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Vorkommen und stand der kalkforschung in AgyptenOnly 14 pages are availabe for public view
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Abstract
In der vorliegenden Arbeit wurden die Karbonatgesteine physikalisch und chemisch untersucht. Kalkstein- und Dolomitproben wurden hauptsachlich aus ~sterreich, (in einem Fall aus Deutschland) beschafft. 5.1. Fiir Beobachtung unter dem Mikroskop wurden die Textur, Kornform, Kristallgrofie, Kristallgrofienverteilung sowie Verteilungs- und Porengefuge festgestellt. Die Platten 10 x 10 x 1 cm wurden geatzt und angefarbt, um zwischen Kalk und Dolomit rasch zu unterscheiden. Um die Staubneigung zu kontrollieren, wurden Bruchflachenstrukturen im Rasterelektronenmikroskop untersucht. 5.2. Eine quantitativ chemische Analyse der Karbonatgesteine ergab unterschiedliche CaC03 - Gehalte, zwischen 99.58 und 63.11 Gew. %, dadurch wurden folgende Zuordnungen bestimmt : - Gruppe der reinsten Kalke (99 Gew.% CaC03): Kalkstein Rygol (P.111) - Gruppe der hochreinen Kalke (99 - 98 Gew.% CaC03): Ernstbrunner Kalk (Profi), Kalkstein Rygol (P.11) und Peggauer Kalk (W&P) - Gruppe der reinen Kalke (98 - 95 Gew.% CaC03): Kalkstein von Rygol (P.1) und Vorarlberger Kalk (V.K). Die restlichen Proben zeigten kleinere Werte an CaC03, so etwa 90 % bei dem Kellerberger Kalk (K), 84 % beim Hollitzer Dolomit (H) und 63.11 % beim Vorarlberger .Dolornit (V.D), jedoch zeigten die letzten 3 Proben ein MgC03-Gehalt von 15.90, 30.09 und 42.41 Gew. % MgC03. Fur die Nebenbestandteile wiesen die untersuchten Proben ziemlich niedrigen Gehalt an SiOs auf, der in Form von Hornstein, Sandkorner und verkieselten Fossilien vorkam. Die Fe203-Gehalte lagen durchwegs fest unter der fur spezielle Verwendungszwecke kritischen Grenze von 0.3 % (als Ausnahme galt der Vorarlberger Kalk (V.K), der ein Fe203 Gehalt von 0.69 % aufwies. Die A1203-Gehalte lagen zwischen 0.54 und 0.02 Gew. %. 5.3. Die Hauptbestandteile in den Karbonatgesteinen und die in 4%ige Monochloressigsaure gewonnenen nicht loslichen Anteile bzw. Ruckstande, wurde eine qualitative Rontgenbeugungsanalyse durchgefuhrt, dabei wiesen die reinen alksteine wichtigste Calcitphasenzusammensetzung auf. Als Nebenbestandteile lieBen sich neben Quarz und Muskowit auch Kaolinit, Montomorillonit und Dolomit nachweisen. 5.4. Wurfeln der Abmessung 5 x 5 x 5 cm wurden bei 970•‹, 1070” und 1170•‹C gebrannt, dabei wurde der EinfluB von Temperatur und Zeit auf den Zustand des Kalkes bzw. Dolomites verfolgt. Die untersuchten Proben zeigten ein wechselndes Verhalten beim Brennen. Schwindung bei langerem Brennen bei derselben Temperatur fuhrte zu einer Zunahme, wahrend Dehnung zu einer Abnahme des Raumgewichtes fiihrte. Es wurde versucht, die Ursache der Schwindung und Dehnung aufzuklaren. Die Brennversuche ergaben, daB innerhalb derselben Formation betrachtliche Unterschiede auftraten. Das geologische Alter hat keinen EinfluB auf das Brennverhalten der untersuchten Karbonatgesteine. Ein eindeutiger Zusammenhang der Kristallform, KristallgroBe, KristallgroBenverteilung, sowie Gefuge mit dem Brennverhalten konnte nicht festgestellt werden. Bei 6-stundigen Branden von 970•‹C schied ein wesentlicher EinfluR von Beimengungen aus, da bei dieser Brenntemperatur die zur Verfugung stehende Zeit noch nicht zu Reaktionen der Beimengungen, vor allem des Quarzes und zum Teil auch der Eisen- und Tonminerale mit dem CaO ausreichte. Die meisten untersuchten Proben haben sich bei dieser Temperatur ausgedehnt, bis auf den Kalkstein von Peggau (W&P), der wahrend des Brennens - und nicht nur bei 970”~so~nd ern auch bei 1070”~un d 1170•‹C, schrumpfte. Einen starken EinfluR hatten die Beimengungen auf das Verhalten der untersuchten Proben, bei den jeweiligen 6- stundigen Branden, bei 1070” und 1170”~. Bei 1070•‹C haben sich die meisten Proben weiter ausgedehnt. Zwei Proben, namlich Rygol (P.1 und P.111) zerfielen nach dem Brennen. Sie enthielten Quarz und Tonminerale als Beimengungen. Der Grund, daB die beiden Proben nach dem Brennen zerfielen ist auf den Quarz-Gehalt zuriickzufuhren, der sich bei etwa 573•‹C von Tief-Quarz unter betrachtlicher Volumenzunahme in Hoch-Quarz umwandelt. Eisenhaltige Beimengungen (Pyrit, Hamatit, Siderit) bewirkten eine Verfarbung des Branntkalkes nach gelben, braunen bis rotlichen Farbtonen, 2.B. bei der Probe Vorarlberger Kalk (V.K). Bis auf die Proben Kellerberg (K) und Vorarlberger (V.K), trat bei 1170•‹C bei allen anderen Proben eine Schwindung ein, moglicherweise ist die bei den erstgenannten Proben beobachtete Ausdehnung auf ihren Eisengehalt (0.29 bzw. 0.69 %) zuruckzufuhren. 5.5. Einen starken EinfluB haben die Beimengungen auf die Reaktionsfahigkeit des Kalkes und auch auf sein Loschverhalten (Grobkorntitration). Fur alle Proben, die bei 970•‹, 1070” und 1170•‹C (jeweils 6 Stunden Brennzeit) gebrannt wurden, wurde die Grobkorntitration durchgefuhrt. Die ~robkorntitration ergab bei hochprozentigen Kalken (uber 94 % CaC03) einen hohen Verbrauch an HC1. Die ~eaktionsfahigkeit des Kalkes nahm bei gleicher Brenntemperatur mit steigendem Gehalt an Beimengungen ab. Der porose Leitha-Kalk wurde eingesetzt, um den EinfluB der Alkali bzw. NaCl auf die Reaktivitat des Kalkes zu uberprufen. In Losungen mit 0, 0.5, 1, 2 und 4 % NaC1, wurden Handstucke des Kalksteins 24 Stunden eingelegt und nach dem Trocknen an der Luft 24 Stunden bei 1170•‹C gebrannt. Durch Grobkorntitration nahm die Reaktionsfahigkeit der Branntkalke mit steigendem Gehalt an NaCl ab . 5.6. Die in den Temperaturbereichen 900•‹, 1000” und 1200•‹C (jeweils 6 Stunden) resultierenden Calcinierungsstrukturen wurden im Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet und untersucht; es handelte sich um 5 Proben: Ernstbrunner Kalk (Profi), Rygol (PIII) Peggauer Kalk (W&P), Vorarlberger Kalk (V.K) und Vorarlberger Dolomit (V.D). Bei 900”~Br enntemperaturen zeigten die Proben kugelige bis langliche, schwammartige CaO Kristallite. Die KorngroBen erreichten 0.5 bis 2 ym aunerdem war die Originalstruktur immer noch erkennbar. Bei 1000”~ wuchsen die CaO-Kristallite deutlich - hohe Porositat und spezifische Oberflache. Bei 1200•‹C sammelten sich die CaO-Kristallite durch Halse zusammen, treppenformige Wachstumsstufen deuteten auf Sinterungsstruktur. Der Porenraum hat in der Menge abgenommen - der Porendurchmesser ist stark gewachsen. 5.7. Die gemessenen Druckfestigkeitswerte (DF-Werte), lagen in dem fur dichte Kalksteine und Dolomite ublichen Bereich und zwar an dessen oberer Grenze. Das bedeutet: mit Ausnahme der Probe Peggauer Kalk (W&P), durften einerseits alle anderen Kalksteine und Dolomite hochwertige Zuschlagsstoffe bzw. Schotter ergeben und andererseits durfte der zum Zerkleinern (Brechen) erforderliche Energieaufwand relativ hoch liegen. 5.8. Die makroskopischen Betrachtungen der angefeuchteten ebenen Schnittflachen der Proben, sowie die mikroskopischen Untersuchungen zeigten die Kristallaggregaten unterschiedlicher KorngroRe und Kornfestigkeit. Gerade diese letzte, prufttechnisch kaum erfaRbare EinfluRgroRe, bestimmte zusammen rnit der Harte und Druckfestigkeit das Verhalten beim Mahlen. Es war nicht moglich, das Mahlverhalten rnit einer einzigen Einfluf3groRe eindeutig zu korrelieren, jedoch konnten einige bemerkenswerte Schlusse gezogen werden: a) Die Probe Rygol (P.111) rnit der groRten Druckfestigkeit (Df-Wert) liefert den geringsten Feinanteil nach 100 min. Mahldauer, wahrend die Probe Peggau (W&P) rnit der kleinsten Druckfestigkeit, den zweithochsten Feinanteil (0.063 mm nach 100 min. lieferte. b) Die Proben Peggau (W&P) und Vorarlberger Dolomit (v.D) wiesen ein ausgesprochenes kristallines bzw. sparitisches Gefuge auf, das eine Zerteilung durch Translation und Spaltbarkeit ausgesprochen begunstigt. Dementsprechend sind bei diesen Proben die Siebruckstande >0.2 mm und die Siebdurchgange (0.063 mm sehr groR (nach 100 min. Mahldauer). c) Bei den meisten Proben andert sich die bei der Zerkleinerung entstehende Kornfraktion 1 bis 2 mm, wahrend einer Mahldauer von 10 bis 30 min. kaum.