DE19651721A1

DE19651721A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers

Info

Publication number: DE19651721A1
Application number: DE19651721A
Authority: DE
Inventors: Hansdieter Suetterlin; Hans-Joachim Dr Keller
Original assignee: KELLER HANS JOACHIM DR
Current assignee: KELLER HANS JOACHIM DR
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus metallhaltigem Abfallkonglomerat.

Insbesondere in der metallverarbeitenden Industrie fal len eine Vielzahl von metallhaltigen Abfallstoffen an, die mit vergleichsweise energieaufwendigen und technisch kom plizierten Verfahren aufbereitet und einer weiteren Verwen dung zugeführt werden.

So fällt beispielsweise beim Warmwalzen von Stahlble chen Warmwalzzunder an, der sich an der Oberfläche des Walzgutes ausbildet. Unter einem derartigen Walzzunder ver steht man das während des Walzvorgangs auf der Stahlober fläche gebildetes Eisenoxid, das beim Überschreiten vorbe stimmter Walztemperaturen einen mehrschichtigen Aufbau aus Eisenoxid (Fe₂O₃), Eisenoxiduloxid (Magnetit) (Fe₃O₄) und Eisenoxidul (FeO) aufweist. Die Dicke der Walzzunderschicht nimmt mit der Walztemperatur und der Walzzeit zu, da diese Zunderschicht sauerstoffdurchlässig ist, d. h. auch bei aus gebildeter Zunderschicht kann Sauerstoff durch die Schicht hindurch diffundieren und mit dem Eisen reagieren. Der Walzzunder ist eine porige, spröde und nicht fest anhaften de Schicht, die beim Walzen größtenteils von selbst von der Oberfläche des Walzgutes abfällt. Zur vollständigen Abtren nung des Walzzunders werden die Walzprodukte beim Walzen austritt einer thermischen oder mechanischen Behandlung un terzogen, so daß die Walzunterschicht abplatzt.

Wie oben erwähnt, enthalten diese Walzzunderschichten einen hohen Fe-Anteil und sind somit hochwertige Ab fallstoffe, die in den Herstellungszyklus zurückzuführen sind. Ein Problem bei der Wiederaufbereitung dieser Walz zunderabfälle besteht darin, daß diese nicht als pulver- oder granulatförmiger Abfallstoff vorliegen, sondern mit Wasser und vor allem mit Walz-/Preßölrückständen vermischt sind, so daß der Abfallstoff als griesige, kuchige bis schlammige Masse vorliegen kann, die einen erheblichen An teil am organischen Bestandteilen (VOC - Volatile Organic Compounds) aufweist.

Bisher hat man derartige Walzzunderabfälle mit Stahl schrott gemischt und beim Hochofenprozeß als Zugabe zum Roheisen hinzugefügt. Eine derartige Rückführung des Walz zunders birgt allerdings das Problem in sich, daß es auf grund der undefinierten Größe und Zusammensetzung der Walz zunderpartikel und der unterschiedlichen Anteile an organi schen Bestandteilen sehr schwierig ist, ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis mit dem Stahlschrott einzustellen, so daß es in ungünstigen Fällen die durch den Hochofenprozeß herzustellende Stahlqualität schwankt. Problematisch ist weiterhin, daß für eine derartige Wiederverwendung bei der Stahlherstellung nur Walzzunder verwendet werden kann, der einen Ölanteil von weniger als 1 Masse% aufweist, so daß oftmals kostenintensive Nachbehandlungen des Walzzunders erforderlich sind, um diesen auf den vorbestimmten Walzölanteil zu bringen.

Zur Sicherstellung der Stahlqualität wurden seitens der Stahlindustrie einige Kriterien definiert, die Zuschlag stoffe erfüllen müssen, die im Sinne der Kreislaufwirt schaft durch Verwendung im Hochofenprozeß in den produkt kreislauf zurückgeführt werden. Derartige Kriterien sind beispielsweise:

- das Eingangsmaterial (Walzzunder) darf mit höchstens 10 Masse% Zuschlagstoffen versetzt sein;
- das Eingangsmaterial muß frei von organischen Bestand teilen sein;
- das maximale Volumen ist auf 0,5 dm³ beschränkt;
- die Rohdichte soll etwa 2,0 g/cm³ betragen;
- das Eingangsmaterial soll abriebfest und frostfrei sein;
- das Eingangsmaterial muß beim Eintauchen in die Schmel ze eine Platzfestigkeit aufweisen, wobei die Platzfe stigkeit zumindest bis 800°C gewährleistet sein muß.
Durch diese Platzfestigkeit ist sichergestellt, daß beim Eintauchen in die Schmelze keine Staubemissionen entstehen und die Schmelze durch das absinkende Ein gangsmaterial gekühlt wird;
- das Eingangsmaterial sollte möglichst ferromagnetische Eigenschaften aufweisen und einen hohen Anteil an "Magnetit" (Kunst-Eisenerz) enthalten.

Diesen Kriterien kann mit den bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Rückführung von Walzzunder oder sonstigen me tallhaltigen Abfallkonglomeraten (beispielsweise mit Kühl schmiermittel versetzte Schleifstäube oder Späne aus spanabhebenden Bearbeitungsverfahren) nicht entsprochen werden.

In der deutschen Patentanmeldung 196 39 443 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus MAK be schrieben, bei dem die MAK mit einer Säure, vorzugsweise Phosphorsäure, Oxalsäure, Essigsäure oder einer Phosphorver bindung versetzt, anschließend Formkörper ausgebildet wer den und das Aushärten der Formkörper auf chemoreaktivem We ge erfolgt. D.h., bei diesem Verfahren erfolgt keine Sinte rung des ausgebildeten Formkörpers sondern eine Aushärtung durch chemische Reaktion der Säure mit dem Feststoff.

Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß die Ver wendung der Phosphorverbindungen oder der Säuren einen er heblichen verfahrenstechnischen Aufwand erfordert und um fangreiche Maßnahmen zur Aufbereitung und Rückführung des chemisch wirkenden Zuschlagstoffes und zur Hydrierung der Abluft getroffen werden müssen.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus MAK zu schaffen, bei dem mit minimalem verfahrenstechnischen Auf wand Formkörper geschaffen werden können, die die Anforde rungen der Industrie erfüllen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkma len des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, das Abfallkonglomerat, das - je nach Herkunft - aus einer Schüttung oder einer schlammigen Masse bestehen kann, vor der Ausbildung eines Formkörpers zunächst durch Zugabe von geeigneten Zusätzen auf eine vor bestimmte Viskosität einzustellen, anschließend den Form körper auszubilden und diesen Formkörper dann durch einen Brennvorgang sinterreaktiv zu binden, kann auf die Zugabe von Säuren oder sonstigen chemischreaktiven Zuschlagstoffen weitestgehend verzichtet werden, so daß der Prozeß verfah renstechnisch wesentlich einfacher beherrschbar ist.

Beim Brennvorgang, der beispielsweise bei Temperaturen von etwa 1000°C erfolgen kann, werden unter anderem die or ganischen Bestandteile des MAK ausgetrieben, der Wasseran teil des MAK verdampft und die Ölanteile (Kühlschmiermittel, Walzöl) verbrannt, so daß die "innere Energie" des MAK für den Brennvorgang genutzt werden kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch den redu zierenden Brennbetrieb eine deutliche Reduzierung des An teils an Eisenoxid (Fe₂O₃) möglich ist. Dieses Eisenoxid ist unmagnetisch, während die sonstigen Eisenoxide (FeO, Fe₃O₄) magnetisierbar sind. Durch die Verringerung des An teils an Fe₂O₃ erhält man einen magnetischen Formkörper, so daß das nach dem Brennvorgang anfallende gesinterte Gut beispielsweise durch Magnete handlebar ist.

Durch die Zusätze kann die Viskosität in gewünschter Weise eingestellt werden, so daß sich beispielsweise eine gießfähige oder eine zähplastische, eigenformstabile "Plastomasse" einstellen läßt, die eine Vielzahl von Mög lichkeiten für die Ausbildung der Formkörper öffnet.

Die Viskosität der Formmasse läßt sich durch Zugabe von viskositätssteuernden Stoffzusätzen und/oder Zugabe von als Sintermittel wirkenden Stoffen einstellen.

Als viskositätssteuernde Stoffzusätzen kommen Materia lien aus der Gruppe Cellulose, Gelatine, Stearine, Wasser glas, Natriumkarbonat, Seifen, Kalzium, Magnesiumlignosul fonat, Melasse und ähnliche stärke-/zuckerhaltige Komponen ten in Frage.

Als die Sinterung unterstützende Stoffe können minera lische Stoffe wie Tone, Tonschamotte, vulkanitische Ge steinsmehle, Kieselgur oder Aluminium-/Magnesium-Oxide oder -hydroxide verwendet werden.

Die viskositätssteuernden Stoffzusätze werden vorzugs weise mit einem Anteil 0,5 bis 2 Masse% und die plastifi zierenden Stoffe mit einem Anteil von 5 bis 10 Masse% hin zugefügt.

Bei der Einstellung auf eine vergleichsweise niedrige Viskosität (gießfähige Masse) kann die Ausbildung des Form körpers durch Zuhilfenahme einer Form oder Schalung folgen.

Ein besonders einfaches Verfahren erhält man, wenn die Schalung als verlorene Schalung ausgeführt ist, die während des Brennprozesses oder bei der Verwendung im Stahlwerk zersetzt oder aufgeschmolzen wird.

Schalungen, die beim Brennprozeß zersetzt werden, kön nen beispielsweise aus Pappe, Holzfasern, Kunststoffen, Pa pier etc. bestehen.

Für Schalungen, die während des Brennvorgangs nicht zersetzt werden und mit in die Stahlschmelze eingebracht werden, sind tonhaltige Materialien zu bevorzugen. In die sen Fällen ist darauf zu achten, daß auch durch den zusätz lichen Tonanteil noch die eingangs genannten Kriterien er füllt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ton einen vorbestimmten Eisengehalt aufweist, so daß diese Kriterien (Zuschlagstoff ≦ 10 Masse%) leichter zu erfüllen sind.

Alternativ zur Verwendung einer Schalung kann die Vis kosität der Masse auch vergleichsweise hoch eingestellt werden, so daß sich eine formstabile, knetfähige Masse ein stellt, die beispielsweise flächig auf eine Unterlage auf gebracht wird.

Bei Vorversuchen hat es sich gezeigt, daß sich mit ei ner Schichtdicke von 60 bis 150 mm besonders gute Ergebnis se erzielen lassen.

Die abschließende Formgebung kann dann durch Ausste chen, Stanzen, Ausschneiden etc. des Formkörpers aus der flächigen Masse erfolgen.

Die Masse läßt sich vollständig ausnutzen, wenn die Formkörper in einer Wabenstruktur ausgebildet werden, so daß jeder Formkörper eine sechseckförmige Großfläche hat.

Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von Fe-haltigen Abfallkonglomera ten beschränkt, sondern es können auch sonstige metall- oder erzhaltige Abfallstoffe verwendet werden.

Besonders hochwertige Formkörper erhält man, wenn die Formmasse vor der Ausbildung des Formkörpers evakuiert (entlüftet) wird.

Ein Zusammenbacken der Formkörper wird vorteilhafter weise durch Aufbringen eines Trennmittels verhindert.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegestand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfah rens;

Fig. 2-5 Schalungen, die beim Brennvorgang zersetzt werden;

Fig. 6 und 7 temperaturbeständige Schalungen; und

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für ohne Schalung herge stellte Formkörper.

Anhand des Verfahrensschemas gemäß Fig. 1 wird die Aufbereitung von Warmwalzzunderfällen besprochen. Diese Warmwalzzunderabfälle entstehen bei einem Stahlwarmwalzpro zess in großen Mengen als Abfallprodukt. Dieses liegt häu fig als schlammige Masse vor, die einen relativ großen Was ser-/Ölanteil aufweist. Der Feststoffanteil dieses Abfall produktes besteht überwiegend aus unterschiedlichen Eisen oxiden (Hammerschlag, Magnetit), deren Weiterverarbeitung bisher nur nach einer vergleichsweise aufwendigen Aufberei tung des Abfallstoffes möglich war. Der sich während des Walzvorgang ausbildende Walzzunder wird durch einen Entzun derungsvorgang abgelöst. Die Entzunderung wird nach ver schiedenen Verfahren durchgeführt, wobei mechanische, che mische oder thermische Verfahren oder Kombinationen dieser Verfahren Verwendung finden. Häufig werden Verfahren ange wendet, bei denen Strahlmittel aus Eisenwerkstoffen auf das verzunderte Walzgut geschleudert werden. Demzufolge kann bei derartigen mechanischen Verfahren der abgesprengte oder verkleinerte Walzzunder neben Wasser und Walzöl auch noch mit Strahlmitteln aus Eisenwerkstoffen vermischt sein. Der Anteil an Kohlenwasserstoff im Walzzunder beträgt etwa 6 bis 7 Masseprozent.

Wie eingangs erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfah ren jedoch auch bei Abfallstoffen aus spanabhebenden Me tallverarbeitungsverfahren anwendbar, bei denen Stäube, Späne oder sonstiger Materialabrieb anfallen. Diese Stoffe sind häufig mit Kühlschmiermittel vermischt und liegen so mit ebenfalls in schlammiger Form vor. Bei den folgenden Ausführungen wird dieser schlammige Abfallstoff, der Fe, Cr-Ni oder sonstige Metalle oder erzhaltige Fraktionen ent hält unter dem Begriff Metallabfallkonglomerat (MAK) zusam mengefaßt.

Der vom Walzwerk angelieferte Wärmwalzzunder mit der vorbeschriebenen Zusammensetzung und Konsistenz weist übli cherweise Feststoffanteile mit unterschiedlichen Größenab messungen auf, so daß zunächst ein Zerkleinerungsschritt vorgesehen werden kann, um eine vorbestimmte Korngrößenver teilung der Feststoffbestandteile einzustellen. Eine derar tige Zerkleinerung kann durch geeignete Mühlen erfolgen. Wie in Fig. 1 angedeutet ist, ist dieser Zerkleinerungs schritt lediglich als Option vorgesehen und kann entfallen, wenn die Feststoffbestandteile bereits mit hinreichend kleinen Partikeldurchmessern angeliefert werden.

Häufig sind die Warmwalzzunder - oder allgemein gesagt, die MAK - geruchsbelastet, so daß gemäß Fig. 1 vor oder nach dem Zerkleinerungsprozeß ein Geruchsneutralisierungs schritt vorgesehen werden kann. Diese Geruchsneutralisie rung kann beispielsweise durch die Zugabe von Wasserstoff peroxid erfolgen, so daß ein geruchsneutrales Ausgangspro dukt vorliegt.

Nach dieser mechanischen Aufbereitung des MAK wird dann in einem sich anschließenden Verfahrensschritt eine vorbe stimmte Viskosität des Konglomerates eingestellt. Die Vis kosität wird derart eingestellt, daß sich ein Konsistenz spektrum der resultierenden Formmasse ergibt, das von einer fließfähigen Gießmasse bis zu einer zähplastischen, eigen formstabilen Masse, eine sogenannte "Plastomasse", reicht. Je nach eingestellter Viskosität oder Konsistenz der Form masse kann diese durch eine Vielzahl von bekannten Appara ten portioniert und geformt werden.

Die Einstellung der Viskosität erfolgt in Abhängigkeit von der Konsistenz des angelieferten Warmwalzzunders bei spielsweise durch Zugabe von viskositätssteuernden Stoffzu sätzen aus der Gruppe mit den Stoffen, Cellulose, Gelatine, Stearine, Wasserglas, Natriumkarbonat, Seifen, Kalzium oder Magnesiumlignosulfonat, Melasse und ähnliche stärke- /zuckerhaltige Komponenten eingestellt wird. Durch Zugabe derartiger Stoffe kann die Viskosität erhöht oder auch er niedrigt werden. In der Regel wird das MAK mit estrich feuchter bis rieselfähiger Eingangskonsistenz angeliefert, so daß durch die genannten Zusätze eine Verflüssigung der MAK erfolgt.

Die viskositätssteuernden Stoffzusätze werden mit bei spielsweise 0.1 bis 2 Masseprozent beigemengt (bezogen auf die Gesamtmasse). Wesentlich ist dabei, daß die Stoffzusät ze und das MAK intensiv vermengt werden, wobei diese Ver mengung beispielsweise durch Kneter, etc. erfolgen kann.

Falls die Viskosität des angelieferten MAK bereits hin reichend ist, kann der vorgenannte Schritt übersprungen werden (gestrichelt in Fig. 1).

In einem weiteren Schritt werden als Sintermittel wir kende Stoffe hinzugefügt, die praktisch als Bindemittel beim späteren Sinter- oder Brennprozeß wirken. Diese als Sintermittel wirkenden Stoffe beeinflussen ebenfalls die Viskosität der MAK, so daß die Zugabe dieser Stoffe mit der Zugabe der viskositätssteuernden Stoffzusätze abgestimmt werden muß. Hinzu kommt, daß die als Sintermittel wirkenden Stoffe eine Wasser- und Öl aufsaugende Wirkung haben, so daß die Viskosität in der Regel erhöht wird. Als besonders geeignet für diese Funktion haben sich Stoffe wie bei spielsweise Tone, Tonmehle, Tonschamottemehle, vulkaniti sche Gesteinsmehle, Kieselgur und Oxide/Hydroxide des Alu miniums und Magnesiums herausgestellt. Der Anteil dieser als Sintermittel wirkenden Stoffe liegt bei 5 bis 10 Masse prozent, so daß die eingangs genannten, von der Stahlindu strie geforderten Grenzen für den Maximalanteil von Zu schlagsstoffen (≦ 10 Masseprozent) eingehalten wird.

Nach einer intensiven Durchmischung der mit den visko sitätssteuernden Stoffzusätzen und den als Sintermittel wirkenden Stoffen kann die sich einstellende Konsistenz noch durch Zugabe oder Entzug von Wasser feineingestellt werden.

Bei den ersten Testversuchen hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn nach der Voreinstellung der Viskosität durch Zugabe der vorgenannten Stoffzusätze eine Evakuierung der voraufbereiteten MAK in einer Vaku umeinrichtung erfolgt. Durch diese Evakuierung werden an haftende Wasseranteile entfernt und die Masse darüber hin aus entlüftet, so daß eine Verdichtung des MAK erfolgt. Durch diese Verdichtung wird die Masse weiter homogenisiert und die Formkörperqualität erhöht.

Je nach Art und Menge der Zusätze und ggf. Höhe des eingestellten Vakuums erhält man eine Formmasse, die entwe der eine gewisse Eigenformstabilität aufweist oder aber gießfähig ist. Dieses breite Viskositätsspektrum erlaubt es, eine Vielzahl von Apparaten für die Portionierung und Formbefüllung zu verwenden. Prinzipiell einsetzbar sind beispielsweise Schlickpumpen, Backwaren-Rohlingsportioniermaschinen, Weichsteinformgebungsanlagen, Kolbenpressen, Halbfeucht- bis Trockenpreßmassen-Stempel-Drehtischpressen, Schneckenpressen, etc.

Zur Ausbildung der Formkörper stehen eine Reihe von al ternativen Verfahrensweisen zur Verfügung.

Eine Variante besteht darin, die Viskosität der MAK derart einzustellen, daß eine gießfähige Formmasse zur Ver fügung gestellt wird. Diese Gießmasse ist nicht eigenform stabil, so daß keine direkte, knetende Ausbildung eines Formkörpers möglich ist. Um eine vorbestimmte Formkörper geometrie einzustellen, bedient man sich bei dieser Alter native Schaltungen, wie sie in den Fig. 2 bis 7 darge stellt sind. Diese Schalungen wirken praktisch wie Gießfor men, in die die Gießmasse eingefüllt wird. Die Schalungen (Gießformen) können praktisch beliebige Geometrien aufwei sen. In Fig. 2 ist eine einfache Kassette 1 dargestellt, die eine rechteckige Form aufweist. Diese Kassette 1 kann direkt mit Gießmasse gefüllt werden, so daß ein quaderför miger Gießkörper erhalten wird, der beispielsweise Außenab messungen von 60 × 40 × 20 cm aufweist. Ein derartiger Formkörper könnte beispielsweise als Bodenbelag verwendet werden. Für den Fall, daß der Formkörper in der Stahlindu strie als Zusatzmittel beim Hochofenprozeß verwendet werden soll, sind allerdings - wie eingangs erwähnt - kleinere Ab messungen erforderlich. Dazu werden dann Schalungen verwen det, die durch ein Schalungsraster 2 gebildet sind. D.h., die Schalung hat eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Formnestern mit jeweils gleicher Geometrie. In Fig. 3 ist ein Schaltungsraster mit rechteckigen Feldern dargestellt, während Fig. 4 ein wabenförmiges Schalungsraster 2 mit sechseckförmigen Feldern zeigt. Wie in Fig. 5 angedeutet ist, kann das Schalungsraster 2 mit einem Boden 5 versehen sein; es jedoch auch vorstellbar, daß bei dem Schalungsra ster 2 lediglich die Umfangswandungen ausgebildet sind und die Auflagefläche derart präzise gefertigt ist, daß sie dichtend auf einer Unterlage auflegbar ist, so daß eine Querströmung zwischen den einzelnen Feldern oder Nestern verhindert wird. Die Umfangswandungen 6 der Nester müssen nicht vertikal zur Unterlage verlaufen, sondern können - wie in Fig. 5 angedeutet - auch konisch zum Boden 5 hin zulaufen, so daß eine Entformung bei wiederverwendbaren Schalungen erleichtert ist.

Vorstellbar ist es auch, daß das Schalungsraster (2) gemäß den Fig. 3 bis 5 in die Kassette (1) gemäß Fig. 2 eingelegt wird, so daß mit einer Standardkassette durch Wechseln der Schalungsrastergeometrie unterschiedliche Formkörper ausgebildet werden können.

Die Kassette 1 und die Schalungsraster 2 können wahl weise aus feuerfestem Material hergestellt werden, das nach dem Entformen der Formkörper (nach dem Brennvorgang) wieder verwendbar ist. Alternativ dazu können die Schalungsraster 2 auch als verlorene Schalungen gefertigt werden, die beim Brennvorgang zersetzt oder verbrannt werden. Als Materiali en für die Schalungsraster sind beispielsweise Papier, Preßpappe, Holzfasern, Kunststoffe, Karton oder Wellpappe verwendbar.

Anstelle der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Scha lungs- oder Fächerraster 2 können selbstverständlich auch andere Schalungsformen und -anordnungen (beispielsweise Formschalenhorden, etc.) verwendet werden.

In den Fig. 6 und 7 ist eine weitere Variante einer Schalung oder einer Gießform dargestellt. Bei dieser Vari ante ist die Schalung aus Ton oder tonähnlichem Material hergestellt, das zu Hohlkörpern geformt ist. Diese Hohlkör per können - wie in Fig. 6 angedeutet ist, die Form eines Hohlziegels 2 aufweisen, in dessen Hohlräume die Gießmasse (MAK) eingefüllt wird. Der Hohlkörper 2 ist allerdings nicht gebrannt Ton sondern lediglich aus vorgeformtem und getrocknetem Material hergestellt. Dieses Material ist vor zugsweise mit Eisen oder mit demjenigen Metall, das in dem MAK enthalten ist, versetzt, so daß der Gesamtmassenanteil an Eisen (oder dem entsprechenden Metall) in dem mit dem MAK gefüllten Hohlkörper 2 die von der Stahlindustrie auf gestellten Kriterien (siehe vorstehende Ausführungen) er füllt. Die Schalung (Hohlziegel) 2 kann, wie in Fig. 6 an gedeutet, ohne Boden - ähnlich wie ein Hohlziegel - ausge führt sein oder aber gemäß Fig. 7, die einen Schnitt durch einen Hohlziegel 2 zeigt, wiederum einen Boden 5 aufweisen. In dem Fall, in dem die Schalung 2 ohne Boden ausgeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn die MAK mit einer höheren Viskosität eingestellt ist, so daß eine Querströmung ent lang der Auflagefläche zwischen den einzelnen Hohlräumen vermieden wird. Bei der Ausgestaltung der Schalung 2 gemäß Fig. 7 (mit Boden 5) kann eine niedrigere Viskositätsein stellung der MAK vorgesehen werden.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Variante, bei der die Schalung überwiegend aus Ton besteht, wird das MAK während des Brennvorgangs mit der Schalung versintert, so daß ein Formkörper mit einer MAK-Füllung und einer mit Ei sen versetzten Tonhülle entsteht. Dieser "Compound"-Formkörper wird dann im Hochofenprozeß weiter verarbeitet.

Während bei den in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Schalungen eine gießfähige Masse verwendet wurde, wird bei einem weiteren Alternativverfahren das MAK auf eine höhere Viskosität eingestellt, so daß eine zähplastische eigen formstabile Masse erhalten wird. Diese eigenformstabile "Plastomasse" wird dann auf eine geeignete feuerfeste Un terlage aufgetragen. Dieses Auftragen kann durch Spritzen oder Walzen geschehen, wobei die Schichtdicke vorzugsweise 60 bis 150 mm beträgt.

Diese Schicht aus eigenformstabilem MAK wird anschlie ßend durch eine geeignete Schneid-/Stanzvorrichtung, wie beispielsweise ein Gittermesser, in mehrere Formkörper un terteilt. Diese Unterteilung kann die in Fig. 8 gezeigte Wabenstruktur mit sechseckförmigen Platten (Formkörper 8) aufweisen. Durch den Schneid-/Stanzvorgang wird die Schicht vollständig durchtrennt, so daß zwischen den Formkörpern 8 ein Spalt 10 entsteht, der im Detail X der Fig. 8 angedeu tet ist. D.h. nach dem Schneid-/Stanzvorgang ist die flä chige Schicht in eine Vielzahl von im Abstand zueinander angeordneten Formkörpern 8 unterteilt. Selbstverständlich sind die Formkörper nicht auf die gezeigte Sechseckform be schränkt, sondern es können auch beliebige andere Geometri en gewählt werden.

Die Breite des Spaltes 10 ist so gewählt, daß sich die Formkörper 8 bei einem sich anschließenden Brennvorgang nicht mehr verbinden.

Bei den Vorversuchen hat es sich gezeigt, daß diese Spaltbreite relativ gering gewählt werden kann, da das in dem MAK enthaltene Öl-Wasseremulgat nach dem Schneid-/Stanzvorgang die Umfangskanten der Formkörper 8 benetzt und beim Brennvorgang ein Zusammenbacken verhindert, so daß die flächige Schicht nach dem Brennen in eine Vielzahl von Formkörpern 8 zerfällt.

Das "Anbacken" der Formkörper 8 an die Unterlage oder das Zusammenbacken benachbarter Formkörper 8 kann verhin dert werden, indem diese zusätzlich mit einem nicht sin ternden Material behandelt werden. Ein derartiges Material kann beispielsweise Quarzsand oder ähnliches sein, das praktisch ein Trennmittel bildet.

Die auf die vorbeschriebene Weise ausgebildeten Form körper werden anschließend in einem Brennprozeß auf etwa 1000 bis 1100°C aufgeheizt. Dieser Brennprozeß kann in ei nen Brennofen, der als Tunnel- oder Ringofen ausgebildet ist, durchgeführt werden. Dieser Brennofen ist als Durch laufofen ausgeführt, der üblicherweise eine Aufheizzone mit langsam ansteigender Temperatur, eine Brennzone mit kon stanter hoher Temperatur und eine Abkühlzone mit absinken der Temperatur aufweist.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wurde ein neuer, universell einsetzbarer Konverter-Ofen entwickelt, der zum Gegenstand einer eigenen Patentanmeldung gemacht wurde.

Prinzipiell sind für diese Anwendung jedoch Brennaggre gate auch verwendbar, wie sie beispielsweise bei der Zie gelherstellung eingesetzt werden.

Der mit der Schalung versehene Formkörper (Fig. 2-7) oder der auf einer feuerfesten Unterlage aufgebrachte Form körper (Fig. 8) durchläuft den Brennofen, und wird dabei auf die vorgenannte Temperatur von ca. 1000 bis 1100°C er wärmt. Für diesen Aufheizprozeß können auch die im MAK vor handenen "Heizstoffe", d. h. der Ölanteil und der Anteil an Gesamtkohlenstoff ausgenutzt werden. Diese innere Energie kann theoretisch zu 80% für das Aufheizen und für endo therme Abläufe beim Aufheizen auf die Brenntemperatur ver braucht werden. Da beim Brennprozeß jedoch regulierend zu geheizt werden muß, können von den theoretisch verfügbaren 2100 kJ/kg MAK nur 1100 kJ/kg für den Brennprozeß ver braucht werden, während etwa 1000 kJ/kg unverbrannt entwei chen. Zur Entfernung dieser "überschüssigen" Kohlenwasser stoffe und der entweichenden organischen Bestandteile muß der Brennofen mit einer Abgasreinigungsanlage versehen wer den, die eine Rückführung der ungenutzten Kohlenwasserstof fe in die Brennkammer ermöglicht. Die für den Anlagenbe trieb notwendige Abgasreinigung ist vergleichbar mit der Reinigung bei anderen thermischen Prozessen, bei denen öl haltige Fraktionen thermisch behandelt werden. Nach derzei tiger Erkenntnis dürfte eine Abgasnachverbrennung bei an schließender Abscheidung der saueren Abgasbestandteile ent weder nach dem Flugstromverfahren oder durch Abgaswäsche genügen.

Während des Brennvorgangs werden das MAK mit Hilfe der als Sintermittel wirkenden Stoffe gesindert, so daß nach dem Brennvorgang ein formbeständiger Formkörper mit einem vergleichsweise hohen Eisenanteil vorliegt. Während des Brennbetriebes werden die im Walzzunder (MAK) enthaltenen Eisenoxide (Fe₂O₃) ähnlich wie beim Hochofenprozeß redu ziert. Diese Reduktion beruht möglicherweise auf den glei chen Mechanismen wie die Reduktion des Fe₂O₃ beim Hochofen prozeß durch die Zugabe von Koks, der zu Kohlenmonoxid CO verbrannt wird. Es wird vermutet, daß das in der Formmasse fein verteilte Kohlenwasserstoffgemisch kleinräumig eine ähnliche Wirkung wie der Koks beim Hochofenprozeß aufweist.

Durch die Reduktion des Fe₂O₃ erhält man ein magneti sches Sintergut, das als "Kunsterz" bezeichnet werden kann. Die magnetischen Eigenschaften dieses Kunsterzes erlauben es, den Formkörper mittels Elektromagnete zu entnehmen und zu handhaben.

Die Stoffeigenschaften des Formkörpers lassen sich durch eine gezielte Temperaturführung bei der Aufheizung und Abkühlung variieren, wobei es bevorzugt wird, daß die Aufheizung mit einem steilen Temperaturgradienten erfolgt, während die Körperabkühlung nach einem vergleichsweise fla chen Temperaturgradienten extrem verlangsamt ist.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, werden die verlo renen Schalungen gemäß den Fig. 3 bis 5 während des Brennvorgangs verbrannt, während die Schalung gemäß den Fig. 6 bis 7 mit dem MAK versintern.

Die resultierenden Sinterkörper erfüllen die eingangs genannten, von der Stahlindustrie aufgestellten Kriterien und können somit als hochwertiger Zuschlagstoff im Hoch ofenprozeß verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus metall haltigem Abfallkonglomerat (MAK), das mit einer Korngrößen verteilung vorliegt, mit den Schritten:

- Zugabe von Zusätzen zur Einstellung einer vorbestimmten Viskosität,
- Ausbilden eines Formkörpers und
- Brennen des Formkörpers.

2. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität durch Zugabe von viskositätssteuernden Stoffzusätzen und/oder Zu gabe von als Sintermittel wirkenden Stoffen erfolgt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die viskositätssteu ernden Stoffzusätze aus der Gruppe Cellulose, Gelatine, Stearine, Wasserglas, Natriumkarbonat, Seifen, Kalzium oder Magnesiumlignosulfonat, Melasse und ähnliche stärke-/zuckerhaltige Komponenten gewählt sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach Ansprü chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sinter mittel wirkenden Stoffe aus der Gruppe Tone und Tonmehl, Tonschamotte, vulkanitische Gesteinsmehle, Kieselgur und Al-/Mg-Oxide, -hydroxide gewählt sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach Ansprü chen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die viskositäts steuernden Stoffzusätze mit 0.01 bis 5 Masse%, vorzugsweise 0.1 bis 2 Masse% und die als Sintermittel wirkenden Stoffe mit 1-20 Masse%, vorzugsgweise 5-10 Masse% bezogen auf die Gesamtmasse zugegeben werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die vorbestimmte Viskosität eingestellte Masse zur Ausbildung des Formkörpers in eine Schalung (2) eingebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung eine verlorene Schalung (2) ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verlorene Scha lung (2) aus einem Material besteht, das beim Brennvorgang zersetzt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung (2) aus einem tonhaltigen Material besteht.

10. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung (2) ei nen Eisengehalt aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung (2) eine Vielzahl von Formnestern hat.

12. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die vorbestimmte Viskosität eingestellte Masse flächig auf eine Unterlage aufgebracht und in Formkörperabschnitte (8) unterteilt wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke 30 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 150 mm, beträgt.

14. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach An spruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftei lung durch Ausstechen, Stanzen oder Ausschneiden erfolgt.

15. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine sechseckige Umrißform hat.

16. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Umfangskanten und/oder zwischen Unterlage und Auflage flächen des Formkörpers vor dem Brennen ein nicht sintern des Material eingebracht wird, das vorzugsweise aus Sand besteht.

17. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennvorgang bei etwa 900 bis 1200°C, vorzugsweise 1000°C, erfolgt.

18. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das MAK Fe, Cr/Ni oder erzhaltige Fraktionen enthält.

19. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das MAK nach der Einstellung der Viskosität durch Evakuie rung verdichtet wird.