WO1997015175A2

WO1997015175A2 - Verfarhen zur bearbeitung von hydrooxydierten natürlichen und technisch hergestellten materialien

Info

Publication number: WO1997015175A2
Application number: PCT/DE1996/001995
Authority: WO
Inventors: Reinhard Koch
Original assignee: Reinhard Koch
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1997-05-01
Also published as: DE19538728C1; WO1997015175A3

Abstract

Die Erfindung gehört zur verarbeitenden und zur extraktiven Industrie und kann für die Herstellung von ökologisch neutralen Pulvermaterialien für die Elektrotechnik, Funkelektronik und die Herstellung von Baumaterialien benutzt werden. Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung eines universell einsetzbaren und effektiven Verfahrens zur Umarbeitung von Naturmineralen und technisch erhaltenen, insbesondere asbestenthaltenden, Materialien zu ökologisch neutralen Pulvermaterialien. Das Ausgangsmaterial wird zerkleinert und in Mühlen-Aktivatoren mit einer hohen Leistungsdichte mechanisch behandelt. Dabei muß diese Leistungsdichte für die Durchsetzung einer mechanisch-chemischen Reaktion zur Zerlegung der mineralischen Fasern ausreichen und von der Größe nicht weniger als 500 W je 1 kg des zu verarbeitenden Stoffes betragen. Dabei übersteigt die Relativgeschwindigkeit beim Zusammenstoß der mahlenden Körper mit dem Ausgangsmaterial eine Größe von 200 m/s, was bei einer Beschleunigung, die die mahlenden Körper entwickeln, im Bereich von 100 bis 1000 m/s2 erreicht wird.

Description

Verfahren zur Bearbeitung von hydrooxydierten natürlichen und technisch hergestellten Materialien

Die Erfindung gehört zur verarbeitenden und zur extraktiven Industrie und kann für die Herstellung von ökologisch neu^¬ tralen Pulvermaterialien für die Elektrotechnik, Funkelek¬ tronik und die Herstellung von Baumaterialien benutzt wer^¬ den.

Hydrooxydierte natürliche und technisch hergestellte Mate¬ rialien sind insbesondere Asbeste und andere mineralische Fasern. Zu den Asbesten gehören viele Naturminerale, die in ihrer Zusammensetzung oxydierte Formen von solchen Elementen wie Na, Ca, Mg, Fe, AI und anderen enthalten. Solche hydrooxydierte Verbindungen sind zum Beispiel Mg₃Si₂0₅ (OH) ^-Serpentin oder (Mg,Fe) ₆ [Si₄O₁₀] ^(0H) 6~ Chrysotip. Die Kristalle von solchen Verbindungen haben eine Nadel-Röhrchen-Mikrostruktur von der Größe einiger Mikrometer bis zu Teilen von Mikrometern bei stark ausgeprägter Anisotropie.

Eben diese Nadelform der Teilchen, die charakteristisch für hydrooxydierte Verbindungen ist, bestimmt die erhöhte Ge- fahr für die menschliche Gesundheit. Es scheint erwiesen zu sein, daß das Eindringen von Asbeststaub in die Atemwege ein Grund für eine Reihe von schweren Erkrankungen, vor allem von onkologischen Erkrankungen, ist. Die chemische Zusammensetzung der Asbeste stellt keine direkte Gefahr für den Menschen dar. Diese Zusammensetzung ist praktisch ana¬ log zu den üblichen Lehmen und Zementen, die man seit ural¬ ten Zeiten nicht nur als Baumaterialien, sondern auch für die Herstellung vom Geschirr, Schmuck, von Elementen für die Ausstattung von Wohnräumen und auch für andere Ziele benutzt.

Die Anwendung von Erzeugnissen auf Asbestbasis ist zum ge¬ genwärtigen Zeitpunkt wegen ihrer ausgezeichneten wärme- und elektroisolierenden Charakteristiken hauptsächlich in der Bauindustrie, Elektrotechnik und Wärmetechnik weitver¬ breitet. Weil die Anwendung von Asbesten ohne tiefe chemi^¬ sche Bearbeitung der Naturminerale durchgeführt wird, fügt die weitere Verbreitung ihrer Anwendung in dieser Form der Umwelt und der Gesundheit der Menschen merklichen Schaden zu. Diese Probleme wurden in den UNO-Umweltprogrammen be¬ schrieben. In diesen Programmen wird die Aufgabe der Entsorgung und des Recyclings von asbestenthaltenden Mate- rialien in die Reihe der wichtigsten gestellt.

Die bekannten Verfahren der chemischen Bearbeitung von As¬ besten beruhen in der Regel auf ihrer thermischen Bearbei¬ tung oder auf der Auflösung in Säuren.

Die chemischen Formen und entsprechend auch die Temperatur¬ festigkeit und die Festigkeit gegenüber der Einwirkung von Säuren sind bei den Asbesten sehr unterschiedlich, und die Materialien (Kompositen) auf Asbestbasis haben je nach der Zusammensetzung noch größere Unterschiede in diesen Eigen¬ schaften. In diesem Zusammenhang sind thermische und chemi¬ sche Verfahren zur Bearbeitung (Entsorgung, Zerstörung der Struktur) der Asbeste uneffektiv und nicht universell ein¬ setzbar. Solche Verfahren sind auch nicht weit verbreitet, weil sie nicht ökologisch neutral sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung eines universell einsetzbaren und effektiven Verfahrens zur Umarbeitung von Naturmineralen und technisch erhaltenen, insbesondere asbe- stenthaltenden, Materialien zu ökologisch neutralen Pulver¬ materialien, die eine Vielzahl von für die Technik nützli¬ chen Charakteristiken haben. Die erhaltenen pulverförmigen Zwischenprodukte sollen für unterschiedliche technischen Anwendungen, zum Beispiel bei der Zusammensetzung von Kera- mik für unterschiedliche Zwecke, einsetzbar sein.

Die gestellte Aufgabe wird auf folgende Weise gelöst: Das Ausgangsmaterial wird dazu soweit zerkleinert, daß es in Mühlen-Aktivatoren verschiedener Typen mit einer hohen Leistungsdichte mechanisch behandelt werden kann. Dabei muß diese Leistungsdichte für die Durchsetzung einer mechanisch^¬ chemischen Reaktion zur Zerlegung der mineralischen Fasern ausreichen und von der Größe nicht weniger als 500 W je 1 kg des zu verarbeitenden Stoffes betragen. Dabei über^¬ steigt die Relativgeschwindigkeit beim Zusammenstoß der mahlenden Körper mit dem Ausgangsmaterial eine Größe von 200 m/s, was bei einer Beschleunigung, die die mahlenden Körper entwickeln, im Bereich von 100 bis 1000 m/s² er¬ reicht wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Beispiel näher er- läutert:

Ausgangsmaterial ist ein technisches asbestenthaltendes Ma¬ terial in Form eines wärmeisolierenden Kartons, der den Kaolinit mit der Formel Al2Si2θ5 (OH) ₄ als Kristallbasis hat. Seine Teilchen haben eine Nadelform. Das Ausgangsmate¬ rial soll in eine ökologisch unbedenkliche Form umgewandelt und einer weiteren Verwertung zugeführt werden. Nach einer hermetisch abgeschlossenen Vorzerkleinerung des zu bearbei¬ tenden Materials auf Korngrößen von etwa 2 bis 3 mm erfolgt eine intensive Behandlung in einem planetar-zentrifugalen Aktivator mit einer Leistungsdichte von W = 10 kW/kg. Der Aktivator besitzt Stahlkugeln von 15 mm Durchmesser und ei¬ nem Gesamtgewicht der Kugeln von 1000 g. Nach einer Zeit von 10 Minuten ist das Material behandelt. Es erfolgte hierbei eine Zerlegungsreaktion nach folgender Formel:

Al₂Si₂0₅ (OH) ₄ Al₂Si0₅ SiO- 2H₂0

T t r

Kaolinit AI-Silikat mit amorphes Kianitstruktur Si-dioxyd. Die Teilchen des erhaltenen Pulverproduktes haben eine praktisch isotrope Form mit einer Teilchengröße von nicht größer als 1 Mikrometer und sind ökologisch neutral.

Wegen seines hohen Dispersionsgrades ist so ein Pulver sehr aktiv bei einer Sinterung. Bei Temperaturen unter 1000°C kann eine dielektrische Keramik aus diesem Pulver herge¬ stellt werden. Dazu wird das erhaltene Pulver 1 Stunde bei einer Temperatur von 950°C gesintert.

Das erhaltene pulverisierte Produkt kann auch als Füllung für Materialien auf der Basis von Polymeren und Kunststof¬ fen, für Farbpigmente, für Elemente von Baumaterialien und andere Zwecke eingesetzt werden.

Eine derartige Technologie der Bearbeitung ist nicht durch die chemische Zusammensetzung der Phasenzusammensetzung der asbestenthaltenden Materialien begrenzt. Sie kann in prak¬ tisch gleichgearteten Prozessen realisiert werden, die eine Verwandlung von hydrooxydierten Formen (der Asbeste) in die oxydierten Formen (Siliziumoxyd und Silikate) in der Folge der intensiven mechanischen Einwirkung gewährleisten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung von hydrooxydierten natürli¬ chen und technisch hergestellten Materialien, bei dem be^¬ reits vorzerkleinertes Ausgangsmaterial durch eine intensi¬ ve mechanisch-chemische Einwirkung von mahlenden Körpern mit einer Leistungsdichte von mehr als 500 W/kg behandelt wird, bis die hydrooxydierten Materialien in eine reine oxydierte Form umgewandelt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Behandlung bei einer Relativgeschwindigkeit des Zusammenstoßes der mahlen¬ den Körper mit dem Ausgangsmaterial eine Größe von 200 m/s übersteigt, was bei einer Beschleunigung, die die mahlenden Körper entwickeln, im Bereich von 100 bis 1000 m/s² er¬ reicht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem das Aus¬ gangsmaterial ein asbestenthaltendes natürliches oder tech- nisch hergestelltes Material ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem die Be¬ handlung in Mühlen-Aktivatoren erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Mühlen-Aktivato¬ ren nach dem Vibrations-, planetar-zentrifugischen- oder Strahlprinzip arbeiten.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei dem das be- reits vorzerkleinerte Ausgangsmaterial eine Korngröße unter

10 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm aufweist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei dem das er¬ haltene pulverisierte Produkt geformt und bei Temperaturen unter 1000^<>C zu einer Keramik gesintert wird.