NO127002B - - Google Patents

Description

Kunststein og fremgangsmåte ved fremstilling av samme.

Foreliggende oppfinnelse omhandler helkrystalline, lett polerbare, kunstige, magmatiske steiner, nyttbare til dekorasjonsstein eller dekkstein og fremgangsmåte ved fremstilling av disse.

Naturlige magmatiske og sedimentære steiner brukes i

stadig økende mengder i bygningsindustrien som råvare for dekorasjonsstein og til paneling, hovedsakelig i form av steinplater. Fremstillingen av steinheller til ornamentering og paneling er meget kostbar. Store feilfrie blokker må brytes og snittes opp i flak på 2,0 - 2,5 cm tykkelse. Siden blir platene glanset og polert.

Ikke desto mindre er det bare et fåtall steinarter som

lar seg behandle på denne måte.

Bruken av naturlige magmatiske og sedimentære steiner som råmateriale for bygningsindustrien er ikke bare begrenset av produk-sjonskostnadene, men også av det faktum at struktur, farge og korn-størrelse på de naturlige steiner ikke kan modifiseres.

Kalkstein, eller rettere marmor, som utgjør hovedmengden av dekorasjonssteiner, mister glansen raskt og begynner siden å for-vitre. Ofte er metallsulfider tilstede i magmatiske steiner, og disse er utsatt for dekomponering under påvirkning av luftfuktighet, ved dannelse av svovelsyre. Uregelmessigheter og fordypninger i steinblokkene fra naturlige magmatiske steiner kan oppdages kun under fremstillingen, og denne omstendighet medfører betydelige tap.

Hvis naturlige magmatiske steiner blir knust, smeltet ved 1300 - 1500°C og forsiktig kjølt ned, blir såkalt smeltet stein dannet, som kan utnyttes til mange formål. Utseende til disse vel-kjente produkter er glassaktig, krystallene kan ikke sees med det blotte øye, og de kan ikke utnyttes f-rdelaktig til dekorasjonsstein eller panel.

Ennvidere blir det i nærheten av varmekraftverk dumpet store mengder slagg og flyaske daglig, og disse avfallshaugene krever plass i stadig økende omfang, f.eks. i kullfeltene.

I disse intensivt industrialiserte, tett befolkede områder

går verdifullt bygningsareale tapt til disse avfallshauger. An-strengelser som tar sikte på utnyttelse av disse avfallshauger, har vært kjent lenge. Materiale fra disse hauger nyttes nå til "fyll-masse", til grunnfyll på veier, i knust tilstand som substitutt for sand, som bygningsmasse, som tilsats til bygningspaneler og som råmateriale til fremstilling av klinkere (clinkers).

Det som karakteriserer disse kjente utnyttelsesmetoder er at avfallshaugene ikke kan utnyttes som råmateriale på en økonomisk måte, på grunn av den lave pris på sluttproduktet beregnet på vekt.

Et mål ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en kunstig magmatisk stein, fremstilt fra et materiale som må betraktes som avfall, men som kan utnyttes som verdifullt materiale i henhold til den prosess som her blir beskrevet.

Den kunstig magmatiske stein ifølge oppfinnelsen, og som kan utnyttes som dekorasjonsstein og til panelingsformål, består av hO - 50 vekt% Si02, 20 - 4o vekt% trivalente (Al, Fe<3+>) metalloxyder, idet minst 55 vekt% av nevnte oxyder er A^O^, IO - 35 vekt% di- og monovalente oxyder som vesentlig består av krystallforbindelser med en størrelse på 0,1 - 10 mm og et krystallisasjonstemperaturområde på 1300 - 1200°C, idet krystallforbindelsene hovedsakelig består av 55 - 70 vekt% plagioclase, dannet av albitlo^2o_anort:i-t1:90-70' 4- 20 vekt% pyroxen, hovedsakelig orthorombisk pyroxen dannet av enstatitbronzit og monoklin pyroxen inneholdende Ca, Mg og Fe, 5- 25 vekt% oxyder med spinellstruktur og O - 10 vekt% andre trivalente krystallforbindelser, hovedsakelig Fe^^-modifikasjoner.

Den kunstig magmatiske stein inneholder som spinellstruktur oxyder (MgAl20^-MgFe20^-FeFe20^) og (Mg, Fe)(Al, Fe)20^.

Strukturen på den kunstige magmatiske stein er helkrystallinsk, mikrohélkrystallinsk, trakytisk eller intergranulær.

Fremgangsmåten ved fremstilling av helkrystalline, lett polerbare kunstige magmatiske steiner, er karakterisert ved at det anvendes et råmateriale med smeltepunkt under 1500°C, fremkommet fra forbrenning av steinkull, og/eller flyaske, og/eller materiale fra kullgruvenes avfallshauger som smeltes, og at råmaterialets sammensetning deretter justeres ved at tilsatsstoffer iblandes slik at det oppnås en sammensetning som vesentlig består av 40 - 50 vekt% SiO„, 20 - 40 vekt% trivalente (Al, Fe° 3+) metalloxyder, idet minst

55 vekt% av nevnte oxyder er A^O^, 10 - 35 vekt% di- og monovalente oxyder, hvoretter smeiten får henstå i et temperaturområde på

1500 - 1400°C og støpes i et temperaturområde fra 1400 - 1300°C etter fjerning av inneværende gass, hvoretter den krystalliseres i et temperaturområde på 1300 - 1150°C på en slik måte at krystallforbindelser dannes, idet disse vesentlig består av 55 - 70 vekt% plagioclase dannet av albit^^Q-anortitt^^^, 4-20 vekt% pyroxen, spesielt orthorombisk pyroxen dannet av enstatitbronzit og monoklin pyroxen inneholdende Ca, Mg og Fe, 5-25 vekt% oxyder med spinellstruktur, og 0 - 10 vekt% andre trivalente krystallforbindelser, spesielt Fe^^, hvoretter det i smeiten under støpeprosessen og/eller krystallisasjonen innføres farge og/eller ornamenteringsstoffer,

og at krystallisasjonsbehandlingen fullføres ved konstant eller gradvis synkende temperaturgradient, hvoretter den krystalliserte smelte kjøles med en hastighet på lOO - 40°C/time, hvorved det erholdes en kunstig stein vesentlig inneholdende krystaller med kornstørrelser på 0,1 - 10 mm.

Råmaterialet som anvendes til fremstilling av steinen, smeltes ved hjelp av tilført - ytre - varme og/eller ved bruk av den varme som utvikles ved forbrenning av råmaterialets brennbare bestanddeler. Benytter man steinkull som råmateriale, blir dette brent i en syklonovn (slagg-støping) og de nødvendige tilsatsstoffer for å sikre den riktige sammensetning på den kunstige stein blir tilsatt steinkullene før eller etter disse tilsettes forbrenningsovnen. Deretter blir det smeltede slagg innført fra ovnen direkte i steinfabrikasjonsprosessen. For å innstille råmaterialets kjemiske sammensetning riktig blir følgende tilsatsstoffer benyttet: Naturlige magmatiske stein, for å øke jern-, titan- og magnesiuminnholdet tilsettes wehrlit, basalt, diabase eller basalt-tuff. For å øke innholdet av alkaliske oxyder benyttes fonolitt eller trakyt, for å øke SiOg-innholdet, apalitt, rhyolit-tuff og feltspat. For å øke mengden av bivaiente oxyder benyttes Ca- og Mg-holdige sedimentære steiner, f.eks. dolomit, kalkstein eller marmor, og for å øke Al- eller Fe-innholdet, bauxit eller rødslam.

Med henblikk på å senke smeltetemperaturen, viskositeten

og krystallisasjonstemperaturen til en smelte som er mettet med aluminiumoxyd, tilsettes stoffer som inneholder fluor og/eller carbonater, slike som cryolit , fluorit , hovedsakelig calcium-, magnesium-, natrium-,eller kaliumcarbonat, kalkstein, dolomit,-brunspat, jernspat, magnesiumcarbonatmalm og rødslam fra bauxit-produksjonen. Hvis fargen og overflaterefleksjonen på produktet må endres, tilsettes jern- og titanholdige stoffer til smeiten.

Som fargemidler til kunstig stein, innfører man til smeiten oxyder, med fordel krom-, cobolt-, magnesium-, calciumoxyd-, mangan-, titan-dioxyd- eller mineraler som inneholder fargende kationer.

Til ornamentering av kunstig stein, kan tilsatsstoffene være stein med annen farge enn råmaterialet og/eller mineraler, hovedsakelig feltspat og/eller kvarts.

Krystallisasjonstemperaturgradienten justeres slik,

at smeiten holdes innen et område på 1300 - 1150°C, ved en inn-

stilt temperatur, ved en konstant synkende temperatur, eller ved en progressivt synkende temperaturgradient inntil de krystallforbindelser av blandingen som krystalliserer ved en gitt temperatur, virkelig er separert.

På grunn av dets fordelaktige fysikalske, mekaniske

og kjemiske egenskaper, er utnyttelsen av den kunstige stein i henhold til oppfinnelsen, meget omfattende.

Homogeniteten overstiger de naturlige magmatiske steiner. I en kunstig stein kan dessuten jern-stenger (barrer) innstdpes. Varme- og elektrisitetsisolasjonsegenskapene er utmerket. Selv ved temperaturer på 1100°C har steinen en perfekt retentivitet.

Graden av loslighet i syre og baser må betraktes som ubetydelig fra et praktisk synspunkt. Den kunstige stein, fremstilt i henhold, til oppfinnelsen, viser fdlgende tekniske og okonomiske fordeler i sammenligning med. naturlig magmatisk steins 1) Hoyere homogenitet. 2) For å tilgodese bnsker angående struktur, kan steinen modifiseres innen vide grenser, ved forandring av dens kjemiske sammensetning og variasjon av krystallisasjonstemperatur- og tid. 3) Overflatens refleksjon og glans kan varieres. Denne egenskap er en vesentlig fordel om steinen skal brukes til paneling. 4) I motsetning til naturlige steiner, kan avfall stbpes og nyttes i den kunstige stein. Oppskjæring og polering kan utelates fordi det er mulig å fremstille en blank overflate på den kunstige stein under prosessen.

I sammenligning med de kjente "smeltede basalter" er

de teknisk-okonomiske fordeler ved. den kunstige stein i henhold til oppfinnelsen, fdlgende:

1. Det er ikke nodvendig å utvinne råmateriale ved gruveoperasjoner eller å transportere det. 2. Det råmateriale som skal utnyttes er tilgjengelig til en meget lav peis, endel av det kan ikke utnyttes så langt overhode. Gjennomsnittsprisen pr. vektenhet av produktet i henhold, til oppfinnelsen, er en grad. hoyere enn prisen på produktet fremstilt fra råmaterialer i samsvar med hittil kjente metoder. 3. Som konsekvens av utnyttelsen av kullslagg og flyaske, eller lettere materialer fra avfallshaugene, kan verdifullt areale frigis i tettbefolkede industrielle områder. 4. Steinplater nær opptil naturlige helkrystallinske magmatisk steiner (gabro, diabase etc.) kan fremstilles. Platene kan utnyttes til paneling og ornamentale formål.

Oppfinnelsen er på den ene side basert på oppdagelsen

av at den kjemiske sammensetning til slagget, flyasken, sinders fra kullfyrte varmekraftverk, i mange henseender ligner den man finner i visse "ultra-basic-basic" magmatiske steiner.

På den annen side er det iakttatt at ved riktig juster-ing av viskositeten og den kjemiske sammensetning, ytterligere ved modifisering av krystallisasjonsforholdene og kontroll av temperaturgradienten ved krystallisasjonen, kan prosessen for dannelse av naturlig magmatiske steiner kunstig etterlignes. Dette gjc5r det mulig å fremstille kunstige steiner med de kjennetegn som samsvarer med de naturlige magmatiske vulkanske steiner.

Fremstillingsmåten av kunstig magmatiske steiner, i henhold til oppfinnelsen, forklares i detalj i det folgende: Fra starten blir råmaterialet, og hvis nodvendig de valgte tilsatsstoffer smeltet. Hvis råmaterialet ikke inneholder brennbare bestanddeler, blir hele blandingen smeltet ved tilfort varme. Ifølge en foretrukket utførelseaforæ av oppfin-

nelse kan råmaterialet og tilsatsstoffene smeltes ved hjelp av den varme som frigjøres ved forbrenning av brennbare bestand-

deler i råmaterialet. Både ytre og "indre" varme kan nyttes til smelting av blandingen.

Avhengig av temperaturen og den fysikalske tilstand

til materialet etter at de brennbare ingrediensene i steinkullet er brent, kan smelteprosessen utfores ved hjelp av forskjellige teknologiske metoder.

Hvis steinkull blir brent i en slaggbrenningsovn, forlater slagget, beregnet som råmateriale i henhold til oppfinnelsen, allerede ovnen i smeltet tilstand. På denne måte er det ikke nod-vendig for smelteprosessen med ytterligere varme. Avhengig av korro-sive egenskaper til tilsatsstoffene blir de blandet i steinkullet i forbrenningskammeret til ovnen enten for satsing eller direkte i forbrenningskammeret og/eller i slaggsmeltén når det forlater ovnen. For tilsatsstoffer som praktisk talt er noytrale fra et korrosjonssynspunkt, er det fordelaktig å tilsette disse samme med steinkull slik at mån på den måte sikrer en ens distribuering i materialmassen. I et slikt tilfelle blir tilsatsstoffene satset i ovnen blandet med pulverisert kull. Endel eller alle tilsatsstoffene kan altså tilsettes kull direkte til forbrenningskammeret. Endel, eller alle tilsatsstoffene hvis nærvær kan forår-sake korrosjon i innsiden av ovnen, blir tilsatt smeiten når den forlater ovnen» Ora man ved forbrenning av steinkull, benytter en ovn, hvorfra slagget, flyasken eller rettere asken forlater ovnen ved en lavere temperatur, blir disse materialene smeltet ved hjelp av ytre varme, og tilsatsstoffene tilsatt smeiten. Ofte forlater slagget, som benyttes som startmateriale, ovnen ved en relativt hdy temperatur, men i fast tilstand. Dette er tilfelle når man benytter en cyklonovn med bevegelig gitter, hvor startmaterialet er slagg som forlater ovnen ved. en temperatur på omlag 800 - 1000°C, Dette slagget smeltes ved hjelp av ytterligere tilfort varme. Lignende forhold råder hvis flyaske på omkring 100°C blir benyttet som startmateriale»

Ved. å tilfore egnede former for varmebehandling, kan smeltingen av råmaterialet foretas med lavest mulig mengder varme-energi. Til endel, eller hele satsen av startmateriale eller av tilsatsstoffene, kan materialet fremkommet fra kullgruvens avfallshauger benyttes. Dette materiale blir smeltet ved. hjelp av tilfort varme på en slik måte, at det ved. forbrenning av kull-innholdet i avfallsmaterialet, blir tilfort nok varme til smelteprosessen» Forbrenningen, eller rettere oxydasjonen, kan i dette tilfellet begunstiges ved luftinnblåsing.

Som tilsatsstoffer kan benyttes pulverisert stein, i enkelte tilfeller mineraler, i spesialtilfeller uorganiske komponenter, gjerne i form av oxyder. Ved. hjelp av disse tilsats-stoff er kan råmaterialets kjemiske sammensetning modifiseres, smeltetemperaturen, sraeltens viskositet og krystallisasjonstemperaturen kan senkes» Råmaterialets fluor og carbonatinnhold er fordelaktig, fordi det senker smeltens viskositet i et temperaturområde hvor storkning av smeiten er uonsket. Egnede tilsatsstoffer for modifisering av råmaterialets kjemiske sammensetning, er blitt spesifisert tidligere. Til farging og ornamentering av den kunstige stein, kan mineraler og/eller kjemiske komponenter tilsettes, hvis farge differerer fra råmaterialets. Det er fordelaktig å tilsette dem under forming, eller under krystallisasjonsprosessen, eller dennes siste trinn. Disse orna-ment erings- eller rettere fargestoffer, blir ikke ensfordelt i smeiten, og behdves ikke i smeltet tilstand.. Benytter man fargestoffer i ikke-smeltet tilstand, kan deres ornamentering- og fargeeffekt bli forbedret. Kornstorrelsen på de tilsatte stoffer må være i samsvar med kravene til sluttproduktet. Det er mulig, uten å påstå at det avhenger av startmaterialet, å variere sammensetningen og mengden av tilsatsstoffene i industriell praksis, innen vide grenser. Hvis, f.eks. startmaterialets (slaggets) aluminiuminnhold er relativt hdyt, vil dets smeltepunkt bli hdyt, og krystallisasjonsforholdene ugunstige. De dannede krystaller har en ufordelaktig innvirkning på sluttproduktets egenskaper, f.eks. dets styrke eller polerbarhet. I disse tilfeller er det meget viktig å tilsette stoffer som inneholder magnesium eller calcium, fordi deres nærvær sikrer at det til-stedeværende aluminium hovedsakelig danner plagioclase krystaller, og at innholdet av mullit, som er ugunstig for sluttproduktet, minskes eller praktisk talt elimineres. Det er fordelaktig å substituere det relativt lett smeltbare, glassaktige rhyolit-tuff, for den manglende mengde silicondioxyd. Sluttproduktets alkaliinnhold kan kontrolleres ved ti"sats av fonolit, mens calciuminnholdet kan justeres ved iblanding av kalkstein.

Sammensetningen på den kunstige stein, fremstilt i henhold til oppfinnelsen, kan beregnes på forhånd ved å ta i betraktning den kjemiske sammensetning til råmaterialet, tilsatsstoffene, og dens behandlingsmetode. Sluttproduktets krystallinske struktur stemmer godt overens med de beregnede verdier. Strukturen på den kunstige stein viser nær likhet med naturlig magmatiske steiner med praktisk talt identisk kjemisk sammensetning.

Smeiten med egnet sammensetning, blir innfort i en såkalt kondisjoneringsovn. Det er onskelig å la den få henstå i et temperaturområde på 15CO - 1400°C. Dette trinn tar i forste rekke sikte på å fjerne de glassaktige substanser som finnes i blandingen, og resulterer på denne måte i en rensing av blandingen. Siden blir den tungtflytende stopbare masse formet. Til forming kan metallurgiske metoder som stopeforming, rulling og dragning anvendes. Etter forming er det fordelaktig å krystallisere produktet i en gjennomgangsovn, hvor en egnet temperaturgradient benyttes. Storrelsen på de individuelle krystaller og strukturen på sluttproduktet, kan influeres ved modifisering av temperaturgradienten under krystallisasjonen innen det gitte temperaturområde. De korresponderende verdier blir bestemt innen det gitte temperaturområde av kravene på sluttproduktet og av den optimale krystallisasjonstemperatur til krystallforbindelsene som skal dannes fra startmaterialet og tilsatsstoffene. Om man onsker kan farge- og ornamenteringsstoffer tilsettes under krystallisasjonsprosessen.

I det fdlgende blir eksempler på fremstilling av kunstig stein i henhold, til oppfinnelsen illustrert. De numeriske deldata henviser til vektenheter i eksemplene.

EKSEMPEL 1

Brunkull, (Tatabanya, Ungarn) kalorimetrisk verdi 3500 kalorier blir forbrent i en ovn med bevegelig rist ved en temperatur på 1250 - 1300°C. Den kjemiske sammensetning av slagget som forlater risten ved en temperatur på 900 - 1000°C var fdlgende :

Til 70 deler slagg ble tilsatt 15 deler wehrlitt, 8 deler rhyolit-tuff, 5 deler dolomit og 2 deler cryolit. Blandingen ble smeltet ved. 1350 - 1400°C og smeiten fikk stå ved 1450°C til den inneværende gass var fjernet. Krystallisasjonen ble foretatt i lopet av 4 timer ved 1260°C og en time ved 1200°C og siden ble den krystalliserte smelte kjolt i lbpet av 10 timer.

Produktets sammensetning var fdlgendes

Produktet hadde en trakytisk struktur, 42% av krystallene hadde en kornstdrrelse på 0,2 - 2 mm.

eksempel 2

Til 87 deler slagg, tilsvarende Eksempel 1, ble tilsatt 10 deler dolomit, 2 deler cryolit, 1 del nikkeloxyd som til-satsstoff er. Blandingen ble smeltet ved 1400 - 1450°C, fikk siden stå ved 1450 o C * og ble så krystallisert i lopet av 6 timer ved 1250 - 1200°C. Etter at krystallisasjonen var fullfort, ble den kjolt i lopet av 14 timer. ;Produktets sammensetning var folgende: ;;Produktet hadde en mikro-helkrystalli struktur, 40% av krystallene hadde en kornstdrrelse på 0,1 - 1 mm. ;EKSEMPEL <3>;Til 90,0 deler slagg tilsvarende Eksempel 1 ble fdlgende tilsatsstoffer tilsatt: 6 deler dolomit, 3 deler natriumcarbonat og 1,0 del nikkeloxyd. Blandingen ble smeltet ved 1400°C, siden fikk det stå ved 1450°C, etter forming ble det krystallisert ved 1250°C i lopet av 3 timer og videre i lopet av 2 timer ved hjelp av en ens temperaturgradient av 1250 - 1180°C. Tilslutt ble den krystalliserte blanding kjolt i lopet av IO timer. ;Produktets sammensetning var folgende: ;;Produktet hadde en trakytisk struktur, 4C% åv krystallene hadde en kornstdrrelse på 0,2 - 2 mm. ;SKSEMP&JL 4 ;Til 83 deler av slagg tilsvarende Eksempel 1, ble 10 deler dolomit, 5 deler natriumcarbonat og 2 deler fluorit tilsatt. Blandingen ble smeltet ved 1400°C, det fikk stå ved 1450°C og deretter ble det krystallisert ved 1250°C i lopet av 6 timer. Tilslutt ble det kjolt i lopet av 14 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Produktet hadde en intergranulær struktur, kornstdrrelsen av hovedmassen av krystallene var 0,4 - 1 mm, kornstdrrelsen av de stdrste krystallene var omkring 3-4 mm. ;EKSEMPEL 5 ;Til 89 deler slagg tilsvarende Eksempel 1, ble tilsatt 8 deler calsinert dolomit, 2 deler natriumcarbonat og 1 del fluorit. Blandingen ble smeltet ved en temperatur på 1400 - 1450°C, det fikk stå ved en temperatur på 1450°C og ble siden krystallisert ved 1250°C i ldpet av 4 timer. Den krystalline smelte ble kjolt i ldpet av 14 timer. Produktets sammensetning var fdlgende: ;Den kunstige stein hadde en intergranulær struktur, kornstdrrelsen på de stdrste krystallene var 2-3 mm. ;EKSEMPEL 6 ;Til 88 deler slagg tilsvarende Eksempel 1, ble folgende tilsatsstoffer tilsatt: IO deler limonittisk kalkstein og 2 deler natriumcarbonat. Startblandingen ble smeltet ved 1400°C, det fikk stå ved 1440°C og ble siden, etter henstand, krystallisert ved 1200°C i ldpet av 30 minutter. Tilslutt ble det kjolt ned i ldpet av 16 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Steinen hadde en intergranulær struktur. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse til produktets krystaller var 0,1 - 2 mm, hvorav kornstorrelsen på de stdrste plagioclase krystaller var omkring 5 mm»;EKSEMPEL 7 ;Til 88 deler av slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1 ble tilsatt: 10 deler rdrslam (kjemisk sammensetning : Si02 = 13,0%, Ti02 = 6,5%, A1203 = 16,6%, Fe203 = 39,6%, MnO = 0,2%, MgO = 1,2%, CaO = 1,4%, Na20 = 11,2%, S03 = 1,2%), for-brenningstap = 9,8% og 2 deler natriumcarbonat. Blandingens be-handling ble utfort i henhold, til Eksempel 6. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Produktet hadde en trakytisk struktur. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på krystallene var 0,1 - 1 mm» Kornstdrrelsen på de stdrste plagioclase krystaller var omkring 4 mm. ;EKSEMPEL 8 ;Til 88 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1 ble tilsatt: 10 deler siderit og 2 deler natriumcarbonat. Blandingen ble smeltet ved 1400°C, og fikk stå ved 1440°C og ;ble siden krystallisert ved. 1200°C i ldpet av en time. Det ble tilslutt kjolt i ldpet av 16 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Produktet hadde en intergranulær (mikro-helkrystallin) struktur. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på krystallene var 0,1 - 0,5 mm. ;EKSBMP&L 9 ;Til 88 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1 ble tilsatt: 7 deler dolomitt, 3 deler siderit og ;2 deler natriumcarbonat. Blandingen ble smeltet ved. 1400 - ;1440°C, det fikk stå ved 1440°C inntil gassene ble fjernet og ble siden stdpt ved. 1400°C og krystallisert ved 1200°C i ldpet av 30 minutter. Den krystalliserte blanding ble kjolt i ldpet av 16 timer. Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Den kunstige stein hadde en intergranulær (mikro-helkrystallinsk) struktur. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på krystallene var 0,1 - 1 mm. ;EKSEMPEL IO ;Til 88 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1 ble tilsatt: 7 deler dolomitt, 3 deler siderit og 2 deler natriumcarbonat. Blandingen ble smeltet ved. 1400°C, det fikk stå ved 1450°C og ble siden krystallisert ved 1250°C i ldpet av en time. Tilslutt ble det kjolt i ldpet av 17 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Den kunstige stein hadde en intergranulær (mikro-helkrystallinsk) struktur. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på de plagioclase krystaller var 0,5-2 mm, Kornstdrrelsen på de stdrste krystallene var 3-4 mm, ;EKSEMPEL 11 ;Til 90,0 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1, ble tilsatt: 8 deler limonittisk kalkstein og 2 deler natriumcarbonat. Blandingen ble smeltet ved 1400°C, det fikk stå ved 1420°C, ble stdpt ved 1400°C og endelig krystallisert ved 12CO°C i ldpet av 90 minutter. Den krystalliserte blanding ble kjdlt i ldpet av 18 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Den kunstige stein hadde en intergranulær struktur, Kornstdrrelsen på de stdrste krystaller var 3-4 mm, ;EKSEMPEL 12 ;Til 90,0 deler slagg som hadde en sammensetning lik ;Eksempel 1, ble tilsatt: 7 deler limonittisk kalkstein og 3 deler natriumklorid. Blandingen ble smeltet ved. 1400 - 1420°C, det fikk stå ved 1440°C, det ble stdpt og formet ved 1400°C og endelig krystallisert ved. 120O°C i ldpet av en time. Tilslutt ble det kjolt i ldpet av 18 timer. ;Produktets sammensetning var fdlgende: ;;Den kunstige stein hadde en intergranulær struktur, kornstdrrelsen på de stdrste plagioclase krystaller var omkring 3-4 mm. ;EKSEMPEL 13 ;Til 89 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1, ble tilsatt: 8 deler dolomitt og 3 deler natriumcarbonat. Blandingen ble smeltet ved. 1400 - 1450°C, det fikk stå ved den samme temperatur og siden krystallisert ved 1200°C i ldpet av 90 minutter. Den krystalliserte blanding.ble kjolt i ldpet av 15 timer (kjdlingshastighet 100 - 60°C/time). Stdrrelsen på hovedmengden av de plagioclase krystaller var i sluttproduktet omkring 1 - 2 mm, ;EKSEMPEL 14 ;En blanding av 75 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1 ble tilsatt 10 deler diabase og 15 deler dolomitt og smeltet ved. 1400°C. Det fikk stå ved. 1440°C og ble kjolt i ldpet av 16 timer fra 1250°C til 100°C med en hastighet på 100 - 60°C/time, Hovedsatsen av det meget harde og kompakte produkt var sammensatt hovedsakelig av plagioclase krystaller. Stdrrelsen på disse krystaller var omkring 0,5 - 2,0 mm. Ved. iblanding av de ovenfor nevnte tilsatsstoffer ble smeltepunktet og hensatstiden minsket. ;EKSEMPEL 15 ;En blanding av 80 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1, ble tilsatt 10 deler wehrlit og IO deler dolomitt smeltet ved en temperatur på 1380 - 140O°C og fikk stå ved. 1420 - 1440°C. Etter stdping ble det kjdlt i to trinn til HOO°C, ved. en hastighet på 10p°C/time, deretter fra HOO°C med. en hastighet på lOO - 50°C/time. Den stdrste krystallstdrrelsen på den plagioclase del av blandingen dannet av de grove kornkrystallene ble målt til omkring 10 mm. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse av omkring 3 - 5 mm. ;EKSEMPEL 16 ;Sammensetningen av startmaterialet var 80 deler slagg som hadde en sammensetning lik Eksempel 1, 10 deler rdrslam, 10 deler dolomitt w Smeltetemperaturen var omkring 1380 - 14CO, blandingen fikk stå ved en temperatur på 1420 - 1440°C, Etter stdpingen ble smeiten kjolt inntil HO0°C med en hastighet på 100°C/time, videre? under 1100°C med en hastighet på lOO - 50°C/ time* Maksimumstdrrelsen på de krystaller i det grove produkt ble målt til 10 mmt Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på krystallene var omkring 3 - 6 mm.

EKSEMPEL 17

Til 85 deler slagg, fattig på Ca og Mg, fremkommet fra et varmekraftverk med. fdlgende sammensetning: SiO^ = 51,9%, Al20g = 31,1%, Fe203 = 11,6%, CaO = 1,6%, MgO = 2,1%, S03 = 0,8%, ble det tilsatt 15 deler dolomitt. Blandingen ble smeltet ved

1350 - 1400°C, det fikk stå ved 1400 - 1420°C. Smeiten ble senere krystallisert ved. 1150°C i ldpet av 2 timer og kjolt ned i ldpet av 18 timer med en hastighet på 100 - 50°C/time« Den gjennomsnittlige kornstdrrelse på de plateaktige plagioclase krystaller på sluttproduktet var omkring 3 - 5 mm.

EKSEMPEL 18

Startmaterialets sammensetning var fdlgende: 80 deler slagg, som hadde en sammensetning lik Eksempel 17, pg 20 deler kalkstein. Blandingen ble smeltet ved 1350 - 1400°C, og fikk stå ved. 1410 - 1430°C, Det ble krystallisert i ldpet av en time ved 1150°C og ble kjolt i ldpet av 18 timer med en hastighet på ICO - 50°/time. Hovedmengden av de plateaktige plagioclase krystaller hadde en stdrrelse på omkring 3 - 6 mm.

EKSEMPEL 19

Til 75 deler flyaske relativt fattig på Ca, Mg og Fe (sammensetningen var derfor Si02 - 55,8%, A1203 = 30,3%, Pe2°3 7,2%, MgO = 2,1%, CaO = 3,1%, S02 = 0,8%) ble tilsatt IO deler wehrlit og 15 deler dolomitt. Blandingen ble smeltet ved 1350°C og fikk stå ved 1380 C. Smeiten ble krystallisert i lopet av 4 timer ved. 1200 - 1180°C og ble siden kjolt mellom teraperaturom-rådet på 1180 - 1000°C med en hastighet på 100°C/time, videre under 1000°C ved en hastighet på lOO - 50°C/time. Maksimumdia-meter på de platelignende plagioclase krystaller var omkring 20 mm. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse var 4-8 mm.

EKSEMPEL 2Q

Startmaterialets sammensetning var fdlgende. 80 deler flyaske, som hadde en sammensetning lik Eksempel 19, IO deler wehrlit, 10 deler dolomitt. Smeltetemperaturen var 1350 - 1400°C, henstandstemperaturen 1410°C. Den ble krystallisert i ldpet av 2 timer ved 1200 - 1100°C. Maksimumstdrrelsen på de platelignende plagioclase krystallene på det kompakte dypgrå produktet var omkring 10 mm. Den gjennomsnittlige kornstdrrelse var 3-5 mm.

EKSEMPEL 21

Startmaterialets sammensetning var fdlgend.es 75 deler flyaske, som hadde en sammensetning lik Eksempel 19, IO deler wehrlit, 15 deler kalkstein (Dachstein). Blandingen ble smeltet ved. 1300 - 1330°C, det fikk stå ved 1150°C. Det ble krystallisert i ldpet av 2 timer ved 1150°C og kjolt i ldpet av 17 - .18 timer med en hastighet på 100 - 50°C/time. På denne måten ble det fremstilt et meget hardt, dypgrått produkt med relativt ensartede korn.

På basis av mikroskopi og rdntgendiffraktometriske ana-lyser, ble det vist at noen av produktene også inneholdt, i små mengder, tridymit og parawollastonit. Smeiten kan bearbeides ved hjelp av rulling, stoping eller sentrifugalstdping til lett polerbare steinheller med hdye refleksjonsegenskaper, videre kan rette og bdyde ror og former fremstilles.

De fysikalske egenskaper til kubiske prøvestykker laget av den kunstige stein, i henhold, til oppfinnelsen, var fdlgendes

Claims (6)

1. Helkrystallinsk kunstig magmatisk stein, karakterisert ved at den består av 40 - 50 vekt% Si02, 20 - 40 vekt% trivalente (Al, Fe<3+>) metalloxyder, idet minst 55 vekt% av nevnte oxyder er A^Og, 10 - 35 vekt% di- og monovalente oxyder som vesentlig består av krystallforbindelser med en størrelse på 0,1 - 10 mm og et krystallisasjonstemperaturområde på 1300 - 1200 C, idet krystallforbindelsene hovedsakelig består av 55 - 70 vekt% plagioclase, dannet av albit10_3o-anortitt90_7o,^4 - 20 vekt% pyroxen, hovedsakelig orthorombisk pyroxen dannet av enstatitbronzit og monoklin pyroxen inneholdende Ca, Mg og Fe, 5 - 25 vekt% oxyder med spinellstruktur og 0 - 10 vekt% andre trivalente krystallforbindelser, hovedsakelig Fe^jO^-modif ikas joner .

2. Kunstig magmatisk stein ifølge krav 1, karakterisert ved at den som spinellstrukturerte oxyder inneholder (MgAlgO^ - MgFe20^ - FeFe20^) eller (Mg, Fe) (Al, Fe)204.

3. Kunstig magmatisk stein ifølge krav 1, karakterisert ved at den har helkrystallin-, mikrokrystallin-, intergranulær- eller trakytisk struktur.

4- Fremgangsmåte ved fremstilling av helkrystallinsk kunstig magmatisk stein ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et råmateriale med smeltepunkt under 1500°C, fremkommet fra forbrenning av steinkull, og/eller flyaske, og/eller materiale fra kullgruvenes avfallshauger som smeltes, og at råmaterialets sammensetning deretter justeres ved at tilsatsstoffer iblandes slik at det oppnås en sammensetning som vesentlig består av 4o - 50 vekt% Si02, 20 - 40 vekt% trivalente (Al, Fe3 + ) metalloxyder, idet minst 55 vekt% av nevnte oxyder er AlgO^, 10 - 35 vekt% di- og monovalente oxyder, hvoretter smeiten får henstå i et temperaturområde fra 1500 - l400°C og støpes i et temperaturområde fra l400 - 13O0°C etter fjerning av inneværende gass, hvoretter den krystalliseres i et temperaturområde på 1300 - 1150°C på en slik måte at krystallforbindelser dannes, idet disse vesentlig består av 55 - 70 vekt% plagioclase dannet av albit ^Q-anortitt^Q^Q,

4-20 vekt% pyroxen, spesielt orthorombisk pyroxen dannet av enstatitbronzit og monoklin pyroxen inneholdende Ca, Mg og Fe, 5-25 vekt% oxyder med spinellstruktur og 0 - 10 vekt% andre trivalente krystallforbindelser, spesielt F. e£>y hvoretter det i smeiten under støpeprosessen og/eller krystallisasjonen innføres farge og/eller ornamenteringsstoffer, og at krystallisasjonsbehandlingen fullføres ved konstant eller gradvis synkende temperaturgradient, hvoretter den krystalliserte smelte kjøles med en hastighet på 100 - 40°C/time, hvorved det erholdes en kunstig stein vesentlig inneholdende krystaller med kornstørrelser på 0,1 - 10 mm.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4 når det som utgangsmateriale anvendes forbrenningsrester fra kull, karakterisert ved at det til kullet tilsettes stoffer som er egnet til å sikre den riktige sammensetning av den kunstige stein, før eller etter at kullet satses i forbrenningskammeret eller slaggsmeltningssyklonovnen, og at det dannede smeltede slagg ledes direkte inn i fremstillingsprosessen av den kunstige stein.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det til råmaterialet iblandes naturlig magmatisk stein, at det for anrikning av Fe-, Ti-og Mg-innholdet iblandes wehrlit, basalt, diabase eller basalt-tuff, at det for anrikning av innholdet av alkaliske oxyder iblandes fonolit og trakyt, at det for å øke innholdet av alkalisk oxyd og Si02 iblandes aplit, rhyolit-tuff og feltspat, at det for anrikning av divalente oxyder innholdet iblandes calcium- og magnesiumoxyd-holdige sedimentære steiner slike som dolomit, kalkstein eller marmor, og at det for anrikning av Al- og Fe-innholdet iblandes bauxit eller rødslam. 1'Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det til råmaterialet blandes stoffer inneholdende fluor og/eller carbonater, slike som cryolit , fluorit, calcium-, magnesium-, natrium- eller kaliumcarbonat, kalkstein, dolomit, ankerit, siderit, mangancarbonatmalm og ennvidere rødslam rik på aluminiumoxyd, resulterende i en senkning av smeltetemperaturen, viskositeten og krystallisasjonstemperaturen.

8. Fremgangsmåte ifolge krav karakterisert ved at stoffer inneholdende jern og titan tilsettes til råmaterialet for å influere på steinoverflatens glans og refleksjonsegenskaper.

9- Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at det innfores krom-, kobolt-, kopper-, nikkel-, magnesium-, calciumoxyder, mangan-, titandioxyd eller mineraler inneholdende fargende kationer og/eller komponenter for ornamentering av de kunstige steiner, steiner og/eller mineraler hvis farger differerer med råmaterialet slik som plater av feltspat og/eller kvarts.

10. Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at temperaturgradienten justeres under krystallisasjonen innen et temperaturområde på 1300 - 1150°C ved at smeiten holdes ved en fast temperatur, ved en konstant synkende temperatur, eller en trinnvis synkende temperaturgradient, inntil krystallforbindelsene som krystalliserer ved en gitt temperatur er separert ut.