DE2729696A1

DE2729696A1 - Verfahren zur herstellung von mineralwollproduktion

Info

Publication number: DE2729696A1
Application number: DE19772729696
Authority: DE
Inventors: Kjeld Holbek
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1978-01-05
Also published as: GB1529288A; DK302076A; CH621319A5; BE856367A; FR2356605A1; NO772349L; SE418737B; FI772044A; NL7707203A; ATA470577A; SE7707653L; US4287142A

Description

29. Juni 1977

Antnelderin: Rockwool International A/S Hovedgaden 501
DK - 2640 Hedehusene
Dänemark

Verfahren zur Herstellung von Mineralwollprodukten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mineralwollprodukten, wobei einem Ausgangsmaterial in fein verteilter Form ein hydraulisches Bindemittel beigemischt wird, um eine formbare Mischung zu erhalten, diese Mischung sodann zu Fprmkörpern (Briketts) umgeformt wird und anschließend die Formkörper auf eine so hohe Temperatur erhitzt werden, daß eine Schmelze entsteht, die in ein Mineralwollprodukt umge wandelt wird. Die vorgenannten Formkörper sind meist verhält nismäßig klein, können aber alle gewünschten Abmessungen auf weisen. Der Einfachheit halber werden die Formkörper nachfolgend als briketts bezeichnet.

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In der schwedischen Patentschrift 205 247 ist ein Verfahren der vorgenannten Art beschrieben. Dieses Verfahren enthält die Verwendung von Portlandzement, Klei bzw. Lehm, Mergel und Ton oder Wasserglas als hydraulisches Bindemittel zur Formung der Briketts. Es hat sich jedoch ergeben, daß bei Verwendung solcher Briketts die Schmelzeeigenschaften bzw. -bedingungen in Öfen, die üblicher Weise bei der Herstellung von Mineralwollprodukten verwendet werden, nicht voll zufriedenstellend sind. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, Oa(I die Druckfestigkeit solcher Briketts sehr erheblich nachläßt, wenn die Temperatur der Briketts auf über 500 Celsius ansteigt. Die Briketts neigen deshalb dazu, bei höheren Temperaturen in ihre Bestandteile zu zerfallen, sich also bei hohen Ofen temperatüren in Pulver oder Staub umzuwandeln. Die Anwesenheit solchen feinen Materials im Ofen beeinflußt und verändert den. Schmelzprozeß sehr ungünstig, weil das feine Material einem gewünschten Luftstrom und einem Gasstrom durch den Ofen entgegen wirkt. Demgemäß erzeugt das Vorhandensein dieses feinen Materials eine Formation einer großräumigen Schmelze mit hoher Temperatur. Erwünscht ist aber andererseits, ein allmähliches bzw. stufenweises Schmelzen der Oberflächen der Briketts zu erzeugen, so daß eine kontinuierliche Zufuhr von Luft und ein kontinuierlicher Abzug der Abgase ermöglicht ist.

Der Erfindung liegt .die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Schmelzbedingungen so verbessert werden, daß eine gute Luft- bzw. Gasdurchströmung durch die Schmelze möglich ist.

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INSPECTED

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Mischung aus Ausgangsmaterial und hydraulischem Bindemittel ein feines anorganisches Material eingeführt wird, welches mindestens 75 % Siliziumdioxyd (Si 0 ) mit einer mittleren Korngröße von weniger als 100 um enthält.

Die Einführung von feinem Material mit einem hohen Gehalt an Siliziumdioxyd in die Mischung, die zu Briketts umgeformt wird, bringt den überraschenden Vorteil mit sich, daß während der Erhitzung der Briketts das Siliziumdioxyd mit dem Ausgangsmaterial reagiert und daß diese Reaktion verursacht, daß die Briketts ihre Form auch noch bei Temperaturen von beispielsweise 500 Celsius und darüber beibehalten, bei einer Temperatur also, bei welcher die Wirkung des hydraulischen Bindemittels erheblich nachgelassen hat. Demgemäß behalten die Briketts bei Verwendung von oben erläuterten Zuschlägen ihre Form solange, bis eine Anfangsschmelzung auf den Oberflächen der Briketts beginnt.

Aus den vorerläuterten Gründen kann der gewünschte Strom von Gasen durch den Ofen aufrecht erhalten werden und es wird eine verhältnismäßig kurze Schmelzzone erhalten.

Das feine Siliziumdioxyd enthaltende Material kann im Handel als im wesentlichen reines Siliziumdioxyd-Pulver erhalten werden, welches unter den Handelsnamen "Cab-O-Sil" und Aerosil" (eingetragene Warenzeichen) verkauft wird. Ein anderes geeignetes Siliziumdioxyd enthaltendes Material ist Flugasche und insbesondere Flugasche, welche bei der Herstellung von Ferrosilizium

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(Siliziumeisen) gewonnen wird. Der Siliziumdioxydgehalt liegt bei dieser Flugasche gewöhnlich über 90 %.

Wie weiter oben erläutert, sollte die mittlere Korngröße des Siliziumdioxyd enthaltenden Materials kleiner als 100 fx m sein, vorzugsweise kleiner als 50 Aim und ganz besonders bevorzugt kleiner als 1 μ m gewählt sein, weil nur solch kleine Teilchen bzw. Korngroßen eine genügend hohe Reaktionsfähigkeit besitzen, um mit den übrigen Komponenten der Briketts zu reagieren. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Briketts auseinander fallen tzw. zerfallen, und zwar bei Temperaturen, bei welchen die Wirkung des hydraulischen Bindemittels anfängt nachzulassen.

Das Siliziumdioxyd enthaltende Material wird vorzugsweise mit eirtem Anteil bis zu etwa 30 Gewichtsprozent des Trockengewichtes aller Komponenten der Briketts verwendet. Wenn das Siliziumdioxyd enthaltende Material in Mischung mit Portlandzement verwendet wird, genügt es normalerweise, etwa 5 % Siliziumdioxyd rnthaltender Material zuzugeben.

Das erfindungsgemaße Verfahren bringt ferner den Vorteil mit sich, daß es eine wirtschaftlichere Herstellung von Mineralv/olle gestattet und daß ein ernstes Umweltproblem gelöst werden konnte.

Bei der Herstellung von Mineralwolle fallen erhebliche Mengen an Abfallmaterial an. Diese Abfallprodukte, die etwa 25 bis 30 %

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des Ausgangsmaterials betragen, bestehen teilweise aus Ofenschlacke und teilweise aus Mineralwolle und sogenannten Perlen, welche auf dem Boden der Spinhkammer angesammelt werden, in welcher die Schmelze in Fasern überführt wird. Der wesentliche Teil dieses Abfallmaterials ist verhältnismäßig fein und kann nicht im Kreislauf in den Ofen zurückgebracht werden, ohne die zu Anfang erläuterten Probleme zu verursachen. Wenn dieses Abfallmaterial jedoch mit dem Ausgangsmaterial, dem hydraulischen Bindemittel und dem Siliziumdioxyd enthaltenden Material vermischt wird, kann es in den Ofen in einer solchen Form eingebracht werden, daß der Schmelzprozeß nicht ungünstig beeinflußt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Abfallmaterial an Orte transportiert werden muß, in welchen es gelagert werden kann.

Da die Kosten für den Transport und die Lagerung des Abfallmaterials in vielen Ländern verhältnismäßig hoch sind, sind die Vorteile sehr bedeutsam, daß Transport und Lagerung vermieden werden. Des weiteren wird durch das wieder Einführen des Abfallmaterials in den Schmelzofen der Verbrauch von Rohmaterial entsprechend verringert.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat es weiterhin möglich gemacht, viele Arten von Ausgangsmaterial für die Herstellung von Mineralwollprodukten verwenden zu können, die bisher wegen ihrer physikalischen Form bzw. Eigenschaft als ungeeignet angesehen wurden. Es ist daher möglich, den bisher üblichen beschwerlichen Abbauvorgang von Mineralien zu vermeiden, nämlich -

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das Mineral, wie beispielsweise Diabas-Gestein, durch sprengen aus dem Steinbruch abzubauen, anschließend zu zerkleinern und zu klassifizieren, um schließlich ein geeignetes Ausgangsmaterial für die Herstellung von Mineralwolle erhalten zu können.

Des weiteren gestattet das erfindungsgemäße Verfahren, bei der Herstellung von Mineralwolle die Zusammensetzungen zu variieren, weil die als Ausgangsmaterial verwendeten Briketts so zusammengesetzt werden können oder mit solchen Komponenten zusammengestellt werden können, daß sie praktisch alle Forderungen erfüllen,

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Mineralwolle enthält Eisenverbindungen, von welchen ein Teil während des Schmelzvorganges zu elementarem Eisen reduziert wird. Dieses elementare Eisen, beispielsweise in Form einer Schmelze, wird von dem Boden des Schmelzofens abgezogen. Demgemäß ist der Eisengehalt der Mineralwolle geringer als derjenige des Ausgangsmaterials. Wenn Mineralwolle-Abfallprodukte in den Schmeleofen zurückgeführt werden, ist es daher erforderlich, eisenenthaltende Verbindungen zuzugeben, um den Verlust an Eisen in Elementarform auszugleichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Briketts in der Weise hergestellt, daß man dem feinen Anfangsmaterial ein trockenes hydraulisches Bindemittel, wie z.B. Portlandzement, und das Siliziumdioxyd enthaltende Material zumischt und anschließend unter Beigabe von Wasser zu der Mischung die Formgebung ausführt.

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COPy

Die Wasser enthaltende Mischung wird anger": /rt unddnrin in Formen eingegeben, die in Vi'/rationen vrtsetzt wcrdon und d.Tnn im Stillstand gel ."ic.;· -j. r il': ri. Mich etvM M C-u:iJ-„r. können die geformten DrlkcM:~ nu." den FornTt herihrg'nornm'η und nach etwa 3 Tagen in don Schmelzofen cingrg. A-. r V^rdcn.

Nach dieser Zeit haben die Brikett:r- eine Druck fr.-h inkri t von

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etwa 60 kp/cm , was r.ich in der Praxis nlr volIr third Lg tujreichend erwiesen hat.

Die Formgebung der Briketts kann auch durch Pressen, Rollen oder Extrudieren vorgenommen werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei n^:ichfc-lgcnJ oin AusfHhrungrbeicpiel becchri rten, auf welche:: rir.h die Erfindung jedoch nicht beschränken soll.

Beispiel

Um die Druckfestigkeit der im erfindunςsgemä^en Verfahren verwendeten Briketts und der im Verfahren nach dem 3tand der Technik verwendeten Briketts bei verschiedenen Temper?türen ^u bestimmen, wurde eine Anzahl von Vjrsuchsbriketts mit den Abmessungen 10 χ 10 χ 10 cm vorbereitet. Die Zusammensetzung dieser Briketts und die Druckfestigkeit nrich Erhitzen -auf verschiedene Temperaturen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt .

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COPY

-JS-

Tabelle

Probe Nr

Zusammensetzung
in Gewichts-

Minernlv/olle 40 Abfallzement 10 Kalziumsilikat 1) 10

Asche au:

Ferrosilizium-

Produktion

Glaspulver 2)

Kies (0-4 mm) 40

Wasserglas 3)

40 40 40 10 10 10

10 40

50 10

Druckfestig	20°	C	10?	81	150	23	53
keit kp/cm	/■V
nach 14	500°	C	74	93	150	20	38
Tagen Lage					etwa
rung und	700	C	59	44	150	18	20
Hitzebehand-					etwa
lung bei	900°	C	42	38	12 5	20	13
einer Tempe
ratur von:	1100°	C	0	0	65	0	14

1) Hergestellt aus einer Mischung von Kalk und Sand ?) Gemahlene Glaswolle

3) Die Briketts wurden in einer Trockenkammer getrocknet und anschließend gelagert.

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Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, sind die Druckfestigkeitseigenschaften der nach dem erfindungrgemäßen Verfahren verwendeten Briketts erheblich höher als diejenigen bei den Briketts nach dem Stand der Technik.

Die nach Probe Nr. 3 vorbereiteten Briketts wurden bei etwa 1500 C geschmolzen und in einer Mineralwollspinnmaschine in Mineralwolle übergeführt.

Die erhaltene Mineralwolle hatte die gleiche Qualität wie Mineralwolle die ohne Verwendung von Briketts hergestellt wurde.

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Claims

Ϋ 2 7 2 9 Friedrich Köhne ' ^r*-/ F»te«t«nwa1t 29. Juni 1977 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Mineralwollprodukten, wobei einem Ausgangsmaterial in fein verteilter Form ein hydraulisches Bindemittel beigemischt wird, um eine formbare Mischung zu erhalten, diese Mischung sodann zu Formkörpern (Briketts) umgeformt wird und anschließend die Formkörper auf eine so hohe Temperatur erhitzt werden, daß eine Schmelze entsteht, die in ein Mineralwollprodukt umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die MischurVg aus Ausgangsmaterial und hydraulischem Bindemittel ein feines anorganisches Material eingeführt wird, welches mindestens 75 % Siliziumdioxyd (Si 0-) mit einer mittleren Korngröße von weniger als 100 fi m enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Korngröße des das Siliziumdioxyd enthaltenden Materials von weniger als 50 u m gewählt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Korngröße von weniger als 1/U.m gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das Siliziumdioxyd enthaltende Material Flugasche gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einführung von Siliziumdioxyd enthaltendem Material in einer Menge bis zu 30 % des Gewichtes aller Komponenten der Formkörper (Briketts).

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Ausgangsmaterials, welches bei der Mineralwollproduktion anfallendes Abfallmaterial enthält.

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