AT524875B1

AT524875B1 - Verfahren zur abfallfreien Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle

Info

Publication number: AT524875B1
Application number: ATA140/2021A
Authority: AT
Original assignee: Ibe Anlagentechnik Gmbh
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2022-10-15
Also published as: AT524875A4; WO2023020746A1

Abstract

Verfahren zur abfallfreien Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle, bei dem in einem ersten Produktionsbereich (A) in mehreren Verarbeitungsschritten (7) - (14) ein Dämmstoffprodukt (30) hergestellt wird und die körnigen und faserigen Produktionsabfälle (19) - (29), welche beim Lagern und Transport der mineralischen Einsatzstoffe (2) und nach dem Austreten der Schmelze aus einem Kupolofen oder einem Lichtbogenofen oder einem gasbefeuerten Schmelzofen (1) entstehen, gesammelt, zerkleinert und in einem zweiten Produktionsbereich (B) einem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben werden, die abgezogene Schmelze (39) mit den bekannten Verarbeitungsschritten (40) zu einem Dämmstoffprodukt (44) verarbeitet wird, wobei die im zweiten Produktionsbereich (B) in den Verarbeitungsschritten (40) anfallenden körnigen und faserigen Produktionsabfälle (41) dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) als Bestandteil des Aufgabematerials aufgegeben werden. Dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) können zusätzlich mineralische Einsatzstoffe (35) aufgegeben werden, wie zum Beispiel Basalt, Dolomit sowie Mineralwolle-Abfälle, welche ihren Ursprung in keinem der beiden Produktionsbereiche (A) und (B) haben.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR ABFALLFREIEN HERSTELLUNG VON DÄMMSTOFFPRODUKTEN AUS MINERALWOLLE

[0001] Die Erfindung betrifft ein wirtschaftlich vorteilhaftes, umwelt- und resourcenschonendes Verfahren zur Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle, bei dem in einem Produktionsbereich (A) die Schmelze in einem Kupolofen, in einem Lichtbogenofen oder in einem gasbefeuerten Schmelzofen (1) erzeugt, zerfasert und zu einem Mineralwollprodukt verarbeitet wird. Durch Ergänzung eines Produktionsbereiches (B), in dem die körnigen und faserigen Produktionsabfälle beider Produktionsbereiche in einem induktiv beheizten Schmelzofen geschmolzen und zu einem Mineralwollprodukt verarbeitet werden, entsteht eine abfallfreie Produktion. Die Brikettierung oder Deponierung der Abfälle entfällt. Es ist nicht nötig, Abfälle in qualitätsmindernder Weise den bereits erzeugten Fasern zuzugeben. Beide Produktionsbereiche verfügen in vorteilhafter Weise über eine zusammenhängende Produktionsplanung und -steuerung und eine gemeinsame Infrastruktur, inbegriffen die Strom- und Medienversorgung, die Automation, die Logistik, die Rohstoffaufbereitung, die Aufbereitung von Produktionsabfällen, die Bindemittelaufbereitung, die Verpackung, die Kommissionierung, die Wartungs- und Reparatureinrichtungen.

STAND DER TECHNIK

[0002] Bei der der Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle werden Rohstoffe aus gebrochenen Ergusssteinen wie Basalt oder Diabas und geringen Mengen an Kalkstein, Dolomit und Magnesit als Ergänzungsstoffe aufgeschmolzen und einer Zerfaserungsvorrichtung zugeführt, welche Mineralwollefasern erzeugt. Die Zerfaserung erfolgt in den meisten Fällen mittels Zentrifugen. Eine Zentrifuge weist drei oder vier kaskadenförmig angeordnete angetriebene Räder auf. Entlang des Umfanges der Räder befinden sich im Gehäuse Schlitze, durch die Luft mit großem Druck geblasen wird. Die aus dem Ofen austretende Schmelze wird auf das obere Schleuderrad gerichtet. Durch die Fliehkraft wird ein Teil des Materials in Fasern umgeformt und durch den Luftstrom weggetragen. Der verbleibende, nichtumgeformte Teil, wird auf das nächste Rad weitergegeben, wo sich der Vorgang wiederholt. Die schweren Schmelzperlen, groben Fasern und Fasergebilde, die vom Luftstrom nicht mitgerissen werden und 10 - 20 % der eingesetzten Schmelze ausmachen, sammeln sich unterhalb der Zentrifuge an.

[0003] Beim Düsenblasverfahren erfolgt die Zerfaserung in einer Blasendüse unter Einwirkung eines eingeblasenen Luftstroms. Auch dabei entstehen die genannten Abfälle in vergleichbarer Größenordnung.

[0004] In den Luft-Faser-Strom, der von der Zerfaserungsvorrichtung kommt, spätestens am Fasersammelorgan, wird das Bindemittel gesprüht. Ein Teil dieses Bindemittels wird von den Fasern gefangen; ein weiterer Teil wird mit der Abluft ausgetragen, und ein gewisser Rest lagert sich auf den Wänden der Anlage ab und muss in regelmäßigen Abständen entfernt und entsorgt werden.

[0005] Der Luftstrom mit den Fasern und dem Bindemittel wird auf ein gasdurchlässiges Fasersammelorgan in Form einer perforierten Trommel oder eines perforierten Endlosbandes gerichtet. Das sich auf dem Fasersammelorgan aufbauende bindemittelgetränkte Primärvlies verliert mit zunehmender Dicke die Luftdurchlässigkeit und muss daher mit nur wenigen Zentimetern Dicke vom Fasersammelorgan wegtransportiert werden. Die mit der Abluft des Fasersammelorgans mitgerissenen bindemittelgetränkten Fasern werden in einem Wäscher abgeschieden.

[0006] Mit Hilfe einer Pendelablagevorrichtung werden mehrere Lagen des Primärvlieses aufeinandergelegt, wodurch das Sekundärvlies mit der erforderlichen Dicke entsteht. In einem Rollenverdichter wird dieses Sekundärvlies verdichtet und auf die Enddicke komprimiert. Dem Rollenverdichter schließt sich der Aushärteofen an, in dem die Aushärtung des Bindemittels erfolgt.

[0007] In vielen Produktionsanlagen wird entsprechend der Produktpalette ein Teil der Dämmstoffprodukte mit Aluminiumfolie kaschiert. Die Kaschierung des ausgehärteten Stranges erfolgt in einer Kaschiermaschine, weiche dem Aushärteofen folgt.

[0008] Anschließend werden die Ränder des Stranges besäumt, und es erfolgt das Zusägen auf die erforderlichen Abmessungen. Dabei fallen große Mengen an Zuschnitt und Staub an.

[0009] Zusammenfassend können folgende Abfälle bei der Herstellung von Dämmprodukten aus Mineralfasern benannt werden: Schlacke, Schmelzperlen, grobe Fasern, nasse Fasern, Randabschnitte von Dämmstoffplatten, Verschnittreste, fehlerhaftes Material, ungebundene Fasern und Staub aus der Absaugung, Aluminiumfolie von der Kaschierung sowie abgebundenes Bindemittel. Zu nennen ist auch die kleinstückige Fraktion, welche bei der innerbetrieblichen Aufarbeitung und beim Transport der mineralischen Einsatzstoffe entsteht.

[0010] Im störungsfreien Betrieb entspricht der Anteil der genannten Abfälle beachtlichen 15-25 % der eingesetzten Rohstoffe, welcher mit dem bekannten Stand der Technik nicht weiter reduziert werden kann.

[0011] Abgesehen vom Verlust der eingesetzten Rohstoffe ist es sehr problematisch, die Abfälle in Form von losen Fasern, Abschnitten von Dämmplatten und abgehärtetem Bindemittel zu entsorgen. Einerseits erschweren die gesetzlichen Vorschriften zunehmend die Verbringung dieser Abfälle auf Deponien, andererseits werden immer höhere Preise für die Deponierung verlangt. Zu diesen Preisen addieren sich die Kosten für die Brikettierung dieser Abfälle mit großem Volumen und geringer Dichte, welche erforderlich ist, um die Stabilität des Deponiekörpers nicht zu gefährden.

[0012] Da die Ersparnisse, die durch den Wegfall der Entsorgungskosten und die Bilanz der Einsatzstoffe erzielt werden, den Aufwand der der Kreislaufführung im Werk mehr als aufwiegen, sind Hersteller von mineralischen Dämmstoffprodukten bestrebt, die Produktionsabfälle im Rahmen der eigenen Produktion so weit wie möglich zu recyclen.

[0013] Im einfachsten Fall kann der faserige Abfall, gegebenfalls nach einer Zerkleinerung, während bzw. unmittelbar nach der Zerfaserung zu den neu erzeugten Fasern eingeblasen werden.

[0014] Das US-Patent 5232638 beschreibt eine für die Zerfaserung verwendete Zentrifuge, bei der in die Antriebswelle zumindest eines Schleuderrades eine durchgehende Rohrleitung eingebracht ist, deren Auslass innerhalb des Schleuderrades angeordnet ist. Durch diesen Auslass wird ein Gemisch aus Wasser, zermahlenen Fasern, Bindemittel und fallweise Ton in den Raum gesprüht, in dem die Fasern gebildet und mit dem Bindemittel benetzt werden. Der Anteil der zermahlenen Fasern am Gemisch beträgt ca. 50 %, und ca. 50 % der zermahlenen Fasern sollen nicht länger sein als 0,5 mm. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass derart kurze Fasern die schädlichen Eigenschaften von Staub in der Fasermatrix aufweisen: sie erhöhen die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffproduktes und verringern seine Festigkeit bei vergleichbarer Menge des eingesetzten Bindemittels. Verständlicherweise fehlen deshalb Angaben zum Anteil der zermahlenen Fasern am Endprodukt.

[0015] Das US-Patent 5123949 und die EP 0530843 A1 schlagen vor, den Abfall in den Luftstrom mit den Primärfasern einzublasen, der auf das luftdurchlässige Fasersammelorgan gerichtet ist. Der maximal mögliche Anteil des Abfalls wird mit 40 % beziffert, wobei der Bedarf bis zu 70 % erreichen kann. Das heißt, mit diesem Verfahren kann nur ein gewisser Teil des Abfalls verwertet werden, weil ansonsten die Qualität des Endproduktes zu stark beeinträchtigt wird.

[0016] Eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens sieht gemäß EP 2574693 A1 vor, dass den zerkleinerten faserigen Abfällen Aerogel beigemischt wird.

[0017] Die EP 3323924 A1 schlägt vor, die zermahlenen Abfälle mit flüssigem organischem Bindemittel zu vermischen und durch Formgebung und Kompression zwei Stränge mit vorgegebener Dicke und Dichte zu erzeugen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Ober- und der Unterseite des bindemittelgetränkten Sekundärvlieses mit jeweils einem dieser Stränge verbunden. Anschließend erfolgt die Aushärtung im Durchlaufofen. Neben der Verwertung des Abfalls können Dämmstoffplatten mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften erzeugt werden.

[0018] Der Umfang, in dem die Produktionsabfälle über das Schmelzaggregat in den Materialfluss der Produktion zurückgeführt werden können, wird beim derzeitigen Stand der Technik auch

durch die Funktionsweise des Schmelzaggregates begrenzt.

[0019] Das am meisten verbreitete Schmelzaggregat für die Herstellung von Mineralwolle ist der Kupolofen. Der Kupolofen ist ein Schachtofen, der von oben mit Koks als Brennstoff, dem mineralischen Ausgangsmaterial und den Zuschlagstoffen befüllt wird. Im unteren Teil des Ofens wird vorgeheizte Verbrennungsluft eingeblasen. Durch Einbringen von reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft kann die Temperatur im Kupolofen erhöht werden. Die entstehende Mineralschmelze sammelt sich am Boden des Ofens und wird durch einen Siphon abgezogen. Durch eine separate Öffnung wird das flüssige Eisen abgelassen, welches durch die Reduktion des im Basalt enthaltenen Eisenoxids entsteht. Eine ähnliche Konstruktion weisen gasbefeuerte Öfen auf, bei denen Erdgas oder auch Mineralöl als Energieträger eingesetzt werden.

[0020] Die Abgase des Kupolofens müssen einer CO-Nachverbrennung zugeführt werden. Mit Filtern erfolgt die Abscheidung der mitgerissenen Staubpartikel.

[0021] Es ist bekannt, dass kleinkörniges und faseriges Material im Kupolofen den prozessrelevanten vertikalen Gasstrom behindert und letztendlich den Schmelzprozess durch Verstopfung zum Erliegen bringt. Aufgrund seiner geringen Dichte und seines großen Strömungswiderstandes würde zudem das faserige Material mit den abgesaugten Gasen mitgerissen und die Filter zusetzen. Deshalb ist es sehr problematisch, sowohl die kleinkörnigen als auch die faserigen Abfälle zu verwerten, indem sie zusammen mit dem stückigen mineralischen Material in den Kupolofen aufgegeben werden.

[0022] Gemäß der US 2008/0256981 A1 können in einen Kupolofen 5-20 % der mineralischen Einsatzstoffe in Form von Scherben aufgegeben werden, welche zuvor durch das Schmelzen der Abfälle in einem separaten Ofen erzeugt worden sind. Diese Menge ist immer noch zu gering, um die gesamte Menge von Produktionsabfällen in das Materialfluss der Produktion zurückzuführen zu können.

[0023] Stand der Technik ist es, die Produktionsabfälle aus Mineralwolle mit Zement und Wasser zu vermischen, daraus größere Formsteine (auch Briketts und Pellets genannt) herzustellen und diese nach einer Aushärtezeit von wenigstens 48 Stunden in den Kupolofen aufzugeben.

[0024] Dem Bericht „Decarbonisation Options for the Dutch Stone Wool Industry" (PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, Publication Number 3722, 12. Dezember 2019), ist zu entnehmen, dass einer der größten Hersteller von Dämmprodukten aus Mineralwolle, Rockwool NL B.V., für die Produktion von 300.000 Va Endprodukt 150.000 Va Abfall in Form von Formsteinen in die Kupolöfen zurückführt. Dafür werden 90.000 t/a Zement benötigt. Insgesamt machen die Formsteine 42% des Einsatzmaterials der Kupolöfen aus.

[0025] Offensichtliche Nachteile dieses Verfahrens sind der große technische Aufwand und die hohen zusätzlichen Kosten für den Zement. Trotz der Zugabe von Zement ist die Festigkeit der Formsteine geringer als die des mineralischen Rohstoffs, insbesondere bei Temperaturen ab 400 - 500 °C. Dazu trägt auch die im Bindemittel enthaltende wasserabweisende (hydrophobe) Komponente bei, welche die Wirkung des Zements deutlich verringert. Deshalb erfordert der Einsatz von Formsteinen einen größeren Aufwand bei der Steuerung des Ofens, um dessen Verstopfung zu verhindern.

[0026] Im Rahmen des beschränkten Potentials der Brikettierung zielen die Entwicklungen im Wesentlichen auf die zusätzlich zum Zement verwendeten Stoffe, durch die in vorteilhafter Weise die Festigkeit der Formsteine erhöht und der Anteil des vergleichsweise teuren Zementes verringert werden kann. Beispielhaft seien genannt: WO 92/04289 (Zugabe von Hochofenschlacke und eines alkalischen Additivs in Form von Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid), WO 97/22563 (Zugabe von Tonerde), WO 2005/073139 A2 (Zugabe von gebrauchten Strahlmitteln), WO 2006/ 015647 A1 (Zugabe von getrocknetem Klärschlamm), US 2014/0159272 A1 (Zugabe von Tonziegelbruch), DE 102015120721 A1 (Zugabe von Tensiden und organischen Plastifizierern).

[0027] Ein mit PAROC-WIM bezeichnetes Verfahren zur Verwertung von Produktionsabfällen wurde von der Paroc Group OY AB entwickelt (LIFEO2 ENV/FIN/000328). Es besteht darin, die

Produktionsabfälle auf eine Korngröße kleiner 10 mm zu zerkleinern und über die Sauerstofflanzen in den Kupolofen einzublasen. Auf einer Pilotanlage wurde nachgewiesen, dass zumindest der an der Zerfaserungsvorrichtung entstehende Abfall, d.h. ein vergleichsweise grobkörniges Material, auf diese Weise zur Gänze zurückgeführt werden kann. Es wurde weiterhin nachgewiesen, dass bis zu 10 % des Einsatzmaterials, bezogen auf die Masse des Endproduktes aus Mineralwolle, aus eingeblasenem zerkleinerten Produktionsabfall bestehen kann. Neben der Einsparung von Koks in der Größenordnung von 7 % wird als Vorteil dieses Verfahrens die Reduzierung der Emissionen von SO» genannt, welche umso mehr ins Gewicht fällt angesichts der um ca. 50 % erhöhten Werte bei der Zugabe des Abfalls in Form von Formsteinen.

[0028] In einem Lichtbogenofen kann es zu konstruktionsbedingt zu keiner Verstopfung kommen. Allerdings ist auch dieser Ofentyp mit einer Absaugung ausgestattet, so dass faseriges Material die Filter schnell zusetzen würde. Trotz der Möglichkeit, zumindest kleinkörniges Material zurückführen zu können, hat dieses Verfahren zur Erzeugung der Schmelze noch keine große Verbreitung gefunden bei der Herstellung von Mineralwolle.

[0029] In einem Zyklonofen wird das Aufgabematerial intensiv mit Erdgas oder pulverförmigen Brennstoffen und der Verbrennungsluft vermischt, damit die Verbrennungswärme möglichst vollständig für den Schmelzvorgang genutzt wird. Die WO 2008/086990 A1 bestätigt, dass eine kostspielige Anreicherung der Brennluft mit Sauerstoff erforderlich ist, um die für das Aufschmelzen von Basalt erforderlichen hohen Temperaturen zu erzeugen. Zusätzlich muss die Konstruktion so ausgelegt sein und der Ofen so gefahren werden, dass das Aufgabematerial möglichst schnell schmilzt, um nicht mit dem Abgasstrom mitgerissen zu werden. Dennoch wird im Vergleich zum Kupolofen mit dem Abgasstrom deutlich mehr Wärme abgeführt, und es werden deutlich mehr Partikel ausgetragen. Deshalb muss dieser Ofentyp mit einer aufwendigen Wärmerückgewinnung, vergleichsweise großen Filtern und einer Vorrichtung zur Rückführung des Filtergutes in den Ofen ausgestattet sein. Diese Nachteile überwiegen den Vorteil der Aufgabe von feinkörnigem Aufgabematerial, und deshalb ist dieser Ofentyp bei der Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle kaum anzutreffen.

[0030] Die WO 2013/083464 A1 schlägt einen Zyklon-Schmelzofen mit drei zusätzlichen Zyklonen für die Abgasbehandlung vor, welcher neben den Produktionsabfällen auch Flugasche aus externen Quellen einschmelzen kann. Ein Nachteil dieses Ofens besteht darin, dass die drei zusätzlichen Zyklone und die dazugehörigen Rohrleitungen mit feuerfestem Material ausgekleidet sein müssen. Der realistische Anteil von Abfall aus Mineralwolle am Aufgabematerial wird mit 20 % angegeben, was gemäß den bereits dargelegten Sachverhalten zu wenig ist, um eine abfallfreie Produktion zu ermöglichen.

[0031] In EP 0389314 A1, WO 2006/018582 A1 und US 2008/0256981 A1 wird vorgeschlagen, in einen ausgemauerten Ofen über Bodendüsen reinen Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft, deren Sauerstoffgehalt mindestens 40 Vol.-% beträgt, einzuführen, um Produktionsabfälle in eine Schmelze zu überführen. Die erforderliche Wärme wird durch die Verbrennung des im Abfall enthaltenen organischen Bindemittels und durch Verbrennung von zugeführtem gasförmigem Brennstoff bereitgestellt. Nachteil eines solchen Ofens sind die hohen Kosten für reinen Sauerstoff, der in überstöchiometrischer Menge eingesetzt werden muss. Außerdem wird keine vorteilhafte Lösung dafür beschrieben, wie der Austrag von Fasern aus dem Ofen mit den Abgasen verhindert wird.

[0032] Es ist bekannt, dass mineralisches Material in einem Induktionsofen erwärmt und aufgeschmolzen werden kann, wenn der Tiegel, in dem sich das Schmelzgut befindet, aus elektrisch leitfähigem Material besteht.

[0033] In einem als Durchlaufofen ausgestalten Induktionsofen ist es möglich, das Aufgabematerial sehr schnell, d.h. innerhalb weniger Minuten, zu erwärmen und zu verflüssigen. In diesem Fall dampfen die flüchtigen Komponenten, im speziellen auch die Schwermetalle, praktisch nicht aus. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des Induktionsofens bei der Inertisierung von schwermetallhaltigen Filterstäuben durch Verglasung. In den herkömmlichen Wannen von großen Glasöfen betragen die Verweilzeiten mehrere Stunden. Die zwangsläufig ausdampfenden Schwermetalle

müssen in einer zusätzlichen Stufe aus den Abgasen herausgefiltert und einer Entsorgung oder Verwertung zugeführt werden.

[0034] Die WO 93/18868 beschreibt ein Verfahren zur Inertisierung durch Verglasung, bei dem das Schmelzen in einem induktiv erwärmten Wannenofen erfolgt. Aufgrund der langen Verweildauer des Schmelzgutes im Ofen ist die Rückführung der schwermetallhaltigen Stäube ein anlagentechnisch aufwendiger Bestandteil dieses Verfahrens.

[0035] Die CH 680656 A5 zeigt beispielhaft, wie die induktive Erwärmung in vorteilhafter Weise bei der Inertisierung durch Verglasung eingesetzt werden kann, indem das Schmelzgut innerhalb kürzester Zeit im induktiv erhitzen Durchlaufofen verflüssigt und nach dem Austritt aus dem Ofen in einer Kühl- oder Abschreckvorrichtung sehr rasch verfestigt wird. Dementsprechend weist der Tiegel aus elektrisch leitendem Material eine sehr einfache, nicht näher spezifizierte Form auf. Um den Eintrag von Energie zu erhöhen, ist eine zusätzliche elektrische direkte oder indirekte Widerstandsheizung und in weiterer Ausführung eine zusätzliche Gas- oder Ölheizung vorgesehen.

[0036] In WO 2019/094536 A1 wird ein Schmelzofen zur Erzeugung einer Schmelze für die Herstellung von Mineralwolle beschrieben, welcher Mineralwolle-Abfälle und Schmelzperlen verarbeiten kann. Der Schmelzofen wird mit Plasma, Erdgas oder elektrischem Strom geheizt. Zusätzliche Energie kann durch eine Induktionsspule zugeführt werden, indem flüssiges Metall, welches in einer Wanne, die den unteren Teil des Ofens bildet, erhitzt wird. Ein kontinuierlicher Schmelzbetrieb eines solchen Ofens mit ausschließlich induktiver Erwärmung ist nicht möglich, weil der Wärmestrom von der Metallschmelze zur Glasschmelze und insbesondere von der Glasschmelze zum Einsatzmaterial zu gering ist. Ein geeignetes Verfahren, den Wärmeübergang von der Mineralschmelze zum darauf schwimmenden faserigen Einsatzmaterial auf das für eine Produktion von Mineralwolle erforderliche Maß zu erhöhen, ist nicht vorstellbar.

[0037] Die CN 106892550 A beschreibt einen Induktionsofen zur Erzeugung einer Schmelze für die anschließende Zerfaserung, bei dem die Erwärmung des mineralischen Einsatzmaterials in einem metallischen Zylinder erfolgt, welcher von einem keramischen Tiegel eingehaust ist. Die beiden Auslässe für das reduzierte Eisen und die mineralische Schmelze sind seitlich angeordnet. Die erforderliche Dimensionierung dieser Auslässe unter Berücksichtigung der großen Strahlungswärme führt dazu, dass die Windung der Induktionsspule nur ungleichmäßig über die Höhe des metallischen Zylinders verteilt werden kann. Zudem ist eine Regulierung des Energieeintrags durch Höhenverstellung der Induktionsspule nicht möglich. Nicht zuletzt sind die seitlichen Auslässe ein Hindernis beim Austausch des keramischen Tiegels.

[0038] Für eine störungsfreie Arbeit der Zerfaserungsvorrichtung und eine möglichst geringe Verunreinigung des Mineralwolleproduktes mit Schmelzperlen ist es wichtig, dass der Schmelzofen eine hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, der Viskosität und des Kristallisationsverhaltens eine homogene Schmelze bereitstellt. Dafür ist es erforderlich, die Schmelze im Ofen für eine gewisse Dauer auf eine Temperatur von ca. 1700 - 1750 °C zu erhitzen, bei der die hochschmelzenden Phasen mit Sicherheit verflüssigt werden. Nach Durchmischung und Homogenisierung des komplett aufgeschmolzenen mineralischen Einsatzmaterials ist es vorteilhaft, die Temperatur der Schmelze auf Temperaturen im Bereich 1420 - 1480 ’C abzusenken, bei der die Ausbeute von an der Zerfaserungsvorrichtung entstehenden Fasern am höchsten, der Anteil an langen Fasern am größten und der Anteil von Abfall in Form von Schlacke und Schmelzperlen am geringsten ist.

[0039] Während im Lichtbogenofen eine solche gezielte Temperaturführung aufgrund der Bauweise nicht möglich ist, sind im Kupolofen Temperaturen von über 1600 °C auch mit Einblasen von Heißwind oder reinem Sauerstoff nicht zu erreichen.

[0040] In der US 4174462 A wird aufgezeigt, wie in einem induktiv erhitzten Ofen gezielt ein Temperaturprofil der mineralischen Schmelze entlang des Pfades von der oberen Aufgabeöffnung zur unteren Auslassöffnung eingestellt werden kann. In einem mit mehreren aufeinanderfolgenden Induktionsspulen erhitzten Hohlzylinder aus Graphit sind runde Graphitplatten ange-

ordnet, welche mit Bohrungen, Kanälen und Aussparungen versehen sind. Durch die Anzahl und Anordnung dieser Platten, von denen jede eine eigene Ausgestaltung mit den Bohrungen, Kanälen und Aussparungen aufweist, kann die Wärmeabgabe an das Schmelzgut auf den verschiedenen Höhenabschnitten beeinflusst werden und damit auch die Temperatur der Schmelze. AuBerdem bewirken die Platten die Durchmischung der Schmelze, wodurch deren Homogenität erzielt wird.

[0041] In der AT 516735 B1 wird ein induktiv beheizter Ofen für die Erzeugung einer Schmelze bei der Herstellung von Mineralwollefasern beschrieben, der aus zwei unabhängig voneinander beheizbaren Kammern besteht, welche durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden sind. Der aus mechanisch bearbeiteten Teilen bestehende Graphit-Suszeptor gibt der Schmelze einen nichtgeradlinigen Pfad vor, womit der zeitliche Verlauf der Temperatur der Schmelze im Ofen beeinflusst werden kann.

[0042] Durch eine weitere Ausgestaltung des Suszeptors kann die durch reduzierende Reaktionen entstehende Eisenschmelze durch eine separate Auslassöffnung am Boden des Ofens abtransportiert werden, wie in AT 519230 B1 beschrieben.

[0043] Eine weitere Entwicklung besteht gemäß AT 519235 A4 darin, dass der induktiv erwärmte Suszeptor zumindest zwei Kanäle aufweist, welche die obere Aufgabeöffnung und die untere Auslassöffnung verbinden. Die entstehende Schmelze fließt durch mehrere vertikale Kanäle, welche am unteren Ende eine Querschnittsverengung aufweisen. In diesem Bereich erwärmt sich die Schmelze bis auf ca. 1500 °C. Im anschließenden Bereich, in denen horizontale Strukturen des Suszeptors eine radiale Bewegung der Schmelze erzwingen, wird diese auf Temperaturen zwischen 1700 und 1750 °C erhitzt, wodurch auch die schwerschmelzenden Bestandteile des Einsatzmaterials verflüssigt und mit dem Rest der Schmelze zu einer homogenen Phase vermischt werden. Anschließend sammelt sich die Schmelze in einer von den horizontalen Strukturen des Suszeptors umgebenen Kammer, wo sie auf Temperaturen von 1420 - 1480 °C abkühlen kann, welche optimal für die Zerfaserung der Schmelze nach dem Austritt aus dem Ofen sind.

[0044] Wird der vorzugsweise aus Graphit bestehende Suszeptor auf der der Ofenwand zugewandten Seite mit vertikalen Schlitzen versehen, wie in AT 521245 A4 beschrieben, kann der Bereich der induktiven Erwärmung nach innen, in einen von dem die Ofenwand umgebenden Induktor weiter entfernten Bereich verlagert werden, mit dem das zu schmelzende Gut in Berührung steht. Mit der Anordnung und Abmessung der Schlitze kann der Energieeintrag über die Höhe des Ofens in der gewünschten Weise beeinflusst werden.

[0045] Es ist offensichtlich, dass einem induktiv beheiztem Durchlaufofen mit Suszeptor, welcher mit Kanälen versehen ist, mineralisches Einsatzmaterial nur bis zu einer bestimmten Korngröße, typischerweise 12 mm aufgegeben werden kann. Diese Anforderung bedeutet, dass in einem solchen Ofen nicht nur gebrochener Basalt und Dolomit, sondern auch Abfälle der Dämmstoffproduktion wie z.B. Schmelzperlen, Verschnitt, Fasern und Staub in beliebigen Anteilen geschmolzen werden können.

AUFGABENSTELLUNG

[0046] Derzeit ist es bei der Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle mit vertretbarem technischem Aufwand nicht möglich, die Entstehung von Abfall in Form von Schlacke, Schmelzperlen, groben Fasern und Faseraggregaten bei der Zerfaserung der Schmelze in einer Zentrifuge oder mit dem Düsenblasverfahren zu verhindern. Weiterer Abfall sammelt sich in Form von losen Fasern, Zuschnitt, Staub, gegebenfalls Aluminiumfolie und abgebundenem Bindemittel.

[0047] Mit den etablierten Verfahren zur Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle lässt sich die Entstehung beträchtlicher Mengen von Produktionsabfällen, typischerweise 15 - 25 % der eingesetzten mineralischen Rohstoffe, auch im störungsfreien Betrieb nicht vermeiden.

[0048] Die bekannten Verfahren zielen darauf ab, die Produktionsabfälle in dem Maße in den Stoffkreislauf der Produktion zurückzuführen, in dem sie die Stabilität des Schmelzprozesses und

die Qualität des Endproduktes nicht beeinträchtigen. Auf diese Weise wird der Verlust an eingesetzten mineralischen Rohstoffen begrenzt und werden die Kosten für die Verbringung der Abfälle auf Deponien verringert.

[0049] Anhand der aufgezählten Verfahren ist hinreichend dargelegt, dass es mit dem bekannten Stand der Technik in den meisten Fällen nicht möglich ist, zum Zwecke einer abfallfreien Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle die gesamte anfallende Menge der Abfälle in den Materialfluss der Produktion zurückzuführen. Die dem Stand der Technik entsprechenden Schmelzaggregate Kupolofen und Lichtbogenofen können nur mit einer begrenzten Menge an faserigen Abfällen beschickt werden, weil diese die Abgasfilter und beim Kupolofen auch den Schmelzschacht verstopfen. Ebenso begrenzt ist der Anteil von zementgebundenen Briketts und Scherben, welche aus separat aufgeschmolzenen Produktionsabfällen erzeugt werden und in den Kupolofen aufgegeben werden. Außerdem kann den neu erzeugten Fasern nur eine begrenzte Menge an zerkleinertem Produktionsabfall zugefügt werden, weil dieser die Dämmeigenschaften und die mechanische Festigkeit des Dämmstoffproduktes in nachteilhafter Weise verringert.

[0050] Die technische Literatur und die mit den relevanten Patenten aufgezeigten Trends deuten darauf hin, dass die führenden Hersteller von Dämmstoffen aus Mineralwolle den Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit in der Verfeinerung bzw. Anpassung der bekannten Verfahren zur Rückführung der Produktionsabfälle in den Schmelzofen oder zur Zugabe in den neu erzeugten Faserstrom sehen.

[0051] Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist, die Beschränkungen der bekannten und etablierten Verfahren zur Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle zu überwinden und die gesamte Menge an Produktionsabfällen in den Stoffkreislauf der Produktion ohne Beeinträchtigung der Qualität der erzeugten Dämmstoffprodukte zurückzuführen.

[0052] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Dämmstoffprodukten gelöst, bei dem ein erster Produktionsbereich, in dem mineralisches Einsatzmaterial in einem Kupolofen oder Lichtbogenofen oder gasbefeuerten Schmelzofen geschmolzen wird und die aus diesem Schmelzofen abgezogene Schmelze in einer Zerfaserungsvorrichtung zerfasert und die erhaltenen Mineralfasern in mehreren Verarbeitungsschritten unter Entstehung von Produktionsabfällen zu einem Dämmstoffprodukt verarbeitet werden, durch einen zweiten Produktionsbereich ergänzt wird, in welchem in einem induktiv beheizten, insbesondere ausschließlich induktiv beheizten Schmelzofen eine Schmelze erzeugt und mit den bekannten Verarbeitungsschritten zu einem Dämmstoffprodukt verarbeitet wird, wobei die zerkleinerten körnigen und faserigen Produktionsabfälle beider Produktionsbereiche dem induktiv, insbesondere ausschließlich induktiv beheizten Schmelzofen aufgegeben werden.

[0053] Die Produktionsabfälle schließen ein: kleinkörniges mineralisches Material, welches beim Lagern und Transport der Rohstoffe anfällt und in einem Kupolofen nicht eingesetzt werden kann;

- Schmelzperlen, Schlacke sowie groben Fasern und Fasergebilde, welche im Bereich der Zerfaserungsvorrichtung entstehen;

- bindemittelgetränkte Mineralfasern in wässriger Lösung, mit Bindemittel befeuchtete Mineralfasern und abgebundenes Bindemittel, welches im Bereich des Fasersammelorgans anfällt;

- Randabschnitt und Verschnitt, mit Aluminium kaschiertes Material eingeschlossen;

- Staub, insbesondere von den Sägen;

- fehlerhaftes Dämmstoffprodukt;

- anhaftendes Papier und Pappe sowie Bestandteile von Verpackungsmaterial aus Kunststoff, welche sich nicht rückstandsfrei aus dem Abfallstrom entfernen lassen.

[0054] Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass dem induktiv beheizten Schmelzofen Aufgabematerial mit beliebigen Anteilen der körnigen und faserigen Produktionsabfälle aufgegeben werden kann.

[0055] Da das Aufgabematerial des induktiv beheizten Schmelzofens eine Korngröße bzw. Ballengröße von typischerweise 12 mm nicht überschreiten soll, werden die verschiedenartigen Produktionsabfälle mit den geeigneten bekannten Verfahren und Vorrichtungen auf eine Korngröße bzw. Ballengröße kleiner 12 mm zerkleinert. In einem vorangehenden Verfahrensschritt muss den bindemittelgetränkten Fasern in wässriger Lösung das Wasser entzogen werden, wofür sich z.B. eine Zentrifuge eignet. Dem Wesen der Erfindung entsprechend werden die zerkleinerten Produktionsabfälle vor der Aufgabe in den induktiv beheizten Schmelzofen in wenigstens einem Silo zwischengelagert. Eine vorteilhafte Ausführung sieht die Anwendung von wenigstens einer nach dem Prinzip eines Mischsilos arbeitenden Vorrichtung vor.

[0056] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem induktiv beheizten Schmelzofen zusätzlich mineralische Einsatzstoffe aufgegeben werden, wie zum Beispiel Basalt und Dolomit. Da Produktionsabfälle und mineralische Einsatzstoffe in beliebigen Anteilen dem induktiv beheizten Schmelzofen aufgegeben werden können, ist es möglich, im zweiten Produktionsbereich mit dem induktiv beheizten Schmelzofen ein Dämmstoffprodukt unabhängig von der Menge der Produktionsabfälle beider Produktionsbereiche herzustellen. Das schließt die Möglichkeit ein, veränderlich anfallende Mengen von Produktionsabfällen auszugleichen und bei Bedarf die Produktion des Dämmstoffproduktes zu erhöhen.

[0057] Eine weitere Anwendung sieht vor, dem induktiv beheizten Schmelzofen MineralwolleAbfälle aufzugeben, welche ihren Ursprung in keinem der beiden Produktionsbereiche haben. Angesichts der stetig steigenden Kosten für die Deponierung von Abfällen aus Mineralwolle erÖffnet das erfindungsgemäße Verfahren somit eine zusätzliche Einnahmequelle, wenn zugelieferte, externe Produktionsabfälle und/oder Mineralwollabfälle aus dem Bausektor als Einsatzmaterial des induktiv beheizten Schmelzofens zur Anwendung kommen.

[0058] In einer vorteilhaften Anwendung des Verfahrens wird ein Dämmstoffprodukt bei alternierender Abfolge von Schmelzen mit hohem Anteil (z.B. mehr als 40 Gew.-%) der zerkleinerten Produktionsabfälle des ersten Produktionsbereiches am Aufgabematerial des induktiv beheizten Schmelzofens und Schmelzen mit geringem Anteil (z.B. weniger als 20 Gew.-%) der zerkleinerten Produktionsabfälle des ersten Produktionsbereiches am Aufgabematerial des induktiv beizten Schmelzofens hergestellt, wobei mit der Festlegung der Dauer solcher Schmelzen und der Anteile der Produktionsabfälle die Anhäufung von Produktionsabfällen im ersten Produktionsbereich über das vorgegebene Maß verhindert wird.

[0059] Die Erfindung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die beiden Produktionsbereiche über eine zusammenhängende Produktionsplanung und -steuerung und eine gemeinsame Infrastruktur verfügen, inbegriffen die Strom- und Medienversorgung, die Automation, die Logistik, die Rohstoffaufbereitung, die Aufbereitung von Produktionsabfällen, die Bindemittelaufbereitung, die Verpackung, die Kommissionierung, die Wartungs- und Reparatureinrichtungen.

[0060] Die Erfindung sieht vor, dass der induktiv beheizte Schmelzofen über wenigstens eine Förder- und Dosiereinrichtung beschickt wird.

[0061] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das dem induktiv beheizten Schmelzofen aufgegebene Aufgabematerial durch die Schwerkraft von der oberen Aufgabeöffnung zu einer unteren Auslassöffnung des Schmelzofens durch mindestens zwei Kanäle eines induktiv erwärmten Suszeptors transportiert und auf diesem Weg erwärmt und aufgeschmolzen.

[0062] Mit dem induktiv beheizten, insbesondere ausschließlich induktiv beheizten Schmelzofen wird aus körnigem und faserigen Aufgabematerial mit einer Korn- bzw. Ballengröße kleiner 12 mm ein kontinuierlicher Schmelzstrahl erzeugt, dieser in einer Zerfaserungsvorrichtung zerfasert und die erhaltenen Mineralfasern in mehreren Verarbeitungsschritten zu einem Dämmstoffprodukt verarbeitet.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

[0063] Das erfindungsgemäße Verfahren soll beispielhaft anhand der Verknüpfung eines ersten Produktionsbereiches (A) mit einem zweiten Produktionsbereich (B), welche in Fig. 1 jeweils als

Blockschema dargestellt sind, beschrieben werden. Im ersten Produktionsbereich (A) wird ein Dämmestoffprodukt (30) gemäß dem bekannten Stand der Technik hergestellt, bei dem die zu zerfasernde Schmelze (4) mit einem herkömmlichen Schmelzofen (1), der ein Kupolofen, ein Lichtbogenofen oder ein gasbefeuerter Schmelzofen sein kann, erzeugt wird. Als Aufgabematerial werden dem Schmelzofen (1) mineralisches Einsatzmaterial (2) und Zuschlagstoffe (3) aufgegeben. Im Falle eines Kupolofens ist Koks der dominante Zuschlagstoff.

[0064] Das wesentliche Merkmal des zweiten Produktionsbereiches (B) ist ein induktiv beheizter Schmelzofen (38) mit der Eigenschaft, zur Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle geeignetes körniges und faseriges Aufgabematerial mit einer Korngröße kleiner 12 mm ohne Einschränkungen kontinuierlich schmelzen zu können, wobei die erzeugte Schmelze alle Anforderungen für die Herstellung eines qualitativ hochwertigen Dämmstoffproduktes erfüllt.

[0065] Im ersten Produktionsbereich (A) wird das Dämmstoffprodukt (30) aus der Schmelze (4) in den Verfahrensschritten (7) - (14) erzeugt, wobei die Produktionsabfälle (19) - (29) anfallen. Im zweiten Produktionsbereich (B) sind die bekannten Verfahrensschritte zur Herstellung eines Dämmstoffproduktes (44) mit der Nummer (40) und die dabei anfallenden körnigen und faserigen Produktionsabfälle mit der Nummer (41) zusammengefasst.

[0066] Beim Lagern und Transport der grobstückigen mineralischen Einsatzstoffe (2) im ersten Produktionsbereich (A) entsteht eine kleinstückige Fraktion (19). Da diese nicht in den Kupolofen aufgegeben werden darf, ist sie als Produktionsabfall zu behandeln.

[0067] In der Zerfaserungsvorrichtung (7) wird die Schmelze (4) zerfasert und mit einem Luftstrom (5) mitgerissen, wobei nicht zum Fasersammelorgan (8) gelangende Schmelzperlen (20), Schlacke (21) sowie grobe Fasern und Fasergebilde (22) als Produktionsabfall entstehen.

[0068] Im Fasersammelorgan (8), in dem den erzeugten Fasern das flüssige Bindemittel (6) zugegeben wird, entstehen Produktionsabfälle in Form von bindemittelgetränkten Mineralfasern in wässriger Lösung (17), mit Bindemittel befeuchteten Mineralfasern (24) und abgebundenem Bindemittel (25), welches sich im Laufe der Zeit ansammelt und regelmäßig entfernt werden muss.

[0069] In einer Entwässerungsvorrichtung (15), die z.B. eine Zentrifuge sein kann, wird das bindemittelhaltige Wasser (18) abgetrennt. Anschließend können die entwässerten Produktionsabfälle (23) gemeinsam mit den anderen Produktionsabfällen weiterverarbeitet werden.

[0070] Sofern in der Pendeleinheit (9), in der Komprimiereinheit (10) und im Härteofen (11) gelegentlich geringe Mengen an Produktionsabfällen anfallen, lassen sich diese einer aus den Kategorien (19) - (29) zuordnen.

[0071] In der Kaschiereinheit (12) wird der ausgehärtete Strang ein- oder beidseitig mit einer Folie beklebt, vorzugsweise aus Aluminium. Als Produktionsabfall fallen kaschierte Stücke (26) an.

[0072] Das Besäumen des ausgehärteten Stranges und der Zuschnitt auf die geforderten Maße erfolgt üblicherweise mit Sägen (13). Der Produktionsabfall besteht aus Randabschnitt und Verschnitt (27) sowie Staub (28), der mit einem Filter (16) aus dem Luftstrom abgeschieden wird.

[0073] In der abschließenden Qualitätskontrolle und beim Verpacken des Dämmstoffproduktes (30) in der Verpackungsstation (14) wird fehlerhaftes Dämmstoffprodukt (29) aussortiert. Zum Produktionsabfall (29) zählen auch anhaftendes Papier und Pappe sowie Bestandteile von Verpackungsmaterial aus Kunststoff, weiche sich nicht rückstandsfrei entfernen lassen.

[0074] Alle körnigen und faserigen Produktionsabfälle aus (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) und (41) des zweiten Produktionsbereiches (B) müssen zerkleinert werden, sofern sie eine Korngröße bzw. Ballengröße von 12 mm überschreiten. Vorzugsweise gelangen Mühlen und Schredder zum Einsatz, die mit den Nummern (31) und (42) aufgeführt sind. Die Anzahl und der Typ der Zerkleinerungsaggregate werden gemäß dem hinreichend bekannten Stand der Technik festgelegt. Die zerkleinerten Produktionsabfälle (33) und (34) werden gemischt und zwischengelagert. Dem Wesen der Erfindung entsprechend bestehen die Mischungen der Produktionsabfälle (33) und (34) in beliebigen Anteilen aus den körnigen und faserigen Produktionsabfällen, welche

jeweils im ersten Produktionsbereich (A) und im zweiten Produktionsbereich (B) anfallen.

[0075] Die Speicher (32) und (43) können aus einem oder mehreren Silos und/oder Mischsilos bestehen, wobei jedem Silo und/oder Mischsilo eine oder mehrere der mit den Positionen (19) (29) und (41) bezeichneten Kategorien der Produktionsabfälle zugeordnet sein können.

[0076] Die Transport der mit den Positionen (19) - (29) und (41) bezeichneten Produktionsabfälle erfolgt mit den bekannten Fördereinrichtungen, wie zum Beispiel durch Förderschnecken, Transportbänder, pneumatischen Transport sowie mit Behältern, welche mit innerbetrieblichen Transportmitteln bewegt werden.

[0077] Dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) im zweiten Produktionsbereich (B) wird das Aufgabematerial (37) über wenigstens eine Dosiereinrichtung (36) aufgegeben. Das Aufgabematerial (37) kann in beliebigen Anteilen die körnigen und faserigen Produktionsabfälle (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) und die körnigen und faserigen Produktionsabfälle (41) des zweiten Produktionsbereiches (B) enthalten. Die abfallfreie Produktion entsteht, weil alle körnigen und faserigen Produktionsabfälle, welche in den beiden Produktionsbereichen (A) und (B) anfallen, zu einem Dämmstoffprodukt (44) im zweiten Produktionsbereich (B) verarbeitet werden können.

[0078] Um die Produktion des Dämmstoffproduktes (44) unabhängig von der Menge der anfallenden Produktionsabfälle (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) durchführen zu können, wird dem induktiv erhitzten Schmelzofen (38) im zweiten Produktionsbereich (B) mineralisches Einsatzmaterial (35) aufgegeben, wie zum Beispiel Basalt und Dolomit. Damit können veränderlich anfallende Mengen von Produktionsabfällen ausgeglichen und die Produktion des Dämmestoffproduktes (44) im zweiten Produktionsbereich (B) entsprechend der Auslegung des induktiv beheizten Schmelzofens (38) konstant gehalten werden.

[0079] Als mineralisches Einsatzmaterial (35) des induktiv beheizten Schmelzofens (38) können auch Mineralwolle-Abfälle verwendet werden, welche ihren Ursprung in keinem der beiden Produktionsbereiche (A) und (B) haben. Zu diesen Abfällen zählen zum Beispiel Produktionsabfälle anderer Hersteller von Dämmstoffprodukten und Verschnitt von Dämmstoffprodukten, welcher im Bausektor anfällt.

[0080] Aufgrund der begrenzten Möglichkeiten eines Kupolofens (1), kleinkörniges Einsatzmaterial (2) verarbeiten zu können, soll als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Herstellung eines Dämmstoffproduktes (44) im zweiten Produktionsbereich (B) genannt werden, bei der das dem induktiv erhitzen Schmelzofen (38) aufgegebene Aufgabematerial (37) zu mehr als 40 Gew.-% aus den zerkleinerten Produktionsabfällen (33) des ersten Produktionsbereiches (A) besteht.

[0081] Ein weiteres Beispiel für die Verknüpfung der beiden Produktionsbereiche (A) und (B) besteht in der Herstellung des Dämmstoffproduktes (44) im zweiten Produktionsbereich (B) bei alternierender Abfolge von Schmelzen mit einem Anteil von mehr als 40 Gew.-% der zerkleinerten Produktionsabfälle (33) des ersten Produktionsbereiches (A) am Aufgabematerial (37) des induktiv beheizten Schmelzofens (38) und Schmelzen mit weniger als 20 Gew.-% der zerkleinerten Produktionsabfälle (33) des ersten Produktionsbereiches (A) am Aufgabematerial (37) des induktiv beheizten Schmelzofens (38), wobei mit der Festlegung der Dauer der Schmelzen und der Anteile der Produktionsabfälle die Anhäufung von Produktionsabfällen (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) über ein vorgegebenes Maß verhindert wird.

[0082] Das Potential der Erfindung kann anhand eines induktiv beheizten Schmelzofens (38) im zweiten Produktionsbereich (B) mit einer Jahresleistung von 25.000 t aufgezeigt werden. Bei einer angenommenen durchschnittlichen Abfallmenge von 25 % in jedem der beiden Produktionsbereiche (A) und (B) können 75.000 t/a an mineralischem Einsatzmaterial (2) in Dämmstoffprodukte aus Mineralwolle (30) und (44) transformiert werden, ohne dass die Produktionsabfälle brikettiert, zu den bereits erzeugten Fasern hinzugefügt oder auf eine Deponie verbracht werden müssen. Das Aufgabematerial (37) des induktiv beheizten Schmelzofens (38) besteht in diesem Fall aus 18.750 Va zerkleinerten Produktionsabfällen (33) des ersten Produktionsbereiches (A) und 6.250 Va zerkleinerten Produktionsabfällen (34) des zweiten Produktionsbereiches (B).

[0083] Ergänzt man einen bestehenden ersten Produktionsbereich (A), in dem ein Kupolofen oder ein Lichtbogenofen oder ein gasbefeuerter Schmelzofen (1) mit einer bestimmten Schmelzleistung installiert ist, um einen zweiten Produktionsbereich (B), der einen induktiv beheizten Schmelzofen (38) mit derselben Schmelzleistung aufweist, so kann man die jährliche Produktion von Dämmstoffprodukten verdoppeln und gleichzeitig alle Produktionsabfälle verwerten, so dass eine Brikettierung entfällt und keine Abfälle deponiert werden müssen. Das heißt, eine solche Produktion ist abfallfrei und enthält keine der Verwertung von Produktionsabfällen dienenden Verfahrensschritte, mit denen die Qualität des Dämmstoffproduktes aus Mineralwolle bekannterweise beeinträchtigt wird.

[0084] Da die Schmelzleistung eines oder mehrerer Öfen (1) im ersten Produktionsbereich (A) so groß sein kann, dass die Menge der Produktionsabfälle (19) - (29) die praktikable Schmelzleistung eines induktiv beheizten Schmelzofens (1) deutlich übertrifft, sieht eine Ausführung der Erfindung den Einsatz von mehr als einem induktiv beheizten Schmelzofen (38) im zweiten Produktionsbereich (B) vor. Zum Beispiel ist es bei einer Produktion im ersten Produktionsbereich (A) von 300.000 Va Dämmstoffprodukten (30) mit 60.000 t/a Produktionsabfällen (19) - (29) zweckmäßig, im zweiten Produktionsbereich (B) drei induktiv beheizte Schmelzöfen (38) mit einer Schmelzleistung von jeweils etwa 27.000 ta zu betreiben, in der Annahme, dass der Anteil der Produktionsabfälle 25 % beträgt.

[0085] Das erfindungsgemäße Verfahren schließt nicht den Fall aus, dass Produktionsabfälle aus den Kategorien (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) nach einem oder mehreren der bekannten Verfahren in den Materialfluss der Produktion des Dämmstoffproduktes (30) in diesem Produktionsbereich zurückgeführt werden. Als Beispiele seien die Erzeugung von Briketts und deren Aufgabe in den Ofen (1) und die Zugabe von zerkleinerten Produktionsabfällen zu den neu erzeugten Fasern im Bereich zwischen der Zentrifuge (7) und dem Fasersammelorgan (8) genannt. Eine solche Verfahrensweise kann vorteilhaft sein, wenn der zweite Produktionsbereich (B) einem bereits bestehenden ersten Produktionsbereich (A) hinzugefügt wird und dabei möglichst geringe Investitionskosten den größtmöglichen Vorteilen des kompletten Verzichts auf die bekannten Verfahren der Rückführung der Produktionsabfälle in den Materialfluss der Produktion vorgezogen werden.

[0086] Die unter (40) zusammengefassten Verfahrensschritte im zweiten Produktionsbereich (B) schließen die Zerfaserung der Schmelze in einer Zerfaserungsvorrichtung und die Erzeugung eines Primärvlieses in einem Fasersammelorgan ein. In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Zwecke der Verringerung der Investitionskosten im zweiten Produktionsbereich (B) ein verkleinertes Sortiment an Dämmstoffprodukten (44) und/oder weniger aufwendig herzustellende Dämmstoffprodukte (44) mit weniger Verfahrensschritten als im ersten Produktionsbereich (A) erzeugt werden. Dies können z.B. lose Steinwolle für Stopfanwendungen und Drahtnetzmatten sein.

[0087] Die in Fig. 1 dargestellten Verarbeitungsschritte zur Erzeugung einer Schmelze (4) und (39) sowie (7) - (14) und (40) zur Herstellung der Dämmstoffprodukte (30) und (44) setzen gemäß dem bekannten Stand der Technik ein Mindestmaß an Produktionsplanung und Steuerungs- und Automatisierungstechnik voraus. Die Erfindung schließt für die beiden Produktionsbereiche (A) und (B) eine zusammenhängende Produktionsplanung und -Steuerung sowie eine gemeinsame Infrastruktur ein, inbegriffen die Stram- und Medienversorgung, die Automation, die Logistik, die Rohstoffaufbereitung, die Aufbereitung von Produktionsabfällen, die Bindemittelaufbereitung, die Verpackung, die Kommissionierung, die Wartungs- und Reparatureinrichtungen.

[0088] Für die Erzeugung einer mineralischen Schmelze (39) weist der induktiv beheizte Schmelzofen (38) einen Suszeptor mit mindestens zwei Kanälen auf, durch welche das Aufgabematerial (37) durch die Schwerkraft von einer oberen Aufgabeöffnung zu einer unteren Auslassöffnung des Schmelzofens transportiert wird und auf diesem Weg erwärmt und aufgeschmolzen wird.

[0089] Dem induktiv beheizten, insbesondere ausschließlich induktiv beheizten Schmelzofen (38) wird körniges und faseriges Aufgabematerial (37) mit einer Korn- bzw. Ballengröße kleiner

12 mm aufgegeben und die abgezogene Schmelze mit den bekannten Verarbeitungsschritten (40) zu einem Dämmstoffprodukt (44) verarbeitet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur abfallfreien Herstellung von Dämmstoffprodukten aus Mineralwolle, bei dem in einem ersten Produktionsbereich (A) mineralisches Einsatzmaterial (2) und Zuschlagstoffe (3) einem Kupolofen oder einem Lichtbogenofen oder einem gasbefeuerten Schmelzofen (1) aufgegeben werden, das Aufgabematerial in diesem Schmelzofen (1) geschmolzen wird, die aus diesem Schmelzofen (1) abgezogene Schmelze (4) in einer Zerfaserungsvorrichtung (7) zerfasert und die erhaltenen Mineralfasern in mehreren Verarbeitungsschritten (8) - (14) zu einem Dämmstoffprodukt (30) verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen und faserigen Produktionsabfälle (19) - (29), welche beim Lagern und Transport des mineralischen Einsatzmaterials (2) und nach dem Austreten der Schmelze (4) aus diesem Schmelzofen (1), insbesondere bei der Zerfaserung (7) und in den nachfolgenden Verarbeitungsschritten (8) - (14) anfallen, zerkleinert, vermischt und in einem zweiten Produktionsbereich (B) einem induktiv beheizten, insbesondere ausschließlich induktiv beheizten Schmelzofen (38) als Bestandteil (33) des Aufgabematerials (37) aufgegeben werden, die aus dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) abgezogene Schmelze (39) mit den bekannten Verarbeitungsschritten (40) zu einem Dämmstoffprodukt (44) verarbeitet wird, wobei die im zweiten Produktionsbereich (B) in den Verarbeitungsschritten (40) anfallenden körnigen und faserigen Produktionsabfälle dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) als Bestandteil (34) des Aufgabematerials (37) aufgegeben werden.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Produktionsbereich (A) mehr als einen Kupolofen oder Lichtbogenofen oder gasbefeuerten Schmelzofen (1) aufweist und/oder der zweite Produktionsbereich (B) mehr als einen induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Produktionsbereiche (A) und (B) über eine zusammenhängende Produktionsplanung und -steuerung und eine gemeinsame Infrastruktur verfügen, inbegriffen die Stram- und Medienversorgung, die Automation, die Logistik, die Rohstoffaufbereitung, die Aufbereitung von Produktionsabfällen, die Bindemittelaufbereitung, die Verpackung, die Kommissionierung, die Wartungs- und Reparatureinrichtungen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass kleinkörniges mineralisches Material, welches beim Lagern und Transport der grobstückigen Rohstoffe (2) entsteht und in einem Kupolofen (1) nicht eingesetzt werden kann, als Produktionsabfall (19) gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerfasern der Schmelze (4) in der Zerfaserungsvorrichtung (7) mit einem Luftstrom (5) die Erzeugung eines Luft-Faser-Stroms umfasst, der in Richtung eines Fasersammelorgans (8) gerichtet ist, auf oder in weichem die Mineralfasern gesammelt werden, wobei nicht zum Fasersammelorgan (8) gelangende Schmelzperlen (20), Schlacke (21), grobe Fasern und Fasergebilde (22) als Produktionsabfall gesondert von den Mineralfasern gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschritte zur Verarbeitung der Mineralfasern zu dem Dämmstoffprodukt (30) das Besprühen der Mineralfasern mit einem Bindemittel (6) und das Sammeln der bindemittelgetränkten Mineralfasern auf einem Fasersammelorgan (8) zur Erzeugung eines Primärvlieses umfassen, wobei bindemittelgetränkte Mineralfasern in wässriger Lösung (17) und mit Bindemittel befeuchtete Mineralfasern (24) als Produktionsabfall mit einer Abluft des Fasersammelorgans (5) mitgerissen, aus der Abluft abgeschieden, gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Produktionsabfällen in wässriger Lösung (17) das bindemittelhaltige Wasser (18) in einer Entwässerungsvorrich-

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Österreichischer AT 524 875 B1 2022-10-15

tung (15) durch ein mechanisches Verfahren bis auf eine Restfeuchte von weniger als 20 % entzogen wird und die entwässerten Produktionsabfälle (23) gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben werden.

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschritte zur Verarbeitung der Mineralfasern zu dem Dämmstoffprodukt (30) das Besprühen der Mineralfasern mit einem Bindemittel (6) und das Sammeln der bindemittelgetränkten Mineralfasern auf einem Fasersammelorgan (8) zur Erzeugung eines Primärvlieses umfassen, wobei in dem Fasersammelorgan (8) abgelagertes ausgehärtetes Bindemittel (25) entfernt, gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben wird.

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschritte zur Verarbeitung der Mineralfasern zu dem Dämmstoffprodukt (30) das Aufeinanderschichten mehrerer Lagen des Primärvlieses zur Erzeugung eines Sekundärvlieses in einer Pendeleinheit (9), das Komprimieren des Sekundärvlieses in einer Komprimiereinheit (10), das Durchlaufen eines Härteofens (11) zur Erzeugung eines gehärteten Stranges und das Kaschieren mit Aluminiumfolie des gehärteten Stranges in einer Kaschiermaschine (12) sowie das Besäumen des Ränder des Stranges und das Zusägen auf die gewünschten Abmessungen mit Sägen (13) umfassen, wobei kaschierter Verschnitt (26), Randabschnitt und Verschnitt (27) sowie Staub (28) als Produktionsabfall anfallen, der gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben werden.

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Staub (28), welcher insbesondere beim Besäumen und Zuschneiden des gehärteten Stranges mittels Sägen anfällt, mit wenigstens einem Filter (16) aufgefangen, gesammelt und dem induktiv beherzten Schmelzofen (38) aufgegeben wird.

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschritte zur Verarbeitung der Mineralfasern zu dem Dämmstoffprodukt (30) die Qualitätskontrolle und das Verpacken des Dämmstoffproduktes (30) in der Verpackungsstation (14) umfassen, wobei fehlerhaftes Dämmstoffprodukt (29) anfällt, welches gesammelt und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben wird.

Verfahren nach den Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsabfälle (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) in beliebigen Anteilen ausgewählt sind aus kleinkörnigem mineralischem Einsatzmaterial (19), Schmelzperlen (20), Schlacke (21), groben Fasern und Fasergebilden (22), entwässerten Fasern (23), mit Bindemittel befeuchteten Fasern (24), ausgehärtetem Bindemittel (25), kaschiertem Verschnitt (26), Randabschnitt und Verschnittresten (27), Staub (28) und fehlerhaftem Endprodukt (29).

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsabfälle (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A), deren Korngröße bzw. Ballendurchmesser 12 mm überschreiten, vor der Aufgabe in den induktiv beheizten Schmelzofen (38) in wenigstens einem Zerkleinerungsaggregat (31) auf eine Korngröße bzw. einen Ballendurchmesser von weniger als 12 mm zerkleinert werden.

Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsabfälle (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) vor der Aufgabe in den induktiv beheizten Schmelzofen (38) in wenigstens einer nach dem Prinzip eines Mischsilos arbeitenden Vorrichtung (32) vermischt und als Mischung zerkleinerter Produktionsabfälle (33) zwischengelagert werden.

Verfahren nach den Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 14, bei dem in einem zweiten Produktionsbereich (B) in einem induktiv beheizten Schmelzofen (38) eine Schmelze (39) erzeugt und mit den bekannten Verfahrensschritten (40) zu einem Dämmstoffprodukt (44) verarbeitet wird, wobei in den Verfahrensschritten (40) die entsprechenden körnigen und faserigen Produktionsabfälle (41) anfallen, dadurch gekennzeichnet, dass körnigen und

faserigen Produktionsabfälle (41) gesammelt, mit wenigstens einer Zerkleinerungsvorrichtung (42) zerkleinert, in wenigstens einem Speicher (43) zwischengelagert und dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) als zerkleinertes Aufgabematerial (34) aufgegeben werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte (40), zumindest die Zerfaserung der Schmelze (39) mit einer Zerfaserungsvorrichtung und das Sammeln der erzeugten Fasern mit einer Fasersammelvorrichtung einschließen.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte (40) auf solche beschränkt sind, die für die Erzeugung eines einfachen Dämmstoffproduktes wie lose Mineralwolle erforderlich sind.

18. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegebene Aufgabematerial (37) in beliebigen Anteilen ausgewählt ist aus den Produktionsabfällen (33) des ersten Produktionsbereiches (A), den Produktionsabfällen (34) des zweiten Produktionsbereiches (B) und mineralischen Einsatzstoffen (35).

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Einsatzstoffstoffe (35) in beliebigen Anteilen ausgewählt sind aus Basalt, Dolomit, Diabas sowie Mineralwolle- Abfällen, welche ihren Ursprung in keinem der beiden Produktionsbereiche (A) und (B) haben.

20. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegebene Aufgabematerial (37) zu mehr als 40 Gew.- % aus den zerkleinerten Produktionsabfällen (33) des ersten Produktionsbereiches (A) besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Dämmstoffproduktes (44) im zweiten Produktionsbereich (B) bei alternierender Abfolge von Schmelzen mit einem Anteil von mehr als 40 Gew.-% der zerkleinerten Produktionsabfälle (33) des ersten Produktionsbereiches (A) am Aufgabematerial (37) des induktiv beheizten Schmelzofens (38) und Schmelzen mit weniger als 20 Gew.-% der zerkleinerten Produktionsabfälle (33) des ersten Produktionsbereiches (A) am Aufgabematerial (37) des induktiv beheizten Schmelzofens (38) erfolgt, wobei mit der Festlegung der Dauer der Schmelzen und der Anteile der Produktionsabfälle die Anhäufung von Produktionsabfällen (19) - (29) des ersten Produktionsbereiches (A) über ein vorgegebenes Maß verhindert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) mineralische Einsatzstoffe (35) und Produktionsabfälle (34) mit einer Korngröße bzw. einem Ballendurchmesser kleiner 12 mm aufgegeben werden.

23. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufgabematerial (37) über wenigstens eine Dosiereinrichtung (36) dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegeben wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das dem induktiv beheizten Schmelzofen (38) aufgegebene Aufgabematerial (37) durch die Schwerkraft von einer oberen Aufgabeöffnung zu einer unteren Auslassöffnung des Schmelzofens (38) durch mindestens zwei Kanäle eines induktiv erwärmten Suszeptors transportiert wird und auf diesem Weg erwärmt und aufgeschmolzen wird und die entstandene Schmelze als kontinuierlicher Strom aus dem Schmelzofen (38) austritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen