DE2829086C2

DE2829086C2 -

Info

Publication number: DE2829086C2
Application number: DE2829086A
Authority: DE
Inventors: Victor John Paris Fr Absolon; George Theophilus Newport Victoria Au Hurst; John Charles Doncaster Victoria Au Worboys; George Henry North Balwyn Victoria Au Barnett; Ross Philip Oakleigh Victoria Au Dickson
Original assignee: CLIFF RESOURCES CORP WEST TORONTO CA
Current assignee: CLIFF RESOURCES CORP., WEST TORONTO, CA
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1990-04-12
Also published as: JPS6222937B2; GB2001328A; IT7825228A0; DE2829086A1; IT1158871B; US4190456A; NZ187622A; FR2395969B1; JPS5439435A; CA1117150A; FR2395969A1; GB2001328B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus hydraulischem Zement und aufgeschlossenen Asbestfasern, das es ermöglicht, gute Verstärkungseigenschaften auch unter Einsatz eines kurzfaserigen asbesthaltigen Materials zu erhalten, sowie die Verwendung des erhaltenen Verfahrensprodukts zur Herstellung von Asbest zementgegenständen durch Extrusion.

Die Verwendung von Mischungen aus hydraulischem Zement und aufgeschlossenen Asbestfasern zur Herstellung von Asbest zementgegenständen ist gut bekannt, wobei je nach Art der Mischungsbereitung zwischen Naßverfahren und Trockenverfahren unterschieden wird.

Bevor jedoch Asbest, worunter Fasermineralsilicate aus der Amphibol- oder der Serpentin-Gruppe verstanden werden, zu Asbestzementmischungen verarbeitet werden kann, ist es erforderlich, den in den Lagerstätten gewonnenen Rohasbest einer Vorbehandlung zu unterziehen, um die Faserkomponente in Freiheit zu setzen und von den als Begleitsubstanzen vorliegenden Gesteinsteilchen abzutrennen.

Um die Faserkomponente, insbesondere bei dem überwiegend verwendeten Chrysotil, in Fasern mit einem kleineren Durchmesser aufzulösen, müssen die als Faserbündel vorliegenden Asbestfasern aufgefasert werden.

Aus der DE-PS 10 43 231 ist nunmehr bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus hydraulischem Zement und aufgeschlossenen Asbestfasern bekannt, bei dem die Asbestfasern durch Dispergierung eines asbesthaltigen Materials in einer wäßrigen Lösung, die wenigstens 0,01 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels enthält, bei einem Verhältnis von Wasser zu Feststoff im Bereich von 1 : 2 bis 20 : 1 aufgeschlossen, entwässert und anschließend mit einem hydraulischen Zement vermischt werden. Dieses Verfahren ermöglicht das Aufschließen von Asbestfaserbüscheln und sog. Crudestückchen ohne Beeinträchtigung der Faserlänge des Ausgangsmaterials, liefert jedoch keine Qualitätsverbesserung kurzfaseriger Asbestsorten, so daß sie langfaserigere Sorten in deren üblichen Anwendungen ersetzen könnten.

Aus der DE-AS 11 71 797 ist es ferner bekannt, die Herstellung von Asbestzementgegenständen dadurch zu verbessern, daß aus Asbestfasern und hydraulischem Zement bestehenden Schlämmen Modifiziermittel zugesetzt werden, um die Filtergeschwindigkeit zu erhöhen, wobei zur Verhinderung des Abflusses vorher nicht filtrierbarer Festteilchen Polyacrylamidderivate zugesetzt werden. Derartige Polyacrylamidderivate weisen keine Tensideigenschaften auf und beeinflussen auf der Stufe ihres Zusatzes zu der Mischung aus Asbestfasern und Zement die Qualität der Asbestfasern nicht mehr.

Es ist nunmehr jedoch bekannt, daß das aus bestimmten Lagerstätten gewonnene asbesthaltige Material verhältnismäßig kurze Fasern enthalten kann, die die Verwendungsmöglichkeiten derartiger Materialien stark einschränken und u. U. den Abbau bestimmter Lagerstätten unwirtschaftlich machen.

Ferner wird beim intensiven Brechen und Mahlen harter Gesteinsmassen zur Freisetzung der Asbestfaserbündel in vielen Fällen die Faserlänge unter Bildung von qualitativ minderwertigen Asbestsorten verkürzt, so daß diese für bestimmte herkömmliche Anwendungen bisher nicht verwendbar waren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus hydraulischem Zement und auf geschlossenen Asbestfasern, bei dem die Asbestfasern durch Dispergierung eines asbesthaltigen Materials in einer wäßrigen Lösung, die wenigstens 0,01 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels enthält, bei einem Verhältnis von Wasser zu Feststoff im Bereich von 1 : 2 bis 20 : 1 aufgeschlossen, entwässert und mit einem hydraulischen Zement vermischt werden, so zu verbessern, daß auch solche Sorten asbesthaltiger Materialien eingesetzt werden können, die bisher noch nicht für die Asbest zementherstellung verwendet werden konnten, wobei alle Vorteile des unter gesundheitlichen Aspekten weniger bedenklichen Naßverfahrens gewahrt bleiben.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren gelöst, das die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Verfahrensmerkmale aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen 2 und 3 zu entnehmen.

Anspruch 4 betrifft die Verwendung einer gemäß dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 erhaltenen Mischung zur Herstellung von Asbestgegenständen durch Extrusion.

Nachfolgend wird die Erfindung und insbesondere die vorteilhafte Integrierung der neuen erfinderischen Maßnahmen in ein Gesamtverfahren zur Herstellung von Asbestzementmischungen ausführlich erläutert.

Dabei ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden kann, daß es zweistufig an getrennten Orten durchgeführt wird. Die erste Stufe betrifft dabei die Herstellung der faserförmigen Agglomerate, und die zweite Stufe deren Mischung mit einem hydraulischen Zement in üblichen oder vorhandenen Asbestzementverarbeitungsanlagen.

In das erfindungsgemäße Verfahren können eine Vielzahl von asbesthaltigen Materialien eingesetzt werden, um gute Ausbeuten an denen neuartigen faserförmigen Agglomeraten zu erhalten, z. B. Roherz, teilweise klassiertes Mahlgut, Abfälle von herkömmlichen Verfahren und Faserkonzentrate von entweder Naß- oder Trockenverfahren der Asbestzementherstellung.

Nachfolgend wird die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgehend von rohem Chrysotilerz ausführlich beschrieben, was 12 Stufen umfaßt, wobei dieses Verfahren durch die Durchführung der Stufe 10) in Verbindung mit der vorausgehenden Stufe 6) als erfindungsgemäßes Verfahren ausgewiesen ist. Ein derartiges Verfahren zur Behandlung von rohem Chrysotilerz umfaßt typischerweise die folgenden Stufen:

1) eine Zerkleinerungsstufe, um das asbesthaltige Material in ein Mahlgut zu überführen,
2) eine Naßsieb- und Schwergewichtstrennstufe, um grobes körniges Material (typischerweise größer als 1,68 mm), das wenig Asbest enthält, abzutrennen,
3) eine Naßmahl- oder -zerkleinerungsstufe, um die Asbest faserbündel in Freiheit zu setzen und teilweise zu öff nen,
4) eine erste Klassierungsstufe, um ein Faserkonzentrat herzustellen, aus welchem Teilchen aus nicht-faserigen Komponenten weitgehend entfernt worden sind,
5) eine Entwässerungsstufe,
6) eine Kontaktierungsstufe, in welcher die teilweise geöffneten Faserbündel mit einem geeigneten chemischen Mittel behandelt werden,
7) eine Zerfaserungsstufe,
8) eine Verdünnungsstufe, um die Viskosität der Aufschlämmung für eine weitere Klassierung ausreichend zu ver ringern,
9) eine zweite Klassierungsstufe, um weiter unerwünschtes körniges Material zu entfernen,
10) eine Aufschlämmungsverdünnungsstufe, um eine Koagulation der Fasern zu induzieren und zähe Faseragglomerate zu bilden,
11) eine dritte Klassierungsstufe, um restliche Teilchen nicht-zerfaserter Materialien und einen Teil der kürzesten Fasern zu entfernen, sofern nötig, und
12) eine Entwässerungsstufe.

DieVerfahrensstufen 1) bis 12) werden nachfolgend nacheinander unter Erläuterung besonders vorteilhafter Arbeitsweisen detailliert beschrieben.

Wenn das Rohmaterial für das Verfahren aus abgebautem Erz besteht, dann ist die erste Zerkleinerung (1) normalerweise diejenige, die für die herkömmliche trockene Zerkleinerung des asbesthaltigen Gesteins verwendet wird. Typischerweise wird dieser Vorgang in einem Backenbrecher oder Konusbrecher ausgeführt, wobei bei dieser Stufe das asbesthaltige Material auch befeuchtet werden kann, um die Staubbildung zu verringern. Das Gut wird dann mittels eines Siebs abgetrennt. Dieses Sieb hat typischerweise eine Maschenweite von 9,5 mm.

Dieses Gut kann dann einer Naßsiebung (2) unterworfen werden, um die Hauptmasse des groben Materials über der gewünschten Größe zu entfernen. Dieses grobe Material wird dann einer Schwergewichtstrennung unterworfen, wobei beispielsweise Pfannen, Naßschütteltische oder andere Klassierer verwendet werden. Ein kleiner Prozentsatz der gewünschten Asbestfasern wird bei dieser Stufe abgetrennt und zur Behandlung in nachfolgenden Stufen des Verfahrens zurückgeführt. Das gröbere nicht-faserige Abfallmaterial wird ver worfen.

Die faserhaltigen Feststoffe werden dann einer Naßmahlung (3) unterworfen. Diese kann in herkömmlichen Stiftmühlen oder Kugelmühlen ausgeführt werden. In der Praxis kann es vorteilhaft sein, mehr als eine Mahlstufe mit der gleichen oder mit verschiedenen Mahlvorrichtungen in Abfolge mit einer entsprechenden Anzahl von Teilchenklassierungen (4) durchzuführen. Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung während des Mahlens beträgt typischerweise 20 bis 70 Gew.-%.

Es ist dabei gemäß einer Abwandlung des Verfahrens möglich, eine verdünnte Lösung eines oberflächenaktiven Materials während der Naßmahlung (3) zuzugeben, wobei das oberflächenaktive Mittel üblicherweise das ist, das in der nachfolgend beschriebenen Zerfaserungsstufe (6) eingesetzt wird. Das ermöglicht es, der Naßmahlung eine Lösung zuzuführen, die auf einer späteren Verfahrensstufe vom Faserprodukt abgetrennt wurde und noch überschüssiges oberflächenaktives Mittel enthält.

Dies eröffnet die praktische Möglichkeit, Lösungen, die sonst nicht gebraucht werden, loszuwerden, den Verbrauch an chemischem Mittel und Wasser zu verringern und dadurch den wirtschaftlichen Wert beträchtlich zu steigern.

Der Zweck dieser Stufe (3) besteht nicht darin, einen hohen Grad von Zerfaserung zu erzielen, sondern die Fasern leicht aufzulockern, um den Dichteunterschied der Fasern und des Gesteins zu erhöhen, so daß die Abtrennung in der folgenden Klassierung erleichtert wird. Bei diesem Verfahren ist es auch möglich, eine wirksame Freisetzung der Fasern aus den nicht-faserigen Komponenten im Mahlgut bei einer minimalen Verringerung der Faserlänge durch Zerbrechen zu erzielen.

Die wäßrige Aufschlämmung der Feststoffe aus dieser Mahlung (3) wird einer ersten Klassierung (4) unterworfen, um ein Faserkonzentrat für die nachfolgende chemische Behandlung herzustellen, wobei nicht-faserige Teilchen vom Hauptverfahrensstrom abgetrennt werden. Der Zweck dieser Stufe besteht darin, sowohl die Rückhaltung der Fasern als auch die Eliminierung des Gangmaterials zu maximieren. Das letztere verschlechtert nicht nur die Produktqualität, sondern kann auch die Kapazität der Anlage verringern und den Verbrauch an chemischen Mittel erhöhen, wenn es während der nachfolgenden Stufen vorliegt.

Bei dieser Klassierung (4) können aufeinanderfolgend verschiedene ähnliche oder unterschiedliche Typen von hydraulischen Klassierern verwendet werden, um die optimale Trennung der Komponenten eines bestimmten Erzes zu erreichen. Die gröbsten Teilchen können zunächst durch Naßsieben oder durch die Verwendung eines Schleim/Sand-Separators, wie z. B. eines Spiralen-, Trommel- oder hydraulischen Konusklassierers abgetrennt und dann einer weiteren Behandlung, wie z. B. einem Naßschütteltisch oder einem Hydrozyklon, zugeführt werden, um faserhaltige Teilchen aus diesem Strom abzutrennen.

Der Strom, der die kleineren Teilchen trägt, wird anschließend in ähnlicher Weise weiteren hydraulischen Klassierungsstufen unterworfen, wobei beispielsweise Hydrozyklone verwendet werden. Die so abgetrennten faserhaltigen Fest stofffraktionen können als einziges Faserkonzentrat angesammelt oder gesondert den nachfolgenden Verfahrensstufen zugeführt werden, wobei die besten Verfahrensbedingungen ausgewählt werden können, um leichter optimale Ausbeuten und Produktqualität zu erzielen.

Um eine geeignete Kontrolle der Wasserflüsse durch die Verfahrensanlage zu erzielen oder um verschiedene lösliche oder unlösliche Komponenten an bestimmten Abschnitten zu isolieren, kann die Hauptmenge des Wassers aus den faserhaltigen Fraktionen abgetrennt werden (5), wobei Korb- oder Trommelzentrifugen oder andere Filtriervorrichtungen verwendet werden können. Das Wasser kann wieder verwendet wer den.

Es ist dabei möglich, die faserhaltigen Fraktionen aus der Klassierung (4) vor der Entwässerung (5) mit Verfahrenslösungen zu mischen, die aus der späteren Verfahrensstufe (12) zurückgeführt werden und die überschüssiges oberflächenaktives Mittel enthalten. Das ermöglicht es, dieses Mittel zurückzuführen und teilweise auszunutzen.

Das Öffnen der Faserbündel zur Herstellung von Fasern in Gegenwart einer Lösung des ausgewählten chemischen Mittels können in zwei gesonderten Stufen, d. h. in der Kontaktierung (6) und der Zerfaserung (7) ausgeführt werden, aber diese Stufen können auch vereinigt werden, so daß sie gleichzeitig ablaufen und die Kontaktierungszeit verhältnismäßig kurz ist. Die Auswahl der Bedingungen für die Stufen (6) und (7) ist eine Sache des Versuchs und hängt weitgehend von der Natur des asbesthaltigen Rohmaterials, welches dem Verfahren zugeführt wird, ab.

In der Kontaktierung (6) wird der faserförmige Feststoff aus der Klassierung in einer Lösung suspendiert, die eine geeignete Menge des oberflächenaktiven Mittels enthält, wobei die Mengen der Feststoffe, der Mittel und des Wassers entsprechend dem Grad der gewünschten Zerfaserung und der Viskosität der erhaltenen Aufschlämmung ausgewählt werden. Diese Aufschlämmung wird ggf. ruhig oder unter leichtem Rühren während einer gewissen Zeit stehen gelassen, um die Benetzung und Durchdringung der Feststoffe durch die Lösungen zu erleichtern und die nachfolgende Zerfaserung zu fördern. Die optimale Zeit kann durch Laborversuche für das betreffende rohe Erz ermittelt werden. Die Aufschlämmung wird dann in der Zerfaserung (7) der Einwirkung einer geeigneten Vorrichtung unterworfen, die dem System ausreichend Energie zuführt, um die Faserbündel in Fasern oder Fibrillen mit kleinerem Durchmesser unter minimaler Verringerung ihrer Länge zu trennen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Kugelmühle, einem rasch laufenden Kneter, einer Kolloidmühle oder einem Ultraschalldesintegrator erfolgen.

Vorzugsweise wird die Kontaktierung (6) bei erhöhten Temperaturen ausgeführt. Beispielsweise wird bei einer Temperatur von 90°C die für die Zerfaserung der Feststoffe erforderliche Zeit und auch die erforderliche mechanische Energie beträchtlich verringert, was für die Beibehaltung der Länge der Fasern günstig ist. Unter Verwendung eines Autoklaven mit erhöhten Drücken können Temperaturen über 100°C verwendet werden. Der obere Grenzwert für die Temperatur liegt in der Nähe von 400°C, da oberhalb dieses Werts Chrysotil beginnt, Wasser abzuspalten. In der Praxis erfolgt die Auswahl der besten Temperatur/Zeit- Bedingungen weitgehend unter wirtschaftlichen Betrachtungen für ein bestimmtes Erz. Die erhöhten Temperaturbedingungen können auch mit Vorteil während der Zerfaserungsstufe beibehalten werden.

Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Feststoffen in der Kontaktierung liegt im Bereich von 1 : 2 bis 20 : 1, vorzugsweise im Bereich von 3 : 2 bis 6 : 1. Entsprechend der Natur des zu behandelnden Faserkonzentrats und der Type der verwendeten Zerfaserungsvorrichtung kann weiteres Wasser oder zurückgeführte Verfahrenslösung bei der Zerfaserung zugegeben werden. Die Notwendigkeit, Aufschlämmungen von einer Verfahrensstufe zu einer anderen zu pumpen, kann bezüglich der tolerierbaren Viskosität praktische Grenzwerte setzen.

Die in der Kontaktierung (6) zur Förderung der Zerfaserung (7) des Chrysotils zugesetzten oberflächenaktiven Mittel können ionischen oder nicht-ionischen Charakter aufweisen. Es können auch Gemische der beiden Typen verwendet werden. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß sie mit der Oberfläche der Asbestfasern reagieren oder darauf adsorbiert werden und infolgedessen das Öffnen der Fasern unter dem Einfluß mechanischer Zerfaserungsvorrichtungen erleichtern und die Fasern in stabiler Dispersion halten. Die Anfangskonzentration des Mittels im Wasser ist bei der Kontaktierung und vorzugsweise auch bei der Zerfaserung größer als 0,01 Gew.-% und vorzugsweise größer als 1 Gew.-%. Es können Zugaben des Mittels während dieser Stufen gemacht werden, um die Konzentration aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen.

Die oberflächenaktiven Mittel sind aus anionischen, kationischen, nicht-ionischen und amphoteren oberflächenaktiven Mitteln ausgewählt. Es wurde festgestellt, daß ionische oberflächenaktive Mittel oder Gemische, die solche enthalten, besonders nützlich sind. Die am meisten bevorzugten oberflächenaktiven Mittel sind anionischer Natur und Gemi sche von anionischen und nicht-ionischen Arten. Wenn Gemische von oberflächenaktiven Mitteln verwendet werden, dann können sie in dem Verfahren zusammen oder aufeinanderfolgend zugesetzt werden, wenn dies für die Zerfaserung, die nachfolgende Koagulation oder die Eigenschaften des Endprodukts nützlich ist. Im letzteren Fall kann beispielsweise das Gemisch von oberflächenaktiven Mitteln so ausgewählt werden, um die Redispergierung der Fasern bei der Herstellung von Zementzusammensetzungen, wie z. B. Asbestzement, zu erleichtern.

Im Falle der bevorzugten oberflächenaktiven Mittel bleibt ein Teil des oberflächenaktiven Mittels auch nach einer starken Verdünnung der zerfaserten Dispersion stark adsobiert.

Die Konzentration und die Bedingungen, die für eine optimale Zerfaserung erforderlich sind, richten sich nach der Natur der oberflächenaktiven Mittels und des Chrysotils. Wegen des Einflusses auf die Oberflächenladung des Chrysotils beeinflußt der pH-Wert der Lösung die Adsorption des oberflächenaktiven Mittels. Amphotere Typen von oberflächenaktiven Mitteln können entweder anionischen oder kationischen Charakter zeigen, je nach dem pH-Wert des Systems. Gemische aus oberflächenaktiven Mitteln derselben Type, wie z. B. anionische oberflächenaktive Mittel, können nützlich sein, das gesamte Verfahren zu gestalten, jedoch können sie auch die Reagenzrückführung verkomplizieren.

Das oberflächenaktive Mittel oder die oberflächenaktiven Mittel für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren können aus den bekannten Klassen von anionischen oberflächenaktiven Mitteln ausgewählt werden.

So sind typische Carboxylate, die beim erfindungsgemäßen Verfahren gute Resultate ergeben, Natriumoleat und Natriumlaurat. Bevorzugte N-Acylsarcosinate sind solche, in denen die Acylgruppe aus Kokoyl, Lauroyl, Stearoyl und Tallölacyl ausgewählt ist.

Typische Beispiele für geeignete Sulfate und Sulfonate sind Ammoniumlaurylsulfat, Diäthanolaminlaurylsulfat, Natrium cetylsulfat, Dodecylbenzolsulfonsäure, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Triäthanolamindodecylbenzolsulfonat, Tridecylbenzolsulfonsäure, Nonylnaphthalinsulfonsäure, Natriumbutylnaphthalinsulfonat, Natriumtetrahydronaphthalinsulfonat und α-Ole finsulfonat.

Die am meisten bevorzugten Sulfonate sind solche, die sich von Sulfobernsteinsäure ableiten. Sie werden zweckmäßig in Form von Natriumsalzen der veresterten Säuren verwendet. Spezifische Mitglieder dieser Gruppe, die sich als sehr brauchbar erwiesen haben, sind Natriumdihexylsulfosuccinat, Natriumdi(isobutyl)sulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat, Dinatrium-N-octadecylsulfosuccinamat, Tetranatrium- N-(1,2-dicarbäthoxyäthyl)-N-octadecylsulfosuccinamat und die Natriumsulfosuccinatester von Laurinmono- und -diäthanolamiden oder von äthoxylierten Lauryl- oder Decylalkoho len.

Geeignete Phosphatester sind Alkylesterphosphate, wie sie z. B. unter den Handelsbezeichnunen "Teric" 305 und 306 (Warenzeichen) erhältlich sind.

Geeignete kationische oberflächenaktive Mittel sind beispielsweise die Mono-, Di- und Polyamine, Aminoxide, Alkoxylate von Alkyl- und alicyclischen Aminen, 2-Alkyl-1-(hydroxy äthyl)-2-imidazoline, tetrakis-substituierte Äthylendiamine, an Amid gebundene Amine und quaternäre Ammoniumsalze.

Als besonders brauchbare kationische oberflächenaktive Mittel haben sich Cetyltrimethylammoniumbromid (Handelsprodukt "Cetrimide" - Warenzeichen), Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid (Handelsprodukt "Vantoc" CL - Warenzeichen), Cetyl pyridiniumbromid (Handelsprodukt "Fixinol" - Warenzeichen) und das Handelsprodukt "Monoflor" 71 (Warenzeichen) erwiesen.

Geeignete nicht-ionische oberflächenaktive Mittel für das erfindungsgemäße Verfahren können aus Fettsäureestern, alkoxylierten aliphatischen Alkoholen und Alkylphenolen, alkoxylierten Fettsäuren und Fettsäureamiden und natürlichen Fetten und Ölen ausgewählt werden.

Nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, von denen festgestellt wurde, daß sie sich besonders eignen, sind die Glykolester von Öl- und Laurinsäure, äthoxylierte Nonylphenole, Polyäthylenglykolmethacrylate und ein äthoxylierter aliphatischer Alkohol, der als Handelsprodukt "Teric" 9A8 (Warenzeichen) erhältlich ist.

Geeignete amphotere oberflächenaktive Mittel sind substituierte Aminosäuren, wie z. B. N-Koko-3-aminopropionsäure, Di natrium-N-lauryl-3-iminodipropionat, N-Carboxymethyl-N-koko alkyl-N,N-dimethylammoniumhydroxid, das Natriumsalz von N- Hydroxyäthyl-N-lauroamido-β-alanin und substituierte 2-Imi dazoliniumhydroxide.

Während der Zerfaserung (7) besteht eine weitere Möglichkeit der Trennung der Faserteilchen von den nicht-faserigen Teilchen. Infolgedessen kann eine zweite Klassierung (9) mit Vorteil verwendet werden, um nicht-faserige Teilchen oder ungeöffnete Faserbündel abzutrennen. Hydrozyklone sind geeignete Vorrichtungen für diese Abtrennung. Es ist nötig, daß die Viskosität der Aufschlämmung der dispergierten Fasern aus der Zerfaserungsstufe auf einen Wert eingestellt wird, der ein wirksames Funktionieren der Pumpen und Klassiervorrichtungen ermöglicht. Dies wird in einer Verdünnung (8) aufgeführt, deren Wirksamkeit dadurch unterstützt werden kann, daß man die Konzentration des bei der Zerfaserung verwendeten oberflächenaktiven Mittels auf einem Wert hält, der keine wesentliche Koagulation der dispergierten Fasern gestattet. Dieser Konzentrationsgrenzwert hängt vom jeweils bei der Zerfaserung und Dispergierung verwendeten oberflächenaktiven Mittel oder Kombination von oberflächenaktiven Mitteln ab, ist aber annähernd von der gleichen Größe wie die kritische mizelläre Konzentration für dieses oberflächenaktive Mittel oder diese Kombination von oberflächenaktiven Mitteln unter der herrschenden Temperatur und Lö sungszusammensetzung.

Die dispergierten Fasern in der Suspension werden dann gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Koagulation (10) in Form zäher faseriger Agglomerate veranlaßt.

Zwar ist die Struktur dieser zähen Agglomerate im Detail nicht bekannt, aber es wurde festgestellt, daß sie Eigen schaften besitzen, die sie für die Verstärkung von Zement zusammensetzungen brauchbar machen. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Fasern, die normalerweise für die Verstärkung von Zementzusammensetzungen wegen ihrer kurzen Länge oder wegen ihres geringen Aspektverhältnisses ungeeignet sind, erwünschte Verstärkungseigenschaften besitzen, wenn sie durch das erfindungsgemäße Verfahren in zähe Agglomerate verwandelt worden sind. Ohne sich auf eine Erklärung festlegen zu wollen, wird angenommen, daß die Behandlung mit dem oberflächenaktiven Mittel und die anschließende Kogulierung eine Bindung von Fasern und Fibrillen in zusammengesetzte Fasern von brauchbaren Abmessungen, die den Gegenstand der Erfindung bilden, ergeben.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren nicht sorgfältig durchgeführt wird, d. h., wenn willkürliche oder unzweckmäßige Verdünnungsabfolgen oder Koagulationsbedingungen verwendet werden, dann sind die resultierenden Faserklumpen kleine und etwa gleich große Klumpen und keine zähen Agglomerate. Diese Faserklumpen erteilen faserhaltigen Gegenständen nicht die maximale Verstärkung, wenn sie in Zementzusammensetzungen einverleibt werden. Die bevorzugten und optimalen Bedingungen für die Bildung der zähen Agglomerate sind weiter unten diskutiert.

Bei Verwendung der bevorzugten Typen von anionischen oberflächenaktiven Mitteln für die Zerfaserung und Dispergierung des Chrysotilasbests wird die Koagulation der dispergierten Fasern in zähe Agglomerate durch übermäßige Verdünnung der Fasersuspension aufgrund eines Zusatzes von Wasser oder verdünnter wäßriger Lösungen, die von rückgeführten Verfahrensströmen stammen, aber weitgehend frei von oberflächenaktiven Mitteln sind, bewirkt.

Solche verdünnte Lösungen können auf verschiedenen Wegen erhalten oder hergestellt werden. Wenn die nach der zweiten (9) und/oder dritten (11) Klassierung erhaltenen Lösungen zu den früheren Stufen (3) und (4) wie oben beschrieben zurückgeführt werden, dann wird der größte Teil des oberflächenaktiven Mittels an die Faserfeststoffe bei diesen Stufen adsorbiert, wobei die erhaltene Lösung dann weitgehend frei von oberflächenaktiven Mitteln ist die direkt in der Koagulation verwendet werden kann. Alternativ können irgendwelche oder alle der zurückgewonnenen Verfahrenslösungen, die oberflächenaktives Mittel enthalten, mit Wasser auf den genötigten Grad verdünnt werden. Gemäß einer weiteren Alternative können die Verfahrenslösungen, die oberflächenaktives Mittel enthalten, in Lagertanks oder Lagerteiche überführt werden, so daß ein biologischer Abbau des oberflächenaktiven Mittels stattfindet, wodurch die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels auf einen für die Wiederverwendung der Lösung in der Koagulation gewünschten Wert verringert wird.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in der Zerfaserung verwendeten oberflächenaktiven Mittel aus leicht biologisch abbaubaren oberflächenaktiven Mitteln ausgewählt. In den letzten Jahren wurde der Entwicklung von biologisch abbaubaren oberflächenaktiven Mitteln beträchtliche Forschungsarbeit gewidmet, um die Umweltverschmutzung zu vermeiden. Dabei wurden insbesondere geeignete Längen und Verzweigungen der Alkylgruppen ausgesucht. Biolo gisch leicht abbaubare oberflächenaktive Mittel sind Fachleuten auf dem Gebiet der oberflächenaktiven Mittel allgemein bekannt.

Die Koagulation der zerfaserten Dispersion kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Die dispergierte Aufschlämmung kann in einen dünnen Strom oder durch Pumpen in ein großes Volumen Wasser eingeführt werden, das mäßig in kreisförmiger Bewegung gerührt wird. Eine Alternative besteht beispielsweise darin, die richtigen Volumenverhältnisse der Ströme der Faseraufschlämmung und des Verdünnungswassers durch Einpumpen in ein gemeinsames Rohr zusammenzubrin gen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Koagulation der zähen Agglomerate wirksam dadurch zustande gebracht, daß die viskose Faserdispersion auf einem Sieb der Maschenweite 0,076 mm in eine Zone eingebracht wird, die durch viele feine Strahlen von Verdünnungswasser unter Druck bedeckt ist, wodurch das gewünschte Verdünnungsverhältnis erreicht wird. Durch dieses Verfahren kann gleichzeitig auch eine Entfernung von unerwünschten kleinen Teilchen erreicht werden. Die koagulierten zähen Agglomerate verbleiben auf dem Sieb.

Das Ausmaß der erforderlichen Verdünnung hängt teilweise von der Konzentration des oberflächenaktiven Mittels in der Lösung in der zerfaserten Dispersion ab. In der Praxis ist es erwünscht, die erforderliche Menge des Verdünnungsmittels und den Überschuß des bei der Zerfaserung verwendeten oberflächenaktiven Mittels auf einem Minimum zu halten. Während der Verdünnung tritt weiteres oberflächenaktives Mittel durch Desorption aus den Faseroberflächen in die Lösung ein. Die bevorzugten Verdünnungsbedingungen für die Herstellung der zähen Agglomerate beim erfindungsgemäßen Verfahren sind solche, die Feststoff/Wasser-Verhältnisse im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 1500, vorzugsweise im Bereich von 1 : 70 bis 1 : 400 und Konzentrationen an oberflächenaktivem Mittel in der Lösung von 0,01 bis 0,1 Gew.-% ergeben.

Es besteht die Wahrscheinlichkeit zur Bildung von Faser klumpen, wenn die dispergierte Faseraufschlämmung oder insbesondere die teilweise verdünnte oder nicht-koagulierte Aufschlämmung längere Zeiten stehen gelassen wird. Wenn dies eintritt, dann kann die dispergierte Aufschlämmung durch Zusatz von weiterem oberflächenaktivem Mittel rekonstituiert werden. Die erforderliche Menge an zusätzlichem oberflächenaktivem Mittel hängt von dem Grad der Verdünnung und der Klumpenbildung ab und kann leicht durch Laborversuche bestimmt werden. Alternativ kann oberflächenaktives Mittel portionsweise unter mäßigem Rühren oder Bewegen, bis eine geeignete dispergierte Aufschlämmung erhalten worden ist, zugegeben werden.

Nach der Koagulation ist es zweckmäßig, das Faserprodukt in einer dritten Klassierung (1) weiter zu raffinieren, wobei restlicher Staub, restliches gekörntes Material oder andere Teilchen, die die Produktqualität abträglich beeinflussen können, entfernt werden. Diese Klassierung kann beispielsweise unter Verwendung von Hydrozyklonen ausgeführt werden.

Das Produkt wird durch Entwässern (12) der Aufschlämmung der koagulierten Fasern gesammelt. Diese Stufe kann in ein oder mehreren Schritten ausgeführt werden, beispielsweise durch Vakuum- oder Zentrifugenfiltration. Bei bestimmten oberflächenaktiven Mitteln sind die Feststoffe ausreichend aerophil, so daß sie durch Schaumflotationen abgetrennt werden können. In der Tat kann die Entwässerung mit der dritten Klassierung verbunden werden, beispielsweise dadurch, daß man eine Fest stofftrommelzentrifuge verwendet, um Produkt abzutrennen, wobei man unerwünschte Teilchen mit der abließenden Lösung abströmen läßt. In ähnlicher Weise kann ein Sieb als erste Abtrennvorrichtung für die Gewinnung des festen Produkts verwendet werden. Eine zusätzliche Entwässerung kann beispiels weise unter Verwendung einer Filterpresse entsprechend dem tolerierbaren Wassergehalt im Produkt erreicht werden. Das nasse Asbestprodukt kann als solches abgepackt und zu den Verbrauchern, wie z. B. Asbestzementherstellern, transportiert werden.

Es kann leicht in Pellets, Tafeln oder andere Formen, die sich für die Handhabung besonders eignen, überführt werden. Das nasse Produkt verringert die Staubgefahren, die normalerweise bei der Handhabung von trockenen Fasern sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender herrschen. Wenn jedoch das trockene Produkt gewünscht wird, dann kann das verbliebene Wasser leicht durch Erhitzen abgetrennt wer den.

Das für die Zerfaserung verwendete oberflächenaktive Mittel ist am Ende in verschiedenen Strömen verteilt. Das Faserprodukt selbst enthält restliches oberflächenaktives Mittel, die verschiedenen festen Abfälle führen jeweils einen Teil des oberflächenaktiven Mittels mit sich, und die von den Fasern abgetrennten Verfahrenslösungen enthalten einen beträchtlichen Anteil des zugeführten oberflächenaktiven Mittels. Aus wirtschaftlichen Gründen und Umweltgründen ist es erwünscht, mindestens einen Teil des oberflächenaktiven Mittels aus den Verfahrenslösungen abzutrennen, bevor sie abgelassen wer den.

In Abhängigkeit von der Auswahl des oberflächenaktiven Mittels für die Zerfaserung kann es nötig sein, die Ansammlung von Elektrolyten oder anderen Lösungsstoffen in den Verfahrenslösungen zu beschränken, indem der Anteil des aus dem Kreislauf abgelassenen Wassers erhöht wird oder eine Ionenaustauschharz- oder andere ähnliche Behandlung vorgenommen wird.

Gemäß der obigen Beschreibung wird Wasser als Verdünnungsmittel verwendet. Wasser wird bevorzugt, da es üblicherweise leicht verfügbar, billig und sicher ist und keine Beseitigungs probleme mit sich bringt. Außerdem ist es ein vorzügliches Lösungsmittel für die meisten beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Chemikalien. Schließlich wird es vielfach in Zementzusammensetzungen aus dem gleichen Grund verwendet, und außerdem ist es vorteilhaft, das gleiche Lösungsmittel sowohl bei der Herstellung und Isolierung der Fasern als auch bei der Herstellung der Zementzusammensetzungen zu verwenden.

Wenn das Verfahren mit sauberen Fasern durchgeführt wird, dann können die erforderlichen Stufen wie folgt sein:

a) Kontaktierung des asbesthaltigen Materials mit einer wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels zur Herstellung einer Aufschlämmung;
b) Zerfaserung der Feststoffe in der Aufschlämmung unter Zuhilfenahme einer geeigneten mechanischen Vorrichtung; und
c) Koagulation der dispergierten Fasern zur Herstellung zäher Faseragglomerate.

Diese Abfolge kann mit Vorteil durch Asbestzementhersteller verwendet werden, um die aus den herkömmlichen Naß- und Trockenverfahren erhaltenen Fasern zu modifizieren.

Die auf diese Weise erhaltenen faserigen Agglomerate können dann auf übliche Weise durch Mischung mit einem hydraulischen Zement zu Asbestzementmischungen verarbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz von kurzen Fasersorten, wie z. B. Dachplattensorten, wie sie als Nebenprodukt der herkömmlichen Naß- und Trockenverfahren erhalten werden. Diese kurzen Fasern sind nicht in Zementzusammensetzungen verwendbar, wenn Verstärkungseigenschaften erwünscht sind, sie können aber in neue erfindungsgemäße Fasern überführt werden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, daß eine Zerfaserungsstufe normalerweise nicht erforderlich ist.

Aufgrund der neuartigen Eigenschaften der erfindungsgemäß erhaltenen Agglomerate kann die Möglichkeit der Verstärkung von Zementzusammensetzungen unter Umständen durch einige der üblicherweise zum Einstufen von Asbestfasern verwendeten Tests nicht richtig angezeigt werden. Diese Verstärkungseigenschaften können deshalb am besten dadurch bestimmt werden, daß man Asbestzementplatten gemäß den in der Industrie verwendeten Standardverfahren herstellt und die Eigenschaften dieses Asbestzements mißt. Die Biegefestigkeit wird als Bruchmodul ausgedrückt, wobei eine Korrektur für die Dichte des Asbestzementkuchens vorgenommen wird.

Geeignete Asbestzementzusammensetzungen können unter Verwendung von Gemischen hergestellt werden, die im wesentlichen aus dem Zement und den erfindungsgemäß hergestellten Agglomeraten bestehen. Typischerweise beträgt der Zementgehalt 1 bis 5 Gew.-Teile für jeden Teil der Asbestfasern.

Um besonders strukturelle Eigenschaften in den fertigen Zementzusammensetzungen herzustellen, kann jeder der bekannten Zusätze einverleibt werden. Beispiele für solche Zusätze sind kieselsäurehaltige Materialien, wie z. B. Sand, pulverisiertes Siliciumdioxid u. dgl., die typischerweise in Mengen bis zu 3 Gew.-Teilen je Gew.-Teil der neuen Asbestfasern verwendet werden können. Andere Zusätze, die sich für den Einschluß in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eignen, sind Farbstoffe, Pigmente oder gefärbte Fasern, wie z. B. Glasfasern.

Die Menge des Färbematerials hängt in erster Linie von dem in den Endprodukten gewünschten Färbegrad ab.

Andere Arten von Asbestfasern, wie z. B. solche, die durch herkömmliche Naß- und Trockenverfahren aus Amosit oder Chrysotil hergestellt werden, können ebenfalls in die Zusammensetzungen einverleibt werden. Die Menge solcher Fasern im Verhältnis zur Menge der neuen erfindungsgemäßen Fasern kann von wirtschaftlichen Betrachtungen abhängen, wie auch von der Notwendigkeit, gute Filtrations- und Grünfestigkeitseigenschaften von Zusammensetzungen, die auf den neuen Fasern alleine basieren, beizubehalten. Typischerweise besteht mindestens die Hälfte der Gesamtmenge der Asbestfasern in den Zementzusammensetzungen aus den neuartigen Agglomeraten.

In an sich bekannter Weise können die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen neuartigen faserförmigen Agglomerate wie übliche Asbestfasern zur Herstellung von Asbest zementzusammensetzungen mit einer Lösung eines alkalischen Mittels behandelt werden, um die hydrophobe/hydrophile Balance der Faseroberflächen zu modifizieren.

Die Natur des alkalischen Reagenzes ist nicht sehr kritisch; es können Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide verwendet werden. Typischerweise besteht dasy alkalische Reagenz aus Natriumhydroxid, während das Verhältnis von Natriumhydroxid zum Feststoffgehalt so ausgewählt werden kann, um eine bestimmte Menge des adsorbierten oberflächenaktiven Mittels zu entfernen oder einen Teil oder die Gesamtmenge des adsorbierten oberflächenaktiven Mittels zu modifizieren. Die für diesen Zweck erforderliche Menge an alkalischem Mittel kann durch chemische Analyse einer Lösung des adsobierten oberflächenaktiven Mittels bestimmt werden, das durch Extraktion einer Probe der festen Fasern mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels, wie z. B. Methanol, erhalten worden ist. Es ist erwünscht, einen unnötigen Überschuß an alkalischem Reagenz zu vermeiden. Zwar kann die alkalische Behandlung bei Raumtemperatur ausgeführt werden, jedoch kann die Behandlungszeit in vorteilhafter Weise durch Erhitzen des Gemischs aus Asbestfasern und der Lösung des alkalischen Reagenzes über Raumtemperatur, vorzugsweise unterhalb 100°C, verringert werden. Typischerweise werden Temperaturen im Bereich von 40 bis 70°C verwendet.

Um die hydrophobe/hydrophile Balance der Faseroberflächen der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Agglomerate zu modifizieren, können diese auch durch Erhitzen über 100°C wärmebehandelt werden. Die bevorzugten Erhitzungstemperaturen und -zeiten hängen vom jeweils für die Herstellung der Fasern verwendeten oberflächenaktive Mittel und auch von der Menge des restlichen auf den Fasern vorhandenen oberflächenaktiven Mittels und auch von den gewünschten Eigenschaften der Zementzusammensetzung ab. Die besten Bedingungen können leicht durch Versuch bestimmt werden, jedoch wird die Temperatur nicht über 400°C steigen gelassen, um eine irreversible Schädigung der Chrysotilfasern zu vermeiden. Eine Temperatur im Bereich von 140 bis 300°C, vorzugsweise im Bereich von 150 bis 200°C, wird bevorzugt.

Die faserförmigen Agglomerate sind bei der Herstellung von Zementzusammensetzungen für Extrusionszwecke und für Handformung brauchbar. Asbestzementrohre werden üblicherweise durch ein Verfahren hergestellt, bei dem eine dünne Schicht der Zementzusammensetzung, die typischerweise aus einer verdünnten wäßrigen Aufschlämmung der Komponenten mit einem Filtersieb unter Aktivierung durch einen Druckunterschied gesammelt werden, durch spiralenförmiges Wickeln auf einen sich drehenden Dorn aufgebaut und darauf durch Anwendung von Druck in eine kontinuierliche Masse konsolidiert wird. Nach Beendigung des Aufbaus und der Konsolidierung auf die gewünschte Wandstärke und Dichte wird der resultierende unvollständig hydratisierte oder abgebundene zylindrische Asbestzementkörper von dem Formdorn normalerweise so schnell wie möglich abgenommen, um den Dorn wieder für eine neue Verwendung zur Verfügung zu stellen, worauf das Asbestzementprodukt in geeigneter Weise bis zur Vervollständigung der Hydratation gehärtet wird.

Die Entnahme des stützenden Dorns von einem unvollständig hydratisierten oder abgebundenen zylindrischen Asbestzementkörper hat jedoch häufig zur Folge, daß das Produkt aus seiner ursprünglichen runden Form zusammensackt. Dieses Zusammensacken stellt einen Schaden dar, der besonders bei der Herstellung von dünnwandigen Rohren mit großem Durchmesser kritisch ist. Die faserförmigen Agglomerate sind bei solchen Rohrherstellungsanwendungen nützlich, insbesondere wenn die Fasern wie oben beschrieben wärmemodifiziert worden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der beigefügten Beispiele näher erläutert. Alle Teile und Prozentangaben sind in Gewicht ausgedrückt.

Beispiel 1

Eine Probe eines Mahlguts mit einer Korngröße bis zu 9,5 mm wurde während eines Zeitraums von 24 h dem üblichen Trockenverfahren zugeführt. Die Probe war einem Laborausbeuteverfahren ("core laboratory recovery" procedure) unterworfen worden, welches routinemäßig im Bergwerk verwendet wird, um Schätzungen der Ausbeuten beim Mahlen zu erhalten. Die Resultate dieses Laborausbeuteverfahrens sind weiter unten tabellenmäßig zusammen mit den tatsächlichen Ausbeuten, bezogen auf das der Mühle während 24 h zugeführte Mahlgut, angegeben. Die prozentuale Ausbeute basiert auf dem Anfangsgewicht des Mahlguts.

% Faserausbeute

Eine weitere Probe des Mahlguts wurde dem folgenden Verfahren unterworfen.

Das Mahlgut wurde zunächst naß gesiebt, um asbestfreies Gestein mit einer Korngröße von +1,68 mm zu entfernen, so daß nur tatsächlich produktives Gestein in den späteren Stufen behandelt wurde. Das zurückbleibende Material wurde mit Wasser gemischt und dann in einer Kugelmühle gemahlen, um die Faserbündel teilweise zu öffnen. Nach einer Filtration zur Entfernung der Kugeln wurde eine Klassierung durch ein nasses Pfannenverfahren durchgeführt, und feines körniges Material und ungebrochenes Mahlgut wurde entfernt. Die Ausbeute des Faserkonzentrats, berechnet auf trockener Basis nach dem Trocknen einer repräsentativen Probe, war 32,5%.

100 g des erhaltenen feuchten Faserkonzentrats wurden 250 ml einer wäßrigen Lösung mit 90°C zugegeben, die 12,5 ml "Matexil" WA-OT (50%iges Natriumdioctylsulfosuccinat) und 1,25 ml Dodecylbenzolsulfonsäure (DDBSA) enthielt. Das Gemisch wurde einem heftigen Rühren unter Scherbedingungen in einem schnell laufenden Haushaltskneter 2 min lang unterworfen und dann verdünnt, indem es langsam in 30 l heißes Wasser einlaufen gelassen wurde. ("Matexil" ist ein eingetragenes Warenzeichen). Die Aufschlämmung wurde vom körnigen Material abdekantiert und auf dem Boden absitzen gelassen und filtriert, um die Fasern zu entfernen. Nach dem Trocknen wogen die Fasern 74 g, das bedeutet eine Ausbeute von 74%. Dies ist eine Ausbeute von 24%, bezogen auf das ursprüngliche Mahlgut.

Die Qualität der Fasern war vergleichbar mit der C65-80 Sorte, die aus einem üblichen Trockenverfahren erhalten worden war. Dieser Vergleich basierte auf den Standard- Bauer-McNett-Messungen der Fasergrößenverteilung und dem anderen relevanten Parameter, nämlich der Freiheit.

Als "Freiheit" (freeness) wird die Zeit in s bezeichnet, die unter den Testbedingungen, die beschrieben sind im Test Manual der Quebec Asbestos Manufacturers Association (Q. A. M. A.), eine dort definierte Wassermenge zum Durchströmen eines unter Standardbedingungen aufgebauten Asbestfaserbetts benötigt. Je länger diese Zeit ist, desto langsamer ist die Filtergeschwindigkeit bei den eingesetzten Asbestfasern.

Beispiel 2

Eine Zementzusammensetzung der Fasern von Beispiel 1 wurde wie folgt hergestellt: Ein Gemisch aus 450 ml Wasser, 3 g hydratisiertem Calciumsulfat und 2 g Calciumhydroxid wurde sorgfältig gerührt, bis sich nichts mehr von den Feststoffen löste, worauf der Überstand durch Filtration entfernt wurde. Zu diesem Überstand wurden 145 g Feststoffe zugegeben, die aus 9,5% Fasern von Beispiel 1 und 90,5% eines Gemischs aus Portlandzement und Siliciumdioxid im Verhältnis von 60 : 40 bestanden.

Nach einem sorgfältigen Mischen wurde eine Zementplatte durch ein Verfahren hergestellt, das auf dem von der Quebec Asbestos Mining Association anerkannten Standardtest beruhte. Kurz gesagt, dieser besteht darin, daß das Ausgangsmaterial in eine Form mit einem Sieb überführt, zur Entfernung von Wasser gepreßt, in einem feuchten Raum gehärtet und dann einer Auto klavenbehandlung bei 170°C unterworfen wird.

Die Biegefestigkeit der gehärteten Zementzusammensetzung, ausgedrückt als Bruchmodul mit einer Korrektur für die Dichte des Zementkuchens, war 20,20 MPa.

Beispiel 3

Eine Probe von 100 g Faserkonzentrat wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebene Verfahren mit 250 ml einer Lösung behandelt, die 5% "Matexil" WA-OT enthielt. Die Ausbeute an trockenen Fasern war 71,1%, was eine Ausbeute von 24,9%, bezogen auf das ursprüngliche Mahlgut, bedeutet. Die Biegefestigkeit von Standardasbestzementplatten war 17,65 MPa bei einem Fasergehalt von 11,0%.

Beispiele 4-7

Die Freisetzung von Fasern und die Abtrennung und Klassierung von Faserkonzentraten wurde in einer kontinuierlichen Demonstrationseinheit durchgeführt.

Proben von verschiedenen Chargen eines Mahlguts aus einem Trockenverfahren, die so zerkleinert waren, daß sie durch ein Sieb der Maschenweite 1,68 mm hindurchgingen, wurden durch eine Schnecke zusammen mit Wasser entweder einer Kugelmühle oder einer Stiftmühle zugeführt. In jedem Fall wurde die abströmende Aufschlämmung mit einem weiteren Wasserstrom verdünnt, worauf die resultierende Suspension durch ein erstes Hydrozyklon gepumpt wurde und der Überlauf aus diesem Hydrozyklon durch ein zweites Hydrozyklon gepumpt wurde. Der Überlauf aus dem zweiten Hydrozyklon wurde zu einer Feststofftrommelzentrifuge gepumpt, worin der größte Teil der zurückgebliebenen suspendierten Feststoffe gesammelt wurde. Die Feststoffe in den Unterläufen aus den Hydrozyklonen wurden durch Filtration gesammelt. Der Feststoff aus dem Unterlauf aus dem ersten Hydrozyklon enthielt grobe Teilchen aus weitgehend losem Gestein. Der Feststoff aus dem Unterlauf aus dem zweiten Hydrozyklon war ein grobes Faserkonzentrat. Der Rückstand in der Zentrifuge war ein zweites Faserkonzentrat aus Teilchen mit einem kleineren hydraulischen Radius als derjenige des ersten Faserkonzentrats. Beide Faserkonzentrate konnten einer Zerfaserungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt werden.

Die Verarbeitung der gesonderten Feststofffraktionen aus typischen Mahlgutchargen ist in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Zwei Proben von 200 g des Faserkonzentrats aus dem Unterlauf von Beispiel 7a wurden mit 600 ml "Matexil" WA-OT-Lösungen mit einer Konzentration von 5% bzw. 3% gemischt und 5 min gerührt. Die Gemische wurden 15 min einem niedrigen Druck ausgesetzt. Die Aufschlämmungen wurden zweimal durch eine Scheibenmühle hindurchgeführt. Die erhaltenen viskosen Suspensionen wurden jeweils mit 2 l 0,25%igem "Matexil" WA-OT verdünnt und durch ein Hydrozyklonsystem hindurchgeführt.

Die Hydrozyklonüberläufe wurden jeweils mit 20 l Wasser verdünnt, wobei sie durch eine peristaltische Pumpe und dann durch einen engen Gummischlauch hindurchgeführt wurden, der in einer kreisförmigen Bewegung durch das Wasser bewegt wurde. Die verdünnten Suspensionen der zähen Faseragglomerate wurden jeweils durch Hydrozyklone hindurchgeführt, und die Überläufe wurden zentrifugiert, um die festen Produkte zu sammeln, die weiter mit Hilfe eines Druckfilters entwässert wurden. Die Produktausbeuten der Bauer-McNett-Siebanalysen und die Biegefestigkeiten der Asbestzementplatten bei einem Fasergehalt von 12,5% sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Beispiel 8

Eine Probe von 600 g Mahlgut, das so zerkleinert war, daß es durch ein Sieb der Maschenweite 1,68 mm hindurchging, wurde mit 60 l einer 0,1%igen Lösung von "Matexil" WA-OT gemischt. Der Feststoff wurde dann durch Zentrifugieren abgetrennt. Der abgetrennte Feststoff wurde mit 1200 ml 5%igem "Matexil" WA-OT gemischt, und die resultierende Aufschlämmung wurde dann in einem schnell laufenden Kneter 5 min lang zerfasert. Die viskose Aufschlämmung wurde mit 10 l 0,2%igem "Matexil" WA-OT verdünnt und dann durch ein Sieb der Maschenweite 0,60 mm hindurchgeführt, um körniges Material und ungeöffnete Fasern abzutrennen. Nach einer weiteren Reinigung durch Pumpen durch einen Hydrozyklonkreislauf wurde die Überlaufaufschlämmung dadurch verdünnt, daß sie in einem dünnen Strom in 150 l Wasser unter mäßigem Rühren in kreisförmiger Bewegung einlaufen gelassen wurde. Dies ermöglichte die Bildung von zähen Agglomeraten. Nachdem die Agglomeratsuspension durch ein Hydrozyklon hindurchgeführt worden war, wurden die Produktfeststoffe aus dem Überlauf mit Hilfe einer Zentrifuge abgetrennt. Die abzentrifugierten Feststoffe wurden weiter in einem Druckfilter entwäs sert.

Die Ausbeute an trockenen Fasern war 14,3%, bezogen auf das Mahlgut. Wenn sie in Standardasbestzementplatten überführt wurden, dann entwickelten sie eine Biegefestigkeit von 26,48 MPa bei einem Fasergehalt von 14,1%. Die Bauer-McNett- Siebanalyse zeigte 1,8% mit +4,12 mm, 12,9% mit +1,20 mm und 48,6% mit -0,076 mm.

Beispiel 9

Eine Grobfaser- und Nadelfraktion wurde von einem handelsüblichen Produkt durch das herkömmliche Trockenverfahren (Qualität der Gruppe 4T) abgetrennt, indem eine Suspension in Wasser durch ein geeignetes Hydrozyklon geführt wurde und die Feststoffe aus dem Unterlauf abfiltriert wurden.

Eine Probe von 50 g dieses Faserkonzentrats wurde mit 250 ml einer 5%igen Lösung von "Matexil" WA-OT in Wasser in einem Autoklaven bei 135°C unter Druck während 1 h kontaktiert. Die resultierende Suspension wurde während einer kurzen Zeit in einem schnell laufenden Kneter zerfasert, wobei während der Zerfaserung allmählich eine Zugabe von 1 l einer 0,2%igen Lösung von "Matexil" WA-OT erfolgte. Das resultierende gelartige Gemisch wurde mit 500 ml einer 0,2%igen Lösung von "Matexil" WA-OT verdünnt. Diese Suspension wurde dadurch zu einem Agglomerieren veranlaßt, daß sie durch eine Spritzdüse in 60 l Wasser eingepumpt wurde. Die Suspension der Faseragglomerate wurde durch ein Hydrozyklon hindurchgeführt, das 5 g Feststoffe im Unterlauf entfernte. Die Hauptmasse der Feststoffe im Überlauf wurde mit Hilfe einer Feststofftrommelzentrifuge gesammelt.

Es wurden Versuche auf die Biegefestigkeit von Asbestzementplatten und eine Bauer-McNett-Siebanalyse an beiden Produkten und dem unbehandelten Faserkonzentrat durchgeführt, wobei die folgenden Resultate erhalten wurden:

Beispiel 10

Dieses Beispiel erläutert die Wirkung der Veränderung der Temperatur des Gemischs aus Lösung von oberflächenaktivem Mittel und Fasern und der Kontaktierungszeit vor der Anwendung mechanischer Energie.

Jede 200 g-Probe Faserkonzentrat wurde mit 50 ml einer Lösung von 5%igem "Matexil" WA-OT und 0,5%igem DDBSA gemischt, die auf entweder 20, 50 oder 80°C vorher erhitzt worden war. Das Gemisch wurde 10, 60 bzw. 240 min auf dieser Temperatur gehalten, und das Aussehen des Gemischs wurde am Ende des Zeitraums festgestellt und festgehalten. Die resultierende Aufschlämmung oder das resultierende Gel wurde dann 1 min lang einer schnellen Knetung unterworfen und durch Eingießen in gerührtes Wasser unter Einhaltung eines Flüssigkeit-Feststoff- Verhältnisses von 200 : 1 verdünnt. Die Länge der agglomerierten Fasern wurde durch visuelle Beobachtung von Proben bestimmt, die mit einem Spatel aus der Suspension entnommen wurden. Die Faserprodukte wurden mit A, B, C und D (in abnehmender Länge) klassifiziert. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Beispiel 11

Eine Probe von 200 g Faserkonzentrat (zweiter Hydrozyklon unterlauf von Beispiel 4a wurde bei Raumtemperatur mit 500 ml einer 5%igen Lösung von "Matexil" WA-OT kontaktiert. Die Aufschlämmung wurde durch kurzzeitige Behandlung in einem Hochleistungskneter zerfasert. Sie wurde sehr viskose. Das gelartige Material wurde auf ein Sieb der Maschenweite 0,076 mm überführt und mit Wasser bespritzt, wobei die Zeit nur ausreichte, eine Koagulation zu induzieren. Die zurückgehaltenen Feststoffe wurden dann mit 20 l Wasser gemischt, und die Suspension wurde durch ein Hydrozyklon gepumpt. Der Überlauf wurde durch ein Sieb der Maschenweite 0,076 mm hindurchgeführt, und die zurückgehaltenen Feststoffe wurden wieder mit Wasser unter einem Druck von 137,3 kPa wie im Verfahren von Beispiel 30 bespritzt. Die Feststoffe aus dem Sieb wurden weiter durch Filtration entwässert.

Die Ausbeute an trockenen Fasern war 12%. Eine Standardasbest zementplatte ergab eine Biegefestigkeit von 34,52 MPa bei einem Fasergehalt von 12,5%.

Beispiel 12

400 g Feststoffe aus dem ersten Hydrozyklonunterlauf von Beispiel 4a wurden 5 min in einem Hochleistungskneter in 1200 ml 5%igem "Matexil" WA-OT bei Raumtemperatur zerfasert. Diese Suspension wurde mit 4 l 0,2%igen "Matexil" WA-OT verdünnt und von körnigem Material und Nadelgut befreit, indem sie aufeinanderfolgend durch ein Sieb der Maschenweite 0,85 mm und dann durch ein Hydrozyklon hindurchgeführt wurde. Der Überlauf aus dem Hydrozyklon wurde stark durch Einpumpen durch eine Spritzdüse in 60 l Wasser verdünnt. Die koagulierte Suspension wurde weiter gereinigt, indem sie durch ein Hydrozyklon hindurchgeführt wurde und die Faseragglomerate in einer Zentrifuge gesammelt wurden.

Die Ausbeute an Faserprodukt (trockene Basis) war 8,9%. Die Biegefestigkeit von Asbestzementplatten mit einem Fasergehalt von 9,5% war 15,59 MPa.

Beispiel 13

500 g der Feststoffe aus dem zweiten Hydrozyklonunterlauf von Beispiel 4a wurden mit 1500 ml 5%igem "Matexil" WA-OT, das auf 70°C erhitzt war, kontaktiert. Die Suspension wurde dadurch zerfasert, daß sie dreimal durch eine rasch laufende Scheibenmühle (100 µ Abstand zwischen den Platten) hindurchgeführt wurde. Hierauf wurde sie mit 10 l 0,2%igem "Matexil" WA-OT verdünnt. Nach dem Absitzenlassen des körnigen Materials wurde die überstehende Suspension durch Einpumpen in einem Strahl in 100 l Wasser verdünnt. Die Suspension der faserigen Agglomerate wurde dadurch klassiert, daß sie durch ein Hydrozyklon hindurchgeführt wurde und daß die Feststoffprodukte aus dem Überlauf in einer Zentrifuge gesammelt wurden.

Die Ausbeute an Faserprodukt (trockene Basis) war 20%, und die Biegefestigkeit von Asbestzementplatten, die 12,5% Fasern enthielten, war 27,36 MPa.

Beispiel 14

200 g Feststoffe aus dem Zentrifugenrückstand von Beispiel 4a wurden bei Raumtemperatur mit 600 ml einer 5%igen "Matexil" WA-OT- Lösung, welcher zur Erzielung eines Anfangs-pH-Werts von 4 ausreichend Schwefelsäure zugesetzt worden war, gemischt. Das Gemisch wurde 2 min in einem schnell laufenden Kneter zerfasert, und das Faserprodukt wurde dann mit 4 l 0,2%igem "Matexil" WA-OT, das vorher auf pH 4 eingestellt worden war, verdünnt. Diese Suspension wurde dadurch verdünnt, daß sie langsam zu 50 l Wasser zugegeben wurde, um die Koagulation der Fasern zustande zu bringen. Die Faser agglomerate wurden in einer Feststofftrommelzentrifuge abgetrennt und abschließend in einer Filterpresse entwässert (der Feuchtigkeitsgehalt des Kuchens war 65%).

Die Ausbeute an Faserprodukt (trockene Basis) war 59%. Die Biegefestigkeit von Asbestzementplatten, die 11,0% Fasern enthielten, war 22,85 MPa.

Beispiel 15

Bei den in den Beispielen 12, 13 und 14 beschriebenen Experimenten wurden Rohmaterialien der drei Fraktionen verwendet, die aus einer bestimmten Probe des Mahlguts, das in Beispiel 4a beschrieben ist, erhalten worden waren.

Dieses Beispiel vergleicht die Ausbeuten aus diesen drei Experimenten, berechnet in % des ursprünglichen Mahlguts, mit der Ausbeute, die aus einer Probe des gleichen Mahlguts durch ein herkömmliches Trockenzerfaserungsverfahren erhalten wurde. Die Gesamtausbeute an Faserprodukt, bezogen auf Mahlgut, die unter Verwendung der verschiedenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurden, sind also wie folgt:

Beispiel 12
6,8% des Mahlguts
Beispiel 13	3,4% des Mahlguts
Beispiel 14	4,1% des Mahlguts
Insgesamt	14,3% des Mahlguts

Dies ist mit einer Ausbeute von 6% Faserprodukt zu vergleichen, die unter Verwendung des Trockenfaserungsverfahrens mit dem entsprechenden Mahlgut durch das in Beispiel 1 genannte Laborausbeuteverfahren erhalten wird.

Beispiel 16

Mahlgutproben wurden zu Lösungen der in der folgenden Tabelle aufgeführten oberflächenaktiven Mittel zugegeben. Die Wirksamkeit der Lösungen des oberflächenaktiven Mittels bei der Herstellung einer Dispersion wurde durch Quellen der Stücke des Mahlguts nach einer Kontaktzeit von 1 h mit der Lösung gemessen. Die Wirksamkeit wurde visuell bestimmt, und die Lösungen des oberflächenaktiven Mittels wurden auf einer Skala wachsender Wirksamkeit von 1 bis 10 eingestuft.

Ähnliche Lösungen, die Mahlgut enthielten, wurden hergestellt und in einem Vitamizer scherenden Bedingungen ausgesetzt. Die Wirksamkeit der Lösungen bei der Herstellung eienr Dispersion unter scherenden Bedingungen wurde wiederum visuell bestimmt, und die Lösungen der oberflächenaktiven Mittel wurden wie vorher eingestuft.

Die Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus hydraulischem Zement und aufgeschlossenen Asbestfasern, bei dem die Asbestfasern durch Dispergierung eines asbesthaltigen Materials in einer wäßrigen Lösung, die wenigstens 0,01 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels enthält, bei einem Verhältnis von Wasser zu Feststoff im Bereich von 1 : 2 bis 20 : 1 aufgeschlossen, entwässert und mit einem hydraulischen Zement vermischt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das dispergierte asbesthaltige Material Fasern kurzer Länge enthält und
daß die dispergierten Fasern vor ihrer Entwässerung durch Verdünnung der Dispersion mit einem wäßrigen Medium zu faserförmigen Agglomeraten agglomeriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das asbesthaltige Material Chrysotil ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Verdünnung verwendete wäßrige Medium ein polymeres Aus flockungsmittel enthält.

4. Verwendung einer gemäß dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 erhaltenen Mischung zur Herstellung von Asbestzementgegenständen durch Extrusion.