DE19755118A1

DE19755118A1 - Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Betonzuschlagstoffs aus Verbrennungsasche und Vorrichtung zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE19755118A1
Application number: DE19755118A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Takai
Original assignee: Rasa Corp; Pacific Metals Co Ltd
Current assignee: RASA SHOJI K K TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: JPH10167783A; JP3717018B2; KR19980063560A; KR100227003B1; DE19755118B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffs für Beton aus Verbren nungsasche und eine Vorrichtung zur Herstellung desselben, und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Entfernung von Schwermetallverbindungen und reduzierbaren Oxiden aus geschmolzenen Materialien durch reduzierendes Schmelzen ei nes getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder von Verbren nungsasche, die durch die Verbrennung von Hausmüll, Abwas ser und/oder Industrieabfällen erzeugt wird, zur Erzeugung einer geschmolzenen Schlacke, die Mineralarten aufweist, die hauptsächlich SiO₂ enthalten, und zur Herstellung eines einem Naturkies oder Natursand ähnlichen, künstlichen Be tonzuschlagstoffs aus geschmolzener Schlacke, welche kaum schädliche Substanzen und Schwermetallverbindungen enthält.

Es werden nicht nur Haus- und Industrieabfälle ver brannt, sondern es wird auch Abwasser durch Trocknen pul verisiert, so daß die Abfälle und das Abwasser volumenmäßig verringert werden und deponiert werden können. Da die Ka pazität von Deponien Jahr für Jahr knapper wird, ent wickelte sich in großem Umfang die Forschung nach einer Ab fallverringerung und Rohstoffrückführung mit dem Ziel, nützliche Stoffe zu kompostieren oder zu sammeln. Des wei teren hat die Herstellung von Baumaterialien aus geschmol zener Schlacke, die durch das Schmelzen eines getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder Verbrennungsasche, die durch das Verbrennen von Hausmüll und/oder Industrieabfällen ent steht, erzeugt wird, ein großes öffentliches Interesse er fahren. Bei einer derartigen Rückführung ist es sehr wich tig, daß die rückgeführten Produkte unschädlich sind.

Das Schmelzen von Verbrennungsasche und/oder trockenem Pulver aus Abwasser (was in dieser Offenbarung von Fall zu Fall gemeinsam als "Verbrennungsasche" bezeichnet wird) in einer Umgebung von über 1500°C fördert die Verbrennung von in der Asche enthaltenen brennbaren Stoffen, die vollstän dige Zersetzung von durch die Verbrennung der brennbaren Stoffe erzeugtem Dioxin und die Verringerung des Volumens der Verbrennungsasche auf weniger als ein Drittel. Gemäß solch einem Schmelzverfahren wird das in der Verbrennungs asche enthaltene anorganisch Material zu einer geschmolze nen Flüssigkeit, und in der durch Abkühlen der geschmolzen Schlacke erstarrten glasartigen Schlacke sind Schwermetall verbindungen eingeschlossen.

Die Schlacke wird für Straßeneinbettungen und als Bau zuschlagstoff verwendet oder wird zu Ziegeln bzw. Fliesen und Bauornamenten verarbeitet. Derartige Recyclingprodukte müssen unschädlich und chemisch und physikalisch stabil sein. Vor kurzem wurden verschiedene Verfahren und Einrich tungen zur Herstellung eines künstlichen Betonzuschlag stoffs durch Erzeugen und Unschädlichmachen einer geschmol zenen Schlacke entwickelt und vorgeschlagen. Typische Ver fahren zum Schmelzen von Verbrennungsasche sind Elektro schmelzverfahren, Schmelzverfahren unter Verbrennung von Brennstoffen und Direktschmelzverfahren. Eine Erläuterung der beiden letzteren Verfahren, welche Schmelzverfahren un ter einer oxidierenden Umgebung entsprechen, wird hier aus gelassen. Die Verfahren, in denen ein elektrischer Wider standsofen, ein Niederfrequenz-Induktionsofen, ein Elektro-Licht bogenofen und ein Plasmaofen usw. verwendet werden, gehören zum ersteren Verfahren.

In einem elektrischen Widerstandsofen wird die Verbren nungsasche mittels Joulescher Wärme geschmolzen, die er zeugt wird, indem die Verbrennungsasche unter elektrischen Strom gesetzt wird. In einem Niederfrequenz-Induktions schmelzofen wird die Verbrennungsasche durch den Kontakt mit geschmolzenem Roheisen geschmolzen, welches durch elek tromagnetische Induktion der Induktionsspule erhitzt wird. In einem elektrischen Lichtbogenofen wird die Verbrennungs asche durch einen zwischen Elektroden erzeugten Lichtbogen geschmolzen. In einem Plasmaofen wird die Verbrennungsasche durch einen aus einem Hochtemperaturplasma und Hochdruckgas bestehenden Plasmastrahl geschmolzen.

Die Hauptkomponenten der durch das Schmelzen von Ver brennungsasche erzeugten Schlacke sind CaO, SiO₂, Al₂O₃, FeO und MgO. Die Schlackenzusammensetzung wird als ein Dreielementsystem aus CaO-SiO₂-Al₂O₃ betrachtet, da FeO und MgO nur in geringen Mengen darin enthalten sind. In der Schlacke mit einem hohen Anteil an Al₂O₃ sind die Schmelz punkttemperatur und die Viskosität der Schlacke im allgemei nen sehr hoch. Die Fluidität einer derartigen Schlacke ist zu gering, damit die Schlacke aus einem Ofen abfließt und darüber hinaus rekristallisiert. Es ist bekannt, daß die Fluidität der Schlacke verbessert wird, indem Kalkstein in einer Menge zugegeben wird, die so gewählt ist, daß der Schmelzpunkt der Schlacke nicht angehoben wird. Die Schlacke mit einem hohen Anteil an CaO hat jedoch eine hydrati sierende Eigenschaft und neigt dazu, über einen langen Zeitraum gesehen die chemische und physikalische Stabilität zu verlieren. Dementsprechend ist Schlacke mit einem hohen Anteil an CaO für die Herstellung eines künstlichen Zu schlagstoffs für Beton, der eine hohe mechanische Steifig keit und Festigkeit erfordert, nicht geeignet.

Andererseits neigt die Schlacke im Fall einer niedrigen Basizität (Gewichtsverhältnis zwischen CaO und SiO₂) dazu, aufgrund ihrer hohen Viskosität beim Erstarren nicht so gleichmäßig zu rekristallisieren. Wenn die Basizität der Schlacke zu hoch ist, nimmt der Energieverbrauch zum Schmelzen der Rohmaterialien aufgrund des hohen Schmelz punkts der Schlacke zu. Durch die Zugabe von CaO zu der Schlacke im Fall einer niedrigen Basizität oder von SiO₂ im Fall einer hohen Basizität der geschmolzenen Schlacke wird die Basizität der geschmolzenen Schlacke daher für gewöhn lich im Bereich von 0,6 bis 1,5 eingestellt.

JP-A-4-354575 und JP-A-4-358584 offenbaren eine Techno logie, die die Fluidität der geschmolzenen Schlacke verbes sert, indem der Schmelzpunkt der in einem Elektroschmelz ofen hergestellten Schlacke abgesenkt wird. Das erstere Do kument lehrt, daß FeO zur geschmolzenen Schlacke zugegeben wird, um die Viskosität der geschmolzenen Schlacke nicht zu erhöhen, wenn Verbrennungsasche, die über das geschmolzene Metall geladen wird, durch die Hitze des Lichtbogens ge schmolzen wird, während das letztere Dokument lehrt, daß FeO in der geschmolzenen Schlacke erzeugt wird, indem die Oberflächen des geschmolzenen Metalls und der geschmolzenen Schlacke einer oxidativen Atmosphäre ausgesetzt werden.

Gemäß den oben erwähnten beiden Verfahren verbleibt in der geschmolzenen Schlacke 5% - 20% an FeO, welches in der Lage ist ein CaO-SiO₂-Al₂O₃-FeO-System auszubilden, wodurch die Fluidität der Schlacke gemäß des Absinkens der Schmelz punkttemperatur verbessert wird. Trotzdem die geschmolzene Schlacke verbessert ist, um eine Zusammensetzung eines quartären Systems, welches FeO enthält, zu erhalten, wird die Schlacke jedoch durch rasches Abkühlen mit Wasser nicht kristallin und sehr brüchig. Wenn im Gegensatz dazu eine solche geschmolzene Schlacke langsam abgekühlt wird, wird aus der Schlacke ein verfestigtes Material, welches im Hinblick auf den Charakter und/oder den Aufbau von einem natürlichen Stein deutlich verschieden ist, als Folge des Verhinderns der Rekristallisation der Schlacke durch FeO. Die Schlacke, welche viel FeO enthält, erfüllt natürlich nicht die Bestimmung, daß der FeO-Gehalt in der Schlacke weniger als 3% betragen sollte, was notwendig ist, um eine hohe Zähigkeit eines Zuschlagstoffes für Beton zu erzeugen.

Eine Schlacke, welche eine große Menge an Schwermetal len wie Fe usw. enthält, ist chemisch instabil, da solche Schwermetalle im Lauf der Zeit aus der Schlacke austreten, und sie ist sowohl schädlich als auch hinsichtlich der Rückführung von in der Schlacke enthaltenen Metallen un praktisch. Zusätzlich begünstigt die eine große Menge an FeO enthaltende Schlacke eine Erosion der Auskleidung des Ofenbettes und der Umgebung der Schlackenablaßöffnung eines Elektroschmelzofens, was zu einer verkürzten Lebensdauer des Ofens führt.

Die aus Verbrennungsasche erzeugte geschmolzene Schlacke wird wie folgt beschrieben. In einer Müllverbrennungs vorrichtung vom Beschickungstyp oder in einer Wirbel schichtmüllverbrennungsvorrichtung findet in der Hauptsache eine Oxidationsreaktion statt, da die Verbrennungsasche in einer einen Überschuß an Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre verbrannt wird. Eine derartig erzeugte Verbrennungsasche ist daher ein Zuschlagstoff aus einer Asche, welche aus Oxiden (SiO₂, CaO, Al₂O₃, MgO, FeO, Oxiden von Schwermetal len, Oxiden von schädlichen Verunreinigungen wie As, Bi usw.) besteht und ebenfalls chemische Verbindungen mit Cl enthält. Im Fall des Schmelzens von Verbrennungsasche in einer oxidativen Atmosphäre in einem Brennerofen, einem elektrischen Lichtbogenofen oder einem Plasmaofen usw., wird die erzeugte geschmolzene Schlacke eine Oxidform be sitzen.

Schwermetalle und schädliche Verunreinigungen in Ver brennungsasche verbleiben naturgemäß als in der erzeugten Schlacke gelöst. Dies wird allgemein als "das Einschließen von Schwermetallen und schädlichen Verunreinigungen in Schlacke" bezeichnet. Die Schlacke wird eine schmutzige Substanz sein, welche Oxide von Schwermetallen und schädli chen Verunreinigungen enthält, da FeO und Fe₂O₃, welche ein starkes Oxidationsvermögen besitzen, in der geschmolzenen Schlacke gegenüber anderen Bestandteilen als sehr starke Oxidationsmittel auftreten. Eine derartig verschmutzte Schlacke wird deponiert und wird nie mehr recycelt. Schwer metalle und schädliche Verunreinigungen können jedoch im Lauf der Zeit aus der deponierten Schlacke austreten, wo durch eine Zerstörung der Umwelt eingeleitet wird. Als Schwermetalle können unter anderem Cu, Cr, Ni, Zn, Pb und als schädliche Verunreinigungen unter anderem P, As, Bi, Cd, Hg aufgeführt werden.

Es gibt einen Versuch, um FeO aus Verbrennungsasche un ter Verwendung eines Gleichstrom-Widerstandschmelzofens ab zutrennen. Ein solcher Ofen besitzt eine Elektrode als ei nen positiven Pol und einen Ofenboden als einen negativen Pol. Der Aufbau basiert auf dem Prinzip, daß FeO aus einer geschmolzenen Schlacke ohne den Einsatz eines Reduktions mittels entfernt werden kann, als ein Ergebnis der Wande rung von Fe₊ zum negativen Pol, welches durch eine Elektro lyse von FeO, welche in der Verbrennungsasche enthalten ist erzeugt wird.

Da die Atmosphäre im Ofen jedoch nicht vollständig re duzierend ist, wird trotzdem nicht elektrolysiertes FeO in der Verbrennungsasche verbleiben, was zu einem Restgehalt an FeO in der geschmolzenen Schlacke von 3% bis 4% führt. Dabei ist es notwendig, das geschmolzene Metall auf über 1650°C zu erhitzen, um es auf einfache Weise aus dem Ofen abzulassen, da das Metall als reines Eisen mit 0,3% bis 0,5% Kohlenstoff erzeugt wird. Ein solcher Ofen benötigt eine große Menge an elektrischem Strom, weshalb er mit ei ner Elektrode mit einem großen Durchmesser ausgestattet sein sollte. Da zusätzlich die Auskleidung des Ofens sehr schnell abgenutzt ist, ist sowohl eine kontinuierliche Be triebsweise als auch eine Erhöhung der Kapazität des Ofens nicht praktikabel.

Nach dem Stand der Technik ist beim Verfestigen von ge schmolzener Schlacke die Möglichkeit einer vollständigen Rekristallisation der Zusammensetzung der Schlacke nicht bekannt. Die nach dem Stand der Technik hergestellte verfe stigte Schlacke enthält eine Vielzahl an nicht kristalli sierten Bereichen, wodurch sie sehr verschieden gegenüber einem natürlichen Stein ist. Da FeO oder CaO der geschmol zenen Schlacke zur Verbesserung der Fluidität der Schlacke zugegeben werden, oder SiO₂ der geschmolzenen Schlacke zu gegeben wird, um den Schmelzpunkt der Schlacke zu erniedri gen, führt dies im Hinblick auf das eutektische Phänomen in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines Mehrkomponenten systems dazu, daß eine Wärmebehandlung nicht durchgeführt werden kann. Eine nicht rekristallisierte Schlacke, d. h. eine glasartige Schlacke, wird für einen qualitativ hoch wertigen künstlichen Zuschlagstoff für Beton als ein Bauma terial nicht geeignet sein, was dazu führt, daß die Schlacke in der Hauptsache für Straßeneinbettungen und/oder Ma terialien für Grünstreifen und/oder Ackerland zur Verfügung steht.

JP-A-4-139040 offenbart eine Vorrichtung zum Gießen von Schlackenblöcken durch Abkühlen von geschmolzener Schlacke an Luft in Gußformen welche auf einer Fördereinrichtung transportiert werden. Da es jedoch schwierig ist, die Ab kühlgeschwindigkeit beim ersten Kontakt der geschmolzenen Schlacke mit der Metalloberfläche der Gußform zu steuern, wird die Schlacke aufgrund eines schnellen Abkühlens nicht kristallisiert sein, und wird einen brüchigen Aufbau mit richtungsabhängigen Eigenschaften besitzen.

Verbrennungsasche, mit welchem ein Ofen zur Erzeugung von geschmolzener Schlacke gefüllt wird, ist aufgrund der Aggregation von feiner Asche eine poröse Substanz und ent hält Gase, Feuchtigkeit und flüchtige Bestandteile. Daher werden vor dem Beginn des Schmelzens Gase und Feuchtigkeit aus der erhitzten Verbrennungsasche austreten und gleich zeitig werden flüchtige Bestandteile in der eingefüllten Verbrennungsasche verbrennen. Es wird folglich eine explo sionsartige Erscheinung auftreten, welche die noch nicht geschmolzene Verbrennungsasche aufhebt und verwirbelt, und es wird nicht nur ein ruhiges Schmelzen von Verbrennungs asche sondern ebenfalls ein kontinuierliches Befüllen des Ofens mit Verbrennungsasche verhindert, was eine konti nuierliche automatische Betriebsweise und eine automatische Steuerung des Schmelzofens behindert.

In der Anlage zur Müllverbrennung und/oder zum Reinigen vom Metall wird während des Verfahrens der Abgasreinigung Flugasche gesammelt. Das Verhältnis der Menge an erzeugter Verbrennungsasche zu der von gesammelter Flugasche beträgt für gewöhnlich 3 : 1 im Fall der Verbrennung von Müll, wo durch die Menge an Flugasche nicht vernachlässigbar ist. Flugasche selbst ist eine Zusammensetzung aus Schwermetal len mit einem niedrigen Siedepunkt wie Pb und Zn, Salzen wie NaCl und KCl, trockenem Kalk, welcher zur Abgasreini gung verwendet wird, kalkhaltige Verbindungen, welche wäh rend der Abgasreinigung erzeugt werden, und Staub. Flug asche wird im allgemeinen geschmolzen, um sie entsorgbar zu machen. Nachdem die geschmolzene Flugasche mit Chelatbild nern versetzt und mit Zement verfestigt wurde, wird sie de poniert. Sogar bis vor kurzem wurde Flugasche sehr oft ent sorgt, obwohl die darin enthaltenen brauchbaren Metalle und Salze rückgewinnbar sind.

Hausmüll und industrielle Abfälle enthalten oft eine Menge an Abfallkunststoffen, welche flüchtige Bestandteile enthalten und für eine Entsorgung nicht geeignet sind.

Obwohl es schwierig ist, Flugasche allein zu schmelzen, ist es gut bekannt, daß Flugasche unter der Bedingung des Zumischens zu Verbrennungsasche geschmolzen werden kann. Jedoch schmilzt Flugasche viel schneller als Verbrennungs asche, da Flugasche alkalische Salze enthält und daher ei nen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, wodurch folglich Flugasche dazu neigt, sich in der Schicht aus noch nicht geschmolzener Verbrennungsasche zusammenzuballen, wenn Flugasche zum Zweck des Schmelzens einer Verbrennungsasche zugemischt wird. Da eine solche sich zusammengeballte Flug asche ein im Ofen erzeugtes Gas daran hindert aufzusteigen, unterstützt das sich unterhalb der Schicht angesammelte Gas eine aufgrund des plötzlichen Aufsteigens die Materialien gewissermaßen explosionsartige Erscheinung, welche die Ma terialien aufwirbelt. Das Einfüllen von Flugasche in einen Ofen verhindert somit eine automatische Betriebsweise einer Anlage zur Erzeugung von Schlacke.

Natürlich erzeugt eine große Kapazität eines Ofens im allgemeinen eine viel kräftigere explosionsartige Erschei nung. Das Auf- und Durchwirbeln des Materials, mit welchem der Ofen befüllt ist, aufgrund des daraus freigesetzten Ga ses, begünstigt eine Reaktion der in den Materialien ent haltende Oxide mit der Elektrode, was zu einem erhöhten Verbrauch der Elektrode und oft zu einem Abbrennen des un teren Abschnittes der Elektrode führt. Wenn als Folge einer örtlichen Abnutzung das unterste Ende in die Materialien fällt, werden aufgrund eines Kurzschlusses des erzeugten Lichtbogens zwischen dem abfallenden Ende und der Elektrode die Materialien örtlich erhitzt, was dazu führt, daß der Ofen dadurch nicht betriebsfähig ist.

Ein kräftiges Rühren der eingefüllten Materialien er höht den elektrischen Energieverbrauch von geschmolzener Schlacke und verlängert die Betriebszeit zum Schmelzen der Materialien. Da das aus den Materialien freigesetzte Gas mit der geschmolzenen Schlacke vermischt wird, verbleiben in der verfestigten Schlacke Blasen, wodurch es folglich nicht möglich ist, einen einheitlich aufgebauten Zuschlag stoff zu erhalten.

Die Größenverteilung eines künstlichen Zuschlagstoffes, welcher für einen fertig gemischten Beton für den allgemei nen Gebrauch verwendet wird, beträgt 70% an 25 mm und 30% an 10 mm, und bei einem für den Tiefbau verwendeten Beton 40% an 40 mm und 30% an 20 mm bzw. 10 mm. Um einen künstli chen Zuschlagstoff zu erhalten, welcher für einen fertig gemischten Beton für Bauzwecke verwendet wird, wird daher vorzugsweise eine Schlacke mit einer Größe von 4 mm bis 40 mm, vorzugsweise 5 mm bis 25 min hergestellt.

Es ist ebenfalls erforderlich, daß ein künstlicher Zu schlagstoff für Bauvorhaben einem natürlichen Sand ähnelt. Ein Verfahren zur Herstellung von Schlacke, welche durch Besprühen der geschmolzenen Schlacke mit einem Wassernebel und das Zerstreuen in einer rotierenden Haube durch rotie rende Schaufeln ist in JP-A-64-52637 offenbart. JP-A-63-50351 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Schlacke, welche durch Einspritzen von Luft in geschmolzener Schlacke granuliert und durch Druckluft zerstreut wird, und JP-A-8-133800 lehrt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Schlacke, welche durch Einspritzen von geschmolzener Schlacke in eine wassergekühlte Rotationstrommel granuliert wird.

Keines der Verfahren zur Granulierung von Schlacke zeigt die Erzeugung von unschädlicher und rekristallisier bar geschmolzener Schlacke auf. Demgemäß kristallisiert Schlacke während des Abkühlens nicht und enthält immer noch Schwermetalle und schädliche Substanzen. Ein derartiger künstlicher Zuschlagstoff besitzt deutlich andere chemische und physikalische Eigenschaften als ein natürlicher Sand, wodurch er als ein künstlicher Zuschlagstoff für einen Be ton, welcher eine hohe mechanische Festigkeit erfordert, nicht geeignet ist.

Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffes, welcher FeO in einer Menge von weniger als 3% enthält, um die Bestim mungen für Zuschlagstoffe für Beton zu erfüllen, indem eine geschmolzene Schlacke erzeugt wird, welche in der Haupt sache SiO₂ enthält und welche eine eutektische Zusammenset zung und einen viel geringeren Schmelzpunkt besitzt, und zusätzlich die Herstellung eines rekristallisierten künst lichen Zuschlagstoff für Beton, welcher einen sehr ein heitlichen Aufbau besitzt und kaum Gase enthält.

Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine reine Schlacke zu erhalten, welche in chemischer Hinsicht sicher bleibt, so daß der künstliche Zuschlagstoff kaum schädliche Substanzen enthält, und darüber hinaus eine Rückführung von metallischen Rohstoffen realisiert wird, indem reduzierbare metallische Bestandteile aus der geschmolzenen Schlacke entfernt werden.

Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Energie einzusparen, welche für das Rekristallisieren von geschmolzener Schlacke benötigt wird, indem die Energie strahlung zurückgehalten und dem Schmelzen der Verbren nungsasche zugeführt wird.

Die vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Flugasche als einen industriellen Abfall wiederzuverwenden, und eine Reaktion zu ermöglichen, welche die eingefüllten Materialien sanft reduziert, indem ein explosionsartiges Emporheben der Materialien im Ofen verhindert wird, wodurch eine kontinuierliche Befüllung dem Ofens mit den Materia lien und der automatische Betrieb der Anlagen zur Herstel lung von künstlichem Zuschlagstoff ermöglicht wird.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffs aus geschmol zener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder aus Verbrennungsasche, welche durch Verbrennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen erzeugt wird, ausgerichtet. Die Erfindung zur Herstellung von künstlichem Kies, welcher rekristallisiert und einheitlich aufgebaut ist, umfaßt folgende Schritte:
einen Trocknungsschritt, bei dem die Verbrennungsasche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einen Mischungsschritt, bei dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus ge trockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbildner (ein Flußmittel zur Unterstützung des Ausbildens einer Schlacke) erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der geschmolzenen Schlacke, welche später aus den Materialien gebildet wird, im Bereich von ungefähr 5% bis 20% liegt;
einen Erwärmungsschritt, bei dem sowohl aus pulveri sierter Kohle Kokspulver erzeugt wird als auch die Ma terialien vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver re duziert wird, in einem Ofen, welcher durch Verbrennen der zu den gemischten Materialien gegebenen pulveri sierten Kohle auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,
einen Schritt des reduzierenden Schmelzens, bei dem durch reduzierendes Schmelzen von in den vorgewärmten Materialien enthaltenem Eisen(II)-oxid geschmolzenes Roheisen erzeugt wird, und bei dem chemische Elemente, welche durch das Reduzieren anderer Schwermetallverbin dungen und reduzierbarer Oxide erzeugt werden, im ge schmolzenen Roheisen gelöst werden, wobei dadurch eine geschmolzene Schlacke erzeugt wird, welche so weit als möglich keine Schwermetallverbindungen enthält und wel che einen extrem niedrigen Gasgehalt besitzt, und bei dem die geschmolzene Schlacke auf dem geschmolzenen Roh eisen aufschwimmt,
einen Schritt des Gießens, bei dem eine flach ausgedehn te Schlackenschicht in einer Gußform ausgebildet wird, indem die geschmolzene Schlacke, welche unabhängig von dem geschmolzenen Roheisen aus dem Schmelzofen abge lassen wird, zugeführt wird, und bei dem Gußschlacke ausgebildet wird, während die Schlacke weiterbefördert wird;
einen Schritt des Brechens, bei dem die Gußschlacke, welche von der Gußform freigegeben wurde, auf eine Größe von 4 mm bis 40 mm, vorzugsweise 5 mm bis 25 mm, zerkleinert wird; und
einen Wärmebehandlungsschritt, bei dem restliche nicht kristallisierte Bestandteile in der zerkleinerten Guß schlacke durch Wälzen in einem Wärmebehandlungsofen bei einer Temperatur von 850°C bis 1200°C rekristallisiert werden, wobei dadurch die restlichen inneren Spannungen der granulären Gußschlacke eliminiert werden.

Die zweite bis fünfte Ausführungsform der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird durch ein reduzierendes Schmelzen von Verbrennungsasche und Flugasche geschmolzene Schlacke erzeugt, welche kaum Eisen(II)-oxid, andere Schwermetallverbindungen, reduzierbare Oxide und Gas ent hält. Es ist einfach, die geschmolzene Schlacke aus einem Ofen abzulassen und sie zum Zweck des Gießens handzuhaben, da die Fluidität der geschmolzenen Schlacke durch Zugabe von MgO verbessert ist. Zusätzlich wird die Schmelzpunkt temperatur der geschmolzenen Schlacke ohne eine übermäßige Zugabe von CaO zu den Materialien gesenkt. Die Schlacke des Dreielementsystems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃ mit wenigen eutekti schen Punkten wird zu der des Vierelementsystems mit vielen eutektischen Punkten verändert, indem MgO zu den Materia lien gegeben wird. Dadurch ist eine Schlacke erhältlich, welche bei einer niedrigeren Temperatur eutektisch rekri stallisiert werden kann.

Da die verfestigte Schlacke, welche auf eine Größe von 4 min bis 40 mm, vorzugsweise 5 mm bis 25 mm, zerkleinert ist, wärmebehandelt wird, werden die nicht rekristallisier ten Bereiche der Schlacke vollständig rekristallisiert. Die rekristallisierte Schlacke ist für einen künstlichen Zu schlagstoff für Beton verfügbar, welcher ähnlich dem Na turkies ist. Ein derartiger künstlicher Kies ist dadurch charakterisiert, daß er keine hydratisierenden Eigenschaf ten besitzt, über einen langen Zeitraum chemisch und physi kalisch stabil ist und dadurch unschädlich ist, da keine Schwermetalle mehr nach außen treten können, und dadurch, daß er eine hohe mechanische Festigkeit besitzt, welche für einen künstlichen Zuschlagstoff erforderlich ist.

Beim Energieverbrauch zur Herstellung von rekristalli sierter Schlacke wird eingespart, indem vorgewärmte, ge trocknete und teilweise reduzierte Materialien reduzierend geschmolzen werden und die verfestigte Schlacke bei einer hohen Temperatur wärmebehandelt wird. Der automatische Be trieb der Anlage zur Herstellung eines künstlichen Zu schlagstoffes ist durchführbar, indem eine kontinuierliche Befüllung des Ofens mit Materialien realisiert wird.

Die Flugasche als ein industrieller Abfall wird für die Materialien der geschmolzenen Schlacke verwendet. Aufgrund des Verfahrens der Erwärmung getrockneter Materialien wird das Phänomen des Explodierens, welches bei der Zugabe von Flugasche zu Verbrennungsasche auftritt verhindert.

Da die Materialien unter ein reduzierenden Atmosphäre geschmolzen werden enthält die erzeugte geschmolzene Schlacke kaum FeO und wird daher nicht die Auskleidung des Ofenbettes und die Umgebung der Schlackenablaßöffnung erodieren, was einen Betrieb des Ofens über einen langen Zeitraum ergibt. Das bei der Reduktion erzeugte Roheisen ist als ein metallischer Rohstoff wieder verwendbar.

Gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 2 dargelegt ist, wird ferner sandige Schlacke erhalten, welche durch In-Kontakt-Bringen von geschmolzener Schlacke mit einer wassergekühlten Wand verfestigt wird, da geschmolzene Schlacke, welche in einer Phasengleichgewichtsbedingung ei nes quartären Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO eutektisch re kristallisierbar ist, zusammen mit eingeblasener Luft auf eine wassergekühlte Wand auftrifft. Durch die Wärmebehand lung einer derartigen sandigen Schlacke kann ein künstli cher Sand erhalten werden, welcher dieselben Eigenschaften aufweist wie die Ausführungsform aus Anspruch 1.

Darüber hinaus und gemäß der in Anspruch 3 dargelegten Ausführungsform werden Materialien zum Zweck der Herstel lung eines künstlichen Zuschlagstoffes für Beton aus Ver brennungsasche und Flugasche getrocknet, vorgewärmt und teilweise reduziert. Solche vorbearbeiteten Materialien er möglichen ein sanftes reduzierendes Schmelzen in einem Ofen, auch wenn Flugasche mit Verbrennungsasche gemischt ist. Darüber hinaus ist Flugasche als ein industrieller Ab fall für Materialien aus geschmolzener Schlacke verfügbar.

Zusätzlich besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche in Anspruch 4 dargelegt ist, dieselbe Wirkung wie die Ausführungsform aus Anspruch 1, und die erfindungs gemäße Vorrichtung, welche in Anspruch 5 dargelegt ist, besitzt ebenfalls dieselbe Wirkung wie die Ausführungsform aus Anspruch 2.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfin dung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, welches ein schematisches Verfah ren zur Erzeugung eines künstlichen Zuschlag stoffes für Beton aus Verbrennungsasche gemäß der ersten Ausführungsform aufzeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, welches ein schematisches Verfah ren zur Herstellung eines künstlichen Zuschlag stoffes für Beton gemäß der zweiten Ausführungs form aufzeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches eine erste Hälfte eines schematischen Systems zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffes für Beton aus Ver brennungsasche gemäß der vierten Ausführungsform aufzeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, welches eine letztere Hälfte eines schematischen Systems zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffes gemäß der vierten Ausführungsform aufzeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, welches eine letztere Hälfte eines schematischen Systems zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffes gemäß der fünften Ausführungsform aufzeigt;

Fig. 6 eine Längsschnittansicht eines Drehofens vom EK-Typ;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie VII-VII in Fig. 6 aufgenommen ist;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Tauchelektroden- Gleichstrombogen-Widerstandsofens;

Fig. 9(a) eine Vorderseitenansicht einer positiven Elek trode;

Fig. 9(b) eine schematische Ansicht einer positiven Elek trode;

Fig. 10(a) eine Draufsicht einer Anzahl an positiven Elek troden, welche am Ofenboden angeordnet sind;

Fig. 10(b) die Verbindung einer Zuführstange mit einer flexiblen Zuleitung;

Fig. 11 eine Schnittansicht eines Tauchelektroden- Gleichstrombogen-Widerstandsofens, welcher mit einem Vorsatzofen versehen ist;

Fig. 12 eine Vorderseitenansicht einer ersten Förder einrichtung aus Gießvorrichtungen;

Fig. 13 eine schematische Ansicht einer auf einer ersten Fördereinrichtung angeordneten Gießform;

Fig. 14 eine Vorderseitenansicht einer zweiten Förder einrichtung aus Gießvorrichtungen;

Fig. 15(a) eine Schnittansicht einer ersten Fördereinrich tung;

Fig. 15(b) eine Schnittansicht einer zweiten Fördereinrich tung;

Fig. 15(c) eine Schnittansicht einer Gußform, welche le diglich aus einem Außentrog besteht und verfe stigte Schlacke enthält;

Fig. 16 eine Draufsicht einer Gußvorrichtung, welche ei ne kreisförmige Fördereinrichtung umfaßt;

Fig. 17 eine Schnittansicht entlang einer Linie VII-VII in Fig. 16;

Fig. 18 ein Diagramm, welches eine letztere Hälfte eines schematischen Systems zur Herstellung von künstlichem Kies aufzeigt;

Fig. 19 ein Diagramm, welches einen Hauptteil des sche matischen Systems zur Herstellung von künstli chem Sand aufzeigt;

Fig. 20 ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO in einer Ebene von 15% Al₂O₃;

Fig. 21 ein vergrößertes Diagramm des Hauptteils der

Fig. 20;

Fig. 22 ein Phasengleichgewichtsdiagramin des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO für eine Ebene aus 10% Al₂O₃;

Fig. 23 ein vergrößertes Diagramin des Hauptteils aus Fig. 22;

Fig. 24 ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO für eine Ebene aus 20% Al₂O₃;

Fig. 25 ein vergrößertes Diagramin des Hauptteils aus Fig. 24;

Fig. 26 ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO für eine Ebene aus 25% Al₂O₃;

Fig. 27 ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO für eine Ebene aus 30% Al₂O₃;

Unter Bezug auf die Zeichnungen werden die Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffes für Beton aus Verbrennungsasche und die Vorrichtungen zur Herstellung des künstlichen Zuschlagstoffes nachfolgend offenbart. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Vorrichtungssystem zur Her stellung eines künstlichen Zuschlagstoffes aus geschmolze ner Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Verbrennen von Hausmüll, Abwasser und/oder Industrieabfällen erzeugt wird, auf.

Das System umfaßt in der Hauptsache eine Vorbearbei tungsausrüstung 1, welche die Rohmaterialien vor der Her stellung eines künstlichen Zuschlagstoffes aufbereitet so daß die gewünschte geschmolzene Schlacke erzeugt wird, eine Schmelzausrüstung 2, welche durch Reduzieren und Schmelzen der Materialien eine geschmolzene Schlacke erzeugt, eine Verfestigungsausrüstung 3, welche die geschmolzene Schlacke vergießt, und eine Wärmebehandlungsausrüstung 4, welche die gegossene Schlacke durch ein Verfahren der Wärmebehandlung rekristallisiert.

Die Vorbearbeitungsausrüstung 1 besitzt eine Trocknungsvorrichtung 1A, welche die Materialien für die Herstellung des künstlichen Zuschlagstoffes trocknet, eine Siebvorrichtung 1B, welche Materialien von bevorzugter Größe sammelt, indem die Materialien durch Siebe geleitet werden, eine Wiegevorrichtung 1C, welche die zu vermischen den Mengen der Materialien reguliert, indem jedes der ge sammelten Materialien gewogen wird, und eine Heizvorrich tung 1D, welche die gemischten Materialien erneut trocknet und einen Teil der Materialien reduziert. Eine derartige Vorbearbeitungsausrüstung umfaßt ebenfalls eine Desodorie rungsvorrichtung 1E, welche die aus der Trocknungsvorrich tung austretenden Gase verbrennt, und eine Gasverarbei tungsvorrichtung 1F, welche die aus der Desodorierungsvor richtung und der Schmelzausrüstung austretenden Gase rei nigt.

Das Elektroschmelzverfahren ist in der Schmelzausrü stung 2, welche in Fig. 4 aufgezeigt ist, so ausgelegt, daß durch Reduzieren und Schmelzen der Materialien Roheisen und geschmolzene Schlacke erzeugt werden. Die Schmelzausrüstung stellt einen Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A und eine Materialbefüllungsvorrichtung 2B zur Verfügung, welche die aus der Heizvorrichtung 1D abgelassenen Materialien lagert und die Materialien kontinuierlich dem Schmelzofen zuführt. Als ein Ofen zum reduzierenden Schmelzen ist allgemein ein Elektroofen geeignet, in welchem eine sanfte Reduktionsre aktion der Materialien durchführbar ist. Ein Plasmaofen ist jedoch für einen solchen Schmelzofen nicht geeignet, obwohl dieser ebenfalls ein Elektroofen ist, da die eingefüllten Materialien darin unerwünschterweise durch den Plasmastrahl aufgewirbelt werden, so daß dem zufolge die Reduktion der Materialien nicht geeignet durchgeführt wird, auch wenn den Materialien Kohlenstoff zugeführt wird. Außerdem ist die zulässige Kapazität des Ofens tendentiell zu gering, um eine große Menge an Verbrennungsasche zu schmelzen. Für einen derartigen Ofen zum reduzierten Schmelzen ist ein elektrischer Widerstandsofen, ein Niederfrequenz-In duktionsofen und/oder ein elektrischer Lichtbogenofen geeignet.

Die Oxide von Fe, Cr, P usw. in den Materialien werden reduziert, wenn die Materialien im Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A geschmolzen werden, wobei geschmolzenes Rohei sen und geschmolzene Schlacke, welche in der Hauptsache SiO₂ enthält und eine eutektische Zusammensetzung zur Ver fügung stellt, erzeugt werden. Eine solche geschmolzene Schlacke enthält kaum schädliche Substanzen, Schwermetall verbindungen und Gase und besitzt einen weit niedrigeren Schmelzpunkt.

Die Verfestigungsausrüstung 3 umfaßt eine Gießvorrich tung 3A, welche aus geschmolzener Schlacke dünne Platten an Schlacke formt, einen Brecher 3B, welcher die Gußschlacke auf eine für einen künstlichen Zuschlagstoff geeignete Größe zerkleinert, und ein Sieb 3C, welches die durch das Zerkleinern der Gußschlacke erzeugte pulverisierte Schlacke entfernt.

Die Wärmebehandlungsausrüstung 4 umfaßt einen Wärmebe handlungs-Drehofen 4A, welcher die restlichen nicht kri stallisierten Bestandteile der Gußschlacke rekristalli siert, indem die zerkleinerte Gußschlacke darin erwärmt und gewälzt wird, ein Sieb 4B, welches Schlackenpulver aus der wärmebehandelten Schlacke entfernt, und einen Wärmetauscher 4C, welcher Wärmeenergie aus dem erzeugten künstlichen Kies rückgewinnt. Der Wärmebehandlungs-Drehofen 4A erzeugt einen künstlichen Zuschlagstoff für Beton, welcher rekristalli siert und einheitlich aufgebaut ist, ohne schädliche Sub stanzen und Schwermetallverbindungen, und welcher ähnlich dem Naturkies ist.

Für gewöhnlich wird die Verbrennungsasche in den Ofen zum reduzierenden Schmelzen als ein Material geladen, wel ches zuvor durch Besprühen mit Wasser zum Löschen des Feu ers gekühlt wird, und demgemäß wird die Verbrennungsasche zu einer porösen Substanz, an welcher feine Ascheteilchen anhaften und welche nicht nur flüchtige Bestandteile, son dern auch eine große Menge an Feuchtigkeit und Gase ent hält. Flugasche, welche aus dem Abgas von Verbrennungen ge sammelt wird, ist von extrem kleiner Größe und wird eben falls mit Wasser versetzt, so daß sie ohne zu stauben transportiert werden kann.

Die Flugasche enthält HCl, KCl und NaCl, welche durch eine Reaktion mit Cl im Abgas gebildet wurden, des weiteren nicht nur Sulfide, sondern auch Chloride mit niedrigem Sie depunkt, z. B. PbCl₂, CdCl₂ und ZnCl₂, deren Siedepunkte 950°C, 960°C bzw. 732°C sind. Daher beträgt der Prozentge halt an alkalischen Materialien in der Flugasche ungefähr 1,5% bis 2,5%, welcher 3 bis 5 mal so hoch ist wie der von Verbrennungsasche. Die Alkalinität der Flugasche ist im allgemeinen höher als die von Verbrennungsasche, und die Schmelztemperatur von Flugasche ist geringer als die von Verbrennungsasche.

Wenn die feuchten Materialien in den Ofen zum reduzie renden Schmelzen 2A geladen sind, wird von dem erwärmten Materialien Gas und Feuchtigkeit abgegeben, und die flüch tigen Bestandteile in den Materialien brennen ab bevor die Materialien schmelzen. Ein kräftiges Emporheben und Aufwir beln der Materialien aufgrund des Aufsteigens von freige setzten Gasen und Feuchtigkeit und des Verbrennens der flüchtigen Bestandteile verhindert ein gleichförmiges redu zierendes Schmelzen der Materialien. Es ist folglich not wendig nicht nur die flüchtigen Bestandteile zu entfernen, sondern ebenfalls die Materialien vor dem Befüllen des Ofens zu entgasen und zu entwässern.

Es ist zusätzlich wichtig, vorab eine gewünschte pro zentuale Mischung der Materialien zu erhalten, so daß die Menge an MgO in der später erzeugten geschmolzenen Schlacke im Bereich von ungefähr 5 bis 20% liegt (nur % ist nachfol gend beschrieben), um die geschmolzene Schlacke aufgrund des eutektischen Phänomens einfach zu rekristallisieren.

Der Erfinder hat herausgefunden, daß es notwendig ist, Gas, Feuchtigkeit und flüchtige Bestandteile aus den Mate rialien zu entfernen und eine gewünschte prozentuale Zusam mensetzung der Mischung aus Verbrennungsasche, Flugasche und Schlackenbildner vor dem Schmelzen der Materialien zu erhalten, ferner die gemischten Materialien bei einer hohen Temperatur zu entgasen und vorzuwärmen und einen Teil des Materials vorab zu reduzieren, um zuverlässig und schnell eine geschmolzene Schlacke in dem Ofen zum reduzierenden Schmelzen zu erzeugen. Die oben erwähnte Vorbearbeitungs ausrüstung 1 wird daher zur Verfügung gestellt, um dieses neue technische Wissen umzusetzen.

Die Vorbearbeitungsausrüstung 1 wird nachfolgend aus führlich beschrieben. Die durch Besprühen mit Wasser ge kühlte Verbrennungsasche wird in einem ersten Trichter 11 und die Flugasche in einem zweiten Trichter 12 gelagert. Es ist nicht nur Flugasche brauchbar, welche während des Ver brennens von Müll gesammelt wurde, sondern auch Flugasche, welche in Fabriken zur Metallreinigung usw. gesammelt wurde, welche ohne eine Verarbeitung nicht deponiert werden kann. In der vorliegenden Erfindung werden Dolomit, Kalk, Olivin und/oder Eisen-Nickel-Schmelzschlacke usw. als ein MgO enthaltendes Flußmittel verwendet, welches die später beschriebene Bildung von Schlacke unterstützt (Schlackenbildner). Wenn ein solcher Schlackenbildner ge trocknet wird, wird er ebenfalls in einem dritten Trichter 13 gelagert.

Es werden entsprechend für jeden oben erwähnten Trich ter Rotationstrockner 1A₁, 1A₂ und 1A₃ zum Trocknen jedes der Materialien zur Verfügung gestellt. Eine derartige Trocknungsvorrichtung 1A erwärmt die Materialien auf 120 bis 250°C unter Verwendung des Gases mit mehr als 500°C, welches aus dem Drehofen vom EK-Typ 1D₁ und einem Wärmebe handlungsdrehofen 4A austritt wird nachfolgend beschrieben.

Die von jedem der Trockner getrockneten Materialien werden den Siebvorrichtungen 1B₁, 1B₂ bzw. 1B₃ zugeführt. Die winzigen Materialien, welche durch die Siebvorrichtun gen gehen, werden in den Silos 14, 15 bzw. 16 gelagert. Wenn ein leicht gebrannter Dolomit als ein Schlackenbildner verwendet wird, ist der Trockner 1A₃ nicht notwendig und der Schlackenbildner wird direkt ohne ein Trocknen in einem Silo 16 gelagert. Das Abgas aus jedem der Trockner wird in einer Desodorierungsvorrichtung 1E auf 600 bis 900°C er wärmt, da es einen unangenehmen Geruch besitzt. Das Abgas aus der Desodorierungsvorrichtung 1E, dessen unangenehmer Geruch bereits verschwunden ist, wird in einer Gasverar beitungsvorrichtung 1F zur Entfernung von darin enthaltenem Staub gereinigt.

Die Materialien, die nicht durch die Siebvorrichtungen 1B₁, 1B₂ und 1B₃ gehen, werden zu einem Sieb 1B₄ überführt. Das Material, welches durch das Sieb 1B₄ geht, wird in ei nem Silo 18 gelagert, nachdem es mittels eines Brechers 17 zerkleinert wurde. Die Aschestücke, die nicht durch das Sieb 1B₄ gehen, werden wieder zu der nicht aufgeführten Verbrennungsvorrichtung rückgeführt.

Neben jedem Silo werden Waagen 1C₁, 1C₂ und 1C₃ zur Verfügung gestellt, welche die getrockneten Materialien wiegen. Jede der Waagen führt jedes der Materialien einer Fördereinrichtung 19 zu, so daß der MgO-Gehalt in der spä ter aus den Materialien erzeugten geschmolzenen Schlacke im Bereich von ungefähr 5% bis 20% liegt. Dadurch wird eine gewünschte prozentuale Zusammensetzung der Mischung aus den Materialien erhalten, welche in einen Ofen zum reduzieren den Schmelzen gefüllt werden. Demgemäß stellt ein solcher Mischungsschritt die Herstellung zur Erzeugung von ge schmolzener Schlacke zur Verfügung, welche später gemäß dem eutektischen Phänomen in einer Phasengleichgewichtsbedin gung eines Vierelementsystems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO re kristallisiert.

Der Drehofen vom EK-Typ 1D₁ zum Erwärmen des vermisch ten Materials ist der Fördereinrichtung 19 nachgeschaltet, und ist ein Ofen, welcher nicht nur zum Trocknen, Vorerwär men und Entgasen der Materialien, sondern auch zum Reduzie ren eines Teils der Materialien gedacht ist. Wie in Fig. 6 aufgezeigt besitzt der Drehofen vom EK-Typ 1D₁ Schaufel dosierer 20 nahe der Öffnung 1D_1i zum Einfüllen von Mate rialien und auch in der Mitte des Ofenkörpers und einige Lufteinlaßleitungen 21.

Nahe des Drehofens vom EK-Typ 1D₁ sind Dosierer 1D₂ und 1D₃ vorgesehen, wie in Fig. 3 aufgezeigt ist, welche dem Ofen pulverisierte Kohle bzw. Abfallkunststoffe zuführen. Die pulverisierte Kohle ist nicht nur ein Brennstoff zum Erwärmen der Materialien, sondern ebenfalls ein Reduktions material für die Reduktion eines Teils der in den Drehofen gefüllten Materialien. Bei der Reduktionsreaktion wird das für den nachfolgenden Schritt des reduzierenden Schmelzens verwendete Kokspulver auf natürliche Weise im Drehofen vom EK-Typ gebildet.

Abfallkunststoffe einschließlich flüchtiger Bestand teile sind ebenfalls ein Brennstoff zum Erwärmen der Mate rialien. Die Abfallkunststoffe, welche ein industrieller Abfall sind, sind in Stücke geschnitten und im Drehofen vom EK-Typ leicht verbrennbar. Im Falle, daß Dolomit im Silo 16 gelagert ist, wird im Drehofen vom EK-Typ 1D₁ automatisch leicht gebrannter Dolomit erzeugt.

Der Drehofen vom EK-Typ 1D₁ besitzt einem Brenner 22 (siehe Fig. 6) zum Erwärmen der Materialien entsprechend einem herkömmlichen Drehofen. Der Ofen ist aber von einem herkömmlichen Drehofen verschieden, welcher eine breitere Verteilung an niedriger Temperatur besitzt, wie dies durch eine mit einzelnen Punkten unterbrochene Linie dargestellt ist. Die durch die Schaufeldosierer 20, welche sich mit dem Ofenkörper drehen, zugeführte pulverisierte Kohle 23 und Abfallkunststoffe 24 werden verbrannt, und es verteilt sich in dem Drehofen vom EK-Typ umfassend eine konstant hohe Temperatur, wie dies durch eine mit jeweils zwei Punkten unterbrochene Linie dargestellt ist.

Der Schaufeldosierer 20 ist ein Rohr, welches sich in radialer Richtung des Ofenkörpers erstreckt, wie in Fig. 7 aufgezeigt, und welches die pulverisierte Kohle 23 und die Abfallkunststoffe 24 in dem Trog 25, welcher sich um die untere Hälfte des Ofenkörpers erstreckt, durch die Öffnung 20a außerhalb des Ofenkörpers aufschaufelt. Die pulveri sierte Kohle usw. werden gemäß der Steuerung des Ventils 20v in der Nähe der Öffnung 20a in den Ofenkörper eingelei tet. Das Schließen des Ventils 20v verhindert, daß der Brennstoff, welcher im Inneren des Schaufeldosierers 20 haftet, durch heißes Gas verbrannt wird, welches aus dem Ofenkörper durch die Öffnung 20b in den Schaufeldosierer fließt.

Da das Lufteinleitungsrohr 21 zur Atmosphäre hin offen ist, bildet sich eine natürliche Zugluft aus, wenn der Druck im Ofen niedrig gehalten wird. Es kann auch ein wie in Fig. 6 aufgezeigtes Druckluftgebläse 21a unter Druck Frischluft dem Ofenkörper zuführen. Die Regulierung eines nicht gezeigten Ventils, welches im Inneren des Lufteinlei tungsrohres 21 vorgesehen ist und eines Ventils 20v im In neren des Schaufeldosierers 20 halten die Temperatur im größten Teil des Zwischenraums zwischen der Öffnung 1D_1i zum Einführen der Materialien und der Öffnung 1D_1o zum Ab lassen der Materialien auf 700°C bis 1000°C.

Der Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A der Schmelzaus rüstung 2 wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Der Ofen schmilzt und reduziert die getrockneten und vorgewärm ten Materialien zusammen mit Kokspulver, und es wird folg lich Eisen(II)-oxid in der Verbrennungsasche reduziert und geschmolzenes Roheisen erzeugt. Es werden ebenfalls andere Schwermetallverbindungen und reduzierbare Oxide reduziert, und die durch deren Reduzierung erzeugten chemischen Ele mente werden in dem geschmolzenen Roheisen aufgelöst. Wäh rend der Bildung von geschmolzenem Roheisen wird ebenfalls geschmolzene Schlacke erzeugt, welche kaum Schwermetall verbindungen und Gase enthält und welche auf dem geschmol zenen Roheisen aufschwimmt, da sie leichter ist als das ge schmolzene Roheisen.

Unter Bezug auf Fig. 8 wird nachfolgend ein Tauchelek troden-Gleichstrombogen-Widerstandsofen 2A₁ beschrieben, welcher als ein Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A verwen det wird. Als ein Tauchelektroden-Bogenwiderstandsofen sind im allgemeinen ein Dreiphasenwechselstrom-Bogenofen, ein Einphasenwechselstrom-Bogenofen und ein Gleichstrombogen ofen verwendbar. Für das Schmelzverfahren gemäß der vorlie genden Erfindung ist jedoch ein Dreiphasenwechselstrom-Bo genofen nicht vorteilhaft, da dieser dazu neigt, lediglich die oberste Schicht des eingefüllten Materials zu erwärmen, da die Richtung des erzeugten Lichtbogens zwischen den Elektroden nicht stabil ist. Dadurch wird sich eine ruhige und gleichförmige Schmelzzone, welche für das Reduzieren und Schmelzen von feinen Materialien mit einem niedrigen spezifischen Gewicht und einer geringen elektrischen Leit fähigkeit notwendig ist, nicht ausbilden. Andererseits wer den sich in einem Einphasenwechselstrom-Lichtbogenofen die Materialien nicht in ihrer Gesamtheit erwärmen, da der Strom lediglich in einem engen Bereich wechselt. Folglich ist am Besten ein Gleichstromofen als ein Ofen zum reduzie renden Schmelzen geeignet, da der Aufbau des Ofens und die elektrische Steuerung am einfachsten sind. Ein Gleichstrom ofen besitzt ebenfalls den Vorteil, daß die elektrische Energie stabil auf die Materialien übertragen wird, wenn die Bodenelektrode wie nachfolgt aufgezeigt geeignet ange paßt ist.

Ein Tauchelektroden-Gleichstrombogen-Widerstandsofen 2A₁ umfaßt einen Ofenkörper 2a, welcher eine Vielzahl an positiven Elektroden 27 zur Verfügung stellt, welche jetzt nicht ausführlich beschrieben werden, wobei die Elektroden in der Wand und dem Boden des Ofens eingelassen sind, und aus eine Ofenabdeckung 2b, welche mit einer Materialbe füllungsvorrichtung 2B verbunden ist. Der Ofenkörper 2a um faßt einen Kessel, welcher einen Reservoirbereich für ge schmolzenes Metall 5A zur Verfügung stellt, um das erzeugte geschmolzene Roheisen 5 mit einem hohen spezifischen Ge wicht aufzunehmen, einen Reservoirbereich für geschmolzene Schlacke 6A, um die erzeugte geschmolzene Schlacke 6 ober halb des geschmolzenen Roheisens 5 aufzunehmen, und einen Reservoirbereich für das Material 7A zum Unterbringen der Materialien 7 oberhalb der geschmolzenen Schlacke 6. Die Materialien 7 werden im Verfahren des Tauchelektroden-Licht bogenschmelzens sanft, gleichmäßig und langsam reduziert und geschmolzen.

Im Zentrum der Ofenabdeckung 2b ist eine bewegliche Elektrode 8 als ein negativer Pol angeordnet und ragt aus der Abdeckung heraus. Der Ofenkörper 2a stellt eine Ablaß öffnung 5a zum Ablassen von geschmolzenem Roheisen 5 zur Verfügung, welche beabsichtigterweise immer etwas innerhalb des Reservoirbereichs für das Metall 5A liegt, und eine Schlackenablaßöffnung 6b zum Ablassen der geschmolzenen Schlacke 6, welche auf dem geschmolzenen Roheisen 5 auf schwimmt, indem ein Ablaßstopfen 6a herausgezogen wird.

In dem Ablaßstopfen 6a ist eine Gaszuführöffnung 6c vorgesehen, um so stückweise geschmolzene Schlacke abzulas sen. Durch das Zuführen eines inerten Gases durch die Gas zufuhröffnung zum Durchmischen der geschmolzenen Schlacke 6 wird verhindert, daß die geschmolzene Schlacke die Schlackenablaßöffnung 6b verstopft. Da die geschmolzene Schlacke 6 perfekt von dem geschmolzenen Roheisen 5 im Ofen getrennt ist, kann ein nicht aufgeführter wassergekühlter Metallverschluß oder eine Wasserummantelung an der Schlackenablaßöffnung 6b verwendet werden.

Die bewegliche Elektrode 8 wird kaum verbraucht, da die in den Ofen gefüllten Materialien 7 im allgemeinen wenige zu reduzierende Oxide enthalten, z. B. Eisen(II)-oxid usw. Folglich ist an Stelle einer künstlichen Graphitelektrode, welche für gewöhnlich eingesetzt wird, eine Soederberg-Elek trode verwendbar, da diese beim Betrieb einfacher zu steuern ist und preisgünstiger ist. Die Soederberg-Elek trode ist eine gut bekannte Elektrode, welche zum Reinigen von Eisenlegierungen usw. verwendet wird, wobei die Elek trode einen aus einem dünnen Stahlblech hergestellten Zy linder und eine darin eingefügte Kohlenstoffpaste umfaßt. Eine derartige Elektrode ist durch eine Verfestigung gemäß einer Selbstgrafitisierung durch Joulsche Wärme charakte risiert. Eine Soederberg-Elektrode wurde jedoch noch nicht für einen Gleichstrom-Widerstandsofen zum Durchführen eines Tauchelektroden-Lichtbogenschmelzens verwendet.

Die Innenseite der Eisenumhüllung 2s des zylindrischen Ofenkörpers 2a ist mit einer Auskleidung 2m bedeckt, und über der Auskleidung 2m auf dem Ofenboden ist eine ge stampfte Kohleschicht 28 ausgebildet. An der Ofenwand und auf der gestampften Kohleschicht sind viele Graphitblöcke 29 angebracht. Die Ofenabdeckung 2b stellt in ihrer Mitte eine Öffnung zur Durchführung der beweglichen Elektrode 8 und eine Vielzahl an Öffnungen 30 zum Befüllen mit Mate rial, welche sich an verschiedenen Positionen in radialer Richtung von der beweglichen Elektrode 8 befinden, zur Ver fügung. Die Materialien 7 werden unter Luftabschluß und kontinuierlich mittels Schneckendosierer 31 durch die Öff nungen zum Befüllen mit Material dem im Betrieb befindli chen Ofen zugeführt.

Die positiven Elektroden 27, welche im Ofenkörper 2a zur Verfügung gestellt werden, besitzen in einer seitlichen Ansicht eine L-Form wie in Fig. 9(a) aufgezeigt ist, und sie umfassen eine vertikale Zuleitungsstange 27A, welche aus einer reinen Eisenstange mit einem C-Gehalt von 0,02% hergestellt ist und welche in der Ofenwand eingelassen ist, und aus einer horizontalen Bodenelektrode 27B, welche am Boden des Ofens plaziert ist. Wie in Fig. 8 aufgezeigt, ist in der Zuleitungsstange 27A eine Zuführleitung 27m zum Einleiten von Kühlwasser vorgesehen und im Inneren der Zu führleitung ist eine Rückführleitung 27n zum Herausführen von Kühlwasser ausgebildet.

Die Bodenelektrode 27B zum Aufladen des Ofenbodens mit einer Gleichstromspannung besitzt einen aus reinem Eisen hergestellten halbringförmigen Abschnitt 27a, welcher ent lang der Eisenumhüllung des Ofenkörpers angeordnet ist, und einen Eisennetzabschnitt 27b, welcher sich wie in Fig. 9(b) aufgezeigt innerhalb des halbringförmigen Abschnittes er streckt. Unter Berücksichtigung, daß der Netzabschnitt aus einer Draufsicht eine nahezu halbkreisförmige Form besitzt, erzeugen eine Reihe von positiven Elektroden 27, wie in Fig. 10(a) aufgezeigt, einen elektrisch leitfähigen Bereich im gesamten Ofenbett, welches mit der gestampften Kohle schicht und den Graphitblöcken bedeckt ist.

Der zuvor erwähnte Netzabschnitt 27b besitzt in seiner Mitte ein halbkreisförmiges Loch 27r, welches mittels durchgezogene Linien oder unterbrochene Linien dargestellt ist, und welches gleich oder größer ist als der Durchmesser der beweglichen Elektrode 8, welcher durch eine mit jeweils zwei Punkten unterbrochenen Linie dargestellt ist. Wenn viele Eisenstifte 27p auf die Oberfläche des Netzabschnit tes 27b geschweißt sind, nimmt die elektrische Leitfähig keit des Ofenbettes durch eine gutes Ineinandergreifen des Netzabschnittes 27b mit der gestampften Kohleschicht 28 zu (siehe Fig. 8). Da das halbkreisförmige Loch 27r einen Kurzschluß zwischen der positiven Elektrode 27 und der be weglichen Elektrode 8 unterdrückt, werden die Materialien über einen weiten Bereich gleichförmig erwärmt.

Die Zuleitungsstange 27A ist mit einem Ende der Boden elektrode 27B verbunden, wie dies in Fig. 9(b) aufgezeich net ist. Wenn sich unter den Bedingungen, daß die Boden elektroden 27B wie in Fig. 10(a) aufgezeigt symmetrisch an geordnet sind, zwei Zuführstangen 27a sich nahe zueinander befinden, können flexible Zuleitungen 32 für die Zuführung der elektrischen Energie auf einfache Weise an einer Stelle in der Ofenwand eingelassen werden (siehe Fig. 8), um nicht die Arbeiten zum Ablassen des Roheisens und der Schlacke und die Arbeiten zum Unterhalt des Ofens zu behindern. Für einen großen Ofen ist eine nicht aufgeführte in drei Teile oder in vier Teile aufgeteilte kreisförmige Bodenelektrode bevorzugt, um einen weiten und gleichförmig leitenden Be reich zu erzeugen.

Unter Bezug auf Fig. 8 ergibt die Bodenelektrode 27B im Ofenbett aufgrund des geschmolzenen Roheisens 5, welches über dem Ofenboden aufgefangen wird, der Graphitblöcke 29 und der gestampften Kohleschicht 28 einen weiten leitfähi gen Bereich. Ein mit einem gleichförmigen elektrischen Po tential aufgeladenes Ofenbett unterstützt die Ausbildung eines konischen Stromflusses in einem Zustand, in welchem die Spitze der beweglichen Elektrode 8 durch die Material schicht hindurch in die geschmolzene Schlacke eintaucht, wodurch die Materialien in der Nähe und/oder in einem koni schen Bereich durch Joulsche Wärme geschmolzen werden. Die geschmolzene Schlacke 6 in dem konischen Bereich wird nicht nur erwärmt sondern auch entgast. Die Erhöhung der elektri schen Leistung durch eine Anhebung der beweglichen Elek trode 8 und eine Zuführung einer höheren Spannung vergrö ßert bevorzugt die Verteilung des konischen Stromflusses.

Die Materialien mit einem geringen spezifischen Gewicht und einer geringen elektrischen Leitfähigkeit werden mit tels der hohen elektrischen Leitfähigkeit des Kohlepulvers, welches in den Materialien 7 enthalten ist, wirksam und gleichmäßig reduziert und geschmolzen. Das durch die Re duktionsreduktion erzeugte Gas bildet eine geschäumte Schlackenschicht 33 über der Oberfläche der geschmolzenen Flüssigkeit aus. Der zwischen den Elektroden erzeugte Lichtbogen ist immer mit den Materialien 7 und der ge schäumten Schlackenschicht 33 bedeckt, so daß sich der Lichtbogen folglich in einem eingetauchten Zustand befin det. Das Auftreten von geschäumter Schlacke verhindert, daß der Lichtbogen die geschmolzene Flüssigkeit aufrührt, da die geschäumte Schlacke den Lichtbogen abschwächt.

Die Reduktionsreaktion findet auf der Oberfläche der geschäumten Schlackenschicht, die mit den Materialien 7 be deckt ist, sanft und in einem weiten Bereich statt, gemäß dem Elektrifizieren der entzündeten Kohle, welche sich na turgemäß auf der Oberfläche der geschäumten Schlacken schicht 33 ansammelt. Das aus der Reduktion von FeO entste hende reine Eisen wird zu kleinen Tropfen und sinkt zum Ofenbett ab. Für ein derartiges Schmelzverfahren ist eine schlanke bewegliche Elektrode verfügbar, da das vorliegende Schmelzsystem sich von einem herkömmlichen Metallschmelz system unterscheidet, bei welchem eine bewegliche Elektrode eine Anode und der Boden des Ofens eine Kathode darstellt. Ferner erreicht das vorliegende Verfahren im Betrieb einen höheren Grad an übertragener elektrischer Energie und ver ringert den elektrischen Leistungsverbrauch. Dabei sei an gemerkt, daß das Schmelzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Verfahren des elektrischen Widerstandheizens zum Schmelzen von Metall anwendet, wobei nicht das her kömmliche Metallschmelzverfahren und/oder das Verfahren zum Erwärmen durch Verbrennen in einer oxidativen Atmosphäre angewendet wird.

Eine vertikale Zuleitungsstange 27A, welche mit flexi blen Leitungen 32 verbunden ist, trägt zur Aufrechterhal tung einer reduzierenden Atmosphäre des Ofenbettes bei. Wenn eine Zuleitungsstange, welche sich horizontal von der Bodenelektrode 27B durch die Ofenwand erstreckt, an Stelle der vertikalen Zuleitungsstange 27A verwendet wird, wird sie ungünstigerweise kürzer als eine vertikale Zuleitungs stange 27A. Durch einen Abstand zwischen einer horizontalen Zuleitungsstange und einer Auskleidung 2m findet ein na türlicher Zug statt, wodurch die reduzierende Atmosphäre über dem Ofenboden verschlechtert wird. Bei der vorliegen den Erfindung wird Luft, wenn sie in den Zwischenraum zwi schen der vertikalen Zuleitungsstange 27A und der Ausklei dung 2m vordringt durch den Ofenkörper mit einer hohen Tem peratur erwärmt und fließt in Gegenrichtung entlang der langen vertikalen Zuleitungsstange nach oben. Dadurch kann frische Luft nicht zu dem Ofenboden vordringen. Die lange Zuleitungsstange 27A, welche in der Auskleidung 2m der Ofenwand eingelagert ist, verhindert, daß die Bodenelektro de 27B oxidiert wird und verlängert die Funktionsdauer der positiven Elektrode 27. Die gestampfte Kohleschicht 28 ist unter der Bedingung ohne Frischluft ebenfalls nicht brenn bar, so daß folglich der Ofen über einen langen Zeitraum kontinuierlich betrieben werden kann. Obwohl es für die positive Elektrode 27 nicht notwendig ist, daß sie eine L-Form besitzt, ist es bevorzugt, daß die Zuleitungsstange sich von der Bodenelektrode 27B aus so lang wie möglich entweder etwas geneigt oder gerade in der Auskleidung 2m entlang der Ofenwand erstreckt.

Die Atmosphäre des Ofenbettes wird reduzierend gehal ten, indem das Bett mit einer Kohlenstoffsubstanz bedeckt wird, wodurch als Folge davon die geschmolzene Schlacke in nicht die Auskleidung des Ofenbettes und die Umgebung der Schlackenablaßöffnung erodiert. Die Bodenelektrode 27B wird ebenfalls nicht oxidiert, obwohl sie einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. Demgegenüber wird die Zuleitungsstange 27A wie oben beschrieben mit Wasser gekühlt, so daß sie bei der hohen Temperatur nicht oxidiert. Die Verbindung der positi ven Elektrode 27 mit einer Kupferkonsole 34, welche mittels flexibler Zuleitungen 32 nahe dem Ofenkörpers angeordnet ist, verhindert einen Einfluß der thermischen Ausdehnung des Ofenkörpers auf die Zuführleitung.

Wie oben beschrieben ist die Betriebssteuerung eines herkömmlichen Gleichstromofens einfacher als die eines Wechselstromelektroofens. Bei dem Gleichstromofen wird je doch wie bei dem Einphasenwechselstromofen der Lichtbogen lokal erzeugt. Ein Gleichstromofen mit Bodenelektrode 27B ermöglicht ein gleichförmiges Reduzieren und Schmelzen der Materialien aufgrund der ausgezeichneten Steuerbarkeit des Betriebs und der Auswirkung der weitläufigen Zuführung von elektrischer Leistung zu dem Ofenboden.

Die Zuleitungsstange 27A ist mit flexiblen Zuleitungen 32 wie in Fig. 10(b) aufgezeigt verbunden. Ein gebogener Abschnitt einer Kupferplatte 35b, welche mit flexiblen Zu leitungen 32 verbunden ist, wird in ein geschmolzenes Lot 35a eingetaucht, welches in den am oberen Ende der Zulei tungsstange 27A angeschweißten Eisenbehälter 35 gefüllt ist. Das Lot 35a befindet sich nach seiner Koagulation vollständig innerhalb der Zuführungsstange 27A, wodurch folglich die Fähigkeit der Zuführung von elektrischer Energie zu der positiven Elektrode 27 erhöht wird.

Unter Bezug auf Fig. 8 wird durch Schmelzen der Mate rialien 7 geschmolzene Schlacke 6 im Tauchelektroden-Licht bogen-Gleichstromwiderstandsofen erzeugt. Gleichzeitig wird das in den Materialien 7 enthaltene Eisen(II)-oxid in der geschäumten Schlackenschicht reduziert, und bildet dann ge schmolzenes Roheisen 5, welches C mit mehr als 3,0% und Si mit 4% bis 8% enthält. Andere Arten von Schwermetallen in den Materialien wie z. B. Cr, Ni, Co, Cu, Mn, Mo und die chemischen Elemente P und As, welche durch Reduzieren von reduzierbarem P₂O₅ und Arsenoxid entstanden sind, lösen sich in den kleinen Tropfen aus geschmolzenem Roheisen auf. Die Tropfen aus geschmolzenem Roheisen sinken durch die ge schäumte Schlackenschicht und die geschmolzene Schlacken schicht und werden demgemäß im Reservoirbereich 5A für das geschmolzene Roheisen 5 aufgefangen. Unter Berücksichti gung, daß derart geschmolzenes Roheisen zur Herstellung von Gußeisen verwendet werden kann, ist es verständlich, daß die Rückgewinnung von brauchbaren metallischen Rohstoffen aus Verbrennungsasche angestrebt wird. Geschmolzenes Roh eisen, welches Si in einem hohen Prozentsatz enthält, erodiert nie die Graphitblöcke 29, da Kohlenstoff dadurch charakterisiert ist, daß er sich bildet oder ausfällt wenn geschmolzenes Roheisen viel Si enthält.

Die geschmolzene Schlacke 6 enthält kaum Schwermetall verbindungen und ist über das Reservoir 5A zur Aufnahme des geschmolzenen Roheisens bei ungefähr 1500°C geschichtet. Wenn die Zeit des Aufschwimmens der geschmolzenen Schlacke lang genug ist, ist die geschmolzene Schlacke 6 entgast und besitzt einen extrem niedrigen Gehalt an Gas.

Da eine derartige geschmolzene Schlacke rein ist, wird durch Verfestigen der Schlacke ein künstlicher Kies erhal ten, aus welchem keine Schwermetalle und schädliche Sub stanzen austreten werden.

Die geschmolzene Schlacke, welcher hauptsächlich SiO₂, CaO und Al₂O₃ besitzt und einen MgO-Gehalt besitzt, welcher innerhalb des Bereichs von ungefähr 5% bis 20% liegt, wird durch das oben erwähnte Verfahren des reduzierenden Schmel zens gebildet. Eine derartige geschmolzene Schlacke stellt eine chemische Zusammensetzung zur Verfügung mit eutekti schen Punkten in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO und/oder deren Um gebung. Aufgrund der Theorie, nach welcher der Schmelzpunkt einer Schlacke am eutektischen Punkt am niedrigsten ist, tritt das eutektische Phänomen bei der geschmolzenen Schlacke auf. Dies bedeutet, daß die Schlacke eines Drei elementsystems aus CaO-FeO₂-Al₂O₃, welches wenige eutekti sche Punkte besitzt, gegenüber der Schlacke eines quartären Systems, welches viele eutektische Punkte besitzt, verbes sert ist. Mit anderen Worten, die Schlacke verfestigt sich langsam und wird durch Zugabe einer geeigneten Menge an MgO zu den Materialien im großen Maße rekristallisierbar.

Die Kapazität des Ofens zum reduzierenden Schmelzen ist naturgemäß entsprechend der Anforderung an die Verbren nungsanlagen ausgewählt. Es ist oft eine große Anlage nö tig, welche geschmolzene Schlacke mit 100 Tonnen pro Tag erzeugen kann, oder es wird manchmal eine kleine Anlage mit 10 Tonnen pro Tag verwendet. Da die geschmolzene Schlacke mittels eines hohen Überstands, d. h. einer hohen potentiel len Energie, abgelassen wird, ist es nicht immer notwendig, zusätzliches Material, z. B. Kalk usw., in den Ofen zu fül len, um die Fluidität der geschmolzenen Schlacke zu verbes sern. Obwohl ein kleiner Ofen kontinuierlich geringe Mengen an Schlacke abläßt, ist die abgelassene Menge pro Minute reichlich, wenn ein großer Ofen unterbrochen oder kontinu ierlich geschmolzene Schlacke abläßt oder wenn ein kleiner Ofen unterbrochen abläßt. Wenn viel Schlacke abgelassen wird, ist es wichtig zu verhindern, daß die Temperatur der Schlacke während der Überführung zu einer Verfestigungs ausrüstung abfällt. Es ist andererseits wünschenswert, ein hohes Niveau an geschmolzener Schlacke in einem Ofen zu halten, um wirksam Reduzieren und Schmelzen zu können. Fer ner ist das Ablassen von Schlacke aus dem untersten Bereich der geschmolzenen Schlackenschicht bevorzugt, um die rein ste Schlacke zu erhalten.

Aus Gründen der oben erwähnten Erfordernisse wird ein kleiner Vorsatzofen 36 verwendet, welcher wie in Fig. 11 aufgezeigt, mit der Schlackenablaßöffnung 6b in Verbindung steht. Die Höhe des Behälters 36a des Vorsatzofens ist so gewählt, daß sie gleich der gewünschten Höhe der geschmol zenen Schlackenschicht ist, die in dem Ofen zum reduzieren den Schmelzen 2A beibehalten werden soll. Wenn eine große Menge an geschmolzener Schlacke in dem Ofen zum reduzieren den Schmelzen 2A erzeugt wird, fließt reine geschmolzene Schlacke 6B, welche kaum Gas enthält, aus dem Vorsatzofen 36 nach außen, da die Schlackenablaßöffnung 6b am untersten Abschnitt der geschmolzenen Schlackenschicht vorgesehen ist. In dem Behälter 36a sind zwei Molybdänstangen 37 als ein Elektrodenpaar enthalten, wodurch die geschmolzene Schlacke 6B auf einer hohen Temperatur gehalten wird.

Die geschmolzene Schlacke wird absatzweise aus dem Vor satzofen 36 abgelassen, z. B. alle 3 Stunden, indem ein Ab laßstopfen 6a, welcher mit einer durch jeweils zwei Punkten durchbrochenen Linie dargestellt ist, aus der Schlackenab laßöffnung 6b gezogen wird. Der Schieber 38, welcher am Auslaß des Gefäßes 36a angeordnet ist, wird geschlossen, wenn zu viel Schlacke aus dem Vorsatzofen 36 ausfließt. Der Vorsatzofen 36, welcher eine mit Wasser gekühlte Eisenwand zur Verfügung stellt, wird auf einfache Weise mit der Ei senumhüllung 2s eines Ofens zum reduzierenden Schmelzen 2A verbunden. Ein Teil der geschmolzenen Schlacke 6B, welche in Kontakt mit der wassergekühlten Wand ist, koaguliert, wodurch die Oberfläche der Wand von selbst aus gekleidet wird. Das Symbol 8a in der Zeichnung bezeichnet einen Elek trodenekonomiser.

Obwohl die Materialien 7, welche in dem Ofen zum redu zierenden Schmelzen 2A gefüllt wurden, vorher getrocknet und erwärmt wurden, verbleibt unvermeidbarerweise ein ge ringer Anteil an flüchtigen Bestandteilen und Gasen in den Materialien. Restgas in den Materialien, Verbrennungsgas von flüchtigen Bestandteilen und CO₂, welches bei der Re duktionsreaktion erzeugt wird, werden während des Reduzie rens und Schmelzens der Materialien aus dem Ofen abgelas sen. Die Menge an Abgas ist viel geringer als die eines Drehofens vom EK-Typ. Das Abgas wird direkt zu der Gasver arbeitungsvorrichtung 1F überführt, da es keinen unangeneh men Geruch besitzt. Die konzentrierte geschmolzene Flug asche, welche durch eine Gasverarbeitungsvorrichtung gesam melt wird, liegt oft nahe dem Grenzniveau, welches die niedrigste Qualität für eine wirtschaftliche Rückführung brauchbarer Mineralien bedeutet. Die brauchbaren Minera lien, welche in einer solchen geschmolzenen Flugasche ent halten sind, werden durch eine andere Ausrüstung rückgewon nen, ohne die Asche dem zweiten Trichter 12 (siehe Fig. 3) der Vorbearbeitungsausrüstung zuzuführen.

In der Nähe des Ofens zum reduzierenden Schmelzens 2A ist eine Schlackenrinne 41 vorgesehen, welche direkt die geschmolzene Schlacke 6, welche kontinuierlich oder ab satzweise alle zwei oder drei Stunden aus der Schlackenab laßöffnung 6b abgelassen wird, zu der Gußvorrichtung 3A der Verfestigungsausrüstung 3 leitet, welche in Fig. 12 aufge zeigt ist. Die Gußvorrichtung umfaßt eine erste Förderein richtung 3A₁, welche in Fig. 12 aufgezeigt ist, und eine zweite Fördereinrichtung 3A₂, welche in Fig. 14 aufgezeigt ist, welche die geschmolzene Schlacke 6 mit einer re kristallisierbaren Zusammensetzung verfestigen, während diese transportiert wird.

Die erste Fördereinrichtung 3A₁ ist ein Trogbandförde rer, welcher Metallgußformen 3a zur Verfügung stellt, die kontinuierlich wie in Fig. 12 aufgezeigt angeordnet sind, um kontinuierlich Schlackenplatten 6p zu formen. Die zweite Fördereinrichtung 3A₂, welche in Fig. 14 aufgezeigt ist, ist ein Rollenförderer oder ein Trogbandförderer zur Unter stützung der ersten Rekristallisation der verfestigten Schlackenplatten 6p unter einer langsamen Abkühlung gemäß dem eutektischen Phänomen. Für den unerwünschten Fall, daß verfestigte Schlackenplatten 6p an der Atmosphäre schnell abkühlen, sind über der zweiten Fördereinrichtung 3A₂ Bren ner 42 angebracht, um auf diese Weise die potentielle Wärme der Schlacken am Abstrahlen zu hindern.

Anstelle der Kombination einer ersten Fördereinrich tung 3A₁ und einer zweiten Fördereinrichtung 3A₂ ist ein nicht aufgeführter langer Trogbandförderer möglich, welcher die geschmolzene Schlacke in seiner ersten Hälfte verfe stigt und sie in seiner zweiten Hälfte langsam abkühlt. Die Länge und die Geschwindigkeit einer jeden Gußvorrichtung wird so gewählt, daß die verfestigte Schlacke zu dem nach folgenden Zerkleinerungsschritt überführt wird, gerade nachdem sie geformt und teilweise rekristallisiert ist.

Die Metallformen 3a der ersten Fördereinrichtung 3A₁ sind wie in Fig. 13 aufgezeigte Gußtröge 43, welche einen äußeren Trog 43A, welcher aus einem wärmebeständigen Stahl oder einem wärmebeständigen Gußstahl hergestellt ist, mit einer Auskleidung 43a und aus einem inneren Trog 43B be steht, welcher aus eine Edelstahlplatte besteht. Der innere Trog 43B, welcher, wenn er abgenutzt oder beschädigt ist, ausgetauscht werden kann, besitzt eine glatte Oberfläche und bedeckt den äußeren Trog 43A, so daß die Schlacke nicht an der Auskleidung 43a anhaftet und leicht zu entfernen ist.

Wie in Fig. 15(a) auf gezeigt, ist eine kontinuierliche Schlackenplatte 6p, deren Breite 500 mm bis 700 mm beträgt, im inneren Trog 43B ausgebildet. Da die Gußtröge 43 konti nuierlich miteinander verbunden sind und weiter transpor tiert werden, verteilt sich die geschmolzene Schlacke mit einer hohen Fluidität, die durch Zugabe von MgO verbessert wurde, in dem inneren Trog 43B, auf eine dem Wasser ähnli chen Weise, und folglich besitzt die verfestigte Schlacke 6p naturgemäß eine Dicke von 25 mm bis 30 mm.

In Fig. 12 werden die Gußtröge 43 der ersten Förder einrichtung 3A₁ bewegt, indem die Räder 43m, welche auf ei ner äußeren Schiene 45a geführt werden, mit den Zähnen 44a eines Zahnrades 44 vorangetrieben werden. Jede Gußform 43 ist in engem Kontakt mit der nachfolgenden, so daß kein Zwischenraum zwischen den inneren Trögen 43B und 43B beste hen, und somit die geschmolzene Schlacke 6 nicht aus dem Verbindungsbereich der inneren Tröge auslaufen kann. Der Gußtrog 43 wird auf der inneren Schiene 45b mittels Rädern 43m, welche an dessen Seite angebracht sind, angetrieben und über eine Führung auf der äußeren Schiene 45a, wenn er das Ende der Fördereinrichtung erreicht. Die verfestigte Schlacke 6p wird zu der zweiten Fördereinrichtung 3A₂ (siehe Fig. 14) oder zu einem gabelförmigen Sieb 53, wel ches in Fig. 18 aufgezeigt ist, weitergeleitet.

Fig. 15(b) zeigt eine verfestigte Schlacke 6p auf einer zweiten Fördereinrichtung 3A₂. Fig. 15(c) zeigt eine verfe stigte Schlacke 6p auf einem Trogbandförderer als eine zweite Fördereinrichtung. Da die zweite Fördereinrichtung zur Herstellung von Gußschlacke 6s durch primäres Rekri stallisieren der verfestigten Schlacke 6p zur Verfügung ge stellt wird, wird die Schlacke nicht daran anhaften, wes halb dabei lediglich freiliegende Walzen 46 oder äußere Tröge 43A eingesetzt werden.

In dem Fall, daß die Menge an abgelassener Schlacke weniger als 50 t pro Tag beträgt, wird eine wie in Fig. 16 aufgezeigte kreisförmige Fördereinrichtung 3A₃ bevorzugt. Die durch ein Drehen des kreisförmigen Tisches 47 weiterbe wegte Metallgußform 3a ist ein Trog zum Ausformen einer Gußschlackenplatte von gewünschter Größe. Wenn der aus ei ner Edelstahlplatte hergestellte Trog sich gegen den Uhr zeigersinn um den halben Umfang bewegt hat, wird er mittels eines Luftzylinders 48 über ein Drehgelenk 3b umgedreht, wodurch die Gußschlacke 6s in eine Schütte 49 oder ein ga belförmiges Sieb 53 überführt wird, wie in Fig. 18 aufge zeigt.

Wenn es eine lange Zeit benötigt, um die geschmolzene Schlacke aufgrund einer großen Menge an abgelassener Schlacke den Trögen zuzuführen, behält die Fördereinrich tung 3A₃ die Gußschlacke eine lange Zeit. Wenn es als Folge davon notwendig ist, die zu überführende Gußschlacke vor einem übermäßigen Abfall der Temperatur zu bewahren, sind Brenner über der letzteren Hälfte des Förderbereichs, ähn lich wie in Fig. 14 vorgesehen. Die leeren Tröge werden in dieselbe Richtung weiterbewegt, um zur Schlackenablaßöff nung des Ofens zum reduzierenden Schmelzen 2A oder dem Vor satzofen 36 zurückzukehren. Das Symbol 3c in Fig. 16 zeigt einen Elektromotor und ein Übersetzungsgetriebe zum Drehen des kreisförmigen Tisches 47.

Eine derartige Fördereinrichtung 3A₃ wird ebenfalls einmal am Tag zum Erstarren lassen von abgelassenem ge schmolzenen Roheisen verwendet. Die Gießpfanne 5C, welche aus der Ablaßöffnung 5a abgelassenes geschmolzenes Roheisen aufnimmt, wird in die korrekte Position gebracht, welche durch eine mit jeweils zwei Punkten unterbrochene Linie dargestellt ist. Das Gußeisen, welches während des Weiter bewegens über die Hälfte des Umfangs in einer Pfanne ausge formt ist, wird in eine Grube 50 überführt. Wenn Straßen einbettung hergestellt werden, ohne das eine eutektische Rekristallisation der Schlacke stattfindet, wird die verfe stigte Schlacke bei einem Viertel des Umfangs nach dem Vor satzofen 36 in die Grube 50 überführt. Wie oben beschrieben wird es verständlich, daß die kreisförmige Fördereinrich tung auf flexible Weise zur Herstellung und Förderung des aus dem Ofen zum reduzierenden Schmelzen abgelassenen Ma terials betrieben werden kann.

Entsprechend Fig. 18 zerkleinert der einer Gußvorrich tung 3A nachgeschaltete Brecher 3B die gegossene Schlacke 6s mit einer hohen Temperatur auf ein Größe von 4 mm bis 40 mm, vorzugsweise 5 mm bis 25 mm. In dieser Ausführungs form ist dies ein Drehkreuzbrecher 3B₁ zum groben Zerklei nern und ein Walzenbrecher 3B₂ zum zweiten Zerkleinern.

Ein Drehkreuzbrecher 3B₁ stellt einige koaxial angeord nete Drehkreuze 3m zur Verfügung. Die Gußschlacke 6s auf einem gabelförmigen Sieb 53 wird durch die Schlagmeißel der Drehkreuze 3m in Gußschlackenstücke 6t zerkleinert. Da die nicht vollständig rekristallisierte Schlacke 6s brüchig ist, kann sie durch Einsatz von wenig Leistung schnell zerkleinert werden.

Der Walzenbrecher 3B₂ stellt ein Paar an Walzen 3n zur Verfügung, welche eine unebenen Oberfläche besitzen. Durch Einstellen des Abstands zwischen den beiden Walzen werden die Gußschlackenteile 6t wirksam auf die Größe einer granu lären Gußschlacke 6u mit einer wünschenswerten Größe von 5 mm bis 25 mm wie bei Naturkies gebracht. Es ist folglich nicht notwendig, die Schlacke nach der nachfolgend be schriebenen Wärmebehandlung zu zerkleinern.

Nach dem Walzenbrecher 3 ₂ ist ein Sieb 3C vorgesehen, um die Schlacke mit einer Größe von weniger als 5 mm zu entfernen. Die granuläre Gußschlacke 6u mit einer Größe von mehr als 5 mm, welche nicht durch ein heißes Rüttelsieb geht, wird in einem Trichter 54 gelagert, bis es in einen Drehofen zur Wärmebehandlung 4A der Wärmbehandlungsaus rüstung gefüllt wird. Falls notwendig wird sie durch Abgas aus der Wärmebehandlung erwärmt. Die Schlacke mit einer Größe von weniger als 5 mm wird aus einem Trichter 55 zu einer Materialbefüllungsvorrichtung 2B rückgeführt, um an schließend in einem Ofen zum reduzierenden Schmelzen erneut geschmolzen zu werden.

Eine nach unten geneigte schwenkbare Rinne 61 ist nach dem Walzenbrecher 3B₂ vorgesehen, wodurch die heiße granu läre Gußschlacke 6u in einen der Wärmebehandlungs-Drehöfen 4A gefüllt wird. Es arbeiten zwei Wärmebehandlungs-Drehöfen gleichzeitig, um die Wartezeit der aus dem Trichter 54 ab gelassene granuläre Gußschlacke zu verkürzen. Die granuläre Gußschlacke 6u wird in dem Wärmebehandlungs-Drehofen 4A während zwei bis drei Stunden einer Atmosphäre von 850 bis 1200°C ausgesetzt.

Die Wärmbehandlungs-Drehöfen 4A bestehen aus einer Trommel mit einem Durchmesser von 2 bis 3 m mit einer Aus kleidung 4a und sind mit einem Brenner 4b ausgestattet, dessen Flamme in Kontakt mit der obersten Schicht der ein gefüllten granulären Gußschlacke 6u steht. Die auf Rädern 4t gelagerte Trommel wird mittels eines Antriebsorgans 4g und eines ringförmigen Antriebsorgans 4r mit einer Ge schwindigkeit von 3 bis 4 UPM gedreht, die in dem Ofen ge wälzte granulären Gußschlacke 6u wird mit der erwärmten Auskleidung 4a in Kontakt gebracht und sowohl gleichmäßig erwärmt als auch geglättet und abgerundet, wodurch die wäh rend des Zerkleinerns aufgetretenen scharfen Ecken entfernt werden.

Während die granuläre Gußschlacke 6u in dem Wärmebe handlungs-Drehofen 4A gehalten wird, wird deren restlicher nicht kristallisierter Anteil rekristallisiert. Die granu läre Gußschlacke 6u bekommt die Zusammensetzung, welche ei nen eutektischen Punkt zur Verfügung stellt, der sich ex trem einem eutektischen Punkt in einer Phasengleichge wichtsbedingung eines Vierelementsystems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO nähert. Die granuläre Gußschlacke besitzt wie zu vor beschrieben bei der Wärmebehandlung berei 46752 00070 552 001000280000000200012000285914664100040 0002019755118 00004 46633ts eine bevor zugte Größe von 5 mm bis 25 mm, wodurch das eutektische Phänomen in der granulären Gußschlacke 6u bei einer ver gleichsweise niedrigen Temperatur stattfindet, und der künstliche Kies, welcher ähnlich dem Naturkies einheitlich aufgebaut ist, erzeugt wird. Es wird die restliche innere Spannung der granulären Gußschlacke 6u eliminiert, wodurch die Schlacke, welche kaum FeO enthält, eine hohe Zähigkeit besitzt.

Zum Trocknen der einzelnen Materialien wird das Abgas von nicht nur den Wärmebehandlungs-Drehöfen 4A sondern auch aus dem Drehofen vom EK-Typ 1D₁, den Rotationstrocknern 1A₁, 1A₂ und 1A₃ (siehe Fig. 3) zugeführt. Nachdem die Wär mebehandlungs-Drehöfen 4A angehalten wurden, so daß die Seitenabdeckung 4b sich in einer Stellung über einer Grube 62 befindet, wird die Schlacke in die Grube abgelassen. Da während der Zeit, in der die Schlacke in dem Ofen gewälzt wird, eine geringe Menge an Schlackenpulver entsteht, wird die Schlacke mit einer Größe von weniger als 5 mm mittels eines Siebs 4B von der abgelassenen Schlacke abgetrennt und über einen Trichter 63 zu einer Materialbefüllungsvorrich tung 2B rückgeführt.

Der künstliche Kies 64, welcher durch das Sieb 4B ge sammelt wurde, wird in einen Wärmetauscher 4C vom Schacht typ gefüllt, da er eine Temperatur von über 800°C besitzt. Die in den Wärmetauscher 4C eingeblasene Frischluft 65 be wirkt einen Wärmeaustausch von mehr als 500°C und wird den Brennern der Wärmebehandlungs-Drehöfen 4A und dem Drehofen von EK-Typ 1D₁ (siehe Fig. 3 und Fig. 4) zugeführt.

Gemäß einer solchen Vorrichtung wird ein künstlicher Kies hergestellt, welcher einheitlich aufgebaut ist und kaum eine nichtkristalline Zusammensetzung, Schwermetall verbindungen, schädliche Substanzen und Gase enthält, wobei dies erreicht wird durch reduzierendes Schmelzen von Ver brennungsasche und Flugasche und durch das Auftreten eines eutektischen Phänomens und wie folgt abläuft:
Gemäß Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 werden die Verbren nungsasche, welche durch Verbrennung von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen erzeugt wurde, und die Flugasche in einen ersten Trichter 11 bzw. einen zweiten Trichter 12 geladen.

Schritt 1: Die Verbrennungsasche wird in einen Trockner 1A₁ und ebenso die Flugasche in einen Trockner 1A₂ geladen. Diese Rohmaterialien werden mittels Abgas getrocknet, wel ches aus dem Drehofen vom EK-Typ 1D₁ und den Wärmebehand lungs-Drehöfen 4A stammt. Es verdampft nicht nur die Feuchtigkeit, welche aufgrund des Besprühens mit Wasser zum Löschen des Feuers in der Verbrennungsasche enthalten ist, sondern auch die Feuchtigkeit, welche aufgrund der Verwen dung von Wasser zum Verhindern des Staubens von Flugasche in der Flugasche enthalten ist, und es werden die in der Verbrennungsasche enthaltenen bei niedriger Temperatur flüchtigen Bestandteile verbrannt. Das bei der Erwärmung der Verbrennungsasche und Flugasche erzeugte übelriechende Gas wird in eine Desodorierungsvorrichtung 1E geleitet, in welcher die Bestandteile des übelriechenden Geruchs in ei ner Atmosphäre von 650 bis 800°C zersetzt werden. Die ge trocknete Verbrennungsasche und Flugasche, aus welchen mit tels der Siebvorrichtungen 1B₁ und 1B₂ die Klumpen an Asche entfernt wurden, werden in den Silos 14 bzw. 15 gelagert.

Schritt 2: Die getrocknete Verbrennungsasche, die ge trocknete Flugasche, der leicht gebrannte Dolomit, welcher in einem Silo 16 gelagert ist, und die in einem Silo 18 gelagerte Asche werden mittels Wiegevorrichtungen 1C gewo gen und jeder dieser Bestandteile einer Fördereinrich tung 19 zugeführt. Wenn das Pulver aus Abfall geschmolzen ist, was in Fig. 3 nicht aufgeführt ist, wird es ebenfalls nach dem Wiegen einer Fördereinrichtung zugeführt. Dann wird die prozentuale Zusammensetzung der Mischung aus den Materialien so reguliert, daß der MgO-Gehalt der nachher aus diesen Materialien erzeugten geschmolzenen Schlacke in nerhalb des Bereichs von ungefähr 5% bis 20% liegt.

Schritt 3: Die gemischten Materialien werden in den Drehofen vom EK-Typ 1D₁ geladen, zu welchem in einer mitt leren Position pulverisierte Kohle und Abfallkunststoffe zugeführt werden. Die Materialien werden durch eine Ver brennung der pulverisierten Kohle erwärmt und anschließend durch die Flamme eines Brenners erhitzt. Im Ofen werden die flüchtigen Bestandteile der Materialien und die Abfall kunststoffe verbrannt. Die Materialien werden zum zweiten Mal getrocknet und entgast und es wird ein Teil davon durch sowohl die pulverisierte Kohle als auch durch das aus der pulverisierten Kohle erzeugte Kokspulver reduziert. Wenn Dolomit und Kalk usw. als ein MgO enthaltendes Material zu den Materialien gegeben werden, wird im Ofen ebenfalls leicht gebrannter Dolomit erzeugt. Gemäß einer solchen Vor bearbeitung werden die Materialien grob sandig und werden im Behälter 26 (siehe Fig. 6) gelagert.

Für einen derartigen Drehofen vom EK-Typ 1D₁ ist es einfach, sowohl die Temperatur im Bereich zum Verbrennen von pulverisierter Kohle als auch die Temperatur im Bereich zum Erwärmen mittels eines Brenners zu steuern. Die Atmos phäre im Inneren des Ofens wird nahezu bei 700 bis 1000°C gehalten, wodurch die eingeführte Verbrennungsasche gleich mäßig erwärmt wird. Wenn Flugasche mit Verbrennungsasche vermischt wird, werden die Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt, welche in der Flugasche enthalten sind, ver brannt, wodurch im Ofen erzeugtes Dioxin zersetzt wird und verschwindet.

Schritt 4: Die zum zweiten Mal getrockneten Materialien werden in einem Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A gela den. Der Verbrauch an Energie zum Erwärmen der Materialien im Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A verringert sich, da die Materialien bereits vorgeheizt und die darin enthaltene Feuchtigkeit und die flüchtigen Bestandteile bereits ent fernt wurden. Die Materialien enthalten im Drehofen vom EK-Typ 1D₁, erzeugtes Kokspulver, wodurch es außer in speziel len Fällen nicht notwendig ist, ein Reduzierungsmittel zu den Materialien zu geben.

Das Schmelzen von Materialien wird unterstützt, indem die elektrische Leitfähigkeit aufgrund des Zumischens von Kokspulver zu den Materialien erhöht wird, und es wird nicht nur Eisen(II)-oxid in den Materialien reduziert, son dern ebenfalls geschmolzenes Roheisen 5 erzeugt. Die durch Reduzieren von anderen Schwermetallverbindungen und redu zierbaren Oxiden, welche in den Materialien enthalten sind, erzeugten chemischen Elemente lösen sich im geschmolzenen Roheisen 5 auf. Gleichzeitig wird eine geschmolzene Schlacke 6 erzeugt, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase enthält, und welche auf dem geschmolzenen Roheisen 5 auf schwimmt. MgO im Schlackenbildner verhindert eine Abnahme der Fluidität der geschmolzenen Schlacke, trotzdem die ge schmolzene Schlacke wenig FeO enthält.

Unter Berücksichtigung, daß die Materialien durch das reduzierende Schmelzen abnehmen, werden die Materialien um die bewegliche Elektrode 8 herum durch die Ofenabdeckung 2b (siehe Fig. 8) nachgefüllt, um einen eintauchenden Lichtbo gen aufrechtzuhalten. Das geschmolzenen Roheisen 5 wird je den Tag oder wenn es beabsichtigterweise eine längere Zeit im Ofen aufbewahrt wird, alle zwei Tage durch eine Ablaß öffnung 5a auf eine Gießpfanne 5C (siehe Fig. 16) abgelas sen.

Da die in den Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A gela denen Materialien kaum flüchtige Bestandteile und Feuchtig keit enthalten, findet weder eine kräftige Verdampfung der Feuchtigkeit statt, noch wird eine große Menge an Verbren nungsgas aufgrund der Verbrennung von flüchtigen Bestand teilen erzeugt. Die in der Flugasche enthaltenen Chloride mit niedrigem Siedepunkt werden sich nicht als solche im Bereich einer niedrigen Temperatur ansammeln, wodurch keine sich verfestigenden Schichten in der Materialschicht auf tauchen, welche das Aufsteigen von aus den Materialien freigesetzten Gasen und Feuchtigkeit behindern. Folglich ist aufgrund des Einführens des sanften Reduzierens und Schmelzens und aufgrund der hohen Fluidität der auf 650 bis 850°C vorgeheizten feinen Materialien nun eine unbemannte Betriebsweise und/oder eine automatische Steuerung des Ofens, welche bis jetzt nie erreicht wurde, praktisch durchführbar. Ferner wird eine große Kapazität der Öfen möglich.

Schritt 5: Die geschmolzene Schlacke 6, welche unab hängig von dem geschmolzenen Roheisen 5 aus einem Schmelz ofen abgelassen wird, wird Metallgußformen einer Gießvor richtung 3A zugeführt und zu Schlackenplatten mit einer Dicke von 25 mm geformt. Die Oberflächenschicht der ge schmolzenen Schlacke verfestigt sich, während die Gußformen weiter transportiert werden. Die Schlacke wird hier bereits zum ersten Mal am eutektischen Punkt in einer Phasengleich gewichtsbedingung eines quartären System aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO oder in der Nähe dieses Punktes durch die aus den geschmolzenen Bereichen innerhalb der halbverfestigten Schlacke nachgeführten Wärme rekristallisiert.

Die meisten der eutektischen Punkte der geschmolzenen Schlacke sind im allgemeinen gleich oder liegen unterhalb von 1320°C unter der Bedingung, daß zum Beispiel CaO in der Schlacke in 5% bis 36%, SiO₂ mit 38% bis 55%, Al₂O₃ mit 10% bis 25% und MgO mit 5% bis 20% enthalten sind. Die in die Gußformen tropfende geschmolzene Schlacke mit einer Tempe ratur von 1500 bis 1320°C befindet sich gerade im flüssigen Zustand. Sobald die Temperatur der geschmolzenen Schlacke unter den eutektischen Punkt fällt, beginnt eine theore tisch gleichzeitige Ausbildung aller Komponenten in der Schlacke. Gemäß der "Phasenregel" wird die Temperatur der Schlacke naturgemäß aufrechterhalten bis der Großteil der Komponenten rekristallisiert ist. Jedoch ist die Schlacke in den Gußvorrichtung 3A nicht immer vollständig rekri stallisierbar.

Schritt 6: Die primär rekristallisierte Gußschlacke 6s wird aus den Gußformen freigegeben und mit einer ver gleichsweise niedrigen Leistung mittels des Brechers 3B auf eine Größe von 5 mm bis 25 mm gebrochen und granuliert, da sie aufgrund der darin verbliebenen nicht rekristallisier ten Bereiche brüchig ist. Obwohl der Großteil der granulä ren Gußschlacke 6u ziemlich scharf ist, ist es nicht not wendig, sie nach dem Wärmebehandlungsverfahren zu zerklei nern und/oder granulieren. Während eines derartigen Zer kleinerns wird wenig an nicht erwünschter pulverisierter Schlacke erzeugt.

Schritt 7: Die in die wärmebehandlungs-Drehöfen 4A ein gefügte granuläre Gußschlacke 6u wird einer Atmosphäre von 850°C bis 1200°C, welche mittels eines Brenners erzielt wird, ausgesetzt und wird durch den Kontakt mit nicht nur der Flamme des Brenners sondern auch der aufgeheizten Aus kleidung gleichmäßig erhitzt. Die granuläre Gußschlacke wird dann während zwei bis drei Stunden im Ofen gewälzt, indem sie durch die Drehung des Ofens wiederholt entlang der Wand aufsteigt und aus dieser erhöhten Position nach unten fällt, wodurch sie geglättet und abgerundet wird. Die Rekristallisation der Schlacke wird sogar dann unterstützt, wenn die Temperatur der Schlacke unterhalb des theoreti schen eutektischen Punkts in einer Phasengleichgewichts bedingung eines Vierelementsystems liegt, wodurch folglich nicht kristallisierte Bereiche und restliche innere Span nungen in der granulären Gußschlacke eliminiert werden.

Der künstliche Kies 64, welcher wie oben beschrieben erzeugt wurde, ist rein, ohne Schwermetallverbindungen und schädliche Substanzen und enthält kaum Gase, wodurch ein einheitlich aufgebauter künstlicher Zuschlagstoff erhalten wird, welcher einem Naturkies ähnlich ist. Durch die Funk tionsweise der Temperaturbeibehaltung gemäß der "Phasenregel" wird der Verbrauch an Wärmeenergie, welche für die Rekristallisierung zugeführt wird, in bemerkenswer tem Maße verringert.

Gemäß der oben erwähnten Offenbarung wird das Drei elementsystem aus CaO-SiO₂-Al₂O₃ mit wenigen eutektischen Punkten durch die Zugabe einer geeigneten Menge an MgO zu den Materialien in ein Vierelementsystem mit vielen eutek tischen Punkten umgewandelt. Es wird mit anderen Worten ei ne Schlacke erhalten, welche in einer Phasengleichgewichts bedingung eines Vierelementsystems eutektisch rekristalli sierbar ist. Die Zugabe von MgO zu den Materialien ergibt auch eine bessere Fluidität der geschmolzenen Schlacke wo durch demgemäß der Schmelzpunkt der Schlacke kräftig ver ringert wird, ohne daß übermäßige Mengen an CaO zu den Ma terialien gegeben werden. Als Folge davon wird die Verar beitung von geschmolzener Schlacke zur Bildung von künstli chem Kies viel einfacher. Der gemäß der vorliegenden Erfin dung erzeugte künstliche Kies ist gekennzeichnet durch das Fehlen einer Hydratbildung, durch eine hohe chemische und physikalische Stabilität über einen langen Zeitraum und durch eine hohe mechanische Steifheit und Festigkeit.

Unter Bezug auf Fig. 19 wird nun wie folgt eine Vor richtung zur Erzeugung von künstlichem Sand offenbart, wel cher aus unschädlich gemachter und eutektisch rekristalli sierbarer geschmolzener Schlacke hergestellt und einem Flußsand sehr ähnlich ist. In der Vorrichtung wird eben falls eine Vorbearbeitungsausrüstung 1, wie in Fig. 3 auf gezeigt, zur Verfügung gestellt, jedoch ist diese in Fig. 19 nicht aufgezeigt. Für das vorliegende System wird nicht nur ein Ofen zum reduzierenden Schmelzen 2A in Fig. 8 und Fig. 11 sondern ebenfalls ein Wärmebehandlungs-Drehofen 4A in Fig. 18 verwendet. Die zwischen dem Ofen zum reduzie renden Schmelzen 2A und dem Wärmebehandlungs-Drehofen 4A zur Verfügung gestellte Verfestigungsausrüstung ist von der in Fig. 4 und Fig. 18 aufgezeigten verschieden.

Unter Bezug auf Fig. 5 und Fig. 19 wird anstelle einer oben beschriebenen Verfestigungsausrüstung eine Vorrichtung zum luftunterstützten Brechen und Festigen 3S verwendet, welche einen Injektor 3S₁ zum Zerstreuen von geschmolzener Schlacke und eine Vorrichtung 3S₂ zum Erzeugen einer sandi gen Schlacke umfaßt. Ein Injektor zum Zerstäuben von ge schmolzener Schlacke stellt einen Trog 71 zum Aufnehmen von geschmolzener Schlacke 6, welche aus einem Ofen zum redu zierenden Schmelzen 2A abgelassen wurde, und einen Luft injektor 72 zur Verfügung, welcher die aus dem Trog aus fließende geschmolzene Schlacke mittels Druckluft zer streut.

Der Trog 71 mit einer Auskleidung führt die geschmolze ne Schlacke 6 in kurzer Zeit zu der Einlaßöffnung einer Vorrichtung 3S₂ zu, um zu verhindern, daß die geschmolzene Schlacke Hitze abstrahlt. Der Luftinjektor 72 umfaßt ein Rohr 72a zum Einleiten von Druckluft nahe des Trogs 71 und einen nicht aufgeführten Luftkompressor. Der Druck der Druckluft wird so hoch eingestellt, daß die geschmolzene Schlacke 6 kräftig gegen die Innenoberfläche einer unten beschriebenen Drehtrommel geschlagen wird.

Die Vorrichtung 3S₂ zum Erzeugen einer sandigen Schlacke umfaßt eine horizontale Drehtrommel 73 und einen Trom melkühler 74. Die Drehtrommel 73 ist eine aus Eisen herge stellte zylindrische Hülle, welche an beiden Enden offen ist, deren Innenoberfläche blank ist, d. h. nicht ausgeklei det ist, welche drehbar auf Rädern 73r gelagert ist und mit einer nicht aufgeführten Antriebsvorrichtung gedreht wird. Der Trommelkühler 74 sprüht permanent Kühlwasser auf die Außenoberfläche der Trommel, welche in Richtung der Bewe gung der Schlacke nach unten geneigt ist, um die Drehtrom mel 73 zu kühlen. Das Kühlwasser fließt jedoch nicht in die Drehtrommel 73, da auf der Außenoberfläche der Trommel eine kreisförmige Rippe 73a angebracht ist, welche das Kühlwas ser aufhält, bevor es das Ende der Trommel erreicht.

Die durch Druckluft in eine Öffnung der Drehtrommel 73, welche sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 30 UPM dreht, gestreute geschmolzene Schlacke 6 schlägt an der In nenoberfläche der wassergekühlten Trommel auf. Die geschmolzene Schlacke, welche durch das Zerstreuen mittels Druckluft und das Auftreffen auf die Innenoberfläche der Trommel zerkleinert wird, verfestigt sich gleichzeitig an ihrer Oberfläche aufgrund des Kühleffekts der wassergekühlten Eisenhülle. Die erzeugte sandige Schlacke 6b wandert zur anderen Öffnung, ohne daß sie aneinander und an der Innenoberfläche der Trommel haftet. Zusätzlich wird die sandige Schlacke in der Hülle gewälzt, in dem sie aufgrund der Drehung der Trommel 73 entlang der Wand aufsteigt und von einer erhöhten Position nach unten fällt, wodurch sie geglättet und abgerundet wird.

Die sandige Schlacke 6b wird langsam abgekühlt, bis sie aus der Drehtrommel 73 austritt. Wenn die Drehtrommel 73 lange genug ausgelegt ist, um die Schlacke daran zu hindern ihre potentielle Wärme abzustrahlen wird eine erste Re kristallisation der Schlacke gemäß dem eutektischen Phäno men in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines Vier elementsystems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO unterstützt während die Schlacke langsam abkühlt. Ein Teil des auf die Trommel 73 aufgesprühten Kühlwassers verdampft während es entlang der Oberfläche der Trommel abfließt, und der Rest des Kühl wassers wird in einem Reservoir 3e aufgefangen.

Die sandige Schlacke 6b wird auf einer Rinne 75 weiter geleitet und sofort in einen Wärmebehandlungs-Drehofen 4A geladen, in welchem der künstliche Sand 76, welcher kaum Metallverbindungen und schädliche Substanzen enthält, voll ständig rekristallisiert. Dadurch ist der künstliche Sand als ein künstlicher Zusatzstoff für Beton ähnlich zu na türlichem Sand einheitlich aufgebaut und ist chemisch und physikalisch stabilisiert.

In der oben erwähnten Offenbarung wird ein künstlicher Zusatzstoff für Beton hergestellt, indem die aus Verbren nungsasche und Flugasche bestehenden Materialien reduziert geschmolzen werden. Es ist dabei nicht notwendig zu erwäh nen, daß zur Herstellung eines künstlichen Zuschlags für Beton als Rohmaterialien nur Verbrennungsasche, nur ge trocknetes Pulver aus Abwasser, eine Mischung aus Verbren nungsasche und getrocknetem Pulver aus Abwasser und/oder eine Mischung aus Verbrennungsasche, Flugasche und getrock netem Pulver aus Abwasser verwendet werden können. Es ist auf alle Fälle wichtig, zuvor die Zusammensetzung der Roh materialien zu erfassen, welche in einem Ofen zum reduzie renden Schmelzen geladen werden, und dann die geeignete Menge an MgO für eine eutektische Rekristallisation der Ma terialien zuzugeben.

Der Sinn der vorliegenden Erfindung ist es, einen MgO enthaltenden Schlackenbildner zu den Rohmaterialien zu ge ben, so daß der MgO-Gehalt der durch Reduzieren und Schmel zen der Materialien, welche hauptsächlich SiO₂, CaO und Al₂O₃ enthalten, erzeugten Schlacke im Bereich von ungefähr 5% bis 20% liegt. Dadurch wird eine geschmolzene Schlacke erhältlich, welche eine Zusammensetzung zur Verfügung stellt, die am eutektischen Punkt oder in seiner Umgebung in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines Vierelement systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO rekristallisierbar ist. Es werden nachfolgend verschiedene Beispiele beschrieben.

Fig. 20 zeigt ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO in einer Ebene von 15% Al₂0₃. Die Achsen an den Seiten 81, 82 und 83 zeigen die Prozentwerte des CaO-Gehalts, SiO₂-Gehalts bzw. MgO-Gehalts an. Die durchgezogenen Linien und die dicken unterbrochenen Linien bedeuten Grenzen verschiedener Gesteinsmaterialien und die Vielzahl an dünnen unterbrochenen Linien zeigen die Temperaturen der Verfestigungspunkte an.

Der Punkt A ist ein eutektischer Punkt, und die Linien ausgehend vom Punkt A zu den Punkten a₁, a₂ und a₃ (siehe Fig. 21, welches eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von Fig. 20 ist) bedeuten eutektische Linien, welche eu tektisch rekristallisierbare Bereiche anzeigen. Nicht nur Fig. 20 sondern auch die Fig. 22, 24, 26 und 27, welche später beschrieben werden, zeigen Phasengleichgewichts diagramme von quartären Systemen auf, welche zitiert sind aus "Optimum Composition of Blast Furnace Slag as Deduced from Liquidus Data for the Quaternary System CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂" Trans. AIME, 1954, Band 200, Seiten 33-45, von E.F. Osborn, R.C. DeVries, K.H. Gee und H.M. Kraner.

Um die verfestigte Schlacke zu rekristallisieren wird für den eutektischen Punkt eine Temperatur von 1300°C oder geringer benötigt, und die kristallisierten Teilchen benö tigen eine freie Beweglichkeit entsprechend einer hohen Fluidität der geschmolzenen Schlacke. Es ist nicht nur wichtig die Menge an in der geschmolzenen Schlacke enthal tenem SiO₂ auf weniger als 55% zu halten, sondern auch die Bildung von Forsterit in der verfestigten Schlacke zu ver hindern, da Forsterit eine Reaktion zwischen Alkali und dem künstlichen Zuschlagstoff in der Betonstruktur begünstigt. Daher sollte der MgO enthaltende Schlackenbildner so zu den Rohmaterialien gegeben werden, daß die Zusammensetzung der später erzeugten geschmolzenen Schlacke ungefähr der der Linien A-a₁, A-a₂ und/oder A-a₃ entspricht, welche nahe dem eutektischen Punkt des aus Anorthit, Pyroxen und Melilit bestehenden Dreielementsystems liegen.

Einige schwarze Punkte einschließlich A, a₁, a₂ und a₃ welche oben aufgeführt sind, und andere Punkte B usw. fal len mit eutektischen Punkten oder ihrer Umgebung zusammen, welche unterhalb 1300°C liegen, und deren Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Menge an MgO in den Punk ten A und B stellen einen oben beschriebenen prozentualen Zielwert dar, und die Punkte a₁, a₂, a₃, b₁, und b₂ usw. entsprechen den extremen Annäherungen an einen prozentualen Zielwert.

Tabelle 1

Fig. 22 zeigt einen Fall mit 10% Al₂O₃ auf, und die Zu sammensetzung in jedem Punkt ist in Tabelle 2 aufgeführt. Jeder Punkt fällt mit dem eutektischen Punkt in einer Pha sengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems zusammen oder entspricht ihm nahezu. Der Verfestigungspunkt, d. h. Schmelzpunkt, ist in diesem Fall geringer als 1300°C. Fig. 23 ist ein vergrößertes Diagramm der Umgebung von speziellen in Fig. 22 markierten Punkten.

Tabelle 2

Entsprechend ist ein Fall mit 20% an Al₂O₃ im Fig. 24, Fig. 25 und Tabelle 3 aufgezeigt. Jeder Punkt fällt mit dem eutektischen Punkt in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems zusammen oder entspricht ihm nahe zu. Der Verfestigungspunkt beträgt 1300°C oder weniger. Ob wohl der Punkt g₂ sich in extremer Nähe des eutektischen Punkts in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines Vier elementsystems befindet, liegt der Verfestigungspunkt je doch bei 1330°C bis 1350°C.

Tabelle 3

Entsprechend ist ein Fall mit 25% Al₂O₃ in Fig. 26 und Tabelle 4 aufgezeigt. Jeder Punkt fällt mit dem eutekti schen Punkt in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems zusammen oder entspricht ihm nahezu. Der Verfestigungspunkt liegt bei 1400°C oder darunter.

Tabelle 4

Es ist verständlich, daß die geschmolzene Schlacke, welche die Zusammensetzung zur Verfügung stellt, die am eu tektischen Punkt oder in seiner Umgebung in einer Pha sengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems rekri stallisierbar ist, unter den Bedingungen erhältlich ist, bei welchen die geschmolzene Schlacke 16% bis 35% an CaO, 36% bis 54% an SiO₂, 10% bis 25% an Al₂O₃ und 5% bis 20% an MgO enthält. Es ist gut bekannt, daß sowohl zu geringe als auch zu große Mengen an Al₂O₃ in der geschmolzenen Schlacke zu einer Erhöhung ihrer Schmelzpunkttemperatur führen, d. h. der niedrigste Verfestigungspunkt wird bei ungefähr 1400°C oder höher liegen, wenn die Schlacke weniger als 5% oder mehr als 30% an Al₂O₃ enthält. Ein derartiger Fall ist für die Bildung von Schlacke nicht geeignet, da man gezwungen ist die Schmelztemperatur der Verbrennungsasche zu erhöhen, wodurch der Verbrauch an Wärmeenergie erhöht wird.

Fig. 20 bis Fig. 26 lehren die Existenz von anderen eu tektischen Punkten und deren Umgebungen in einer Pha sengleichgewichtsbedingung von quartären Systemen. Die Zu sammensetzungen eines eutektischen Punktes C und seiner Um gebung, der Punkte c₁ und c₁₁, in Fig. 20 und Fig. 21 für 15% Al₂O₃ sind in Tabelle 5 beschrieben. Ihre Verfesti gungspunkte liegen bei 1300°C oder darunter.

Tabelle 5

Es ist entsprechend die Zusammensetzung eines eutekti schen Punktes H in Fig. 24 und Fig. 25 für 20% Al₂O₃ in Ta belle 6 beschrieben. Der Verfestigungspunkt liegt ebenfalls bei 1300°C oder darunter.

Tabelle 6

Es ist gleichermaßen die Zusammensetzung eines eutekti schen Punktes K in Fig. 26 für 25% Al₂O₃ in Tabelle 7 be schrieben. Der Verfestigungspunkt liegt unterhalb von 1400°C.

Tabelle 7

Aufgrund der hohen Viskosität der Schlacke im Fall, daß der prozentuale Gehalt von SiO₂ der geschmolzenen Schlacke viel höher als oben erwähnt ist, ist es jedoch unmöglich, die geschmolzene Schlacke aus einem Ofen zum reduzierenden Schmelzen durch abfließen zulassen. Es sollte folglich ange merkt werden, daß der eutektische Punkt oder seine Umgebung in einer Phasengleichgewichtsbedingung eines quartären Systems nicht immer die gewünschten Punkte darstellen.

Obwohl die Zusammensetzung der Verbrennungsasche im allgemeinen variiert, werden einige zufällige Beispiele da von in Tabelle 8 beschrieben. Beispiel 1 und Beispiel 2 sind veröffentlichte Daten der Zusammensetzung einer Schlacke, welche durch ein Elektroschmelzverfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurde. Beispiel 3 zeigt die Zusammensetzung von Verbrennungsasche auf, welche für den vom Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Tests verwendet wurde.

Tabelle 8

Die Zusammensetzung der Schlacke welche durch Schmelzen der oben bezeichneten Verbrennungsasche erzeugt wurde, ist in Tabelle 9 beschrieben. Beispiel 1 und Beispiel 2 sind wahre Daten, welche bereits veröffentlicht wurden, welche scheinbar ihre Bestandteile etwas anpassen.

Tabelle 9

Die Zusammensetzung einer jeden Schlacke wird wie in Tabelle 10 aufgezeigt erneut aufgeführt, wenn die durch das erneute Schmelzen und Reduzieren der oben erwähnten Schlacke erzeugte Schlacke zu der Schlacke umgewandelt wurde, welche hauptsächlich aus CaO, SiO₂, Al₂O₃ und MgO besteht.

Tabelle 10

Unter der Maßgabe, daß der Gehalt an Al₂O₃ in der Schlacke des Beispiels 1 und des Beispiels 2 als 20% bzw. 25% betrachtet werden, entspricht jede Zusammensetzung da von der des Punkts S in Fig. 24 und des Punkts T in Fig. 26. Gleichermaßen entspricht unter der Maßgabe, daß der Al₂O₃ in der Schlacke des Beispiels 3 als 25% angesehen wird, die Zusammensetzung davon, der des Punkts U in Fig. 26. Es befindet sich nicht nur der Punkt S weit ent fernt von den eutektischen Punkten F und G, sondern auch die Punkte T und U sind weit vom eutektischen Punkt J ent fernt. Jede aus der oben erwähnten Zusammensetzung beste hende verfestigte Schlacke entspricht Anorthit, und ihr Verfestigungspunkt ist sehr hoch.

Der Fall, daß leicht gebrannter Dolomit zu der aus Flugasche und Verbrennungsasche gemischten Asche aus Bei spiel 3 gegeben wird, so daß der MgO-Gehalt dem eines spe zifischen eutektischen Punkts in einem Phasengleichge wichtsdiagramm entspricht, wird nachfolgend beschrieben. Die Zusammensetzungen aus Verbrennungsasche, Flugasche und leicht gebranntem Dolomit sind in Tabelle 11 aufgezeigt.

Tabelle 11

Die Korngrößenverteilung der Verbrennungsasche (A), der Flugasche (B) und des leicht gebrannten Dolomits (C) sind in Tabelle 12 aufgezeigt.

Tabelle 12

Es wurde leicht gebrannter Dolomit mit 7,9% zu der Mi schung aus Verbrennungsasche und Flugasche im Verhältnis von 70 : 30 gegeben, da die Verbrennungsasche und Flugasche bei der Verbrennung von Abfall im Verhältnis von ungefähr 3 : 1 erzeugt werden. Die Zusammensetzung der durch Reduzie ren und Schmelzen solcher Materialien erzeugten Schlacke ist in Tabelle 13 aufgeführt.

Tabelle 13

Unter der Maßgabe, daß der Al₂O₃-Gehalt der Schlacke als 20% angesehen wird, entspricht die Zusammensetzung da von der des Punktes u in Fig. 24, welcher mit dem Punkt f₃ nahe des eutektischen Punktes F zusammenfällt.

Es werden nachfolgend Beispiele von Materialien be schrieben, welche verschiedene Mischungsverhältnisse von Verbrennungsasche und Flugasche verwenden. In Tabelle 14 werden die tatsächlichen Zusammensetzungen von Verbren nungsasche (K), Flugasche (L) und leicht gebranntem Dolomit (N) zusammen mit dem theoretischen Wert von Dolomit (M) aufgezeigt.

Tabelle 14

Beispiel 11 zeigt die Zusammensetzung von geschmolzener Schlacke auf, welche durch reduzierendes Schmelzen der Ma terialien erzeugt wurde, welche aus einer Mischung von Ver brennungsasche und Flugasche im Verhältnis von 70 : 30 beste hen, zu der leicht gebrannter Dolomit mit 4,0% gegeben wurde. Beispiel 12 zeigt die Zusammensetzung für den Fall, daß leicht gebrannter Dolomit mit 5,5% zu der Mischung aus Verbrennungsasche und Flugasche im Verhältnis 80 : 20 gegeben wurde. Beispiel 13 zeigt die Zusammensetzung für den Fall, daß leicht gebrannter Dolomit mit 5,4% zu der Mischung aus Verbrennungsasche und Flugasche im Verhältnis von 70 : 30 ge geben wurde. Beispiel 14 zeigt die Zusammensetzung für den Fall, daß leicht gebrannter Dolomit mit 7,5% zu der Mi schung aus Verbrennungsasche und Flugasche im Verhältnis von 80 : 20 gegeben wurde. Jede der Zusammensetzungen fällt mit der des eutektischen Punkts f₃ in Fig. 24 zusammen.

Tabelle 15

Tabelle 16 zeigt die prozentuale Mischung von Materia lien auf, wobei leicht gebrannter Dolomit zu der Mischung aus Verbrennungsasche und Flugasche im Verhältnis von 70 : 30 gegeben wurde, so daß der MgO-Gehalt der später hergestell ten geschmolzenen Schlacke 9%, 10% und 15% beträgt und die Zusammensetzungen der aus diesen Materialien hergestellten geschmolzenen Schlacke.

Tabelle 16

Im Fall 1, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Gehalt der Schlacke als 20% angesehen wird, ist deren Zusammenset zung ziemlich weit von der des eutektischen Punkts F in Fig. 24 entfernt. Im Fall 2, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Gehalt der Schlacke als 20% angesehen wird, ent spricht deren Zusammensetzung ungefähr der des eutektischen Punkts f₃ in Fig. 24, wie in Beispiel 11 der Tabelle 15 an gegeben. Im Fall 3, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Ge halt der Schlacke als 15% angesehen wird, ist deren Zu sammensetzung zu weit von denen der eutektischen Punkte A und B in Fig. 20 entfernt. In dem Fall, in dem die in Ta belle 14 aufgezeigte Zusammensetzung aus Verbrennungsasche und Flugasche in einem Mischungsverhältnis von 70 : 30 ge mischt wurde, ist es folglich notwendig, daß der leicht ge brannte Dolomit mit 4,0% zu den Materialien gegeben wird. Mit anderen Worten, eine Zugabe von leicht gebranntem Dolomit von 0% oder 22,35% zu den Materialien wird nicht zu einer eutektischen Rekristallisation am eutektischen Punkt oder in seiner Umgebung in einer Phasengleichgewichtsbedin gung eines Mehrfachsystems führen.

Tabelle 17 zeigt die prozentuale Mischung von Materia lien auf, bei welchen leicht gebrannter Dolomit zu der Mi schung aus Verbrennungsasche und der Flugasche im Verhält nis von 80 : 20 gegeben wurde, so daß der MgO-Gehalt der spä ter hergestellten geschmolzenen Schlacke 8%, 10% und 15% beträgt, und die Zusammensetzungen der geschmolzenen Schlacke aus den Materialien erzeugt wird.

Tabelle 17

Im Fall 4, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Gehalt der Schlacke als 25% angesehen wird, ist deren Zusammenset zung weit von der des eutektischen Punktes J von Fig. 26 entfernt. Im Fall 5, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Ge halt der Schlacke als 20% angesehen wird, liegt deren Zusammensetzung ungefähr bei der des eutektischen Punkts f₃ in Fig. 24, wie in Beispiel 12 aus Tabelle 15 angegeben ist. Im Fall 6, wobei die Maßgabe gilt, daß der Al₂O₃-Ge halt der schlacke als 15% angesehen wird, liegt deren Zu sammensetzung ziemlich weit von denen der eutektischen Punkte A und B in Fig. 20 entfernt. Im Fall, daß die Ver brennungsasche und die Flugasche, deren Zusammensetzung in Tabelle 14 aufgezeigt ist, im Verhältnis von 80 : 20 gemischt sind, ist es folglich notwendig, daß der leicht gebrannte Dolomit mit 5,53% zu den Materialien gegeben wird. In dem Fall, daß leicht gebrannter Dolomit mit 0% oder 24,92% zu den Materialien gegeben wird, wird aufgrund der Tatsache, daß der Verfestigungspunkt der geschmolzenen Schlacke höher wird nicht nur übermäßig viel Wärmeenergie benötigt, son dern aus der verfestigten Schlacke wird lediglich eine un vollständig rekristallisierte Schlacke, welche nicht kri stallisierte Bereiche enthält, aufgrund der Tatsache, daß die geschmolzene Schlacke, deren Verfestigungspunkt so hoch ist, nach dem Ablassen aus dem Ofen einen sehr schnellen Temperaturabfall erfährt.

Der MgO-Gehalt, bei welchem die gewünschten eutekti schen Punkte erhältlich sind beträgt in Fig. 20 ungefähr 6% bis 14%, in Fig. 22 ungefähr 7% bis 20%, in Fig. 24 unge fähr 6% bis 17% und in Fig. 26 ungefähr 3% bis 8%. Fig. 27 zeigt zum Vergleich ein Phasengleichgewichtsdiagramm des Systems mit einem Gehalt von 30% an Al₂O₃. Der Schmelzpunkt und die Viskosität der Schlacke, welche viel Al₂O₃ enthält, sind so hoch, daß die Schlacke nicht zur Herstellung eines künstlichen Zuschlagstoffs geeignet ist.

Wenn der Al₂O₃-Gehalt im Bereich von ungefähr 10% bis 25% bleibt, sollte der MgO-Gehalt, welcher die geschmolzene Schlacke eutektisch rekristallisiert, bei 3% bis 20% lie gen. Fig. 20 bis Fig. 26 sind wie oben aufgezeigt lediglich beispielhaft. Im Fall von 5% oder weniger an MgO ist es nicht einfach, die Zusammensetzung der Materialien einzu stellen, da in vielen Fällen die Zusammensetzung nicht erreichbar ist, auch wenn wenig MgO dazugegeben wird. Unter Berücksichtigung des Bereichs, in welchem die Zusammenset zung leicht eingestellt werden kann, sollte der MgO-Gehalt in der geschmolzenen Schlacke innerhalb des Bereichs von ungefähr 5% bis 20% liegen.

Es läßt sich somit Zusammenfassen, daß in der vorlie genden Erfindung vor dem Reduzieren und Schmelzen von Ma terialien (7), welche aus Verbrennungsasche und Flugasche bestehen, der Schlackenbildner, welcher MgO enthält, in ei ner Menge zu den Materialien (7) gegeben wird, so daß der Gehalt an MgO in der später erzeugten geschmolzenen Schlacke (6) einen Wert von zwischen ungefähr 5% bis 20% er reicht. Zu den vermischten Materialien wird pulverisierte Kohle (23) zugegeben, wodurch aus der pulverisierten Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird, und die Materialien (7) wer den darüber hinaus vorgewärmt und entgast, und es wird ein Teil der Materialien (7) reduziert. Durch reduzierendes Schmelzen des in den vorbearbeiteten Materialien (7) ent haltenen Eisen(II)-oxids wird Roheisen (5) erzeugt. Die chemischen Elemente, welche durch Reduzieren anderer Schwermetallverbindungen und reduzierbarer Oxide erzeugt werden, lösen sich im geschmolzenen Roheisen (5) auf, und es wird gleichzeitig eine geschmolzene Schlacke (6) er zeugt, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase ent hält. Die Verfestigung und Wärmebehandlung der geschmolze nen Schlacke (6) ergibt einen künstlichen Kies (64) welcher fehlerfrei rekristallisiert. Es kann folglich unschädli cher, künstlicher Zuschlagstoff für Beton aus geschmolzener Schlacke (6) hergestellt werden, welche durch Schmelzen von Verbrennungsasche und Flugasche erzeugt wurde.

Bezugszeichenliste

1

Vorbearbeitungsausrüstung

1

A Trocknungsvorrichtung

1

A₁

,

1

A₂

,

1

A₃

Rotationstrockner

1

B Siebvorrichtung

1

B₁

,

1

B₂

,

1

B₃

Siebvorrichtung

1

B₄

Sieb

1

C Wiegevorrichtung

1

C₁

,

1

C₂

,

1

C₃

,

1

C₄

Waage

1

D Heizvorrichtung

1

D₁

Drehofen vom EK-Typ

1

D_1o

Materialablablaßöffnung

1

D_1i

Materialeinfüllöffnung

1

D₂

Aufgabevorrichtung für pulverisierte Kohle

1

D₃

Aufgabevorrichtung für Abfallkunststoffe

1

E Desodorierungsvorrichtung

1

F Gasverarbeitungsvorrichtung

2

Schmelzausrüstung

2

A Ofen zum reduzierenden Schmelzen

2

A₁

Tauchelektroden-Gleichstrombogen-Widerstandsofen

2

B Materialbefüllungsvorrichtung

2

a Ofengehäuse

2

b Ofenabdeckung

2

m Auskleidung

2

s Eisenhülle

3

Verfestigungsausrüstung

3

A Gießvorrichtung

3

A₁

erste Fördereinrichtung

3

A₂

zweite Fördereinrichtung

3

A₃

kreisförmige Fördereinrichtung

3

B Brecher

3

B₁

Drehkreuzbrecher

3

B₁

für grobes Zerkleinern

3

B₂

Walzenbrecher

3

B₂

für zweites Zerkleinern

3

C Sieb

3

S Vorrichtung zum luftunterstützten Zerkleinern und Verfestigen

3

S₁

Injektor zum Zerstreuen von geschmolzener Schlacke

3

S₂

Vorrichtung zum Erzeugen sandiger Schlacke

3

a Metallgußform

3

b Drehgelenk

3

c Elektromotor & Untersetzungsgetriebe

3

m Drehkreuz

3

n Walze

3

w Reservoir

4

Wärmebehandlungsausrüstung

4

A Wärmebehandlungs-Drehofen

4

B Sieb

4

C Wärmetauscher

4

a Auskleidung

4

b Brenner

4

c Seitenabdeckung

4

g Antriebsorgan

4

r ringförmiges Antriebsorgan

4

t Rad

5

geschmolzenes Roheisen

5

A Reservoirbereich für geschmolzenes Metall

5

C Gießpfanne

5

a Ablaßöffnung zum Ablassen von geschmolzenem Roheisen

6,

6

B geschmolzene Schlacke

6

A Reservoirbereich für geschmolzene Schlacke

6

a Ablaßstopfen

6

b Schlackenablaßöffnung

6

c Gaszuführöffnung

6

p kontinuierliche Schlackenplatte

6

s Gußschlacke

6

t Gußschlackenstück

6

u granuläre Gußschlacke

6

w sandige Schlacke

7

Rohmaterialien

7

A Reservoirbereich für Material

8

bewegliche Elektrode (negative Elektrode)

8

a Elektrodenekonomiser

11

erster Trichter

12

zweiter Trichter

13

dritter Trichter

14

Silo

15

Silo

16

Silo

17

Brecher

18

Silo

19

Fördereinrichtung

20

Schaufeldosierer

20

a Öffnung

20

b Öffnung

20

v Ventil

21

Lufteinleitungsrohr

21

a Druckluftgebläse

22

Brenner zum Erwärmen des Materials

23

pulverisierte Kohle

24

Abfallkunststoffe

25

Trog

26

Behälter

27

positive Elektrode

27

A Zuleitungsstange

27

B Bodenelektrode

27

a halbringförmiger Abschnitt

27

b Netzabschnitt

27

m Zuführleitung

27

n Rückführleitung

27

p Eisenstift

27

r halbkreisförmige Öffnung

28

gestampfte Kohleschicht

29

Graphitblock

30

Materialeinfüllöffnung

31

Schneckendosierer

32

flexible Leitung zum Zuführen von elektrischer Energie

33

geschäumte Schlackenschicht

34

Kupferkonsole

35

Eisenbehälter

35

a Lot, geschmolzenes Lot

35

b Kupferplatte

36

Vorsatzofen

36

a Behälter des Vorsatzofens

37

Molybdänstange

38

Schieber

41

Schlackenrinne

42

Brenner

43

Gußtrog

43

A äußerer Trog

43

B innerer Trog

43

a Auskleidung

43

m Rad

44

Zahnrad

44

a Zahn

45

a äußere Schiene

45

b innere Schiene

46

freiliegende Walzen

47

kreisförmiger Tisch

48

Luftzylinder

49

Schütte

50

Grube

53

gabelförmiges Sieb

54

Trichter

55

Trichter

61

schwenkbare Rinne

62

Grube

63

Trichter

64

künstlicher Kies

65

Frischluft

71

Trog zur Aufnahme geschmolzener Schlacke

72

Luftinjektor

72

a Rohr

73

Drehtrommel

73

a kreisförmige Rippe

73

r Walze

74

Trommelkühler

75

Schütte

76

künstlicher Sand

81

Seite

82

Seite

83

Seite

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichem Kies, welcher rekristallisiert und einheitlich aufgebaut ist, als ein künstlicher Zuschlagstoff für Beton, aus geschmolzener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Verbrennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen er zeugt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte um faßt:
einen Trocknungsschritt, bei dem die Verbrennungs asche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einen Mischungsschritt, bei dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus getrockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbild ner erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der ge schmolzenen Schlacke (6), welche später im Schritt des reduzierenden Schmelzens aus den Materialien (7) gebildet wird, im Bereich von ungefähr 5% bis 20% liegt;
einen Erwärmungsschritt, bei dem sowohl aus pulveri sierter Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird als auch die Materialien (7) vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver reduziert wird, in einem Ofen (1D₁), wel cher durch Verbrennen der zu den gemischten Materia lien gegebenen pulverisierten Kohle (23) auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,
einen Schritt des reduzierenden Schmelzens, bei dem durch reduzierendes Schmelzen von in den vorgewärm ten Materialien enthaltenem Eisen(II)-oxid geschmol zenes Roheisen (5) erzeugt wird, und bei dem chemi sche Elemente, welche durch das Reduzieren anderer Schwermetallverbindungen und reduzierbarer Oxide er zeugt werden, im geschmolzenen Roheisen (5) gelöst werden, wobei dadurch eine geschmolzene Schlacke (6) erzeugt wird, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase enthält, und bei dem die geschmolzene Schlacke (6) auf dem geschmolzenen Roheisen (5) auf schwimmt,
einen Schritt des Gießens, bei dem eine Schlacken schicht in einer Gußform (3a) ausgebildet wird, in dem die geschmolzene Schlacke (6), welche unabhängig von dem geschmolzenen Roheisen (5) aus dem Schmelz ofen (2A) abgelassen wird, zugeführt wird, und zum Ausbilden von Gußschlacke während sie weiterbeför dert wird;
einen Schritt des Brechens, bei dem die Guß schlacke (6s), welche von der Gußform (3a) freigege ben wurde, auf eine Größe von 4 mm bis 40 mm, vor zugsweise 5 mm bis 25 mm, zerkleinert wird; und
einen Wärmebehandlungsschritt, bei dem restliche nicht kristallisierte Bestandteile in der im vorher gehenden Schritt zerkleinerten Gußschlacke (6s) durch Wälzen in einem Wärmebehandlungsofen (4A) bei einer Temperatur von 850°C bis 1200°C rekristalli siert werden, wobei dadurch die restlichen inneren Spannungen der granulären Gußschlacke (6u) elimi niert werden.

2. Verfahren zur Herstellung von künstlichem Sand, welcher rekristallisiert und einheitlich aufgebaut ist, als ein künstlicher Zuschlagstoff für Beton, aus geschmolzener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Abwasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Verbrennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen er zeugt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte um faßt:
einen Trocknungsschritt, bei dem die Verbrennungs asche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einen Mischungsschritt, bei dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus getrockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbild ner erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der ge schmolzenen Schlacke (6), welche später im Schritt des reduzierenden Schmelzens aus den Materialien (7) gebildet wird, im Bereich von ungefähr 5% bis 20% liegt;
einen Erwärmungsschritt, bei dem sowohl aus pulveri sierter Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird als auch die Materialien (7) vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver reduziert wird, in einem Ofen (1D₁), wel cher durch Verbrennen der zu den gemischten Materia lien gegebenen pulverisierten Kohle (23) auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,
einen Schritt des reduzierenden Schmelzens, bei dem durch reduzierendes Schmelzen von in den vorgewärm ten Materialien enthaltenem Eisen(II)-oxid geschmol zenes Roheisen (5) erzeugt wird, und bei dem chemi sche Elemente, welche durch das Reduzieren anderer Schwermetallverbindungen und reduzierbarer Oxide er zeugt werden, im geschmolzenen Roheisen (5) gelöst werden, wobei dadurch eine geschmolzene Schlacke (6) erzeugt wird, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase enthält, und bei dem die geschmolzene Schlacke (6) auf dem geschmolzenen Roheisen (5) auf schwimmt,
einen Verfestigungsschritt, bei dem die geschmolzene Schlacke (6), welche unabhängig von dem geschmolze nen Roheisen (5) aus einem Schmelzofen (2A) abgelas sen wird, zusammen mit eingeblasener Luft auf eine wassergekühlte Wand auftrifft, und bei dem durch In- Kontakt-Bringen der geschmolzenen Schlacke (6) mit der wassergekühlten Wand eine sandige Schlacke (6w) erzeugt wird; und
einen Wärmebehandlungsschritt, bei dem restliche nicht kristallisierte Bestandteile in der im vorher gehenden Schritt erzeugten sandigen Schlacke (6w) durch Wälzen in einem Wärmebehandlungsofen (4A) bei einer Temperatur von 850°C bis 1200°C rekristalli siert werden, wobei dadurch die restlichen inneren Spannungen der sandigen Schlacke (6w) eliminiert werden.

3. Verfahren zum Vorverarbeiten von Materialien, um aus diesen dann durch reduzierendes Schmelzen einen rekri stallisierten und einheitlich aufgebauten künstlichen Zuschlagstoff für Beton, welcher kaum Schwermetall verbindungen und Gase enthält, herzustellen, aus ge schmolzener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Ab wasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Ver brennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen erzeugt wird, wobei durch ein reduzierendes Schmelzen von in der Verbrennungsasche enthaltenen Oxiden von Fe, Cr, P usw. geschmolzenes Roheisen er zeugt wird, und wobei eine geschmolzene Schlacke er zeugt wird, welche hauptsächlich SiO₂ enthält und eine eutektische Zusammensetzung und einen viel niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
einen Trocknungsschritt, bei welchem die Verbren nungsasche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einen Mischungsschritt, bei dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus getrockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbild ner erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der geschmolzenen Schlacke (6), welche später aus den Materialien (7) gebildet wird, im Bereich von unge fähr 5% bis 20% liegt;
einen Erwärmungsschritt, bei dem sowohl aus pulveri sierter Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird als auch die Materialien (7) vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver reduziert wird, in einem Ofen, welcher durch Verbrennen der zu dem gemischten Materialien gegebenen pulverisierten Kohle (23) auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,

4. Vorrichtung zur Herstellung von künstlichem Kies, wel cher rekristallisiert und einheitlich aufgebaut ist, als ein künstlicher Zuschlagstoff für Beton, aus ge schmolzener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Ab wasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Ver brennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen erzeugt wird, mit:
einem Trockner, mit dem die Verbrennungsasche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einem Wiegemittel (1C), mit dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus getrockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbild ner erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der ge schmolzenen Schlacke (6), welche in dem später er wähnten Ofen zum reduzierenden Schmelzen (2A) aus den Materialien (7) erzeugt wird, im Bereich von un gefähr 5% bis 20% liegt;
einem Drehofen vom EK-Typ (1D₁) mit dem sowohl aus pulverisierter Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird als auch die Materialien (7) vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver reduziert wird, welcher durch Verbrennen der zu den gemischten Materialien gegebe nen pulverisierten Kohle (23) auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,
einem Ofen zum reduzierenden Schmelzen (2A), mit dem durch reduzierendes Schmelzen von in den vorgewärm ten Materialien enthaltenem Eisen(II)-oxid geschmol zenes Roheisen (5) erzeugt wird, und bei dem chemi sche Elemente, welche durch das Reduzieren anderer Schwermetallverbindungen und reduzierbarer Oxide er zeugt werden, im geschmolzenen Roheisen (5) gelöst werden, wobei dadurch eine geschmolzene Schlacke (6) erzeugt wird, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase enthält, und bei dem die geschmolzene Schlacke (6) auf dem geschmolzenen Roheisen (5) auf schwimmt,
einer Gießvorrichtung (3A), mit der eine Schlacken schicht in einer Gußform (3a) ausgebildet wird, in dem die geschmolzene Schlacke (6), welche unabhängig von dem geschmolzenen Roheisen (5) aus dem Schmelz ofen (2A) abgelassen wird, zugeführt wird, und mit der eine Gußschlacke ausgebildet wird während die Gußform (3a) weiterbefördert wird;
einem Brecher (3B), mit dem die Gußschlacke (6s), welche von der Gußform (3a) freigegeben wurde, auf eine Größe von 4 mm bis 40 mm, vorzugsweise 5 mm bis 25 mm, zerkleinert wird; und
einem Wärmebehandlungs-Drehofen (4A), mit dem rest liche nicht kristallisierte Bestandteile in der im vorhergehenden Schritt zerkleinerten Guß schlacke (6s) durch darin Wälzen bei einer Tempera tur von 850°C bis 1200°C rekristallisiert werden, wobei dadurch die restlichen inneren Spannungen der granulären Gußschlacke (6u) eliminiert werden.

5. Vorrichtung zur Herstellung von künstlichem Sand, wel cher rekristallisiert und einheitlich aufgebaut ist, als ein künstlicher Zuschlagstoff für Beton, aus ge schmolzener Schlacke eines getrockneten Pulvers aus Ab wasser und/oder Verbrennungsasche, welche durch Ver brennen von Hausmüll, Abwasser und/oder industriellen Abfällen erzeugt wird, mit:
einem Trockner, mit dem die Verbrennungsasche und die Flugasche auf jeweils 120°C bis 250°C erhitzt werden,
einem Wiegemittel (1C), mit dem eine hinsichtlich der prozentualen Zusammensetzung gewünschte Mischung aus getrockneter Verbrennungsasche, getrockneter Flugasche und einem MgO enthaltenden Schlackenbild ner erhalten wird, so daß der MgO-Gehalt der ge schmolzenen Schlacke (6), welche in dem später er wähnten Ofen zum reduzierenden Schmelzen (2A) aus den Materialien (7) erzeugt wird, im Bereich von un gefähr 5% bis 20% liegt;
einem Drehofen vom EK-Typ (1D₁) mit dem sowohl aus pulverisierter Kohle (23) Kokspulver erzeugt wird als auch die Materialien (7) vorgewärmt und entgast werden, und bei dem ein Teil davon durch das gerade erzeugte Kokspulver reduziert wird, welcher durch Verbrennen der zu den gemischten Materialien gegebe nen pulverisierten Kohle (23) auf 700°C bis 1000°C gehalten wird,
einem Ofen zum reduzierenden Schmelzen (2A), mit dem durch reduzierendes Schmelzen von in den vorgewärm ten Materialien enthaltenem Eisen(II)-oxid geschmol zenes Roheisen (5) erzeugt wird, und bei dem chemi sche Elemente, welche durch das Reduzieren anderer Schwermetallverbindungen und reduzierbarer Oxide er zeugt werden, im geschmolzenen Roheisen (5) gelöst werden, wobei dadurch eine geschmolzene Schlacke (6) erzeugt wird, welche kaum Schwermetallverbindungen und Gase enthält, und bei dem die geschmolzene Schlacke (6) auf dem geschmolzenen Roheisen (5) auf schwimmt,
einer Vorrichtung zum luftunterstützten Zerkleinern und Verfestigen (3S), mit der die geschmolzene Schlacke (6), welche unabhängig von dem geschmolze nen Roheisen (5) aus einem Schmelzofen (2A) abgelas sen wird, zusammen mit eingeblasener Luft auf eine wassergekühlte Wand auftrifft, und durch In-Kontakt-Brin gen der geschmolzenen Schlacke (6) mit der was sergekühlten Wand eine sandige Schlacke (6w) erzeugt wird; und
einem Wärmebehandlungs-Drehofen (4A), mit dem rest liche nicht kristallisierte Bestandteile in der im vorhergehenden Schritt erzeugten sandigen Schlacke (6w) durch darin Wälzen bei einer Tempera tur von 850°C bis 1200°C rekristallisiert werden, wobei dadurch die restlichen inneren Spannungen der sandigen Schlacke (6w) eliminiert werden.