CH621319A5

CH621319A5 - Process for producing mineral wool products

Info

Publication number: CH621319A5
Application number: CH810377A
Authority: CH
Inventors: Kjeld Holbek
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1981-01-30
Also published as: GB1529288A; FI772044A7; SE418737B; FR2356605A1; NO772349L; NL7707203A; DK302076A; DE2729696A1; US4287142A; SE7707653L; BE856367A; ATA470577A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Mineralwollprodukten, bei dem man aus teilchenförmigen Materialien und einem hydraulischen Bindemittel eine formbare Mischung bildet, diese Mischung zu Formkörpern formt, die Formkörper bis auf Schmelztemperatur erwärmt und aus der dabei gebildeten Schmelze Mineralwollprodukte bildet.

Aus der schwedischen Patentschrift Nr. 205 247 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem Portlandzement, Ton oder Wasserglas als Bindemittel für die Bildung der Formkörper verwendet werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass der Schmelzvorgang in den für die Mineralwollherstellung üblicherweise benutzten Öfen bei der Verwendung dieser vorbekannten Formkörper nicht einwandfrei abläuft. Dies beruht darauf, dass die Druckfestigkeit solcher Formkörper wesentlich abnimmt, wenn die Formkörper auf eine Temperatur von mehr als 500° C erwärmt werden. Die Formkörper haben daher eine Tendenz, bei grossen Ofentemperaturen in Pulver oder Staub zu zerfallen. Das Vorhandensein eines solchen feinen, pulver- oder staubförmigen Materials im Ofen behindert den Schmelzvorgang, weil es der angestrebten Strömung der Luft und der Flammgase im Ofen entgegenwirkt. Das Vorhandensein des feinen, teilchenförmigen Materials bewirkt daher die Bildung einer grossen Ansammlung von Schmelze, d. h. einer grossen Lache, mit einer grossen Temperatur, während ein allmähliches Abschmelzen an der Oberfläche der Formkörper angestrebt wird, so dass eine stetige Luftzufuhr und eine stetige Ausströmung der Flammgase erfolgt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit günstigeren Schmelzbedingungen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der einleitend angegebenen Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mischung ein teilchenförmiges, anorganisches Material mit mindestens 75 Gew.% Si02 enthält, wobei die durchschnittliche Teilchengrösse dieses Materials kleiner als 100 fim ist.

Die Beifügung eines Si02-haltigen Feinmaterials zur Mischung, aus der die Formkörper gebildet werden, ergibt nun den unerwarteten Vorteil, dass das Si02 beim Erhitzen der

Formkörper mit deren übrigen Ausgangsmaterialien reagiert und dadurch die Formkörper bei Temperaturen von beispielsweise 500° C und mehr zusammenhält, bei denen die Bindewirkung des hydraulischen Bindemittels weitgehend abgenommen hat. Die Zugabe des Si02-haltigen Feinmaterials bewirkt daher, dass die Formkörper ihre Form beibehalten, bis an ihren Oberflächen der Abschmelzvorgang einsetzt.

Dies ermöglicht, im Ofen die gewünschte Gasströmung aufrechtzuerhalten und eine relativ kurze Schmelzzone zu erzielen.

Als Si02-haltiges Feinmaterial kann im Handel erhältliches, annähernd reines Si02-Pulver verwendet werden, das unter den Handelsnamen (eingetragene Marken) Cab-O-Sil und Aerosil verkauft wird. Ein anderes geeignetes Si02-haltiges Material ist Flugasche, und zwar insbesondere die bei der Herstellung von Ferrosilicium anfallende Flugasche. Der Si02-Gehalt von solcher Flugasche beträgt normalerweise mehr als 90%.

Die durchschnittliche Teilchengrösse des Si02-haltigen Feinmaterials muss, wie angegeben, kleiner als 100//m sein . und ist vorzugsweise kleiner als 50 fim und am vorteilhaftesten kleiner als 1 fim. Solch feine Materialteilchen haben eine ausreichende Reaktivität, um mit den übrigen Komponenten der Formkörper zu reagieren und die Formkörper bei Temperaturen vom Zerfall zu bewahren, bei denen die Bindewirkung des hydraulischen Bindemittels nachzulassen beginnt.

Vorteilhafterweise fügt man eine Menge von Si02-haltigem Feinmaterial bei, die bis zu ungefähr 30 Gewichtsprozent des Trockengewichtes aller Komponenten der Formkörper beträgt. Wenn das Si02-haltige Feinmaterial in Kombination mit Portlandzement verwendet wird, ist es normalerweise ausreichend, wenn der Anteil des Si02-haltigen Feinmaterials etwa 5% beträgt.

Das erfindungsgemässe Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass es eine wirtschaftlichere Herstellung von künstlicher Mineralwolle und die Verhinderung eines gewichtigen Umweltverschmutzungsproblems ermöglicht. Bei der Herstellung entsteht nämlich eine beträchtliche Menge von Abfallprodukten. Diese Abfallprodukte, deren Menge etwa 25—30% des Ausgangsmaterials beträgt, bestehen teils aus Ofenschlacke, teils aus Ablagerungen, nämlich Mineralwolle und sogenannte Perlen, am Boden der Spinn-Kammer, in der die Schmelze in Fasern umgewandelt wird. Der grösste Teil dieser Abfallmaterialien besteht aus kleinen Teilchen, so dass die Abfallmaterialien bisher nicht wieder dem Ofen zugeführt werden konnten, ohne die weiter vorn diskutierten Probleme zu verursachen. Wenn man diese Abfallmaterialien jedoch mit andern üblichen Ausgangsmaterialien, einem hydraulischen Bindemittel und Si02-haltigem Feinmaterial vermischt, können sie dem Ofen wieder in einer Form zugeführt werden, die den Schmelzvorgang nicht nachteilig beeinflusst. Es ist daher nicht mehr nötig, die fraglichen Abfallprodukte zu besonderen Orten zu transportieren, wo die Abfallprodukte in der Natur gelagert werden können.

Da die Kosten für den Transport und die Lagerung dieser Abfallprodukte in vielen Ländern ziemlich hoch sind, können durch die Vermeidung dieser Kosten erhebliche Einsparungen erzielt werden. Ferner wird durch die Wiedereinführung der Abfallmaterialien in den Ofen der Bedarf an Rohstoffen gesenkt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht auch die Verwendung von mehreren Ausgangsmaterialien, die wegen ihrer physikalischen Beschaffenheit bisher nicht für die Herstellung von Mineralwollprodukten verwendbar waren. Daher wird es möglich, auf die aufwendige Beschaffung von bisher verwendeten Mineralien, wie Diabas, zu verzichten, bei der man etwa Gestein heraussprengen, dann zermalmen und sortieren mus-ste, um ein für die Herstellung von Mineralwolle geeignetes Ausgangsmaterial zu erhalten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens

5

10

IS

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

621 319

besteht darin, dass man Formkörper aus stark unterschiedlichen Materialien herstellen kann. Dies wiederum ermöglicht, Mineralwollprodukte mit einer grossen Vielfalt von Zusammensetzungen herzustellen, so dass praktisch jede Anforderung erfüllt werden kann. 5

Die Wiederverwendung von bei der Herstellung von Mineralwollprodukten anfallenden Abfallprodukten kann einen Mangel von Eisen zur Folge haben, weil ein Teil der in den_ Ausgangsmaterialien vorhandenen Eisenverbindungen im Ofen reduziert werden und dann als metallisches Eisen ausfallen. Dieser Mangel kann vermieden werden, indem man der Mischung der Ausgangsmaterialien einen Extrazusatz von Eisenverbindungen beifügt, so dass der Eisenverlust kompensiert wird.

Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Herstellung der Formkörper zuerst aus feinen Teilchen bestehende Ausgangsmaterialien, das trockne hydraulische Bindemittel, etwa Portlandzement, und das Si02-haltige Feinmaterial miteinander vermischt und dieser Mischung nachher Wasser beigefügt.

Die so gebildete, wasserhaltige Mischung wird gerührt und dann in Giessformen eingebracht, die vibriert und anschliessend ruhend stehen gelassen werden. Nach etwa 24 Stunden können die Formkörper aus den Giessformen herausgenommen und in einen Schmelzofen eingebracht werden. Sie haben in diesem Zeitpunkt eine Druckfestigkeit von etwa 60 kp/cm2, was als ausreichend erachtet wird.

Die Formkörper können auch durch Pressen, Walzen oder Extrudieren geformt werden.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es wurde eine Anzahl würfelförmiger Formkörper mit Abmessungen von 10-10 -10 cm gemäss den vorbekannten Verfahren (ohne Si02-haltiges Feinmaterial) und gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt. Die Druckfestigkeit der Formkörper wurde bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Zusammensetzungen der verschiedenen Formkörper und die nach deren Erhitzen auf verschiedene Temperaturen gemessene Druckfestigkeit sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

15

Tabelle

Probe-Formkörper Nr. 1 2 3 4 5

Zusammensetzung

Mineralwolle

40

in Gew. %

Abfallzement

10

Kalziumsilikat1

10

Asche von der

Ferrosilizium

herstellung

10

Glaspulver2

10

Sand (0-4 mm)

40

50

40

50

Wasserglas3

10

Druckfestigkeit in kp/cm2

20°C

102

81

>150

23

53

nach 14tägiger Lagerung

500°C

74

93

>150

20

38

und einer Wärmebehandlung

700°C

59

44

-150

18

20

bei einer Temperatur von:

900°C

42

38

-125

20

13

1100°C

0

65

0

14

1 Aus einem Gemisch von Kalk und Sand hergestellt.

2 Zermalmte Glaswolle.

3 Die Formkörper wurden vor der Lagerung in einem Trocknungskasten getrocknet.

Der verwendete Abfallzement besteht vorzugsweise aus feinen Teilchen. Die dem Probe-Formkörper Nr. 3 beigefügte Asche enthält mindestens 75 Gew.% SiÖ2, und die durchschnittliche Grösse ihrer Teilchen beträgt höchstens 100/;m. Wie aus der Tabelle ersichtlich, weisen die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten, Si02-haltiges Feinmaterial enthaltenden Formkörper (Probe-Formkörper Nr. 3) deutlich bessere Festigkeitseigenschaften auf als die andern, kein Si02-haltiges Feinmaterial aufweisenden Formkörper.

Die erfindungsgemässen Probe-Formkörper Nr. 3 wurden bei einer Temperatur von ungefähr 1500° C geschmolzen und mittels eines Mineralwollspinners in künstliche Mineralwolle so umgewandelt. Die so erhaltene Mineralwolle war von gleicher Qualität wie Mineralwolle, die ohne die Verwendung von Si02-haltigem Feinmaterial und ohne die Bildung von Formkörpern hergestellt worden war.

s

Claims

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1. Verfahren für die Herstellung von Mineralwollprodukten, bei dem man aus teilchenförmigen Materialien und einem hydraulischen Bindemittel eine formbare Mischung bildet, diese Mischung zu Formkörpern formt, die Formkörper bis auf Schmelztemperatur erwärmt und aus der dabei gebildeten Schmelze Mineralwollprodukte bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung ein teilchenförmiges, anorganisches Material mit mindestens 75 Gew. % Si02 enthält, wobei die durchschnittliche Teilchengrösse dieses Materials kleiner als lOO/im ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengrösse des Si02-haltigen Materials kleiner als 50 fim ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengrösse des Si02-haltigen Materials kleiner als 1 fim ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Si02-haltiges Material Flugasche verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Menge von Si02-haltigem Material beifügt, die bis zu 30% des Gesamtgewichts der Formkörper beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der Mischung Materialien verwendet werden, die bei der Herstellung von Mineralwolle entstandene Abfallmaterialien enthalten.