CH651534A5 - Verfahren zum herstellen keramischer fasern bzw. wollen. - Google Patents

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CH651534A5 CH7440/80A CH744080A CH651534A5 CH 651534 A5 CH651534 A5 CH 651534A5 CH 7440/80 A CH7440/80 A CH 7440/80A CH 744080 A CH744080 A CH 744080A CH 651534 A5 CH651534 A5 CH 651534A5
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Description

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von neuen keramischen Fasern bzw. Wollen, die insbesondere für die Bauindustrie von Interesse sind und sich durch gute Wärme- und Schall-Dämmeigenschaften, Festigkeit, geringe Wasseraufnahme sowie günstige Verarbeitbarkeit und Manipulation auszeichnen.
Eine Reihe von Untersuchungen hat gezeigt, dass sich unter Vermeidung der Schwierigkeiten beim Einsatz von üblichen Schlacken und Aschen, Flugaschen allein oder Kombinationen von Flugasche (aus Verbrennungsanlagen) mit Glas und/oder Schmelzhilfen zu Schmelzen verarbeiten lassen, welche keramische Fasern mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern imstande sind.
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Es ist daher insbesondere Ziel der Erfindung, unter Umgehung der bisher eingesetzten Schlacken und unter Einsparung wertvoller Rohstoffe das umweltbelastende Abfallprodukt Flugasche und gegebenenfalls ein weiteres, umweltbelastendes und an sich wertvolles Altprodukt, nämlich, insbesondere auch farbiges, Altglas, unter Herstellung einer wertvollen keramischen Faser einer wirtschaftlich sinnvollen Verwertung zuzuführen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Herstellen keramischer Fasern bzw. Wollen aus einem geschmolzenen Ansatz auf Basis von silikathaltigen Verbrennungsrückständen von fossilen Brennstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ansatz eine Komponente a, oder ein Gemisch aus der Komponente a und einer Komponente b oder ein Gemisch aus der Komponente a und einer Komponente c oder ein Gemisch aus den Komponenten a, b und c enthält, wobei die Komponenten a, b und c die folgenden sind:
a: Flugasche b: mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alkalioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-AlkaIicarbonate, (Erd)-Alkaliphos-phate, (Erd)-Alkalifluoride, (Erd)-Alkalisilikate, Kryolithe und Feldspäte, und c: technisches Glas, wobei dieser Ansatz bei 700 bis 1650 °C aufgeschmolzen und aus der Schmelze gesponnen wird.
Es wurde gefunden, dass man einen Teil der Flugasche bzw. der im Gemisch vorhandenen Flugasche, nämlich 20-80 Masse-% der Flugasche, durch einen Mergel ersetzen kann und dabei die Eigenschaften der auf Flugaschebasis aufgebauten Fasern erhalten bleiben.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, 5-30 Masse-% der Flugasche durch Sande, insbesondere Alt-Formen-Sande, zu ersetzen, wobei ebenfalls die Eigenschaften der Fasern erhalten bleiben. Diese Möglichkeit des teilweisen Ersatzes der Flugaschen durch Mergel bzw. Sande gilt für alle im folgenden beschriebenen bevorzugten Schmelzen bzw. Mischungen.
Bevorzugt sind solche Fasern und Wollen, die aus einer Schmelze aus a) 20-80 Masse-%, insbesondere 25-65 Masse-%, Flugasche,
b) 0-20 Masse-%, insbesondere 10-20 Masse-%, anorganischer Schmelzhilfe aus der oben genannten Gruppe und c) 80-20 Masse-%, insbesondere 65-25 Masse-%, Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
Vorteilhaft sind, wie weiters gefunden wurde, auch Fasern und Wollen, die aus einer Schmelze aus a) 20-80 Masse-%, insbesondere 25-65 Masse-%, Flugasche,
b) 80-20 Masse-%, insbesondere 65-25 Masse-%, anorganische Schmelzhilfe aus der oben genannten Gruppe und c) 20-0 Masse-%, insbesondere 10-0 Masse-%, Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
Eine für die Fasern günstige Ausgangsschmelze enthält 25 bis 65 Masse-% Flugasche, 30 bis 60 Masse-% Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 bis 30 Masse-% anorganische Schmelzhilfe, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze. Gemäss einer weiteren Variante haben sich Fasern auf Basis einer Schmelze aus 35 bis 55 Masse-% Flugasche, 25 bis 50 Masse-% Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 bis 20 Masse-% anorganische Schmelzhilfe ausgezeichnet bewährt. Besonders bewährt haben sich Fasern und Wollen auf Basis einer Schmelze von 40 bis 80 Masse-% Flugasche und 60 bis
20 Masse-% mindestens einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO.
Die neuen Fasern stellen, wie einschlägige Versuche gezeigt haben, ein vollwertiges, in der Bauindustrie unmittelbar einsetzbares Produkt dar.
Die Fasern lassen sich insbesondere als Füllmittel und/ oder Verstärkungselemente in Baustoffen aller Art oder direkt in Form von «Wollen», Geweben, Filzbahnen, Vliesen, Faserbahnen oder dergleichen und bevorzugt als Baustoff mit ausgezeichneten Schall- und Wärme-Dämm-Eigenschaf-ten einsetzen.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Fasern bzw. Wollen können a) direkt als solche in Baustoffgemische eingearbeitet und z. B. mit (hydraulischen) Bindemitteln, wie etwa Kalk, Zement, Phosphaten, Wasserglas, oder beispielsweise auch Kunstharzen zu Mörteln, Verputzen oder Formkörpern wie z. B. Formsteinen, gebunden und verarbeitet werden und bilden in den schliesslich z.B. an Luft oder in Dampf ausgehärteten Gemischen eine Art Füll- und/oder Verstärkungsmatrix, oder aber b) die Fasern werden - gegebenenfalls gleich bei ihrer Herstellung - zu keramischer Wolle, zu Geweben, Faserbahnen, Filzen oder Vliesen verarbeitet, die gegebenenfalls mit Bindemitteln, wie z. B. Phenolharzen, verstärkt, in Form von Dämmelementen aller Art, Dämm-Platten und verlegungsfertigen Bahnen Einsatz finden können. Zusätzliche Verwendungsmöglichkeit für die Fasern besteht im Einsatz als Filterstoffe, da sie chemikalienresistent sind.
Die erfindungsgemässen Fasern können, wenn sie langfaserig vorliegen, als zugaufnehmende Verstärkungselemente in Kunststoffe, wie z.B. Platten, Auskleidungen usw. eingebracht werden.
Die neuen Fasern zeichnen sich durch hohe Festigkeit, hohe Geschmeidigkeit, geringe Sprödigkeit, geringe Wasseraufnahme, hohe Säure- und Chemikalienbeständigkeit, sowie hohes Wärme- und Schall-Isolier- und -Dämmvermögen aus. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit der wirtschaftlichen Verwertung der stark umweltbelastenden Abfallprodukte Flugasche und gegebenenfalls auch Altglas.
Der Ansatz wird bei 700 bis 1650 °C aufgeschmolzen und dann versponnen.
Nach dem Spinnvorgang kann eine Bindung der Fasern aneinander erfolgen. Diese abschliessende Bindung der Fasern aneinander kann je nach gewünschtem Zweck auch unterbleiben. Sie ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Fasern bzw. Wollen in Form von Vliesen oder Filzbahnen übergeführt werden sollen. Zur Bindung, insbesondere in der Wärme, sind vernetzende und hitzehärtbare Harzsysteme, wie z. B. Phenolharze, Harnstoffharze oder Epoxidharze bevorzugt. Dabei kann so vorgegangen werden, dass sofort beim Entstehen der Fasern, also noch wenn sie heiss sind, das Harz auf die sich bildende Wolle aufgetropft oder gesprüht wird, und dort unter Vernetzung die gewünschte Bindung bildet. Die Fasern oder Wollen können aber auch mit üblichen Bindemitteln, also z.B. Kunstharzen, aber auch beispielsweise mit hydraulischen Bindemitteln, wie z.B. Zement, unter Bildung von Bausteinen aneinander gebunden werden.
Bevorzugt wird zur Herstellung der zu verspinnenden Schmelze eine Flugasche mit einer Partikelgrösse wie sie oben beschrieben ist, eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass bei Einsatz derartig aufgebauter Flugaschen die Bereitung der Schmelze bzw. auch die Bereitung von Formkörpern vor dem Schmelzen problemlos ist.
Bevorzugt werden nach dem erfindungsgemässen Verfahren Fasern und Wollen hergestellt, welche die Komponenten a, b und c in den vorher angegebenen bevorzugten
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Mengenverhältnissen enthalten. Dazu geht man von Flugasche direkt oder von Mischungen der Ausgangskomponenten in den für die Spinnschmelze oben angegebenen Mengenverhältnissen aus.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung, also beim Spinnen der Faser aus Schmelzen auf Flugaschenbasis, mit den oben näher beschriebenen, erfindungsgemässen Zusammensetzungen, wesentlich weniger Abfall - der üblicherweise in Form von Kügelchen auftritt - anfällt als üblicherweise bei Mineralfasern, dass also die Faserausbeute infolge der neuartigen Zusammensetzung der Ausgangsmischung höher ist als bei den bisher bekannten Mineralfaser-Produktionsprozessen.
Es hat sich zur Herstellung der Fasern und Wollen als günstig erwiesen, wenn man die Flugasche bzw. das Gemisch der Ausgangskomponenten mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser und/oder Klebstoffen, wie beispielsweise Wasserglas, Phosphate, anorganischen Bindemitteln, z. B. Zement oder Kalk-Hydrat, Melassen und/oder Kunstharzen in Formkörper, beispielsweise Briketts oder Pellets, überführt und diese dem Schmelzvorgang unterwirft. Bevorzugt werden die «Briketts» in einem Schachtofen, insbesondere in einem Kupol-Ofen, in die Spinnschmelze übergeführt.
Eine andere und üblicherweise angewandte Möglichkeit besteht darin, dass man ein, gegebenenfalls feinteiliges, Gemisch der Ausgangskomponenten in einen Elektroschmelzofen einbringt und dort dem Schmelzvorgang unterwirft. Es erfolgt also ein gleichmässiges Schmelzen zu einer grösseren Menge Schmelze, welche zum Verspinnen abgezogen wird.
c Beim Verspinnen selbst kann man so vorgehen, dass man die Schmelze durch Spinndüsen führt. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn beispielsweise lange Verstärkungsfasern gewünscht werden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass man zum Spinnen von Wolle mindestens einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner (multi wheel Spinner) führt.
10
Man kann aber auch vorsehen, dass man die Schmelze mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luft- oder Dampfstromes, in die erfindungsgemässen Fasern bzw. Wollen überführt.
15
Besonders vorteilhaft ist es, einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller zu führen und zusätzlich mittels Luft- oder Dampfstrom in die Fasern bzw. Wolle überzuführen. Die erfindungsgemässen Fasern sind sehr fein
20 und haben eine Stärke im Bereich von 2 bis 15 jxm, insbesondere von 5 bis 8 (im.
Die neuen Fasern bzw. deren Herstellung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.
25
Beispiel 1
Feingepulverte Mischungen (Korngrösse bis 50 (im) der aus Tabelle 1 ersichtlichen Ausgangs-Komponenten wurden
30 in den dort ersichtlichen Masseverhältnissen innig gemischt und zu für die Untersuchung im Hochtemperatur-Heizmi-kroskop geeigneten zylindrischen Proben 1 bis 12 verarbeitet.
35
Tabelle 1
Probe Zusammensetzung Nr.
1 handelsübliche Glaswolle (Vergleich)
2 «Rockwool» (Basaltwolle) (Vergleich)
Flugasche Glas** Schmelz- Art der Masse-% Masse-% hilfe Schmelzhilfe
Masse-%
3 80
20
-
4 60
40
-
5 60
20
20
Ca-Borat
6 75
20
5
Ca-Borat
7 75
20
5
Borax*
8 75
20
5
Wasserglas'
9 60
20
20
Borax*
10 60
20
20
Wasserglas'
11 75
20
5
Soda
12 60
20
20
NaHC03
* wasserfrei
** Haushalts- und Industrie-Altglas
Die so hergestellten Proben wurden im Heizmikroskop unter Standardbedingungen beobachtet und die jeweils beim Sinterbeginn, beim Erweichungspunkt (Beginn eines teigartigen Zustandes), beim Halbkugelpunkt (Probe bildet eine Halbkugel an der Oberfläche) und beim Flüssigkeitspunkt
(Probe geschmolzen) herrschende Temperatur bestimmt. Die 65 folgende Tabelle 2 zeigt die Resultate. Die Viskosität der Schmelze lag bei den Proben 3 bis 12 im Bereich zwischen 5 und 100 dPas (Dezi-Pascal-Sekunden).
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6
Tabelle 2
Probe
Sinterbeginn
Erweichungs
Halbkugel
Flüssigkeits
Nr.
°C
punkt °C
punkt °C
punkt CC
1
600
680
850
1100
2
750
1230
1240
1255
3
1000
1190
1250
1315
4
770
1030
1100
1260
5
620
890
1020
1200
6
770
1160
1190
1250
7
770
Blasenbildung
1170
1260
(Entgasen)
8
—
1180
1210
1270
9
600
750
1050
-
(Blasen)
10
800
1060
1170
1270
11
830
1180
1220
1300
12
730
1140
1230
1280
Im praktischen Versuch auf einer Pilot-Spinnanlage zeigte sich, dass die Proben 3 bis 12 in einem Temperaturbereich von 1300 °C, insbesondere 1350 °C bis 1400 °C, im Luftstrom zu einer geschmeidigen Wolle mit einer Faserstärke von 4 bis 9 |xm und guten Eigenschaften Verblasen werden konnten.
20
Beispiel 2
Es wurden feingepulverte Mischungen der aus der folgenden Tabelle 3 ersichtlichen Komponenten, wie in Beispiel 1 angegeben, gemischt und nachher deren Faserbildungsei-25 genschaften einer praxisorientierten Spinnfähigkeits-Prüfung unterzogen:
Tabelle 3
Probe Zusammensetzung Nr.
Flug- Glas Schmelz- Art der Flüssig asche Masse-% hilfe Schmelzhilfe keits-Masse-% Masse-% punkt
°C
13
80
-
20
Dolomit
1420
14
65
20
15
10 Dolomit/ 5 CaF2
1320
15
65
20
15
10 Dolomit/ 5 Borax*
1310
16
60
25
15
10 Magnesit/ 5 Borax*
1310
17
70
—
30
20 Kalkstein/ 10 Magnesit
1370
18
65
(davon
—
35
20 Kalkstein/ 10 Dolomit/
50 Masse-%
5 CaF2
1360
Mergel)
* wasserfrei
Durch anorganische Zusätze kann eine Entfärbung der Schmelze und der Fasern erreicht werden. Die Proben 13 bis 18 konnten bei Temperaturen zwischen 1350 und 1400 °C auf dem Spinnteller zu einer keramischen Wolle aus feinen etwa 5 bis 8 |xm dicken geschmeidigen Fasern versponnen werden.
Beispiel 3
Es wurden aus der unten angeführten Mischung 19 t Briketts in Nussform 4x4x2 cm3 auf einer Brikettiermaschine hergestellt. Die eingesetzte Mischung der Ausgangskomponenten hatte folgende Zusammensetzung:
a: Flugasche 50,7%
b: Kalkstein 16,9%
Magnesit 16,9%
Bindemittel: Melasse 4,7%
Wasser 2,4%
Kalkhydrat 8,4%
55
Das Schüttgewicht betrug 833 g/1 (Briketts).
In einem Kupol-Ofen wurden diese Briketts geschmolzen. Der Sinterbeginn lag bei 1300 °C, hier entnommene Proben zeigten bräunliche Farbe. Die Vollschmelze wprde bei
60 1370 °C erreicht, die entnommenen Proben waren leicht grau gefärbt. Die Schmelze wurde einem Spinnrad zugeführt und es wurde eine hochwertige Mineralwolle, Faserstärke 5 bis 8 um, erzielt. Die erhaltene Wolle hatte hellgraue Farbe.
65 Beispiel 4
Die im folgenden beschriebene Schmelze I wurde in einem Kupol-Ofen bei 1350 °C, die Schmelze II im Elektroschmelzofen hergestellt:
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Schmelze 1:1350X Schmelze II: 1360 °C
20 Masse-% Elektrofilterasche 36 Masse-% Flugasche
(Briketts 2x4x4 cm3) 30 Masse-% Mergel (Korn 45-65 mm)
45 Masse-% Mergel (Korn 45-65 mm) 10 Masse-% Magnesit
35 Masse-% Dolomit (Korn 45-65 mm) 10 Masse-% Kalkstein
14 Masse-% Dolomit (Flugasche, Magnesit, Kalkstein und Dolomit als Briketts 2x4x4 cm3)
Die Schmelze I wurde über einen Vierrad-Spinner geführt und weisse Fasern von 3 bis 8 um Dicke wurden erhalten.
Die Schmelze II wurde mittels Luft-Strom zu hellgrauer Mineralwolle (Faserdicke 5 bis 9 (im) versponnen.
Beispiel 5
Auf den Elektrofiltern eines steinkohle-gefeuerten kalorischen Kraftwerkes abgeschiedene Flugasche wurde, wie sie 15 ist, in einem Elektro-Schmelzofen auf eine Temperatur von 1620 bis 1640 °C gebracht und in eine Schmelze übergeführt, welche im Luftstrom zu einer Steinwolle mit graubrauner Farbe und einer Faserstärke von 3 bis 9 (im versponnen wurde.
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Claims (9)

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1. Verfahren zur Herstellung keramischer Fasern bzw. Wollen aus einem geschmolzenen Ansatz auf Basis von sili-kathaltigen Verbrennungsrückständen von fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz eine Komponente a, oder ein Gemisch aus der Komponente a und einer Komponente b oder ein Gemisch aus der Komponente a und einer Komponente c oder ein Gemisch aus den Komponenten a, b und c enthält, wobei die Komponenten a, b und c die folgenden sind:
a: Flugasche b: mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alkalioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-Alkalicarbonate, (Erd)-Alkaliphos-phate, (Erd)-Alkalifluoride, (Erd)-Alkalisilikate, Kryolithe und Feldspäte, und c: technisches Glas, wobei dieser Ansatz bei 700 bis 1650 °C aufgeschmolzen und aus der Schmelze gesponnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz Filterasche aus kalorischen Kraftwerken als Flugasche enthält.
2
PATENTANSPRÜCHE
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Flugasche in aufwendigen Filteranlagen gesammelt. Die dabei anfallende Flugasche hat bis heute nur in unzureichendem Umfang einer wirtschaftlichen Verwendung zugeführt werden können, wobei dieses Material als Zuschlagstoff und Füller bei der Herstellung von Mauersteinen, Beton, Stras-sendecken und sonstigen Baustoffen benützt wurde. Grössere Mengen der Flugasche müssen aber heute immer noch als wertloser Abfall mit entsprechendem Aufwand deponiert werden. Da Flugasche hiezu nicht trocken transportiert oder deponiert werden kann, wird diese in der Regel mit Wasser zu einer plastischen Masse angeteigt verfrachtet und in diesem Zustand deponiert. Solche Deponien verursachen grosse Schwierigkeiten durch Staubbildung und in der Folge ebenfalls grosse Schwierigkeiten bei der Begrünung und können durch Erosion und Rutschungsgefahr zu einem grossen Umweltproblem werden.
Allein in Österreich fallen im Jahr 1 bis 2 Millionen t Flugaschen an und es ist daher verständlich, dass insbesondere in den letzten Jahren in verstärktem Masse nach Anwendungsmöglichkeiten für diese umweltbelastenden Aschen gesucht wurde.
Es existiert eine grosse Zahl von Veröffentlichungen, in welchen die Verwertung insbesondere von Rost-Aschen bzw. -Schlacken für die verschiedensten Zwecke beschrieben ist. So ist z. B. vorgeschlagen worden, Rostaschen in gemahlenem oder stückigem Zustand Zementen zuzusetzen oder aber durch Sinterung von Kessel- oder Müllschlacken bzw. Rostaschen, gegebenenfalls unter Zusatz von feinzerteilten Flussmitteln Steinzeuge herzustellen.
Weiters wurde versucht, Aschen und insbesondere Schlacken verschiedener Provenienz einer Verwertung zuzuführen, indem sie gegebenenfalls nach Zugabe von Schmelzhilfen zu Wollen oder dergleichen versponnen wurden. So beschreiben die DE-OS 2 729 696 und die äquivalente GB-PS 1 529 288 die Herstellung von sogenannten «Mineral-woll»-Produkten auf dem Weg, ein feinverteiltes Ausgangsmaterial mit einem hydraulischen Bindemittel zu Briketts umzuformen, welche dann in eine Schmelze umgewandelt werden, die zur gewünschten Wolle verarbeitet wird. In die Mischung aus Ausgangsmaterial und hydraulischem Bindemittel wird dort zwingend ein feines anorganisches Material mit einem ausgesprochen hohen Si02-Gehalt von mindestens 75% SiOz eingeführt. Als solches hochkieselsäurehalti-ges Material werden in der Tabelle auf Seite 10 dieser DE-OS Mischungen von Calziumsilikat, Flugasche aus der Fer-rosilizium-Produktion, welche bekanntlich einen sehr hohen Si02-GehaIt von über 80% aufweist (übliche Flugasche hat dagegen einen Si02-Gehalt von höchstens etwa 60 Masse-%), gemahlenes Glaspulver oder Wasserglas (wobei diese Zusätze jeweils alternativ vorgesehen sind) mit grossen Mengen Kies, also Quarzsand, (praktisch reines Si02) geoffenbart. Im Ausgangsmaterial selbst wird gemäss der Tabelle die bei der Produktion der Steinwolle anfallende Abfallwolle eingesetzt.
In der GB-PS 931 199 ist eine direkt mit einer Feuerung in Verbindung stehende Vorrichtung beschrieben, in welche eine ökonomische Produktion von Steinwollen bzw. -filzen direkt aus den heissen Aschen bzw. Schlacken erfolgt.
Schliesslich ist in der US-PS 2 300 930 ein Verfahren beschrieben, bei welchem aus Rost-Aschen, also Schlacken, welche bei der Verbrennung fester fossiler Brennstoffe entstehen und unter dem Verbrennungsraum ausgetragen werden, nach Zugabe von Flussmitteln, nämlich Kalkstein oder Dolomit, unter Abtrennung von Eisen bei reduktiven Bedingungen eine Steinwolle erzeugt wird.
Aus der Fachliteratur ist weiters bekannt, dass bei der Herstellung von Fasern aus üblichen Aschen oder Schlacken Glas zugesetzt werden kann.
Weiters ist es schon seit geraumer Zeit üblich und bekannt, Glas direkt zu Fasern und Wollen zu verspinnen.
Nachteile der aus Verbrennungsanlagen, wie z.B. Kraftwerken, stammenden Schlacken bzw. Rostaschen, die bei dei Verwertung Probleme mit sich bringen, sind u.a. die je nach eingesetztem fossilen Brennstoff oft stark schwankende Zusammensetzung sowie insbesondere höhere Gehalte an CaO von 30 Masse-% und mehr, an Alkalien und S03. Als Folge der ungleichmässigen Zusammensetzung bzw. auch der schwankenden Phasenzusammensetzung schwanken auch die für die Herstellung von Fasern entscheidenden Schmelzbzw. Sintereigenschaften dieser Aschen und sind daher nur durch meist aufwendige Kontrolle und ausgleichende Zusätze einigermassen konstant zu halten.
Es wurde nun gefunden, dass Flugaschen aus Verbrennungsanlagen - also nicht solche aus einer Ferrosilizium-oder sonstigen Erz-Produktion - verschiedene Vorteile zeigen, die ihren Einsatz für die Produktion von Fasern begünstigen. Eine Mahlung vor dem Überführen in eine Schmelze erübrigt sich vollkommen, sie weisen günstigen Sieblinienaufbau sowie weiters im Vergleich zu den bisher eingesetzten Rostaschen und Schlacken wesentlich gleichmässigere Zusammensetzung und daher besser steuerbare Viskositätswerte und Schmelzeigenschaften auf. Grund für die letztgenannte Eigenschaft ist u.a. die gleichmässigere Zusammensetzung der Flugaschen aus Verbrennungsanlagen. Die Analysenwerte von typischen Flugaschen (Elektrofilteraschen) zeigt die folgende Tabelle:
Komponente Gehalt
Si02 etwa 40-60 Masse-%
A1203 etwa 20-30 Masse-%
CaO etwa 1-15 Masse-%
Fe203 etwa 2- 8 Masse-%
MgO < 5 Masse-%
Alkalioxide < 3,5 Masse-%, insbesondere < 1 Masse-% S03 <3 Masse-%, insbesondere < 1,5 Masse-%
C bis zu 15 Masse-%, insbesondere
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz Altglas als technisches Glas enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche durch Mergel modifiziert ist, wobei der Flugaschegehalt der modifizierten Flugasche 20 bis 80 Masse-% beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche durch Sand modifiziert ist, wobei der Flugaschegehalt der modifizierten Flugasche 70 bis 95 Masse-% beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche durch gebrauchte Giessereiformsande modifiziert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 20 bis 80 Masse-% Flugasche, 0 bis 20 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 80 bis 20 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 25 bis 65 Masse-% Flugasche, 10 bis 20 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 65 bis 25 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 20 bis 80 Masse-% Flugasche, 80 bis 20 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 20 bis 0 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 25 bis 65 Masse-% Flugasche, 65 bis 25 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 10 bis 0 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 25 bis 65 Masse-% Flugasche, 5 bis 30 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 30 bis 60 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 35 bis 55 Masse-% Flugasche, 5 bis 20 Masse-% Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und 25 bis 50 Masse-% technischem Glas, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes, gebildet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz aus 40 bis 80 Masse-% Flugasche und 20 bis 60 Masse-% Schmelzhilfe ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO gebildet ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz bei 1000 bis 1450 °C aufgeschmolzen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz aufgeschmolzen wird, in dem die Flugasche zu 10 bis 20 Masse-% Korngrössen
> 100 um und zu 10 bis 60 Masse-% Korngrössen von 50 bis 100 um und der Rest Korngrössen < 50 um aufweist, wobei die Teilchen zu 60 bis 98 Masse-% aus Glasphase gebildet sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz aufgeschmolzen wird, in dem die Flugasche zu 10 bis 20 Masse-% eine Korngrösse > 100 p.m und zu 10 bis 35 Masse-% Korngrössen von 50 bis 60 |im und der Rest Korngrössen < 50 |xm aufweist, wobei die Teilchen zu 80 bis 95 Masse-% aus Glasphase gebildet sind.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz in feinteiliger Form aufgeschmolzen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz vor dem Aufschmelzen mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser und/oder Klebstoffen, wie beispielsweise Wasserglas, Phosphaten, anorganischen Bindemitteln, insbesondere Zement oder Kalk-Hydrat, Melasse und/oder Kunstharzen in Formkörper, vorzugsweise in Briketts oder Pellets, übergeführt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz in einem Kupol- oder Elektroschmelzofen aufgeschmolzen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spinnen der Fasern die Schmelze durch Spinndüsen geführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spinnen von Wolle mindestens ein Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner geführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luft- oder Dampfstromes, in die Fasern bzw. Wollen übergeführt wird.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller geführt und zusätzlich mittels Luftoder Dampfstrom in die Fasern bzw. Wollen übergeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bzw. die Fasern der Wollen nach ihrer Bildung aneinander gebunden werden.
25. Keramische Fasern bzw. Wollen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 24.
Bei der Verbrennung fossiler fester Brennstoffe, vornehmlich von Kohlen und Koksen, in Grossanlagen, wie z.B. Heizwerken, thermo-elektrischen Kraftwerken oder dergleichen, fallen grosse Mengen von Asche an, die als Rostasche unter dem Brennraum bzw. als Flugasche im Austrag der Verbrennungsanlage anfallt. Um eine Umweltverschmutzung soweit wie möglich zu vermeiden, wird diese s
10
15
20
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30
35
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45
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9-10 Masse-%
(neue Aschen: 3-6 Masse-%)
Auffallend an diesen Aschen ist der relativ hohe Gehalt an Si02 sowie die relativ geringen Gehalte an CaO und Alkalien.
Die Korngrössenverteilung einer typischen Filterasche zeigt folgendes Bild:
Anteile > 100 (im: etwa 10-20 Masse-%
Anteile von 50-100 (im: etwa 10-60 Masse-%, insbesondere 10-35 Masse-%
Anteile < 50 um: Rest auf 100 Masse-%, wobei die Partikel etwa 60-98%, vorzugsweise 80-95%, glasige Komponenten enthalten und gegebenenfalls innen hohl ausgebildet sind.
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