DE2238281A1

DE2238281A1 - Koerniges feuerfestes steinmaterial fuer strassenbelaege und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2238281A1
Application number: DE2238281A
Authority: DE
Inventors: John William Carson
Original assignee: Albright and Wilson Ltd
Current assignee: Solvay Solutions UK Ltd
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1972-08-03
Publication date: 1973-03-01
Also published as: FR2149888A5; US3924048A; IT968304B; GB1412411A; USB277449I5

Description

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Albright & Wilson Limited, Oldbury, bei Birmingham, Warwickshire, Grossbritannien

Körniges feuerfestes Steinmaterial für Strassenbeläge und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Steinmaterial für Strassenbeläge. Es ist üblich, Strassen mit Natursteinen in einem harzartigen, bituminösen oder zementartigen Bindemittel zn belegen. Die Oberfläche der Steine wird bald glattgeschliffen und ergibt eine polierte Oberfläche, die kein ausreichendes Greifen der Räder im Verkehr mehr ermöglicht.

Es wurde bereits versucht, Steine herzustellen, die nicht glattgeschliffen werden, z.B. durch Sintern von zerkleinerten Mineralien. Gemäss eigener Vorschläge in den Patentanmeldungen Nr. P 20 58 459.5 und P 20 58 576.6 ist es möglich, körnige, gesinterte Mineral-Nebenprodukte oder Spinelle zu verwenden. Gemäss dieser Patentanmeldungen können die Körner dadurch gebildet werden, dass ein hartes teilchenförmiges Material in Gegenwart einer Schlacke oder eines ähnlichen weicheren Bindemittels gesintert wird. Das Bindemittel unterliegt einem schnelleren Abrieb als die härteren Einschlüsse, so dass die Oberfläche des Belags

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selbst nach dem Polieren rauh ist. Ein Nachteil von synthetischen gesinterten Steinen ist deren hoher Kostenaufwand.

Es wurde nun gefunden, dass selbst nach vielen Jahren nur ein kleiner Bruchteil der Oberfläche des Steinmaterials abgeschliffen wird und dass es möglich ist, Steinmaterial für Strassenbeläge mit zufriedenstellenden Poliereigenschaften zu schaffen, das aus einem körnigen feuerfesten Steinmaterial besteht, welches mit einem gesinterten Gemisch von feinen, relativ harten Teilchen in einem weicheren Bindemittel besteht. Weil die Zubereitung aus dem gesinterten Pulver nur eine dünne Oberflächenschicht benötigt, wobei das körnige Steinmaterial den grösseren Teil des Volumens darstellt, kann ein derartiges Steinmaterial erheblich preiswerter hergestellt werden als vollständig synthetische gesinterte Steine, während sie praktisch den gleichen wirksamen Widerstand gegen das Glattschleifen aufweisen.

Die Erfindung schafft ein körniges feuerfestes Steinmaterial mit einem Durchmesser von wenigstens 1 mm, auf dessen Oberfläche sich eine gesinterte Beschichtung aus harten feuerfesten Teilchen in einer weicheren kLeselsäurehaltigen oder kalkhaltigen Matrix befindet.

Das körnige feuerfeste Steinmaterial kann irgendein körniges feuerfestes Steinmaterial mit einem Durchmesser von wenigstens 1 mm, vorzugsweise von wenigstens 2 mm sein, das in der Lage ist, den Sintertemperaturen zu widerstehen. Vorzugsweise ist dieses Material Naturstein, wie feuerfester, durch Feuer gebildeter (vulkanischer) oder umgewandelter (metamorpher) Fels, z.B. metamorpher^rec7^s^^n<Basalt oder Granit. Andere Steine, die verwendet werden können, umfassen Schlacke, Schiefer, Gruben-Abraum, Beton, entglastes Natr.o n-glas, grobe zerkleinerte feuerfeste Ziegel, keramische Stoffe, wie unglasiertes Porzellan und Mineralien, wie Chromerz,

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Eisenerz und Bauxit.

Der Überzug besteht aus harten Teilchen, die vorzugsweise aus einem Spinellmaterial bestehen, wie Chromrückständen. Chromrückstand ist der Rückstand, der zurückbleibt, wenn zerkleinertes Chromiterz mit Alkali erhitzt und mit Wasser ausgelaugt wird, um Alkalibichromat zu extrahieren. Diese Teilchen können alternativ auch aus einem Bauxit oder aus einem Gemisch aus Spinell und Aluminiumoxid oder aus fein zerkleinertem feuerfestem Ziegelmaterial bestehen. Im allgemeinen werden die Teilchen eine Grosse unter 1 mm, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 70 bis 10 um besitzen. Typisch sind die Teilchen kleiner als 300 um, jedoch grosser als 5 V™ u*¹*³- vorzugsweise kleiner-als 75 pm, z.B. 45 bis 20 pm.

Das Bindemittel kann eine Schlacke sein, z.B. Schlacke aus dem Phosphorofen, dem Hochofen, dem Kupolofen oder Kupferschlacke, der Rotschlamm aus der Aluminiumherstellung, Ton, pulverisierte Brennstoffasche, Schiefer, Natriumfluorsilikat, Natriumsilikat, Olivin oder ein anderes kalkhaltiges oder kieselsäurehaltiges Material oder Schlacke, das weicher und schmelzbarer ist als die harten Teilchen. In manchen Fällen kann mit Vorteil ein Fluxmittel, wie Calciumfluorid, zum Bindemittel zugesetzt werden, jedoch sind manche Bindemittel, z.B. Schlacken und Natriumfluorsilikat selbst Fluxmittel.

Die körnigen Steine können mit einer steifen Aufschlämmung der harten Partikel und des fein zerkleinerten Bindemittels in Wasser beschichtet v/erden und das Gemisch wird in einem Drehofen calciniert. Gemäss einer anderen Ausführungsform können die Steine und die Aufschlämmung auf einem sich bewegenden Rost gesintert werden. Das Gemisch kann auf eine

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Temperatur erhitzt werden, die ausreicht, um die Beschichtung zu sintern, aber nicht vollständig zu schmelzen, vorzugsweise eine Temperatur von 1000 bis 1600⁰C, z.B. 1300⁰C.

Es ist jedoch bevorzugt, das körnige Substrat und die Stoffe, die die Beschichtung bilden, zu waschen und ein Gemisch der feuchten festen Stoffe durch einen Drehofen zu führen. Die feuchten Beschichtungsstoffe haften an der Oberfläche des Substrats im kühlen Teil des Ofens und werden anschliessend getrocknet und gesintert, wenn das Gemisch in den heisseren Teil des Ofens fortbewegt wird.

Die Gesamtgrösse der beschichteten Körner kann zweckmässig zwischen 2 mm und 25 mm Durchmesser liegen. Um der gegenwärtigen Praxis in der Herstellung von Strassenbelägen zu genügen, ist es bevorzugt, dass die Zubereitung derart aufbereitet ist, dass entweder Körner von 2 mm bis 4 mm Durchmesser (1/8 bis 1/4 inch) oder von 6 mm bis 20 mm Durchmesser (3/8 bis 3/4 inch) erhalten werden. Grössere Körner sind jedoch brauchbar. Es gibt keine theoretische Obergrenze bezüglich der Korngrösse ausser den praktischen Begrenzungen, die durch den Ofen und die fehlende Nachfrage für Belagmaterial für Strassen in einem Durchmesser über 25 mm gesetzt werden. Die Erfindung kann soweit erstreckt werden, dass z.B. beschichtete Pflastersteine erhalten werden. Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung werden Platten für Gehwege geschaffen, die mit gesinterten harten feuerfesten Teilchen in einem weicheren kalkhaltigen oder kieselsäurehaltigen Bindemittel beschichtet sind. Die Platten können aus Stein oder Beton bestehen, die mit einer steifen Aufschlämmung aus feinen harten Teilchen und Bindemittel beschichtet sind und z.B. in einem Tunnelofen gesintert sind.

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Die Dicke der Beschichtung kann zweckmässig wenigstens 0,1 mm und vorzugsweise wenigstens 1 mm betragen» In einer typischen Ausführungsform kann die Beschichtung 1 bis 50 Gewichtsprozent des gesamten Steinmaterials betragen,_uZ₀B. 20 Gewichtsprozent. Die harten Teilchen können 10 bis 90 Gewichtsprozent der Beschichtung darstellen, vorzugsweise 20 bis 80 Gewichtsprozent.

Gemäss einer besonderen Ausführungsform kann das körnige Substrat ein weiches relativ schmelzbares Material, wie körnige Schlacke oder ein natürliches kieselsäurehaltiges Material (z.B. Granit) sein und die harten Teilchen können in der Oberfläche des Substrats eingebettet sein oder daran anhaften gelassen werden„ Ein Gemisch aus dem Substrat mit den harten Teilchen kann Z₀ B. in einem Drehofen ausreichend erhitzt werden ₉ um ein lokales Schmelzen der Oberfläche dieses Substrats hervorzurufen und diese klebrig zu machen, ohne dass der Gesamtkörper des Substrats geschmolzen wird. Die Oberfläche des Substratkorns selbst dient somit als Bindemittel für die harten Teilchen der Beschichtung.

Vorzugsweise wird das Substrat mit den feuchten ₉ gewaschenen Beschichtungsteilchen vermischt und durch den Ofen geführt. Ein besonders bevorzugtes Produkt wird erhalten durch Anwendung eines Substratmaterials, das aus einem Gemisch aus Kristallen mit verschiedenem Schmelzpunkt besteht (z.B. einem Granit). Die Beschieiitungsteilchen haften am dicksten dortj, wo die leichter schmelzbaren Kristalle an der Oberfläche des Substratkorns liegen ₉ was ein© knotige Oberfläche mit besonderem ¥©rt für Strassenbslag·=- material schaffi

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Vorzugsweise ist die Beschichtung kompakt und relativ nichtporös. Aus diesem Grund sollten die zur Bildung der Beschichtung verwendeten Stoffe vorzugsweise frei von kohlenstoffhaltigem oder ähnlichem verbrennbaren Material sein, das beim Erhitzen eine expandierte Struktur bildet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Beschichtungsgemisch aus 75 % Chromrückstand einer Teilchengrösse entsprechend einer lichten Siebmaschenweite von^0,2 mm

(-75 mesh. BS) und 25 % Ton wurde mit Wasser zu einem dicken Schlamm angerührt. Der Schlamm wurde mit 12 mm grossem metamorphem Splitt in einer Menge von 20 % Feststoffe der Beschichtung auf 80 % Splitt» bezogen auf das gesamte Trockengewicht, vermischt. Das Gemisch wurde in einen kalten Drehofen eingespeist, der dann langsam auf eine Sintertemperatur von 1300⁰C erhitzt wurde. Die Wirkung des kalten Drehofens beschichtet den Kies mit Schlamm und das langsame Erhitzen trocknet zuerst die Beschichtung und sintert anschliessend den beschichteten Stein.

Beispiel 2

Eine Aufschlämmung aus 80 % Brechsand der Grosse 2 bis 6 mm mit 20 % Chromrückstand einer Teilchengrösse entsprechend einer Siebmaschenweite von ^ 0,2 mm (~?5 BS). (bezogen auf das Gesamttrockengewicht) in Wasser wurde in einen kalten Drehofen eingespeist und langsam auf 130O⁰C wie in Beispiel 1 erhitzt. Das Produkt bestand aus Brech . sand mit an der Oberfläche angesintertem Chromrückstand.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von 12 mm grossen Basaltteilchen als Substrat und einem Gemisch aus 25 /6 Chromrückstand einer Teilchengrösse

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entsprechend einer Siebmaschenweite ^ 0,2 mi (-75 BS), 50 % Brechsand einer Teilchengrösse entsprechend einer Siebmaschenweite ^. 0,05 mm (-300 BS) und 25 % Ton als Bindemittel.

Die Produkte hatten einen AAV von 3 bis 8 % und einen PSY von 70 bis 76.

Beispiel 4

Es wurden 80 Gewichtsprozent von gewaschenem Quarz-dolorit einer T'eilchengrösse von 9?5 mm (3/8 inch) mit 20 Gewichtsprozent feuchtem gewaschenem Chromrückstand gemischt und das Gemisch wurde durch einen Drehofen geführt, der eine Maximaltemperatur von 1240°C hatte, was ausreichte, um die Feldspatkristalle an der Oberfläche der Granitkörner zu schmelzen, jedoch nicht die Masse des Substrats oder der Beschichtung zu schmelzen. Das Produkt hatte eine sehr zufriedenstellende knotige Beschichtung von Chromrückstand, die an der Oberfläche der Granitkörper anhaftete.

-Pat ent ansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.)Körniges feuerfestes Steinmaterial für Strassenbeläge mit einem Durchmesser von wenigstens 1 mm, dadurch gekennzeichnet, dass es auf der Oberfläche eine gesinterte Beschichtung aus harten feuerfesten Teilchen in einer weicheren kieselsäurehaltigen oder kalkhaltigen Matrix aufweist.

2. Steinmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Durchmesser von wenigstens 2 mm aufweist.

3. Steinmaterial nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Naturstein ist.

4. Steinmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein feuerfestes vulkanisches oder metamorphes Felsgestein ist.

5. Steinmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekannzeichnet, dass das Substrat Granit, Basalt oder metamorpher Splitt ist.

6. Steinmaterial nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Schlacke, Schiefer, Grubenabraum, Beton, entglastes Natronglas oder grobes zerkleinertes feuerfestes Ziegelmaterial ist.

7. Steinmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus harten Teilchen eines Spinellmaterials besteht.

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8. Steinmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Spinellmaterial Chromrückstand ist.

9. Steinmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen in der Beschichtung einen Durchmesser unter 300 pm besitzen»

10. Steinmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen in der Beschichtung einen Durchmesser von 60 bis 70 um besitzen.

11. Steinmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem Bindemittel aus Schlacke aus dem Phosphorofen_p dem Hochofen, dem Kupolofen, aus Kupferschlacke, Rotschlamm, Ton, pulverisierter Brennstoffasche, Schiefer, Natriumfluorsilikat, Natriumsilikat oder Olivin besteht.

12. Steinmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Substrats als Bindemittel dient.

13. Verfahren zur Herstellung von Steinmaterial für Strassenbeläge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man körniges Steinmaterial mit einer Aufschlämmung der harten Teilchen und einem fein zerkleinerten Bindemittel in Wasser beschichtet und das Gemisch in einem Drehofen calciniert.

14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass man das beschichtete Steinmaterial in dem Ofen auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1600⁰C erhitzt,,

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15. Verfahren zur Herstellung von Steinmaterial für Strassenbeläge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch aus dem körnigen Schichtträger und feuchten festen Beschlchtungsstoffen durch einen Drehofen passieren lässt, in welchem das Gemisch im unteren heissen Ende eine Sintertemperatur annimmt.

16. Verfahren zur Herstellung von Steinmaterial für Strassenbeläge, dadurch gekennzeichnet, dass man eine körnige Schlacke oder natürliches kieselsäurehaltiges Material mit einem Durchmesser von wenigstens 1 mm sowie feuchte Teilchen eines harten feuerfesten Beschichtungsmaterials mit einem Durchmesser von unter 1 mm in einen Drehofen gibt und das Gemisch langsam im Ofen auf eine Sintertemperatur erhitzt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das körnige Material Granit ist und die harten feuerfesten Teilchen Chromrückstand ist_o

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