimately mixed and pressed into Formkörpem.
- additives serve special substances that cause the formation of the glass phase as a sintering aid on the one hand and thereby favoring the solid state reaction between the after the deacidification of calcium carbonate (CaCOs) resulting reactive calcium oxide (CaO) and the amorphous silica (SiO 2 ) from the Contribute diatomaceous earth, and on the other hand, as mineralizers promote the formation of alite.
- CaCOs calcium carbonate
- CaO reactive calcium oxide
- SiO 2 amorphous silica
- the usual in the Kaisandsteinfertigung molding or roll press technology are used.
- the moldings are dried and fired in a subsequent process.
- the firing units used are tunnel kilns, shaft kilns or rotary kilns.
- the process control is preferably to be chosen so that a complete conversion of CaO is achieved in the kiln (free-lime share CaO-free less 1, 5 wt .-%).
- the kiln is - as usual when firing Portland cement clinker - cooled quickly.
- the cooling air is used to dry the molded bodies.
- the binder is ground to different Mahlfechen.
- the grinding finenesses are in the range of 3000 cmVg to 6500 cmVg.
- grinding aids which allow a reduction of the grinding energy costs are expediently added.
- the grinding fineness is determined by the usual method in cement technology (Blaine measurement).
- the grinding process used are grinding units which are suitable for the grinding of hard materials, but preferably those which permit a steep particle size distribution of the material to be ground.
- another, not previously mentioned in the literature sintering aid is added beyond that, namely recycled glass, in a correspondingly finely ground amount of up to 5 wt .-% added.
- Recycled glass is characterized by its health compatibility and ecological safety.
- the binder is characterized by a high proportion of reactive Alit, whereby high early and final strengths can be achieved. Tricalcium aluminate is not contained in the binder at all or only as an extremely small constituent. There is no need to delay the rapid hydration of the C3A in the early stage of solidification by the addition of dihydrate or other sulfate carriers. The absence of C3A opens opportunities for the production of cements with long processing times even at higher temperatures, eg. B. borehole cements for oil production.
- the cement produced by the method according to the invention is resistant to sulphate; by the absence of C3A no sulfa impulse arises as a result of the sulfa drug attack from sulphate-containing solutions.
- belite Due to the absence of the slow-reacting component belite in the clinker produced by the innovative process, a higher strength potential results due to high alite contents. Under normal construction site conditions, the hardening potential of the belite, which is known to react only under prolonged storage under water, does not come into play. Under normal construction site conditions, the Belit fraction present in Portland cements may be considered inert.
- the cements have favorable processing properties which can be adjusted to the respective field of application, have high early and final strength, are water-impermeable, resistant to carbonation and ultimately provide high protection of the steel reinforcement against corrosion.
- the fields of application for such binders are in the fields of chemical products such as tile adhesive, joint mortar, thin-bed mortar, adhesive and reinforcing mortar for thermal insulation systems, fillers, top plasters (precious plasters), concretes with high demands against attack by aggressive solutions containing sulfates and cloride , Deep hole cements for use in oil, gas, water or heat exploration and production drilling projects, as well as CO 2 resistant well cements for sealing CO2 storage.
- the inventive method for producing a hydraulic binder is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a variety of design variations are possible, which make use of the solution shown even with fundamentally different type of execution.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem Brenngut, bestehend aus als Hauptkomponenten vorliegendem feingemahlenem Kalkstein und wenigstens Kieselgur als silikatischer Komponente, sowie Sinterhilfsmitteln, bei dem das Brenngut je nach Reinheit des Kalksteins und des Kieselgurs so konzipiert wird, dass sich durch das Mischen der beiden Hauptkomponenten ein Verhältnis von CaO zu SiO2 von 3:1 einstellt, und das Brenngut anschließend einem Brennprozess unterworfen wird, bei dem das CaC03 des Kalksteins thermisch zersetzt wird und sich ein Alitanteil von > 90 Gew.-% im Brenngut ausbildet, wobei die Sinterhilfsmittel einerseits die Bildung einer Glasphase bewirken, welche eine Festkörperreaktion zwischen dem nach der thermischen Zersetzung des CaC03 entstandenen reaktiven Calciumoxid und amorpher Kieselsäure aus dem Kieselgur begünstigt, und andererseits als Mineralisatoren die Bildung von Alit begünstigen.
Description
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SULFATBESTÄNDIGEN HYDRAULISCHEN BINDEMITTELS MIT SEHR HOHEM ALITGEHALT UND SEINE VERWENDUNG
-1 -
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur
Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem Brenngut, bestehend aus als Hauptkomponenten vorliegendem feingemahlenem Kalkstein und wenigstens Kieselgur als silikatischer Komponente, sowie Sinterhilfsmitteln, bei dem das Brenngut je nach Reinheit des Kalksteins und des Kieseigurs so konzipiert wird, dass sich durch das Mischen der beiden Hauptkomponenten ein Verhältnis von Calciumoxid (CaO) zu Siliziumoxid (SiO2) von 3:1 einstellt.
Stand der Technik
[0002] Zur Herstellung von Zement - insbesondere Portlandzement - werden nach dem bekannten Stand der Verfahrenstechnik im Anschluss einer Vorzerkleinerung die Rohstoffe Kalkstein (CaCOs), Ton (AI2O3- 2SiO2- 2H2O) mit Quarzsand (SiO2) und Eisenoxid (Fe2Os) in einem genau festgelegten Verhältnis zu einem sogenannten Rohmehl vermischt, wobei gegebenenfalls Korrekturstoffe wie beispielsweise Bauxit, Sand oder Eisenerz zugesetzt werden. Durch Mühlen wird das -Rohmehl weiter zerkleinert, getrocknet und sodann über einen Vorwärmer einem Drehrohofen staubförmig zugeführt, in dem aus dem Rohmehl bei Temperaturen zwischen 1250°C bis 14500C der Zementklinker gebrannt wird, so dass nach der thermischen Zersetzung des Calciumcarbonats (CaCÜ3) (sogenannte Calcinierungs- reaktion) eine bestimmte Zusammensetzung an CaO, SiO2, Aluminiumoxid (Al2θ3) und Eisenoxid (Fe∑θ3) vorliegt.
[0003] Nach dem Mahlen unter Zumischung von Zumahlstoffen (Calci- umsulfat, Hüttensand, Flugaschen, Kalksteinmehl, gebrannter Ölschiefer, Trass u.s.w.) entsteht der eigentliche Zement. Bei diesem Vorgang bilden
sich künstliche Minerαlphαsen, welche für die hydraulischen Eigenschaften des Bindesmittels maßgeblich verantwortlich sind. Wichtigster Bestandteil des Zementklinkers ist die Mineralphase Alit (Tricalciumsilikat (3CaOxSiO2)), die dem Zement die gewünschten Eigenschaften wie ein schnelles Erhär- ten und eine hohe Festigkeit verleiht.
[0004] Beim anschließenden Klinkerbrennen bilden sich nach dem vorbeschriebenen Verfahren neben dem Hauptbestandteil Alit weitere Klinkerphasen wie Dicalciumsilikat [C2S -Belit), Calciumaluminat (C3A) und Calciumaluminatferrit (C4AF) sowie freies Calciumoxid (CaO). Oberhalb von einer Temperatur von ca. 125O0C bildet sich unter einer Abnahme des CaO-Gehaltes eine Schmelze, wobei sich verstärkt Alit bildet, der gewöhnlich einen Anteil von ca. 40 - 80 Gew.-% des Gesamtbindemittels darstellt.
[0005] Die üblichen Anteile der einzelnen Phasen im Zementklinker sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
[0006] Der Nachteil dieses nach dem Stand der Technik angewandten Verfahrens besteht darin, dass Calciumaluminat sehr schnell reagiert und ohne Zusatz eines Sulfatträgers zum schnellen Erstarren des Bindemittels führen würde.
[0007] Aus diesem Grund wird Portlandzementen vorwiegend Calcium- sulfat (Gips und/oder Anhydrit) beim Vermählen zugesetzt. Das Calciumaluminat macht aber den erhärteten Beton empfindlich gegen einen SuI-
fαtαngriff. Die Bildung von Ettringit bzw. ettringitähnliche Phasen durch einen Sulfatangriff führt bekanntermaßen zur Expansion, Rissbildung sowie schlussendlich zum Verlust der Festigkeit in Betonen und zementbasierten Bauwerken. Zudem ist aus der Zementchemie bekannt, dass Belit und Calciumaluminatferrit nur langsam reagieren. Diese Komponenten, die in jedem Portlandzement gemäß obiger Tabelle in unterschiedlichen Anteilen vorkommen, binden aber CaO, müssen gebrannt und gemahlen werden. Dies bedeutet, dass durch die Integration dieser beiden Phasen unnötige Energie verbraucht wird, obwohl der selektive Beitrag der Phasen zur Erhärtung sehr gering ist.
Darstellung der Erfindung
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Bin- demittel zu entwickeln, dass auch bei erhöhten Verarbeitungstemperaturen langsam abbinden kann und leicht auf entsprechende Verarbeitungsbedingungen einstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bindemittel zu schaffen, das sulfatbeständig ist. Hierzu ist es erforderlich, die Anteile an Belit (C2S), Calciumaluminat (C3A) und Calciumaluminatferrit (C4AF) im Bindemittel möglichst gering zu halten bzw. vorzugsweise vollkommen auszuschließen und den prozentualen Anteil an Alit (3CaOxSiO2) durch ein optimales Mischungsverhältnis im Brenngut möglichst hoch zu gestalten.
[0009] Erfindungsgemäß werden die voranstehenden Aufgaben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
[0010] Im Gegensatz zum üblichen Portlandzenentklinker werden erfin- dungsgemäß anstelle von Kalksteinmergel als Komponente mit hohem
CaO-Anteil und Ton/ Tonschiefer als Träger von SiO2, AI2O3 und Fe2Os hö-
- A - herwertigerer, also calziumcarbonatreicherer Kalkstein als Träger für CaO und Kieselgur als Träger von SiO2 einsetzt.
[001 1 ] Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, dass sich Alit durch Brennen einer Mischung von Kalkstein und einer Siliciumquelle, wie
Kieselgur (diatomite) herstellen lässt (vgl u.a. US 4 274 881 A, Zeilen 20 bis 23, Spalte 5). Kieselgur (auch Bergmehl, Diatomeenerde, Diatomeenpelit, Diatomit, Infusorienerde, Kieselmehl, Novaculit, Novaculite, Tripel, Tripolit, Tripolite, Celite genannt) ist eine weißliche, pulverförmige Substanz, die hauptsächlich aus den Siliziumdioxidschalen fossiler Kieselalgen (Diatomeen) besteht. Die Besonderheit der Kieselgur besteht in deren mineralogischen und physikalischen Beschaffenheit. Die Schalen der Kieselgur bestehen zum größten Teil aus amorphem (nicht-kristallinem) Siliziumdioxid (SiO2) und weisen eine sehr poröse Struktur auf. Durch den amorphen Zu- stand ist die Kieselsäure viel reaktionsfreudiger als das kristallin ausgebildete SiO2 im Quarzsand. Auch lässt sich Kieselgur viel leichter aufmahlen als Quarzsand. Die Reaktion der Kieselsäure (SiO2) aus der Kieselgur und CaO, das sich bei der Entsäuerung des Calciumcarbonates bildet, setzt außerdem viel früher ein.
[0012] Um die Anteile an Belit in dem zu erstellenden Alit-Brenngut aufgabengemäß so hoch wie möglich zu halten, ist es notwendig, das zu brennende Gemisch so zu erstellen, dass ein molares Verhätnis von Calci- umoxid zu Siliciumoxid von (zumindest) 3:1 erreicht wird. Das erfindungs- gemäße Bindemittel ist dabei so konzipiert, dass sich durch die Zusammensetzung des Brenngutes ein Alitanteil von >=90 Gew.-% bilden kann.
Herstellungsverfahren
[0013] Zur Herstellung von Zementklinker durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Rohstoffgemenge gemäß allgemein nach dem Stand der Technik bewährten Verfahren unter Zusatz von Wasser und weiteren
Zusαtzmitteln miteinander intensiv vermischt und zu Formkörpem verpresst. Als Zusatzmittel dienen besondere Stoffe, die als Sinterhilfsmittel einerseits die Bildung der Glasphase bewirken und dadurch zu einer Begünstigung der Festkörperreaktion zwischen dem nach der Entsäuerung des Calzium- carbonates (CaCOs) entstandenen reaktivem Calciumoxid (CaO) und der amorphen Kieselsäure (SiO2) aus dem Kieselgur beitragen, und andererseits als Mineralisatoren die Bildung von Alit begünstigen. Als Pressverfahren kommen die in der Kaisandsteinfertigung üblichen Formgebungsverfahren oder die Walzenpresstechnik zum Einsatz.
[0014] Die Formkörper werden in einem anschließenden Prozess getrocknet und gebrannt. Als Brennaggregate dienen Tunnelöfen, Schachtöfen oder Drehrohröfen. Die Prozessführung ist vorzugsweise so zu wählen, dass ein vollständiger Umsatz von CaO im Brenngut erreicht wird (Freikalk- anteil CaO-frei kleiner 1 ,5 Gew.-%). Um den im Brenngut gebildeten Alit zu stabilisieren, wird das Brenngut - wie beim Brennen von Portlandzementklinker üblich - schnell abgekühlt. Die Kühlluft wird zum Trocknen der Formkörper eingesetzt.
Ausführungsbeispiele
[0015] Unter Zugrundelegung der Tatsache, das im Alitgitter andere Oxide wie MgO, AI2O3, Fe2θ3, ZnO, CaF2, Mn2θ3, BaO, P2O5 eingebaut werden können und die Alitbildung stabilisieren, werden solche Komponenten über die Hauptbestandteile Kalksteinmehl und Kieselgur als Verunreinigungen in das Brenngemisch eingebracht, oder als Zusätze über bis zu 2 Gew.-%, alleine oder in Kombination zugegeben. Unter Berücksichtigung der in der Kieselgur vorkommenden Verunreinigungen verändert sich die Zusammensetzung des Brenngutes nur unwesentlich.
[0016] Je nach Einsatzgebiet wird das Bindemittel auf unterschiedliche Mahlfeinheiten gemahlen. Dabei liegen die Mahlfeinheiten im Bereich von
3000 cmVg bis 6500 cmVg. Für die Vermahlung von Produkten mit hoher Mahlfeinheit werden zweckmäßigerweise Mahlhilfsmittel die eine Reduzierung der Mahlenergiekosten ermöglichen, zugesetzt. Die Mahlfeinheiten werden nach dem in der Zementtechnologie üblichen Verfahren (Blaine- Messung) ermittelt. Als Mahlverfahren kommen Mahlaggregate zum Einsatz, die für die Vermahlung von harten Materialien geeignet sind, bevorzugt aber solche, die eine steile Korngrößenverteilung des Mahlgutes ermöglichen.
[0017] In vorteilhafter Ausführung wird darüber hinaus noch ein weiteres, bisher in der Literatur nicht erwähntes Sinterhilfsmittel zugesetzt, nämlich Recycling-Glas, in einer entsprechend feingemahlen Menge von bis zu 5 Gew.-% zugesetzt. Recycling-Glas zeichnet sich durch seine gesundheitliche Verträglichkeit und ökologische Unbedenklichkeit aus.
[0018] Die besonderen Eigenschaften des innovativen Bindemittes, das auf die spezifischen Anforderungen der angestrebten Anwendungsbereiche durch Zusatz von in der Baustoffchemie üblichen Betonzusatzstoffen wie Verzögerer, Beschleuniger, Verflüssiger, Stabilisatoren gezielt optimiert werden kann, werden erreicht durch die nachfolgenden Merkmale:
[0019] Das Bindemittel ist gekennzeichnet durch einen hohen Anteil an reaktivem Alit, wodurch hohe Früh- und Endfestigkeiten erreicht werden können. Tricalciumaluminat ist gar nicht bzw. nur als äußerst geringer Be- standteil im Bindemittel enthalten. Es besteht kein Erfordernis, die schnelle Hydratation des C3A im frühen Bereich des Erstarrens durch Zusatz von Di- hydrat oder anderen Sulfatträgern zu verzögern. Die Abwesenheit von C3A eröffnet Möglichkeiten zur Herstellung von Zementen mit langen Verarbeitungszeiten auch bei höheren Temperaturen, z. B. Bohrlochzemente für die Erdölförderung. Der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zement ist sulfatbeständig; durch die Abwesenheit von C3A
entsteht kein Sulfαttreiben infolge des Sulfαtαngriffs aus sulfathaltigen Lösungen.
[0020] Es bestehen ferner keine bzw. nicht nennenswerte Anteile an Belit. Durch das Fehlen der langsam reagierenden Komponente Belit in dem nach dem innovativen Verfahren hergestellten Klinker, resultiert ein höheres Festigkeitspotential durch hohe Alitanteile. Unter normalen Baustellenbedingungen kommt das Erhärtungspotential des Belits, das ja bekanntlich erst bei einer längeren Lagerung unter Wasser reagiert, gar nicht zum Tragen. Unter normalen Baustellenbedingungen kann der in Portlandzementen vorhandene Belit-Anteil als inert angesehen werden.
[0021 ] Es bestehen darüber hinaus keine oder nicht nennenswerte Anteile an der aluminatisch-ferritischen Phase C4AF. Auch der aus dem C4AF resultierende Festigkeitsbeitrag beim Erhärten von üblichen Portlandzementen dürfte vernachlässigt werden.
[0022] Aus dem so gewonnenen alitreichen Zementklinker werden Zemente mit besonderen Eigenschaften durch Feinmahlung und Zusatz von Zumahlstoffen wie Gips und/oder Anhydrit, Hüttensand, Kalkstein und Kieselgur oder anderen puzzolanisch wirksamen Materialien hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von innovativen und leistungsstarken hydraulischen Bindemittel mit den folgenden Eigenschaften der daraus herzustellenden Mörtel und Betone:
[0023] Die Zemente haben günstige, auf den jeweiligen Anwendungsbereich einstellbare Verarbeitungseigenschaften, verfügen über eine hohe Früh- und Endfestigkeit, sind wasserundurchlässig, beständig gegen Carbonatisierung und bieten letztlich einen hohen Schutz der Stahlbeweh- rung gegen Korrosion.
[0024] Die Anwendungsbereiche für solche Bindemittel liegen in den Bereichen bαuchemischer Produkte wie Fliesenkleber, Fugenmörtel, Dünnbettmörtel, Klebe- und Armierungsmörtel für Wärmedämmverbundsysteme, Spachtelmassen, Oberputze (Edelputze), Betone mit hohen An- forderungen gegen Angriff von aggressiven sulfat- und cloridhaltigen Lösungen, Tiefbohrzemente für den Einsatz bei Bohrprojekten für die Exploration und Förderung von Öl, Gas, Wasser oder Wärme sowie ferner CO2 - resistente Bohrlochzemente für die Abdichtung von CO2- Speichern.
[0025] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels aus einem Brenngut, bestehend aus
- als Hauptkomponenten vorliegendem feingemahlenem Kalkstein und wenigstens Kieselgur als silikatischer Komponente,
- sowie Sinterhilfsmitteln,
bei dem das Brenngut je nach Reinheit des Kalksteins und des Kieseigurs so konzipiert wird, dass sich durch das Mischen der beiden Hauptkomponenten ein Verhältnis von CaO zu SiO2 von 3:1 einstellt,
und das Brenngut anschließend einem Brennprozess unterworfen wird, bei dem das CaCO-3 des Kalksteins thermisch zersetzt wird und sich ein Alitanteil von > 90 Gew.-% im Brenngut ausbildet,
wobei die Sinterhilfsmittel
- einerseits die Bildung einer Glasphase bewirken, welche eine Festkörperreaktion zwischen dem nach der thermischen Zersetzung des CaCÜ3 entstandenen reaktiven Calciumoxid und amorpher Kieselsäure aus dem Kieselgur begünstigt,
- und andererseits als Mineralisatoren die Bildung von Alit begünstigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennprozess so geführt wird, dass das Calsiumoxid so vollständig zu Alit umgesetzt wird, dass ein Freikalkanteil von < 1 ,5 Gew.-% im Brenngut erreicht wird.
3. Verfahren (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Komponenten MgO, AI2O3, Fe2Ü3, ZnO, CaF2, Mn2θ3, BaO, P2O5 über bis zu 2 Gew.-% Zusätze eingebracht werden, um die Abbildung zu stabilisieren.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel auf Feinheiten im Bereich zwischen 3000 cmVg und 6500 cm2/g gemahlen wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Sinterhilfsmittel Recycling-Glas in einer entsprechend feingemahlen Menge von bis zu 5 Gew.-% zugesetzt wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009005610A DE102009005610B3 (de) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels |
| DE102009005610.6 | 2009-01-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010083801A1 true WO2010083801A1 (de) | 2010-07-29 |
Family
ID=42096698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE2010/000020 Ceased WO2010083801A1 (de) | 2009-01-21 | 2010-01-13 | Verfahren zur herstellung eines sulfatbeständigen hydraulischen bindemittels mit sehr hohem alitgehalt und seine verwendung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009005610B3 (de) |
| WO (1) | WO2010083801A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109305766A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种使用氢氧化钡与硅酸制备胶凝材料的方法 |
| CN114409283A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-29 | 滁州学院 | 一种阿利特-叶利米特水泥及其制备方法 |
| CN116924701A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-24 | 中国文化遗产研究院 | 水硬性石灰及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4119467A (en) * | 1977-05-17 | 1978-10-10 | Boris Izrailovich Nudelman | Cement and process for producing same |
| US4274881A (en) | 1980-01-14 | 1981-06-23 | Langton Christine A | High temperature cement |
| DE19540996A1 (de) * | 1995-11-03 | 1997-05-15 | Paul Loerke | Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker |
| RU2005110608A (ru) * | 2005-04-12 | 2006-10-20 | Сергей Алексеевич Зубехин (RU) | Способ изготовления быстротвердеющего портландцемента и способ изготовления бетона на его основе |
| US20080250981A1 (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-16 | Elizer Mark C | Energy conserving pozzolan compositions and cements incorporating same |
-
2009
- 2009-01-21 DE DE102009005610A patent/DE102009005610B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-01-13 WO PCT/DE2010/000020 patent/WO2010083801A1/de not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4119467A (en) * | 1977-05-17 | 1978-10-10 | Boris Izrailovich Nudelman | Cement and process for producing same |
| US4274881A (en) | 1980-01-14 | 1981-06-23 | Langton Christine A | High temperature cement |
| DE19540996A1 (de) * | 1995-11-03 | 1997-05-15 | Paul Loerke | Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker |
| RU2005110608A (ru) * | 2005-04-12 | 2006-10-20 | Сергей Алексеевич Зубехин (RU) | Способ изготовления быстротвердеющего портландцемента и способ изготовления бетона на его основе |
| US20080250981A1 (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-16 | Elizer Mark C | Energy conserving pozzolan compositions and cements incorporating same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109305766A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种使用氢氧化钡与硅酸制备胶凝材料的方法 |
| CN109305766B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-10-26 | 西安建筑科技大学 | 一种使用氢氧化钡与硅酸制备胶凝材料的方法 |
| CN114409283A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-29 | 滁州学院 | 一种阿利特-叶利米特水泥及其制备方法 |
| CN116924701A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-24 | 中国文化遗产研究院 | 水硬性石灰及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009005610B3 (de) | 2010-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11001527B2 (en) | Composite cement and method of manufacturing composite cement | |
| DE102011014498B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Klinkerersatzstoffes, Klinkerersatzstoff, Verwendung des Klinkerersatzstoffs, Zementklinker, Zement, Mörtel oder Beton, Verfahren zur Herstellung des Zementklinkers oder eines Baustoffs und Bauwerk | |
| CN110590198B (zh) | 一种钨尾矿胶凝材料及其制备方法 | |
| AU2014317427B2 (en) | Fluxes/mineralizers for calcium sulfoaluminate cements | |
| EP2404885B1 (de) | Neue Baustoffmischungen | |
| WO2013023732A2 (de) | Ternesit als anreger für latent-hydraulische und puzzolanische materialien | |
| EP3106445B1 (de) | Verfahren zur herstellung von hoch-reaktiven zementen | |
| JP5800387B2 (ja) | 土質改良材 | |
| EP3310737B1 (de) | Anreger mit niedrigem ph-wert für klinkerersatzmaterialien | |
| EP4253340A1 (de) | Zementzusatzmaterialien aus recycelter zementpaste | |
| EP2080742B1 (de) | Sulfat-Hüttenzement | |
| CN108675657A (zh) | 一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法 | |
| DE102009005610B3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels | |
| CN102515585A (zh) | 利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法 | |
| DE102010061456B4 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Baustoffzusammensetzung und ein Bindemittel für eine Baustoffmischung | |
| CN111943549A (zh) | 一种氧化镁复合膨胀剂及其制备方法 | |
| CN118307287A (zh) | 一种公路路面基层用胶凝材料及其制备方法和应用 | |
| EP2617691B1 (de) | Ternesit als Anreger für latent-hydraulische und puzzolanische Materialien | |
| EP4149902A1 (de) | Fein aufgemahlene portlandzementklinker in einem zementären mehrkomponenten-mörtelsystem für den einsatz als anorganisches chemisches befestigungssystem | |
| Dvorkin et al. | Composite binder obtained by using of dust from clinker kilns | |
| KR930008086B1 (ko) | 보톰애쉬(Bottom ash)를 주원료로 한 시멘트 제조방법 | |
| JP2014185042A (ja) | セメント組成物 | |
| WO2025190883A1 (de) | Chrom(vi)-reduzierter zementklinker | |
| DE102023119344A1 (de) | Baustoff, Verfahren zur Herstellung und Verwendung | |
| JP2024141561A (ja) | 組成物およびその製造方法ならびにセメントの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10707199 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10707199 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |