DE3324794A1

DE3324794A1 - Verfahren zur aufbereitung von gesteinen

Info

Publication number: DE3324794A1
Application number: DE19833324794
Authority: DE
Inventors: Baltasar Fidalgo Sobradelo de Valdeorras Orense López
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1983-07-09
Publication date: 1984-01-26
Also published as: GB2124201B; ES8308294A1; FR2530615A1; ES514166A0; LU84896A1; GB2124201A; BE897216A; GB8318558D0

Description

PATENTANWÄLTE _? 332^7 9 H

DlPL-ING. BUSCHHOFF ^

DlPL.-ING. HENNICKE
Dipl.- Ing. VOLLBACH

5 KÖLN/RH.

KAISER-WILHELM-RING 24

Reg.-Nr.

\-TfWL I KÖLN, den 7.7 1983

bitte angeben B/KX

Anm.: Herr Baltasar Fidalgo Lopez,

Sobradelo de Valdeorras, s/n. ORENSE (Spanien)

Titel: Verfahren zur Aufbereitung von Gesteinen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Gesteinen und insbesondere zur Aufbereitung von Schiefern aus Abfällen der besagten Gesteine, insbesondere Schiefern.

Seit Urzeiten sind Naturgesteine für den Bau von Gebäuden und öffentlichen Bauten eingesetzt worden, sowohl für Stützungszwecke als auch für Verkleidung, Schmuck und Bedachung. In Gebieten, die über keine geeigneten Steinbrüche verfügen, ist es erforderlich, die zu verwendenden Gesteine einzuführen, wie Marmor, Granit, Schiefer, usw., was ihren Einsatz als Folge der Transportkosten enorm verteuert, und zur gleichen Zeit fallen große Mengen von Abfall dieser Gesteine im Steinbruch selbst an, weil lediglich die "heilen" Blöcke kommerziell verwertet werden können, was den Einsatz des Steins im Bauwesen noch mehr verteuert.

Andererseits erhöht der Einsatz von Blöcken oder Platten aus Naturstein das Gewicht der tragenden Konstruktion, deren Fundamente und Bauteile so zu projektieren und auszuführen sind, daß sie in der Lage sind, dieses zusätzliche Gewicht der als Wandverkleidungen eingesetzten Steinblöcke und der als Dachverkleidungen verwendeten Steinplatten zu tragen.

Es sind bereits viele Versuche gemacht worden, um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, die auf das hohe Gewicht des Natursteins und die Knappheit heiler blöcke zurückzuführen sind, und um die Nachfrage von Baumaterialien "edlen" Aussehens in den Gebieten zu befriedigen, die diese von Natur aus nicht besitzen, una zwar durch den Einsatz von "künstlichen" Steinen, die im allgemeinen aus mehr oder weniger kleinen Natursteinstücken und einem hydraulischen Bindemittel oder einem modernen synthetischen Bindemittel Gestehen.

Allerdings können solche künstlichen Steine mit ' hydraulischen Bindemittel nicht universell eingesetzt werden, weil ihre mechanischen Eigenschaften nicht immer mit denen von Originalnaturstein vergleichbar sind, oder weil ihr Gewicht etwa dem des Natursteins entspricht, so daß kein Vorteil erzielt wird, insbesondere dann nicht, wenn die- Kunststeine zu Abdekkungszwecken eingesetzt werden sollen, ohne das Gewicht der Konstruktion fühlbar zu erhöhen.

Andererseits sind die künstlichen Steine mit synthetischem Bindemittel äußerst schwierig für Bauteile zu verwenden, die der Witterung ausgesetzt sind, weil sie normalerweise mehr oder weniger starke Verwitterungen erleiden, die auf atmosphärische Einflüsse, wie Licht, UV-Strahlen, Regen, usw. zurückzuführen sind; ferner werden sie häufig durch Abrieb beschädigt, weshalb sie auch nicht als Fußböden in den Gebäuden eingesetzt werden können.

Auch die künstliche herstellung von Platten aus aufbereitetem Gestein mit dem Aussehen von Naturschiefer für Zwecke der Dachdeckung auf der Basis von Asbest, Zement und Pigmenten ist nach einem halb-handwerklichen Verfahren versucht worden, das heißt, durcn Einzelherstellung von kleinen Fliesen aus Kunstschiefer. Dieses Verfahren birgt enorme ökologische Gefahren in sich, und zwar aufgrund der Verwendung von Asbest, dessen Einsatz in den Industrieländern in Frage gestellt und sogar untersagt ist, weil Asbest ohne Zweifel als Ursache von sehr ernsten Berufskrankheiten für die Personen angesehen wird, die der Einwirkung dieses Erzeugnisses ausgesetzt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein industrielles Verfahren für die Aufbereitung von Gesteinen, insbesondere von Schiefern, zur Verfugung zu stellen, mit dem die oben dargestellten Schwierigkeiten vermieden werden können.

Durch das Verfahren nach der Erfindung können Gesteinsreste jeder Größe genutzt werden, wodurch die Steinbrüche uneingeschränkt abgebaut werden Können.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die Herstellung von Baumaterialien für die Verschönerung von Gebäuden, ohne daß sich durch deren Verwendung das Gewicht dieser Gebäude fühlbar erhöht und ohne daß sich somit die Erstellung der tragenden Konstruktion, die andernfalls ein übermäßiges Gewicht tragen müßte, verteuert.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Baumaterialien sind wetterbeständig, weshalb sie einwandfrei für außenliegende Teile von Gebäuden wie Bedachungen, Terrassen, Treppen, Passaden, Einrichtungen im allgemeinen, usw. eingesetzt werden können.

In der folgenden vorliegenden Beschreibung wird besonders Bezug genommen auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Schietern, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist, da das beanspruchte Verfahren gleichermaßen auf jede beliebige andere Naturgesteinsart Anwendung finden kann.

In Übereinstimmung mit dem Verfahren nach der Erfindung wird von Abfällen oder Resten des betreffenden Gesteins ausgegangen, in diesem Fall Konkret von Schiefern, wie im vorhergehenden Absatz angeführt, oder von schiefrigem Material, das für die Weiterverarbeitung zu Naturschieferplatten nicht verwendbar ist; die besagten Schieferabfälle erfahren einen Mahlvorgang, der mit einem Kegelbrecher beginnt, danach gefolgt von einem in einer Walzenmühle; abschließend wird das Mahlgut in einem Sieb, Typ Zyklon, trocken selektiert.

Mit der im Zyklon durchgeführten Trockenselektierung werden mindestens fünf Fraktionen unterschiedlicher Korngrößen gebildet, die zwischen 0 und 3Ü liegen, im wesentlichen zwischen 0 und 16.

In einem letzten Schritt wird das Material in mindestens fünf verschiedene silos eingelagert; in jeaes dieser Silos wird das Mahlprodukt · einec bestimmten Korngrößenfraktion eingelagert, wobei zu berücksichtigen ist, daß das kleinste Korngroßenintervall zwischen 0 und 0,25 mm und das größte Korngroßenintervall zwischen 6 und 30, vorzugsweise zwischen 8 und. 16 mm liegen soll.

In separate Stahl- oder Polyäthylenbehälter wird ein synthetisches Bindemittel gegeben, welches ein Methacrylkunstharz sein kann, Typ MAMMA der Gattung DEGA-MENT 1370 DhIGUSSA, der, zum Beispiel, einen Kobaltpolymerisationsbeschleuniger enthält und der die folgenden Merkmale aufweist.

Im flüssigen Zustand
Viskosität unter 10 mPas
Dichte bei 20 °C 0,9 50 gr/cm³
Brechungsindex nD 20 ⁰C. Wert = 1,415
Färbung A.P.H.A. unter 50
Säureindex unter 1 ph

Im festet; Zustand

Rohdichte 1,2 gr/cm

2
Biegefestigkeit über 150 N/mm

2
Druckfestigkeit über 80 N/mm

2
Zugfestigkeit über 60 N/mm

Elastizität über 3 %
Wärmeleitfähigkeit 0,2 W-mk
Formbeständigkeit bei Hitze über 80 ⁰C
Linearkoeffizient bei Hitze 8.10
Wasseraufnähme - 0,1 %

Unabhängig davon wird in ein separates Gefäß ein Katalysator für die Polymerisation des Kunstharzes vom Typ organisches Peroxyd gegeben, wie Benzoylperoxyd, und zwar als Schlempe.

Nach Festlegung der Korngrößengrenzwerte des gemahlenen Schiefers und Beschickung der Kunstharzbehälter mit diesem Schiefer, mit Beschleuniger und Katalysator, werden - durch einen automatischen Mischer und über einzelne Kanäle - die erforderlichen Mengen gemahlenes Material, Harz, Beschleuniger und Katalysator in einen Eingangsmischbereich geleitet, wobei die erforderliche Zeit zum Fertigmischen sowohl von der Eigenart der Komponenten als auch ihrer Temperatur und der Umgebungstemperatur abhängt.

So, zum Beispiel, umfaßt, bei Raumtemperatur, die Mischungszeit im allgemeinen 10 bis 20 Minuten, und man erhält ein vollständig ausgehärtetes Erzeugnis in einer Form nach spätestens etwa 1 Stunde. Die Polymerisation des Harzes endet in dem Augenblick, in dem die Höchsttemperatur von etwa 70 ⁰C erreicht wird; das so aufbereitete Erzeugnis kann man einige Tage "reifen" lassen, wobei man berücksichtigen muß, daß die umgebende relative Luftfeuchtigkeit nach . der Formung nicht /nehr als 2 % betragen darf.

Für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es von grundlegender Bedeutung, eine Beziehung zwischen der Dicke des hergestellten Stücks und der Menge des verwendeten Harzes einzuhalten; so sind, z. B., während der Arbeiten an der vorliegenden Erfindung die folgenden Beziehungen herausgefunden worden:

Dicke	in mm	Harzanteil in %
10		4 -
7		6 -
2	,5	8 -
1		10 -
- 10
- 11
- 14
- 16

Sobald die vorbezeichnete Mischung vorbeireitet .ist, erfolgt ihr Abguß in Formen, die absolut sauber und trocken sein müssen und, tails es erforderlicii ist, einen überzug aus einem Entformmittel wie zum Beispiel einen überzug aus SiliKon haben können.

Die Formen bestehen vornehmlich aus Polyäthylen oder Stahl und sind, sofern es erforderlich ist, entsprechend verstärkt. Für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in Betracht zu ziehen, daß sich die Formen bis zu einer Temperatur von etwa 80 C nicht verziehen dürfen; außerdem müssen die genannten Formen resonanzfrei schwingen, um zu vermeiden, daß sich eine Dissoziation der Komponenten während des Verdichtungsvorgangs der Mischung und ein Verziehen der geformten Stücke ergeben.

Sobald die Formen mit der aufbereiteten Verbindung in der Eingangsphase des Verfahrens beschickt sind, werden sie mit irgendeinem bekannten Mittel, automatisch, von Hand, mechanisch oder pneumatisch, in eine resonanzfreie Rütteleinrichtung gebracht, wobei die mit der Mischung beschickten Formen in dieser Einricutung einer Vibration ausgesetzt werden, zum Beispiel auf Stahlvibrationstischen, und zwar bei einer Vibration im Bereich von 100 bis 150 Hz/Sek., was von der Schichtdicke der Masse in der Form abhängig ist.

Für das Verfahren der vorliegenden Erfindung können die aus Schiefergranuiat erstellten Mischungen, Synthetikharze, Katalysator und Beschleuniger ggfs. zusätzlich vor und/oder während und/oder nach dem Rütteln in den Formen mit natürlichen und/oder synthetischen Pigmenten eingefärbt werden, die mit dem Harz und den sonstigen eingesetzten Produkten verträglich si.nd, das heißt, daß diese Einfärbung in der Masse oder an der überfläche oder in kombinierter Form erfolgen kann, wenn das als angebracht angesehen wird. Im allgemeinen erfolgt die Einfärbung in der Masse unter Einsatz von synthetischen Pigmenten, wie Bayer-Grün und.die Oberflächeneinfärbung unter Einsatz von Naturpigmenten, wie Rußschwarz und Carbonblack; aller-, dings soll das keine Einschränkung sein.

Sobald das Rütteln beendet und die Mischung ausgefärbt ist, kann man ggfs. eine Lage einer natürlichen Isolierung aufkleben, wie z. B. Glasfaser, und zwar auf die Seite des Formerzeugnisses, die nicht die Sichtseite ist; anschließend können die Fertigerzeugnisse aus den Formen ausgehoben werden, die je nach Erfordernis Größen von 1 cm χ 1 mm bis 50 cm ■ χ 5Ü cm χ 1 cm oder mehr aufweisen können; hierbei handelt es sich um Angaben in Beispielform, keineswegs um einschränkende Angaben.

Gleichermaßen können die Formteile verschiedenartige Reliefs und/oder unterschiedliche Formen aufweisen, oder sie können ggfs. eingelassene Stahlteile für ihre Verankerung aufweisen mit dem ZieL, vorbereitende Arbeiten für ihre Anbringung auszuschalten, wobei die eingelassenen Teile und/oder Hilfselemente vor dem Rütteln und vor dem Aushärten der Mischung aus Harz

■ - sr -11

und-Schiefergranulat einzubringen sind.

Die ausgeformten Teile sind an einem ebenen und gut belüfteten Ort zu lagern bis sie vollständig ausgekühlt sind; anschließend sind sie in der Lage, die mechanischen und chemischen Beanspruchungen wie ein Naturstein aufzunehmen.

Die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugten Schieferplatten können aufgrund ihres guten elektrischen Widerstands und ihres gegenüber Naturschiefer geringeren Gewichtes auch als Isoliermaterial für die Herstellung elektrischer Apparate eingesetzt werden.

Im folgenden werden einige Beispiele zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung angegeben, die mit zur Erläuterung dienen, aber die Erfindung nicht einschränken.

BEISPIEL 1

Schieferabfälle wurden in einer Kegelmühle und danach in eint: Walzenmühle gemahlen; das Mahlgut wurde in der Weise gesiebt, daß sich Anteile mit den folgenden Korngroßengrenzen ergaben:

1) - von 8 bis 16 mm,

2) - von 4 bis 8 mm,

3) - von 2 bis 4 mm,

4) - von 1 bis 2 mm,

5) - von 0,5 bis 1 ram, ■

6) - von 0,25 bis 0,5 mm,

7) - von 0 bis 0,25 mm.

- 10 -

In einem zweiten Schritt wurden gleichzeitig die folgenden Gewichtsteile (ρρ) der im folgenden aufgeführten Anteile kombiniert: 26 ρρ der Klasse 4), 19 pp der Klasse 5), 8 pp der Klasse 6) mit 2 pp Katalysator und 14 pp Harz, das den Polymerisationsbeschleuniger bei Raumtemperatur enthält, und zwar für eine Zeit von ungefähr 10 Minuten; im Anschluß daran wurde die Masse in (A.d.U.: unleserlich) Polyäthylenformen einer Größe von 15 cm χ 15 cm χ 1 cm, ca., geschüttet, deren Boden die Struktur von Naturschiefer nachahmt und die durch Einnebelung mit einem Silikonöl zum Ausformen vorbehandelt worden waren. Die so beschickten Formen wurden in eine Vibrationseinrichtung gebracht, wo sie einem Vibrationsvorgang mit 100 bis 150 Hz/Sek. und der Polymerisation des Harzes über eine Zeitdauer von etwa 1 bis 5 Minuten ausgesetzt wurden, bis eine Temperatur von etwa 70 °C erreicht wurde. Nach ungefähr 2 bis 3 Stunden wurde auf die in der Form sichtbare Fläche der geformten Masse eine Lage eines natürlichen Isolierinaterials, wie Glasfaser, aufgeklebt und im Anschluß daran, als das Isoliermaterial klebte, wurden die so hergestellten Teile ausgeformt, die ein ausgezeichnetes Aussehen von Naturschiefer zeigten; sie wurden einige Tage an einem ebenen und belüfteten Ort eingelagert.

Diese Formteile wurden in der oben dargestellten Form sowohl in der Masse als auch an der Oberfläche eingefärbt.

- 11 -

BEISPIELE 2 BIS 4

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die Mengen in pp der verschiedenen Anteile des gemahlenen Schieferprodukts und der eingesetzten Harze entsprechend der folgenden Tabelle verändert wurden:

	Beisp.2	TABELLE	Beisp.4(pp)
ANTEIL (Kl.)	0	(PP) Beisp.3(pp)	26
1 .	0	0	20
2	26	26	33
3	19	19	10
4	12	13	7
5	10	9	4
6	33	6	20
7	2	27	2
Katalysator	sator 11	2	6
Harz + Katalv	9

Es wurden Erzeugnisse ähnlich denen des Beispiels 1 erzeugt.

Im folgenden werden die mechanischen Eigenschaften der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugten Produkte aufgeführt, die auf Formulierungen basieren, die mit Tannus-Quarzit mit abgerundeten Kanten ausgeführt wurden. Sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist, sind die aufgeführten Werte bei normalem Klima gemäß 23/50 DIN 50 014 (23 °C +/- 2 ⁰C und " 50 +/- 5 % relative Luftfeuchtigkeit) anzuwenden. Die an erster Stelle genannten Werte beziehen sich auf Zusammensetzungen mit niedrigem ' Harzgehalt, die an zweiter Stelle genannten Werte auf höhere Harzgehalte:

- 12 -

- ■

Druckfestigkeit 150-115 N/mm?

Biegefestigkeit Biegefestigkeit bei.-20⁰C Elastizitätsmodul Maßbeständigkeit bei Hitze Wärmeleitfähigkeit Massewiderstand Oberflächenwiderstand Wasseraufnähme Ausdehnungsbe iwert Lineare Kontraktion während der Polymerisation

Diese Werte der mechanischen und physikalischen Eigenschaften,, ebenso wie die chemischen Beständigkeiten, die im folgenden aufgeführt werden, sind als Mittelwert aus 115 Proben ermittelt, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Formulierung zu annähernd 90 % aus Mineralstoffen besteht.

Die nach dem Verfahren der- vorliegenden Erfindung erzeugten Produkte zeigten gegenüber Einwirkungen von Chemikalien die folgenden Merkmale, wobei bedeutet:

a = "chemisch stabil;

b = "aufgebläht, beständig unter bestimmten Bedingungen für kurze Einwirkung";
c = "nicht beständig".

29-34	N/mm²	Kcal/m:h .⁰K
35-40	N/mm²	Ohm · cm
30.000-21.000 N/nun²	Ohm
110-100 ⁰C
2-1,5	.Ίο-⁵
10¹⁵	,15 % ·
10¹³
0,1 %
1-2,5
0,1-0

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Wässrige Lösungen

Destilliertes Wasser a

Regenwasser a

Natriumcyanidlösung a

Natriumsulfatlösung von 20 % a

Wasserstoffsuperoxyd von 30 % a

Meerwasser a

Natriumlauge a

Gesättigtes Natriumsulfat ä

Wasserstoffsuperoxyd von 3 % a

Gesättigte Natriumlösung a

Kaliumlauge von 10 % a

Ä" tznatronlauge von 10 % a

Kaliumlauge von 50 % a

Ätznatronlauge von 50 % a

Säuren

Ameisensäure von 10 % a

Gesättigte Zitronensäurelösung a

Konzentrierte Essigsäure c

Stickstoffsäure von 10 % a

Salzsäure von 10 % a

Schwefelsäure von 10 % a

Traubensäure von 10 % a

Ameisensäure von 50 % b

Essigsäure von 10 % a

Milchsäure vn 10 % . a

Konzentrierte Stickstoffsäure c

Salzsäure von 20 % a

Schwefelsäure von 50 % c

Traubensäure von 10 % a

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Organische Lösungsmittel

Aceton c

Äthanol von 60 % in Wasser a

Essenz (Normalbenzin) a

Butan c

Chloroform c

Glyzerin b

Methanol b

Mineralöl a

Pyridon c

Superbenzin b

Trichloräthylen c

Äthanol b

Äthylacetat c

Benzol c

Butylacetat c

Gasoil (Diesel) a

Isopropanol b

Methylenchlorid c

Paraffinöl a

Speiseöl a

Toluol c

Xylol . . . c

Nachdem die Art der Erfindung hinreichend beschrieben ist und ebenso die Art und Weise, sie in der Praxis

ist

auszuführen/ bleibt festzustellen, daß die oben angegebenen Anordnungen Änderungen im Detail erfahren können, soweit diese Änderungen das grundlegende Prinzip der Erfindung nicht verändern.

Claims

-VS-

ANS _P _R _U _C _H__E

1,- Verfahren zur Herstellung von Kunststeinerzeugnissen unter Verwendung von natürlichen Gesteinsteilen, insbesondere von Schiefer, die durch ein Bindemittel, insbesondere Kunstharz zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestein zunächst derart gemahlen wird, daß sich sieben Kornfraktionen mit den Korngrößenabmessungen von 8 bis 16 mm, von 4 bis 8 mm, von 2 bis 4 mm, von 1 bis 2 mm, von 0,5 bis 1 mm, von 0,25 bis 0,5 mm und von 0 bis 0,25 mm, und zwar maximal, nach der vorgenannten Korngroßenklassierung ergeben, daß dann gleichzeitig Synthetikharz, das einen passenden Beschleuniger enthält, unter Rühren bei einer der Raumtemperatur ziemlich genau entsprechenden Temperatur mit einem Polymerisationskatalysator und mit dem gemahlenen, der vorgenannten Korngrössenaufteilung entsprechenden Gestein zusammengebracht und dann die Mischung unter Rühren während einer Zeit von höchstens annähernd 20 Minuten weiterverarbeitet wird, wobei im Reaktionsgefäß eine Temperatur von maximal etwa 70⁰C erreicht wird, daß dann das Erzeugnis in eine Form gefüllt und einem Rüttelvorgang mit Vibration zwischen 100 und etwa 150 Hz/Sek. unterworfen witd, daß im Anschluß daran die dem Vibrationsverfahren ausgesetzte Form wahlweise einem Druck zwi-

sehen 40 und 120 kg/cm ausgesetzt wird oder ggf. zwei vorher dem Vibrationsverfahren unterworfene Formenhälften unter diesem Druck zusammengepreßt werden.

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2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die in der Form sichtbare Fläche des Formstücks eine Lage aus natürlichem und/oder syntnetischem Isoliermaterial aufgeklebt werden kann.
3.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Harz ein i4ethacrylharz verwendet wird, dem ein Beschleuniger, insbesondere ein Kobaltbeschleuniger, beigegeben wird, und daß es sich mit dem gemahlenen Gestein anteilmäßig so verbindet, daß das Endprodukt höchstens 20 Gewichts-% des Harzes mit beigegebenem Beschleuniger aufweist.
4.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator und das Harz sich mit dem beigegebenen Beschleuniger und dem gemahlenen Gestein anteilmäßig so verbinden, daß der Katalysator höchstens 10 Gewichts-% des B'ertigerzeugnisses darstellt.
5.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugnis vor dem Einbringen in die Formen in der Masse eingefärbt und/oder vor, während oder nach dem Rütteln der Formen an seiner Oberfläche eingefärbt wird.