DK143843B - Fremgangsmaade til fremstilling af syntetisk aggregat til brugsom sten til vejlaegning - Google Patents

Description

i U3843

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et syntetisk aggregat til brug som sten til vejbelægning/ og hvilket aggregat indeholder spineller indlejret i en blødere matrix. Aggregattet er velegnet til 5 fremstilling af skridsikre overflader på vejbelægninger.

Naturligt forekommende sten til vejbelægning udviser i mange tilfælde enten utilstrækkelig skridsikker-hed eller bliver glatte ved brug med deraf følgende reduktion af skridsikkerheden til under acceptable niveau-10 er. Som følge heraf vies brugen af syntetiske aggregater til dette formål en stigende opmærksomhed.

Der er blevet opnået gode resultater med materialer, der indeholder en stor mængde calcineret bauxit, men uheldigvis er bauxit et kostbart materiale, der i 15 mange lande må importeres.

Ved den foreliggende opfindelse tilsigtes at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af et syntetisk aggregat til brug som højkvalitetssten til vejbelægning ved udnyttelse af råmaterialer, der til en lav 20 pris er let opnåelige.

Naturligt forekommende og kendte syntetiske materialer til brug som sten til vejbelægning indeholder i almindelighed partikler af et hårdt slidmateriale bundet i en blødere matrix, der slides hurtigere end det hårde 25 materiale, og materialet fremstilles ved brænding af en blanding af det valgte hårde slidmateriale, med passende partikelstørrelse, og passende matrixdannende materialer.

Som nævnt ovenfor er det bedst egnede hårde slidmateriale calcineret bauxit, der har den ulempe, at det er kost-30 bart.

I beskrivelsen til norsk patent nr. 119.719 omtales syntetiske vejbelægningssten, der fremstilles ved at brænde en bredt variabel kombination af blandinger af råmaterialer, indeholdende brændbart materiale. De frem-35 stillede vejbelægningssten, som kan indeholde mindre mængder af in situ dannede spineller, er dog overordentlig variable i kvalitet alt efter de anvendte råmaterialer. Dertil kommer, at det har vist sig, at tilstedevæ- 2 143843 reisen af brændbart materiale bevirker udvikling af gasarter, som resulterer i et uønsket porøst produkt med lav knusningsstyrke.

Også en simpel kalginering af rød slam (16% A1203, 5 53% Fe203, 8% Ti02, Si02, Na2° og Ca0), som om handles i beskrivelsen til den danske patentansøgning nr. 6081/70, resulterer i sten med for høj porøsitet og lav knusningsstyrke, uaen andet spinelindhold end det, som tilsættes som sådant til de udgangsmaterialer, som skal 10 kalcineres.

Disse med den kendte teknik forbundne ulemper kan undgås, eller i hvert fald formindskes væsentligt, ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse. I det arbejde, der er gennemført forud for 15 og i tilknytning til den foreliggende opfindelse, har det vist sig, at der ved brænding af passende billigt opnåelige råmaterialer eller blandinger af råmaterialer under passende tids- og temperaturbetingelser finder sintring og rekrystallisering sted med udkrystallisering af en veldefineret mængde spineller fra det brændte materiale, hvilke spineller besidder en meget stor hårdhed, og er indlejret i en blødere matrix. Således kan en enkelt brændingsproces både frembringe det ønskede hårde slidmateriale og indlejre det i en passende matrix.

25 Den almene formel for spineller er R^O.R 111 „O- , IX III ^ ^ i hvilken R omatter Fe, Mg og Zn, og R omfatter Al,

Cr og Μη. I henseende til økonomi og fysiske egenskaber af betydning for den foreliggende opfindelse er de foretrukne spineller FeA^O^ og MgA^O^.

30 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man fremstiller et findelt råmateriale med følgende oxidanalyse: Si02 5-35%, A1203 og/eller Cr203 og/eller 15-70% jernoxider udtrykt som FeO 0-65%,

MgO 0-50%, alkalioxider <5% og CaO<5%, hvor der samlede indhold af FeO og MgO er tilstrækkeligt til tilvejebringelse af mindst 15% spineller i slutmaterialet, agglcmererer råmaterialet, decarboniserer det agglcmererede råmateriale og herefter brænder det decarboniserede materiale ved 1000-1500°C

3 143843 ved en temperatur, der forårsager rekrystallisering af råmaterialerne, indtil der er opnået væsentlig eliminering af eventuelt ikké-bundet magnesiumoxid, og der er dannet et materiale, som indeholder spineIkrystaller 5 indlejret i en matrix af aluminosilikater, silikater eller en blanding deraf, og som har en porøsitet, der er lav nok til at give en slidprøveværdi på mindre end 20%.

Fortrinsvis anvendes et udgangsmateriale, i 10 hvilket indholdet af aluminium- og/eller chrom- og/eller manganoxid ligger i området 15-40%, FeO-indholdet i området 5-40% og MgO-indholdet i området 5-40%, medens det samlede indhold af FeO og MgO er tilstrækkeligt til dannelse af mindst 25% spineller i det fremstillede materials le. Det har vist sig, at de omtalte ønskede egenskaber af det fremstillede produkt i praksis kan opnås lettest og i mest udpræget grad ved overholdelse af disse mængdeforhold.

En speciel fordel opnås ved en udførelsesform for 20 fremgangsmåden, ved hvilken der som i det mindste en del af råmaterialet anvendes et sådant, hvis jernindhold foreligger i ferriform, og at brændingstrinet udføres under reducerende betingelser. Råmaterialer af denne art er let tilgængelige og billige, men har ikke tidligere 25 kunnet anvendes med godt resultat. Blandt disse råmaterialer kan der især med økonomisk fordel anvendes en jernrig lerart.

Som det fremgår af det foregående kan i det mindste en del af A^O^-indholdet erstattes med C^O^ og/ 30 eller Mn203, men dette vil dog normalt ikke være økonomisk på grund af chrom- og manganmalms høje handelsværdi.

Råmaterialet, der skal bruges, kan som nævnt være en jernrig lerart med passende analyse eller en blanding af, på den ene side jernmalm, jernholdige affaldspro-35 dukter, mangesit, magnesiumoxid eller -hydroxid, C02~hol-aigt magnesiumhydroxidslam, et jernrigt lermateriale eller et andet materiale med høj FeO eller MgO analyse eller en blanding deraf, med på den anden side højovns- 4 143843 slagge, pulveriseret brændselsaske, et aluminiumrigt lermateriale eller et andet materiale med høj aluminiumanalyse .

Affaldsprodukter, biprodukter og naturligt fore- 5 kommende materialer, der ovenfor er anført som brugbare som råmateriale, er ikke rene oxider og kan derfor ikke give rene spineller. Imidlertid indeholder sådanne materialer, ved hensigtsmæssig sammenblanding under hensyn til materialernes analyser og de vigtigste tilstedevæ-10 rende oxiders fasediagram, tilstrækkeligt silicium og aluminium til at få spineldannelse til at finde sted ved moderate temperaturer og til at frembringe et matrix-materiale indeholdende silikater og aluminosilikater.

Der kan benyttes enten en våd eller en tør frem-15 gangsmåde til fremstilling af materialerne til brænding, og disse materialer findeles om nødvendigt og sammenblandes i passende mængder.

Det sammenblandede materiale kan forud for brændingen noduleres ved brug af traditionelle midler eller 20 blandes med et passende bindemiddel, såsom bentonit eller en anden plastisk lerart, alginat, stivelse eller tjæreolierester, og extruderes til frembringelse af et størrelsesinterval for det brændte materiale, der enten er egnet for direkte brug ved vejfremstilling eller egnet 25 til sådant brug efter moderat knusning, i hvilket tilfælde eventuelle fine partikler, der er uegnede for vejfremstilling, kan føres tilbage til noduleringstrinet.

De fine partikler kan sintres med et materiale som sili-ciumdioxid og brændes til frembringelse af et tilfreds-30 stillende materiale til sten til vejbelægning.

Brænding af nodulerne eller det extruderede materiale kan udføres ved at benytte et passende brændsel i en roterovn, skaktovn eller på en sintringsstreng ved 1000° til 1500°, idet den anvendte temperatur og længden 35 af den anvendte brændingsperiode fastlægges eksperimentelt og afhænger af råmaterialernes natur, spineldannel-sens hastighed og nødvendigheden af en væsentlig eliminering af eventuelt foreliggende ikke bundet mangesium- 5 143843 oxid, der ellers kan forårsage svaghed i slutproduktet, og ved at reducere produktets porøsitet til et niveau der giver det en slidprøveværdi på mindre end 20% og fortrinsvis ikke mere end 15%. Brændingstemperaturen må være 5 tilstrækkelig til at muliggøre udkrystallisering af spineller fra en silikat- og/eller aluminosilikatmatrix.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere i de følgende eksempler:

Eksempel 1 10 En pulveriseret brændselsaske med oxidanalysen:

SiC>2 44,0%, A1203 29,4%, jernoxider udtrykt som Fe203 9,16%, CaO 2,6%, MgO 2,0%, S03 0,6%, K20 2,2%, Na20 0,4%, carbon 8,40% og rest 1,3% blandes og æltes med en formalet naturligt forekommende magnesit, der har følgende oxidanalyse: 15 Si02 3,1%, M203 0,22% Fe203 0,11%, CaO 2,3%, MgO 44,8%, S03 0,01%, K20 0,03%, Na20 0,02%, Co2 46,3%, P205 0,03%, vand 3,2%, i-det der sørges for et blandingsforhold mellem brændsels-aske og magnesit,beregnet som MgO,på 2:1. Det resulterende æltede materiale decarboniseres ved 800°C, bringes 20 i løbet af 45 minutter op til 1380° og holaes på denne temperatur i 4 timer. I løbet af 30 minutter afkøles det til 1000°C og hældes derefter fra digelovnen.

Det opnåede materiales fasesammensætning var tilnærmelsesvis: spineller (MgAl20^ og FeAl204) 30%, forste-25 rit Mg2SiO^ 52%, og resten et glasagtigt materiale.

Materialet blev fremstillet i to charger, der ved afprøvning viste slidprøveværdier på 15% og polerings-index på 67 og 66. Lignende resultater blev opnået, når tiden ved maximumtemperaturen blev dfeduceret til 20 mi-30 nutter.

Eksempel 2.

Den pulveriserede brændselsaske, der blev anvendt i eksempel 1, blandes og æltes med et udfældet magnesium- 35 hydroxid af laboratoriekvalitet med negligerbart indhold af urenhed, således at forholdet mellem brændselsaske og

Claims (2)

143843 magnesiumhydroxid er 2:1. Der anvendes et opvarmningsprogram i lighed med det i eksempel 1 anvendte, med den undtagelse, at maximumtemperaturen er 1400°, og at materialet holdes på denne temperatur i 20 minutter. 5 Spinelindholdet var i det væsentlige som i eksem pel 1. Der blev fremstillet to charger, som ved afprøvning viste slidprøveværdier på 13% og poleringsindex på 64· og 63. 10 Afprøvningsmetoderne, der er anvendt til bestem melse af slidprøveværdier (Aggregate Abrasion Values) og poleringsindex (Polished Stone Values) er de i B.S.S. (British Standard Specification) 812, 1967 angivne. PATENTKRAV. 15

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et syntetisk aggregat til brug som sten til vejbelægning, hvilket aggregat indeholder spineller indlejret i en blødere matrix, kendetegnet ved, at man fremstiller et findelt råmateriale med følgende oxidanalyse: SiO„ 5-35%, 20 ^ ^2^3 °?/eH®r og/eller M^O^ 15-70%, jernoxider ud trykt som FeO 0-65%, MgO 0-50%, alkalioxider *5% og CaO^.5%, hvor det samlede indhold af FeO og MgO er tilstrækkeligt til tilvejebringelse af mindst 15% spineller i s lutmaterialet, agglo-mererer råmaterialet, decarbortLserer det agglorasrerede rå-' materiale og herefter brænder det decarboniserede materiale ved 1000-1500°C ved en temperatur, der forårsager rekry-stallisering af råmaterialerne, indtil der er opnået væsentlig eliminering af eventuelt ikke-bundet magnesiumoxid, og der er dannet et materiale, som indeholder spinelkrystaller indlejret i en matrix af aluminosilika-ter, silikater eller en blanding deraf, og som har en porøsitet, der er lav nok til at give en slidprøveværdi på mindre end 20%.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg- oc net ved, at der anvendes et udgangsmåteriale, i hvilket indholdet af aluminium- og/eller chrom- og/eller manganoxid ligger i området 15-40%, FeO-indholdet i om-