DE1671244C3 - Verfahren zur Herstellung von gebrannten Formungen - Google Patents

Description

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c ι· me »Keramik« von Haase, 1961, S. 14 sowie liehe Sorgialt aufgebracht wird. Ein geeigneter Binder

rtZiff.3·¹¹²· Allerdings beruht die Erfindung im für den vorliegenden Zweck sollte eine gute »Grün-

^iLtBdK* darauf, daß das verwendete Bindemittel festigkeit«: ergeben und weiterhin dazu beitragen, daß

Formling vor dern^ Brennen einen genügenden sich die grüne Preßmasse aus der Form ablöst. Der

jjjjenhalt verleiht, für die eigentliche Konsistenz Bid i

ih h ß

5 Binder soiite ferner keinen nachteiligen Einfluß aui

TgusBinde dann nicht mehr maßgebend. die mechanischen Eigenschaften oder das Aussehen

Hei der Herstellung von Körpern aus pulverför- des Materials nach dem Brennen ausüben; außerdem '-em Granit bzw. Granitabfall ist Voraussetzung, sollte er die Brennbedingungen nicht aktiv beein-5f Vorkehrungen getroffen werden, um die Leer- flüssen, beispielsweise durch Erhöhung der Brenner! innerhalb der Masse aus Granitteilchen in den io temperatur; schließlich sollte er aus diesen Gründen iilinEen zu reduzieren. Eine solche Reduzierung in geringen Mengen wirksam und darüber hinaus Leerräumen innerhalb einer Masse aus Feststoff- auch billig sein.

^Ufcen ist durch eine sorgfältige Sortierung der Es wurde gefunden, daß ein Bentonit-Ton ein zu-

TTchenerreichbar, es hat sich jedoch herausgestellt, friedenstellendes Bindemittel ist. Der Bentonit-Ton a ft bei Verwendung von pulverisierten, also ia etwa 15 sollte in trockenem Zustand so sein, daß er durch ein alem Granitbruchabfall keine Notwendigkeit be- Sieb mit Maschenweite Ο,ίΟΟ gemäß DIN 1171 hin-^ηοίτ irgendeine besondere Sortierung oder Auslese durch passiert und vorzugsweise noch feiner ist. Sämth vorzunehmen, da die Größenverteilung liehe folgenden Siebbezeichnungen sind ebenfalls in bfll ihd h

ÜÜTTeilchen g

^ Teilchen in dem Bruchabfall ausreichend nahe an DIN-Norm angegeben. !r ideale Verteilung im Hinblick auf praktische 20 Wenn die Granitteilchen und der Binder vermischt

7 ecke herankommt. Es ist jedoch erforderlich, die werden, erweist es sich als vorteilhaft, eine geringe

Teilchenmasse in Form kohärenter, d. h. zusammen- Wassermenge hinzuzufügen, beispielsweise etwa 5 bis

d, hantierbarer Körper zu kontaktieren. Die 20 Volumprozent, bezogen auf die Mischung, um den

' ,j_{er m} diesen Körpern oder Formungen Ton adhäsiv zu machen. Nachdem die Mischung aus-

k i di ihd kki i id i l sge

•lürtierunß ,j_{er m} p g

K» utzten Teilchen sollte konstant sein, um die 25 reichend kompaktiert ist, wird sie langsam ausge-

^chförmige Herstellungsweise zu ermöglichen. trocknet, um die »Grünfestigkeit« der Masse zu stei-

Das Verfahren zur Herstellung gebrannter Granit- gern, die dann näherungsweise die Festigkeit von

f rmlinee umfaßt die Überführung von Granitteilchen »grünem« Beton hat. Die Menge an verwendetem

• oeenannte grüne Formlinge, welche in ihrer Dichte Bindemittel beträgt V2 bis 5 °/o, bezogen auf das Ge-

^wa festen natürlichen Granitblöcken entsprechen, 30 wicht der Granitteilchen in der Mischung. So gab

d1 das Brennen dieser Formlinge bei Temperaturen beispielsweise der Einschluß von 2V₂ °/o Bentonit sehr

•m Bereich von etwa 1150 bis 1300° C während aus- gute Resultate.

•chender Zeit, um das Verschmelzen der Bestand- Das Oberflächenaussehen der nach dem erfin-

teile der Granitmasse mit niederem Schmelzpunkt dungsgemäßen Verfahren hergestellten Granitform- A rch die Masse hindurch zu veranlassen, so daß die 35 linge kann dadurch variiert werden, daß man die

Teilchen zusammensintern. Die Brenntemperatur maximale, in der Mischung vorhandene Teilchen-

hrä icht weder extrem hoch zu sein, noch muß das größe variiert. So lassen sich beispielsweise Produkte

B nnen zu lange vorgenommen werden, da dies zu mit unterschiedlichem Oberflächenaussehen gewin-

"™ übermäßigen Schmelzen von Teilchen an der nen, wenn die Mischung alle diejenigen Teilchen ent- ^rfläche des Formlings und zu einem übermäßig ₄° hält, die in durchschnittlichem Granitbruchabfall vor-

«Wrten Aussehen führen würde. Die Brenntempe- harden sind und einerseits durch ein Sieb der Ma-

fjmr kann so gesteuert werden, daß sich eine große schenweite 3,0 und andererseits durch ein Sieb der

ahl von Oberflächenbeschaffenheiten ergeben. Maschenweite 1,0 hindurchgehen. In beulen Fallen

optimale Brennzeit hängt von der Dicke des lassen sich Erzeugnisse mit befriedigender mechani-

s ab Wenn Blöcke mit einer Dicke von 45 scher Festigkeit gewinnen.

uTcm hergestellt werden, so erweist sich eine Ein .ypischer pulverförmiger Granitbruchabfall,

Rrennzeit von etwa 3V. bis 4 Stunden als ausrei- wie er in einem Steinbruch in Cornwall, England,

SmSt Blöcke mit einer Dicke von 2,5 cm waren anfiel, hatte die nachstehende Verteilung der Te.l-

5Vt bis 6 Stunden erforderlich, wenn eine optimale chengrößen.

neratur kann die Brennzeit reduziert werden, und bei +3.0 ·

Temperaturen unterhalb 1200° C sind längere Brenn- - 3,0 -r- ~,0 _M'₂

zeiten als die oben angegebenen erforderlich -2,0 +1,5 ₉'₉

Um die notwendige Kompaktheit der Granitteil- 55-1,5 +1,0 · ·

chen in den grünen Formungen zu erhalten, muß das -1,0 +0,75 ^₉₅

Material in der Form einem hohen Druck oder einem - 0,75 + 0,5 . ^. ^₉

Stampfen unterworfen werden. ~nu(v\ In 9? '· · 6,1

In der Praxis ist es notwendig, daß man mit den - 0,34 (E) + 0,23

naßfeuchten Formungen hantieren kann, um so ihre 60 -025 +JU · ³'²

Überführung in einen Brennofen zu ermöglichen. Um -0,1 / / [t.) +υ,ιζ ₉

die erforderliche Festigkeit in diesem Zustand zu -0.1Z

erreichen, werden die Granitteilchen vorzugsweise mit

^W NaS der Trocknung ist der Formling ohne Gefahr der betreffenden Maschenweite zurückgehalten wereiner Beschädigung hantierbar, wenn die erforder- den.

Es ist ersichtlich, daß die Variationen der Teilchengröße praktischerweise gleichförmig über den ganzen Größenbereich verteilt ist, wie dies notwendig ist, um eine ausreichende Kompaktierung eier Teilchen zu einer dichten Masse zu ermöglichen. Mit dieser ziemlieh gleichförmigen Verteilung der Teilchengröße läßt sich ein dichter Formling gewinnen, und zwar sowohl, wenn sämtliche Teilchen benutzt werden, d"s durch eine Maschenweite 3,0 hindurchpassieren, als auch dann, wenn lediglich die Teilchen ausgenutzt werden, die durch ein Sieb der Maschenweite 1,0 hindurchgehen.

Das Verfahi en gemäß der Erfindung bietet sich zur Gewinnung gesinterter Granitziegel oder Fassadenblöcke an, die dazu bestimmt sind, die Fassade bei einem Gebäude zu verkleiden. Derartige Ziegel oder Blöcke lassen sich gemäß der Erfindung aus sehr billigem Rohmaterial in der Form pulverisierten Abialls aus Granitbriichen herstellen.

Bei einem Ausführungsbeispxel wurde pulverförmiger Granitabfall der etwa die oben angegebene Verteilung der Teilchengröße besaß und aus einem Steinbruch aus Cornwall stammte, gesiebt. Die Teilchen unterhalb einer Maschenweite von 1,0 wurden mit 2¹It Gewichtsprozent Bentonit vermischt. Dieser Mischung wurden etwa 5 bis 10 Volumprozent Wasser zugegeben. Die Durchmischung erfolgte so lange, bis sich eine im wesentlichen homogene Masse ergab. Die feuchte Mischung wurde anschließend in eine Form eingestampft, bis die Dichte der Mischung etwa oberhalb 93 Vo derjenigen von natürlichem Granitfels lag. Der grüne Formling war in diesem Fall ein Ziegel von etwa 0,125 cm Dicke. Dieser wurde während etwa 2 Stunden bei unterhalb 100° C getrocknet, um seine »Grünfestigkeit« zu verbessern. Der grüne Ziegel wurde anschließend in einen Brennofen gebracht.

Hier wurde die Temperatur nach und nach während 2 Stunden auf eine Brenntemperatur von 1220° C gesteigert, bei welcher Temperatur der Ziegel während 5 Stunden gehalten wurde. Anschließend ließ man den gebrannter. Formling im Brennofen während 2 bis 4 Stunden langsam abkühlen, um auf diese Weise thermische Schocke zu vermeiden, die zur Rissebildung Anlaß geben könnten. Während des Brennens wuchs die Dichte des Erzeugnisses bis auf

ίο etwa 98 Vo derjenigen natürlich auftretenden Granits an. Infolgedessen ergab sich eine geringfügige Schrumpfung gegenüber dem grünen Formling. Das gebrannte Erzeugnis war ein natürlichem Granit äußerst ähnlicher Ziegel, der frei von merklichen Rissen war.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß die Menge an zugegebenem Wasser größer sein muß, wenn die gröberen Teilchen des pulverisierten Granits eliminiert sind, als wenn aiie, durch eine Maschenweite

ao 3,0 hindurchgehenden Teilchen zugegen sind. Die Menge des anwesenden Wassers sollte ausreichen, um die Teilchen durch das Bindemittel miteinander zu verbinden, ohne daß dabei jedoch gleichzeitig die Teilchen an der Form hängen bleiben. Ein geeignetes Verhältnis der Wasserzugabe läßt sich durch einen einfachen Versuch für jede Mischung aus pulverförmigem Granit und Bindemittel leicht bestimmen.

Solche Granitblöcke oder Ziegel geben eine ausgezeichnete Basis für die Aufnahme von brillant gefärbten Emaillen oder Glasuren ab, die sich dadurch entwickeln lassen, daß bei etwa 850 bis 1000° C weitergebrannt wird. Auch derartige Baukörper werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Im Verlauf weiterer Ausführungsbeispiele wurden künstliche Granitformlinge entsprechend der nachfolgenden Tabelle hergestellt.

Plattengröße in cm	Teilchengröße *)	Bindemittel	Wasser	Brennbedingungen	C	C	Bemerkungen
	(mm)				C	C
23 X 10 X 2,54	3,0	Bentonit 21It Vo	150 ecm		C		überschüssiges
					C	C	Wasser,
					C		nicht gebrannt,
					15Vi h bei 114O0C		nicht hantierbar
23 X 10 X 2,54	1,0	Bei'tonit 2Vt Vo	100 ecm	5 h bei 1220°		s das	befriedigend
11,5X10X0,125	3,0	Bentonit 2V2 Vo	20 ecm	4 h bei 1220°		befriedigend
11,5 X 10 X 0,125	0,5	Bentonit 2ViVo	20 ecm	4 h bei 1220°	5 h bei 1220°	befriedigend
7,7 Durchmesser Schalenform	1,5	Bentonit 2V2 Vo	nicht gemessen	4 h bei 1220°	5 h bei 1220°	befriedigend
25 X 10 X 2,54	1,5 bis 3,0 + 2,0	Bentonit 2Vs Vo	20 ecm	4 h bei 1220°		befriedigend
23 X 10 X 6,4	2,0	Bentonit 2VsVo	250 ecm		5 h bei 1220°	nicht ausreichend
						Durchdringung
						beim Brennen
23 X 10 X 2,54	ungesiebt	Bentonit 2V2 Vo	80 ecm		ieht sich auf das Sieb, durch welche!	befriedigend
23 X 10 X 2,54	1,0	ohne	80 ecm			im Ofen
		Bentonit Vi Vo			gebrochen
23 X 10 X 2,54	1,0	mit Ausnahme	80 ecm	befriedigend
		für Ve der
		Oberseite
·) Die unter »Teilet	lenerößet aneeeebene	Maschen weite he7	aus dem Steinbruch

stammende Granitpulver zum Zwecke der Gewinnung des Mischmaterials hindurchpassiert wurde.

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Bei Versuchen, die mit typischen, unter den be- Der Bruchmodul bei Versuchsstücken lag im B

schriebenen Bedingungen hergestellten Blöcken oder reich von etwa 52,7 bis 77,3 kg/cm² gegenüber 3i

Tafeln ausgeführt wurden, ergab sich, daß die struk- bis 56,2 kg/cm² bei normalem Beton,

turellen Eigenschaften denjenigen von normal her- Die bei den obigen Versuchen verwendeten Gran

gestellten Betonbaukörpern beträchtlich überlegen 5 teilchen hatten bei einer Bestimmung auf Oxyd-Ba

waren, was auf das Fehlen von Leerstellen im Erzeug- die nachstehende Zusammensetzung in °/n:
nis zurückgeht. So trägt beispielsweise das 24stündige

Wasserabsorptionsverhältnis der erfindungsgemäßen Siliziumoxyd 72,84

Granitkörper etwa Va bis 1 °/o gegenüber einem Ver- Aluminiumoxyd 16,25

hältnis von 5 bis 10⁰Zo bei Beton. io Ferrioxyd 0,14

Die Trockenschrumpfung des Materials ergab sich Kalk 1,10

aus Standard-Testversuchen zu etwa 0,001 °/o gegen- Ferrooxyd 1,49

über etwa 0,02 %> bei typischem Beton. Magnesia 0,55

Die Druckfestigkeit von Versuchsstücken lag im Natriumoxyd 2,25

Bereich von etwa 810 bis 1230 kg/cm² gegenüber 15 Kaliumoxyd 5,19

210 bis 560 kg/cm² bei normalem Beton. Feuchtigkeit und Abfall 0,63

Claims (2)

oder Lehm bezieht. Syenit enthält wie Granit einen Patentansprüche· wesentlichen Anteil von Feispat, ist jedoch im wesent lichen eine Mischung aus eben diesem Feispat und

1. Verfahren zur Herstellung von gebrannten Hornblende, daher frei von Quarz, der Hauptkompo-Fornüingen, bei dem ein Gemisch aus Granit- 5 nente von Granit. Die Herstellung erfolgt jeweils abfall, einem Bindemittel und Wasser in Formen unter Zusatz von Wasser.

gepreßt, getrocknet und anschließend gebrannt Dem CH-Patent 60 927 ist ebenfalls ein Verfah-

wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ren zur Herstellung von künstlichen Steinen aus durch Absiebung von sehr groben Körnern be- natürlichen Gesteinsabfällen als bekannt zu entnehfreite Granitabfall, der eine beim Granitbrechen io men, wobei man Abfälle von Porphyr, Grauwacke, anfallende Korngrößenverteilung aufweist, mit Basalt, Granit und verwandten Gesteinen verwendet 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gra- und nach entsprechender Zerkleinerung mit phos-' nitanteil, Bindemittel vermischt und zu Form- phorsaurer Tonerde sowie Soda vermischt, das Gelingen gepreßt wird, deren Dichte nach der Trock- menge dann in feuchtem Zustand in Formen preßt nung wenigstens 93 °/o der Dichte natürlichen 15 und die Formstücke brennt. Zur Verbesserung des Granits beträgt, unc daß die Formlinge bei einer Bindevermögens der Masse beim Brennen wird dem Temperatur zwischen etwa 1200 bis 1300⁰C so Rohgemisch zweckmäßig noch gefällte gallertartige lange gebrannt werden, bis eine Schmelzung der Tonerde, also Tonerdehydrat, das überschüssiges Granitbestandteile mit niederem Schmelzpunkt Wasser enthält, beigegeben. Die Brenntemperatur und ein Zusammensintern der Granitkömer ein- ao liegt etwa zwischen 1100 und 1200⁰C, wobei Soda tritt. und Aluminiumphosphat zweckmäßig als feines Mehl,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- etwa bis lO°/o, beigegeben werden. Man erzielt auf kennzeichnet, daß der Granitabfall mit Bentonit diese Weise Körper kristallinischer Struktur. In diegemischt wird. ser Patentschrift ist auch schon die Fähigkeit von

35 Flußmittelstoffen, wie Feispat, enthaltenden Gesteinen erwähnt, im Feuer zusammen zu sintern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren zu schaffen, mit welchem sich beim Brechen von Granit anfallender Granitabfall zu einem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 3° festen granitähnlichen Kunststein verarbeiten läßt. Herstellung von gebrannten Formungen, bei dem Wo immer Granit gebrochen wird, stehen große

ein Gemisch aus Granitabfall, einem Bindemittel und Mengen pulverförmigen Granitabfalls zur Verfügung. Wasser in Formen gepreßt, getrocknet und anschlie- Es hai sich ergeben, daß dieser Abfall Teilchen in ßend gebrannt wird. einem weiten Größenbereich einschließt.

Die Herstellung von Kunststeinen ist aus einer 35 Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt, so ftßt von dem eingangs genannten Verfahren und besteht sich der DT-PS 64 361 ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäß darin, daß der durch Absiebung von Kunststeinen aus gemahlener vulkanischer Lava von sehr graben Körnern befreite Granitabfall, der und Tonen entnehmen, die der Mischung ihre Ein- eine beim Granitbrechen anfallende Korngrößenverfärbung geben sollen. Solche Lavagesteine vulkani- 4<> teilung aufweist, mit 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, besehen Ursprungs weisen eine sehr geringe Dichte auf zogen auf den Granitanteil, Bindemittel vermischt und und sind nichtkristallin oder enthalten nur Kristalle zu Formungen gepreßt wird, deren Dichte nach der geringen Ausmaßes, was auf die Geschwindigkeit der Trocknung wenigstens 93 °/o der Dichte natürlichen natürlichen Abkühlung, der die Lava unterworfen Granits beträgt, und daß die Formlinge bei einer ist, zurückgeht. Die Lavagesteine werden trocken ge- 45 Temperatur zwischen etwa 1200 bis 1300° C so lange mischt, mit Wasser angefeuchtet, durchgearbeitet und gebrannt werden, bis eine Schmelzung der Granitgeformt, anschließend an der Luft getrocknet und ge- bestandteile mit niederem Schmelzpunkt und ein Zubrannt. Im Gegensatz dazu bezieht sich die Erfindung sammensintern der Granitkömer eintritt,
auf einen natürlichen Granitstein praktisch entspre- Der Erfindung gelingt es, Granitteilchen zu ver-

chendem Stein aus Granitteilchen, nämlich Granit- 5" anlassen, zu einer solchen Masse miteinander zu abfällen; dabei ist Granit ein durch Feuer gebildeter verwachsen, wie dies bei natürlichem Granitfels der Fels mit sichtbarer kristalliner Textur und plutoni- Fall ist; es lassen sich somit geschmolzene oder gesehen Ursprungs, hoher Dichte und sehr hart. An- sinterte Iranitblöcke, und zwar sowohl glatt als auch gaben über das Ausmaß des Zusammenpressens des gemustm herstellen, die für architektonische, deko-Grundmaterials, der zu verwendenden Brenntempe- 55 rative und künstlerische Anwendungszwecke geeignet raturen oder des Brennzeitraumes sind in der DT-PS sind. Wesentlich ist hierbei, daß eine Zusammenbal-64 361 nicht gemacht. lung der Granitteilchen dadurch erreicht wird, daß

Der DT-PS 8 50 719 ist ein Verfahren zur Herstel- die Temperatur einer Masse aus solchen Teilchen lung künstlicher Steine zur Ausfütterung von Back- so weit angehoben wird, bis die Bestandteile des Graöfen als bekannt zu entnehmen, um natürliche, bei 6o nits mit niederem Schmelzpunkt schmelzen und die Radeburg gefundene Steine zu simulieren. Diese Teilchen zusammenbinden. Bekanntlich *etzt sich nakünstlichen Blöcke werden durch Vermischen korn- türlich vorkommender Granit aus einer großen Anförmigen Porphyrs, Granits oder Syenits mit einem zahl verschiedener Mineralien zusammen, die unter-Brennton als Bindemittel hergestellt. Auch hier sind schiedliche Schmelzpunkte besitzen,
weitere Angaben nicht gemacht, desgleichen nicht in 65 Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird der DT-PS 2 92 4545, die sich ebenfalls auf ein Ver- der Granitabfall mit Betonit gemischt,
fahren zur Herstellung steinartiger Erzeugnisse durch Die Verwendung von Bentonit als Bindemittel bei

Mischen von Syenit mit Syenit enthaltendem Ton keramischen Massen ist bekannt aus der Veröffent-