La piedra artificial apareció por primera vez en Estados Unidos en la década de 1960. Se fabrica a partir de resina de poliéster insaturado con materiales de relleno, pigmentos y una pequeña cantidad de iniciador, mediante un proceso de elaboración específico. Este producto no solo cuenta con un método de síntesis sencillo, un ciclo de producción corto y un bajo coste, sino que también presenta un rendimiento excelente. Posee suficiente resistencia, rigidez, impermeabilidad, resistencia al envejecimiento, resistencia a la corrosión y otras propiedades, y se ha utilizado ampliamente en diversas decoraciones arquitectónicas.

La piedra artificial a partir de residuos mineros desarrollada por el Instituto General de Investigación de Minería y Metalurgia de Pekín utiliza residuos mineros como árido principal y 5Mg(OH)₂ · MgCl₂ · 8H₂O (denominada fase 518) como aglutinante, con aditivos internos de un agente hidrófugo y un activador. A temperatura y presión normales, primero se sintetiza el producto de piedra y, a continuación, dependiendo del tipo, el rendimiento y los requisitos del producto, se aplica un agente hidrófugo externo para tratar su superficie y obtener productos de piedra con diferentes características. Para garantizar que el material cementoso de magnesio forme la fase 518 y que esta no sufra una transformación de fase en agua o en entornos húmedos, la muestra se prepara generalmente con MgO/MgCl₂ > 4,27 y H₂O/MgCl₂ > 4,18. Se añade un agente hidrófugo interno para reducir la velocidad de transformación de la fase 518 cuando entra en contacto con agua o vapor de agua; se aplica un agente hidrófugo externo para reducir aún más el grado de transformación de la fase 518 cuando entra en contacto con agua o vapor de agua, mejorando así la resistencia al agua y la calidad de la piedra. Las pruebas han demostrado que las principales propiedades de la piedra artificial de residuos mineros, como la resistencia al agua y a los álcalis, cumplen con los estándares requeridos. Además, se puede utilizar cualquier tipo de residuos mineros para sintetizar piedra artificial de residuos mineros. El proceso de síntesis es sencillo, no genera residuos (ni gases residuales, ni aguas residuales, ni residuos sólidos), tiene un bajo coste, es no tóxico e inodoro, presenta una alta resistencia y permite dar formas libres, lo que lo hace adecuado para su uso como material decorativo de imitación de piedra tanto para paredes interiores como exteriores.

Hou Yanyan, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Aviación Civil de China, utilizó resina de poliéster insaturada y residuos mineros de Shanxi Datong Jinyin Mining Co., Ltd. como materias primas principales para moldear losas de piedra artificial a temperatura y presión normales. El brillo y las propiedades mecánicas obtenidas cumplían con los estándares del sector.

(1) Materias primas. Se utilizaron los residuos de la empresa Shanxi Datong Jinyin Mining Co., Ltd. como material de relleno. Son de color gris, su componente principal es el SiO₂, y contienen pequeñas cantidades de Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, etc. El tamaño de las partículas oscila entre 0,043 y 0,375 mm.

(2) Reactivos. Resina n.º 191, de grado industrial, fabricada por Tianjin Letai Chemical Co., Ltd.; peróxido de ciclohexanona, químicamente puro, fabricado por Shanghai Aladdin Company; naftenato de cobalto, químicamente puro, fabricado por Dalian No.1 Organic Chemical Co., Ltd.; aceite de silicona metílica, analíticamente puro, fabricado por Tianjin Yingda Rare and Precious Chemical Reagent Factory.

(3) Proceso. Los residuos se tamizaron en cinco fracciones de tamaño de partícula: +0,167 mm, -0,167 mm, +0,107 mm, -0,107 mm, +0,074 mm, -0,074 mm, +0,043 mm y -0,043 mm. Se lavaron, se secaron y se dejaron a un lado. Se aplicó una capa uniforme de un agente desmoldeante de alcohol polivinílico de fabricación propia sobre la capa interior del molde y se dejó secar. Se mezclaron en proporción la resina n.º 191, peróxido de ciclohexanona, naftenato de cobalto y aceite de metilsilicona, y se añadieron los residuos. La mezcla se agitó a temperatura ambiente y se vertió rápidamente en el molde preparado, tras lo cual se sometió a vacío. Una vez solidificada por completo, la muestra se desmoldó y se sometió a un tratamiento de poscurado a 80 °C. Dependiendo del uso previsto, la muestra se pulverizó y pulió. La ruta del proceso para la preparación de la piedra artificial se muestra en la Figura 5-8.

Figura 5-8: Proceso de elaboración de la piedra artificial

Se analizaron y observaron la estructura, el brillo, las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión de la piedra artificial preparada mediante un medidor de brillo, un microscopio polarizador Zeiss y un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier. Se estudió el efecto de los residuos mineros con diferentes tamaños de partícula sobre el rendimiento del producto, y se analizaron el brillo, la resistencia a la flexión y la resistencia a la corrosión. Los experimentos demostraron que los residuos mineros se utilizaron con éxito como rellenos para sintetizar piedra artificial cuyo brillo y propiedades mecánicas cumplían con los estándares de la industria. Los resultados de la espectroscopia infrarroja mostraron que la resina y el relleno se unieron, y que se produjo una reacción química en la interfaz, formando nuevas sustancias. El brillo de la piedra artificial aumentó al aumentar el tamaño de las partículas del relleno, y su resistencia a la flexión también aumentó al aumentar el tamaño de las partículas del relleno. Sin embargo, cuanto más pequeñas eran las partículas del relleno, mayor era la resistencia a la corrosión. Este resultado indica que la reducción del tamaño de las partículas tiene efectos tanto positivos como negativos sobre el rendimiento de la piedra artificial.