News

Vergleichende Analyse von Basalt, Andesit und Andesitbasalten als Rohstoffe für die Herstellung von kontinuierlichen Fasern sowie aussichtsreiche Lagerstätten

Die Herstellung von kontinuierlichen Fasern auf Basis von Basalt, Andesit und Andesitbasalten gewinnt zunehmend an Popularität, dank der hohen Festigkeit, Hitzebeständigkeit und chemischen Widerstandsfähigkeit dieser Materialien. Dieser Artikel behandelt die technischen und technologischen Aspekte der Verwendung dieser Mineralien zur Herstellung von Fasern, deren Betriebseigenschaften, chemische Beständigkeit von Produkten sowie die vielversprechendsten Lagerstätten, die als Rohstoffquelle für die Industrie dienen könnten.

1. Vergleichende Zusammensetzung und Eigenschaften der Mineralien

Für den Vergleich von Basalt, Andesit und Andesitbasalten ist es wichtig, ihre typische chemische Zusammensetzung zu betrachten, da diese die Schlüsseleigenschaften der Fasern bestimmt, wie Festigkeit, Hitzebeständigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren und Laugen.

Chemische Zusammensetzung von Basalt

Basalt ist der Haupttyp von magmatischen Gesteinen, und seine chemische Zusammensetzung variiert innerhalb der folgenden Grenzen:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 45–52 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 12–16 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 9–14 %
• MgO (Magnesiumoxid): 5–12 %
• CaO (Calciumoxid): 6–12 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 2–5 %
• TiO₂ (Titandioxid): 1–3 %

Basalt hat einen hohen Gehalt an Eisenoxiden und Magnesium, was dem Material eine hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Laugenbeständigkeit verleiht.

Chemische Zusammensetzung von Andesit

Andesit, als saurerer Typ vulkanischen Gesteins, hat folgende typische Zusammensetzung:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 55–60 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 17–20 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 4–6 %
• MgO (Magnesiumoxid): 2–4 %
• CaO (Calciumoxid): 6–7 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 3–7 %
• TiO₂ (Titandioxid): 0,5–1 %

Andesit hat einen höheren Silizium- und Aluminiumgehalt im Vergleich zu Basalt, was ihm eine hohe Säurebeständigkeit verleiht, aber seine Beständigkeit gegenüber Laugen verringert.

Chemische Zusammensetzung von Andesitbasalt

Andesitbasalt ist ein Übergangsgestein zwischen Basalt und Andesit, und seine chemische Zusammensetzung kann variieren:

• SiO₂ (Siliziumdioxid): 50–55 %
• Al₂O₃ (Aluminiumoxid): 15–18 %
• Fe₂O₃/FeO (Eisenoxide): 6–10 %
• MgO (Magnesiumoxid): 4–8 %
• CaO (Calciumoxid): 6–10 %
• Na₂O + K₂O (Alkalioxide): 2–5 %
• TiO₂ (Titandioxid): 1–2 %

Der Siliziumdioxidgehalt in Andesitbasalten ist höher als in Basalt, aber niedriger als in Andesit, was diese Gesteine mittelfest gegen Säuren und Laugen macht. Andesitbasalte kombinieren die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Basalt mit der chemischen Beständigkeit von Andesit, was sie zu einem attraktiven Material für die Faserherstellung macht.

2. Technologische Aspekte der Faserproduktion

Basalt
Die Herstellung von Basaltfasern ist seit langem erprobt und erfolgt durch das Schmelzen des Gesteins bei einer Temperatur von 1300–1400 °C mit anschließender Faserbildung. Dieser Prozess ist relativ einfach und kostengünstig.

Andesit
Andesit schmilzt bei einer etwas höheren Temperatur – etwa 1500 °C, was eine genauere Einstellung der Ausrüstung erfordert. Andesitfasern sind aufgrund ihrer hohen Säurebeständigkeit vielversprechend, befinden sich jedoch noch in der Entwicklung.

Andesitbasalte
Auch die Herstellung von Fasern aus Andesitbasalten ist bei einer Schmelztemperatur von etwa 1400–1500 °C möglich. Dieses Forschungsgebiet gilt als vielversprechend, da diese Fasern die Vorteile beider Mineralien kombinieren können.

3. Chemische Beständigkeit von Produkten

Basaltfasern

Basaltfasern sind aufgrund ihres geringen Siliziumgehalts beständig gegen Laugen, was sie für den Einsatz in alkalischen Umgebungen geeignet macht. Allerdings sind sie weniger säurebeständig.

• Säurebeständigkeit: moderat, sie werden durch starke Säuren zerstört.
• Laugenbeständigkeit: hoch.

  Andesitfasern

Aufgrund des hohen Siliziumgehalts haben Andesitfasern eine hohe Säurebeständigkeit, sind jedoch weniger beständig gegenüber Laugen.

• Säurebeständigkeit: hoch.
• Laugenbeständigkeit: niedrig.

Andesitbasaltfasern
Andesitbasalte kombinieren die Eigenschaften von Basalt und Andesit, was ihnen eine hohe Säurebeständigkeit und eine moderate Laugenbeständigkeit verleiht.

• Säurebeständigkeit: höher als bei Basalt.
• Laugenbeständigkeit: niedriger als bei Basalt, aber besser als bei Andesit.

4. Betriebseigenschaften von Produkten

Basaltfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 1000 °C.
• Anwendung: Dämmmaterialien, Verstärkungskomposite, feuerfeste Produkte.

Andesitfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 800–900 °C.
• Anwendung: vielversprechend für den Einsatz in säurehaltigen Umgebungen und in der Wärmedämmung.

Andesitbasaltfasern

• Hitzebeständigkeit: bis 1000 °C.
• Anwendung: kombinierte Umgebungen mit Einwirkung von Säuren und Laugen, Strukturmaterialien, Komposite.

5. Aussichtsreiche Lagerstätten von Andesitbasalten

• Ferner Osten und Sibirien, Russland

Im Fernen Osten und in Ostsibirien, einschließlich Kamtschatka und den Kurilen, sind Andesitbasalt-Lavaströme weit verbreitet, was diese Regionen zu vielversprechenden Rohstoffquellen für die Faserproduktion macht.

• Karpaten, Ukraine
  Die Region Transkarpatien ist bekannt für Andesit- und Andesitbasaltvorkommen. Hier könnte eine Entwicklung von Ressourcen für die Faserproduktion erfolgen.
• Andengebirge, Südamerika
  Andesitbasalt-Lagerstätten in Chile und Peru bieten enormes Potenzial für den industriellen Abbau, dank der reichen vulkanischen Gebiete und der wachsenden Infrastruktur.
• Mitteleuropa
  Die Vulkangürtel Deutschlands (Rheinisches Schiefergebirge) und Tschechiens enthalten ebenfalls Andesitbasaltgesteine, was diese Region zu einer wichtigen Rohstoffquelle macht.
• Nordamerika
  Die Kaskadenkette in den USA und Westkanada ist reich an vulkanischen Gesteinen, einschließlich Andesitbasalten, was Chancen für die Faserproduktion eröffnet.

Fazit

Für die Herstellung von kontinuierlichen Fasern bleibt Basalt aufgrund seiner Verfügbarkeit und guten Betriebseigenschaften das Hauptmaterial. Andesit und Andesitbasalte stellen jedoch vielversprechende Alternativen dar, insbesondere in säurehaltigen Umgebungen. Andesitbasalte könnten zu einem Rohstoff für Fasern werden, die die Festigkeit von Basalt und die chemische Beständigkeit von Andesit kombinieren. Andesitbasaltvorkommen in Russland, der Ukraine, Süd- und Nordamerika sowie in Mitteleuropa haben enormes Entwicklungspotenzial, was eine Schlüsselrolle bei der Weiterentwicklung dieser Branche spielen könnte.

Dr. Victor Bartashov