DD297630A5 - Verfahren zur herstellung von mineralfasern aus silikatischen rohstoffgemengen oder rohstoffgemischen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern unter Verwendung von silikatischen Anfallprodukten der Mineralfaserherstellung und/oder aus Rueckfuehrmaterial, der fuer den gaertnerischen Anbau genutzten Substratmaterialien auf Mineralfasergrundlage nach dem Elektroofenschmelzprinzip. Erfindungsgemaesz werden waehrend des Produktions- und Fertigungsbetriebes von Mineralfasern entstehende silikatische Anfallprodukte und/oder Rueckfuehrmaterialien der gaertnerisch genutzten Substratprodukte auf Mineralfasergrundlage aufbereitet, agglomerisiert und mit anderen Rohstoffkomponenten der Naturstein-, Huetten- und/oder NE-Metallindustrie gemischt und nach dem Elektroofenprinzip geschmolzen, wobei homogene silikatische Schmelzen entstehen, die zu Mineralfasern mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich mechanischer, thermischer und chemischer Bestaendigkeit fuehren sowie einen geringeren Schmelzperlengehalt aufweisen. Durch die Verwendung des erfindungsgemaeszen Rohstoffgemisches werden neben den materialoekonomischen Aspekten gleichzeitig die Belange des Umweltschutzes beruecksichtigt.{Abprodukte; Mineralfasererzeugnisse; Rueckfuehrmaterial; gaertnerischer Anbau; Aufbereitung; Agglomerisation; Rohstoff; Elektroofenschmelzprozesz; homogene Schmelze; Umweltschutz}
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern aus silikatischen Rohstoffgemengen oder Rohstoffgemischen für ein silikatisches Schmelzmaterial eines Produktionsprozesses der Mineralfasererzeugung, bei dem Rückführmaterialien als Rohstoffkomponente zur Herstellung von Mineralfasern genutzt werden.
Silikatische Schmelzen für die künstliche Erzeugung von Mineralfasern erfolgen nach dem bekannten Stand der Technik entweder
- aus grobstückigen Möllerungen in Schottergröße bestehend aus Basalten, Metabasiten (Diabasen, Amphiboliten) und ähnlichen Gesteinen, die auch teilweise mit geeigneten basischen Hüttenschlacken oder Kalkstein korrigiert werden, im Kupol-/Schachtofen oder
- aus feinkörnigen, pelletierten/brikettierten Rohstoffen der bereits genannten Kategorien, aus lockeren oder verfestigten Sedimentgesteinen (Tonschiefer, Beckentone) und geeigneten Sekundärrohmaterialien der Hütten- und NE-Metallindustrie oder deren Gemische im Schachtwannen-, Wannen- oder Elektroofen.
Es ist bekannt, bestimmte Rohstoffe für die Mineralfasererzeugung, insbesondere Abprodukte/Industrieanfallstoffe aus anderen Industriezweigen einzusetzen. Zur Nutzung der Abfälle aus der Mineralfaserherstellung wurden bereits die unterschiedlichsten Versuche unternommen.
So beschreibt die DE-AS 1021781 ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es ermöglichen, Abfälle kontinuierlich aufzubereiten und mittels Druck sowie Wärme das zusätzlich in das Faservlies eingebrachte Bindemittel unter Formgebung des Vlieses auszuhärten.
Mit der DD-PS 126441 wird ein Verfahren bekannt gemacht, nach dem Mineralfaserabprodukte einem in bekannter Weise gewonnenen Ziegelrohstoff zugesetzt werden und so zu dessen verbessertem Trockenverhalten beitragen.
Ein weiteres Verfahren wird in der EP-EB 115817 offengelegt, wonach die Abfallmaterialien aus der Mineralfasererzeugung mit Ton, Elektrofilterstaub, Kalk Diabas, Olivin und Koksstaub in bestimmten Gewichtsverhältnissen gemischt, zu zylindrischen Briketts geformt und in einem Schmelzofen zurückgeführt werden. Des weiteren wird in der DE-OS 3015250 offenbart, daß das Abfallprodukt der Mineralfaserherstellung mit unterschiedlicher Beschaffenheit vorzerkleinert, gemahlen, homogenisiert, klassiert, in Silos gesammelt und der eigentlichen Rohstoffcharge für eine Ofenwanne wieder aufgegeben wird.
Nach dem Verfahren gemäß DD-PS 140741 werden für die Produktion von Mineralfasern bisher noch nicht verwendete feinkörnige Rohstoffe und Sekundärmaterialien aus der Mineralfaserindustrie eingesetzt.
Nach der DD-PS 2005675 ist es bekannt, daß die Qualität der anorganischen Fasern durch den Einsatz von verfügbaren Roh- und/oder Industrieanfallstoffen verbessert wird.
Ein weiteres Verfahren wird mit der DE-OS 3308124 offengelegt, wonach aus einer Mineralfaserschmelze gewonnenes Fasermaterial und/oder Mineralstaub für die Herstellung eines Stoffgemisches für einen formbaren und danach aushärtenden Werkstoff verwendet werden. Die so hergestellten zementgebundenen Fremdkörper werden dem Schmelzprozeß wieder zugeführt.
In der DE-OS 3719201 wird ein Verfahren dargestellt, nach dem Fasergranulat, hergestellt aus komprimierten Bahnen durch Kardieren, für die Herstellung von thermischem und akustischem Dämmstoff wieder eingesetzt wird.
Die EB 2729696 weist bei der Mineralwolleherstellung als Einsatzstoffe im Produktionsprozeß anfallendes Material, Abfallzement, Siliziumdioxid enthaltende Flugaschen und Kies als bekannt aus.
Die US-PS 4617045 und 4720295 offenbaren eine kontrollierte Methode zur Herstellung einer homogenen Schmelze für die Produktion von Mineralfasern aus Mineraifaserproduktionsabfällen, Zementofenstaub, Bodenasche und Portlandzement im Kupolofen.
Dem gegenüber besteht in der SU-EB 1530577 die Rohstoffmasse für die Herstellung von Mineralfasern aus 100 Masseteilen Abfall der Mineralfaserproduktion, 10 bis 20 Masseteilen Zementstaub, 80 bis 90Masseteilen Ton.
Das Gemisch wird angefeuchtet und granuliert.
In der UD-PS 130782 werden Massen zur Isolierung hoher Temperaturen, z. B. für Wärmeerzeuger und Baukonstruktionen beschrieben, die aus 20 bis 95% Gassilikatbeton, 5 bis 55% mineralische Fasern, 0 bis 6,5% Schaumbildner, 3 bis 4,5% Bindemittel und bis 15% Härtebeschleuniger hergestellt werden.
Des weiteren bezieht sich die DD-PS 3 222793 auf Massen mit Bitumengrundlage für das Schließen von Überdeckungsfugen bei Dächern, die aus 1000ml Bitumen, 50 bis 100mi Weichmacher, 5 bis 20ml Haftmittel, 100 bis 150g Mineralfasern und 1000 bis 1500ml Gasbetongranulat bestehen.
Weiterhin wird in der DD-PS 275840 ein Verfahren zur Herstellung von silikatgebundenen Wärmdämmplatten erläutert, bei dem ein speziell aufbereitetes Silikatbindemittel mit Gesteins- und Schlackenwolle sowie anderen faserartigen Zuschlagstoffen unter Verwendung des Naßverfahrens zum Einsatz kommt.
Die nach dem bekannten Stand der Technik dargelegten Verfahren zur Nutzung der bei der Mineralfasererzeugung anfallenden silikatischen Produkte/Materialien weisen die unterschiedlichsten Nachteile auf. Diese bestehen im wesentlichen darin, daß ein erhöhter technisch-technologischer Aufwand an Aggregaten und Baugruppen für die unterschiedlichsten Aufbereitungs-, Sammel-, Mischungs- und Chargierprozesse sowie ein zusätzlicher Energieeinsatz zu verzeichnen ist, der die Materialökonomie entscheidend negativ beeinflußt.
Teilweise sind auch die in den Patentvorschriften offengelegten Verfahren und Erzeugnisse in der Praxis nicht bekannt.
Eine einfache Aufbereitung und Dosierung nach dem bekannten Verfahren der Technik zur Herstellung von Mineralfasern unter Verwendung von silikatischen Abprodukten mit unterschiedlichem Habitus für den Elektroofenschmelzprozeß ist dagegen nicht bekannt.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern zur Anwendung zu bringen, bei dem teilweise der Einsatz von silikatischem Recyclingmaterial oder von Rückführmaterial als eine kostengünstige Rohstoffkomponente unter Ausbildung einer homogenen Elektroofenschmelze zu qualitätssteigernden Effekten der Mineralfasern führt und die Umweltbelastungen durch Deponiemaßnahmen verringert werden.
Darlegung des Wosens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern aus silikatischen Rohstoffgemischen/ Rohstoffgemengen auf der Basis von in den einzelnen Prozeßstufen der Mineralfasererzeugung anfallenden Abprodukten mit verschiedenem Habitus und/oder Rückführmaterialien auf Mineralfasersubstratgrundlage unter Einsatz eines Elektroschmelzofens zu schaffen, mit dem unter Verwendung von Mineralfasersubstraten, insbesondere dem gärtnerischen Anbau, eine homogene silikatische Schmelze als Voraussetzung für qualitätsverbesserte Mineralfasern erzielt werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die silikatischen Anfallprodukte der Mineralfasererzeugung und/oder die Rückführmaterialien des gärtnerischen Anbaues auf Mineralfasersubstratbasis durch herkömmliche Mahlaggregate, vorzugsweise Kollergang zerkleinert, vergleichmäßigt, mit weiteren feinkörnigen Rohstoffen der Kategorie Andesite (Dacit bis Latitandesit) Basalte, Meabasite (Diabase, Amphibolite) und/oder verfestigte Sedimente (Tonschiefer, Beckentone) und/oder geeigneten Sekundärmaterialien der I lütten- und NE-Metallindustrie oder deren Gemische in bestimmten Mengenverhältnissen unter Beachtung der chemischen Zusammensetzung, gekennzeichnet durch den Säuremodul
SiO2 + AI2O3 CaO + MgO
von vorzugsweise 1,4 bis 2,6 als Splittfrakton versetzt werden.
Es ist im Sinne der Erfindung, das AusgangsgemischAgemenge mit einer geringfügigen Menge Zement von 5 Ma.-% sowie Anmachwasser auf bekannte Weise zu mischen und vor dem Wiedereinsatz in den Elektroschmelzofen zwischenzulagern, um eine optimale Agglomerisation der einzelnen Rohstoffbestandteile zu erreichen.
Es ist eine Ausführungsart der Erfindung, daß die Einbringung des zementgebundenen Anfallproduktes in das Elektroschmelzaggregat zur Herstellung von silikatischem Fasermaterial in einer Menge von 40 bis 70% zu einer homogenen Schmelze und damit zu einer Verbesserung sowohl von Einzelfaserqualitäten als auch zu qualitätserhöhenden Effekten der Mineralfasererzeugnisse führt.
Die Qualitätsverbesserungen beziehen sich insbesondere auf die Einzelfaserfestigkeiten, die thermische und mechanische Beständigkeit, die Gleichmäßigkeit des pH-Wertes sowie des Schmelzperlengehaltes.
Der erfindungsgemäße Rohstoff besitzt gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, daß er in einer feinkörnigen, Form für den Wiedereinsatz in der Mineralfasererzeugung bei einem Elektroofenschmelzbetrieb keine technischtechnologischen Veränderungen des Schmelzprinzips erfordert.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß der Einsatz von Zuschlagstoffen als Splittfraktion während des Mischvorganges des erfindungsgemäßen Rohstoffgemenges eine optimierende Wirkung im Transport- und Umschlagprozeß vom Rohstofflager zum Schmelzaggregat aufweist. Weiterhin ist es nach der Erfindung vorteilhaft möglich, durch die Verwendung des mit der erfindungsgemäßen Lösung charakterisierten Rohmaterials für die Herstellung von Mineralfasern im Elektroofen den Schmelzenergieeintrag um 10% zu senken.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die bisher in der Praxis nicht genutzten, unterschiedlichen Anfallprodukte der Mineralfaserindustrie und der silikatischen Anfallmaterialien aus den gärtnerischen Substratkulturen nach Aufbereitung mit einem minimalen technisch-technologischen Aufwand als hochwertiger, in seiner chemischen Zusammensetzung gezielt einstellbarer Rohstoff materialökonomisch bei der Herstellung von künstlich erzeugten Mineralfasern einsetzbar ist. Die Umweltbelastungen sind wegen entfallender Deponiemaßnahmen für die vorgenannten Anfallprodukte reduziert und der Einsatz von bergbaulich zu gewinnenden Rohmaterialien mengenmäßig gesenkt worden und die Ökologie in den tagebaulich zu nutzenden Gebieten kann erhalten bleiben. Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Mineralfasern werden auf der Grundlage von silikatischen Rohstoffen vorzugsweise Rohstoffkombinationen aus Naturgesteinen und Schlacken der Hütten- und NE-industrie oder deren Gemische aus im Wannen-, Kupol- oder Elektroofen hergestellten Schmelzen mittels den herkömmlichen Zerfaserungsaggregaten künstlich erzeugt.
Das auf einem Netzband abgesaugte Mineralfaservlies wird den Aggregaten und Baugruppen der weiteren Verarbeitungsstufen wie Formgebung, Zuschnitt u.a. zugeführt.
In diesen einzelnen Herstellungs- und Verarbeitungsstufen fallen Schmelzperlen, Schmelzreste, Faseragglomerate, Fasergebilde und lose Faserreste gleicher chemischer Zusammensetzung an, die durch entsprechende Mittel/Medien (Luft/Wasser) und Maschinengruppen (Zyklone/Spaltsiebe) niedergeschlagen, gesammelt und aus dem Produktionsprozeß ausgekreist werden. Die dadurch entstehenden Industrieanfallstoffe mit einem unterschiedlichen Habitus werden Mahlaggregaten wie Schlagprallbrecher, Kollergang, Prallkammermühle u.a. zugeleitet, in einem einstufigen Prozeß zerkleinert und gleichzeitig gemischt.
| 840kg aufbereitetes Anfallprodukt | 3 AniaiiprouuKt w 42,6 | 1,1% |
| 360 kg Dacit | 12,7 | 2,1 % |
| 40 kg Zement | 29,2 | 17,7% |
| 201 Wasser | 8,45 | 23,8% |
| uas aggiomerisiertc SiO2 | 2,3 | 7,8% |
| AI2O3 | 1,0 | 47,5% |
| CaO | 2,0 | |
| MgO | gesamt 1,5 | |
| TiO2 | sowie Korngrößenverteilung auf: | |
| K2O | 22mm | |
| Na2O | 16 mm | |
| Fe2O3 | 11,2 mm | |
| 6mm | ||
| 4mm | ||
| Rest |
930kg agglomerisiertem Abprodukt
400 kg Hüttenbims.
wurde das hergestellte Gemenge bei Temperaturen von ca. 1570°C gesctr nolzen und bei ca. 1430°C (Schmelztemperatur vorder Zerfaserungseinrichtung) zerfasert.
| herkömmliche | erfindungsgemäße | |
| Mineralfaser | Mineralfaser | |
| Einzelfaserfestigkeit in N/mm2 | 1288 | 2444 |
| mechanische Beständigkeit in % | ||
| bei einer Auflast von 42kg/cm2 | 84,2 | 100 |
| thermische Beständigkeit in % | ||
| bei 600 0C | 85,6 | 92,6 |
| chemische Widerstandsfähigkeit | ||
| gegenüber 0,1 η KCL | 5,9 bis 7,4 | 6,0 bis 6,4 |
| Schmelzperlengehalt in % | 14 bis 18 | 10 bis 15 |
| 600 kg aufbereitetes Anfallprodukt | ϊ Aniauprouuic 46,2 | 0,8% |
| 600 kg Diabas | 13,7 | 1,4% |
| 60 kg Zement | 19,2 | 18,6% |
| 301 Wasser | 8,2 | 24,9% |
| uas aggiomerisioru SiO2 | 1,5 | 9,1 % |
| AI2O3 | 0,9 | 45,2% |
| CaO | 1,3 | |
| MgO | 5,8 | |
| TiO2 | und die Korngrößenverteilung aul | |
| K2O | 22mm | |
| Na2O | 16mm | |
| Fe2O3 gesamt | 11,2 mm | |
| 6mm | ||
| 4mm | ||
| Rest |
800kg agglomerisiertes Anfallprodukt 530 kg Hochofenschlacke
In einem Elektroofen mit einer Spiegelfläche von 19,6cm2, der mit getauchten Elektroden als Widerstandsofen betrieben wird, wurde das erfindungsgemäße Gemenge bei Temperaturen von ca. 16100C geschmolzen und bei ca. 148O0C (Schmelztemperatur vor dem Zerfaserungsaggregat) zerfasert.
Die daraus produzierten Mineralfasern zeichnen sich durch folgende Qualitäten gegenüber den herkömmlichen Rohstoffgemischen hergestellten Mineralfasern aus:
| herkömmliche | erfindungsgem. | |
| Mineralfaser | Mineralfasern | |
| Einzelfaserfestigkeit in N/mm2 | 1305 | 2324 |
| mechanische Beständigkeit in % | ||
| bei einer Auflast von 42 kp/cm2 | 76,2 | 90,1 |
| thermische Beständigkeit in % | ||
| bei600°C | 68,8 | 85,6 |
| Schmelzperiengehalt in % | 14bis18 | 12bis16 |
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern aus silikatischen Rohstoffgemengen oder Rohstoffgemischen für ein silikatisches Schmelzmaterial eines Produktionsprozesses der Mineralfasererzeugung mit einem Elektroschmelzofen, gekennzeichnet durch die Zumischung von
a) Anfallmaterial aus der Produktionsrückführung
b) Anfallmaterial aus der Rückführung eines für den gärtnerischen Anbau genutzten Mineralfasersubstrates
c) einer Aufbereitung und Vermischung der Materialien mit anderen Rohstoffen
d) und einer Agglomerisierung unter Verwendung von 4 bis 10Gew.-% Zement und 2 bis 5Gew.-% Anmachwasser.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfallmaterial als Faseragglomerate, lose Faserteilchen, Schmelzperlen, Schmelzreste oder deren Gemenge zusammengeführt und eingesetzt und aufbereitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rohstoffe der Kategorie Andesite (Dacite bis Latitansite), Basalte-, Metabasiten (Diabasen, Amphiboliten), lockeren und/oder verfestigten Sedimenten (Tonschiefer, Beckentone) und/oder Sekundärmaterialien der Hütten- und Metallindustrie oder deren Gemische verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffe in Form von Splittfraktionen eingesetzt werden.
5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß das Anfallmaterial mit 40 bis 70Gew.-% vor dem Elektroofenschmelzprozeß in der Gesamtmischung enthalten ist.
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| DD34395090A DD297630A5 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Verfahren zur herstellung von mineralfasern aus silikatischen rohstoffgemengen oder rohstoffgemischen |
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