DE3037952A1

DE3037952A1 - Keramische fasern und wollen und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3037952A1
Application number: DE19803037952
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Gmundner Zementwerke Hans Hatschek AG
Current assignee: Gmundner Zementwerke Hans Hatschek AG
Priority date: 1979-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2467183A1; DE3037952C2; DK421980A; NO802979L; CH651534A5; AT363165B; GB2059945A; US4405723A; FR2467183B1; BE885560A; NO152293B; SE8006894L; NL8005565A; GB2059945B

Description

Gmundner Zementwerke Hans Hatschek Aktiengesellschaft A-4810 Gmunden

Keramische Fasern und Vollen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Bei der Verbrennung fossiler fester Brennstoffe, vornehmlich von Kohlen und Koksen, in Großanlagen, wie z.B. Heizverken, .thermo-elektrischen Kraftwerken oder dergleichen, fallen große Mengen von Asche an, die als Rostasche unter dem Brennraum bzw. als Flugasche im Austrag der Verbrennungsanlage anfällt. Um eine ümweltverschmutzung soweit wie möglich zu vermeiden, wird diese Flugasche in aufwendigen Filteranlagen gesammelt. Die dabei anfallende Flugasche hat bis heute nur in unzureichendem Umfang einer wirtschaftlichen Verwendung zugeführt werden können, wobei dieses Material als Zuschlagstoff und Füller bei der Herstellung von Mauersteinen, Beton, Straßendecken und sonstigen Baustoffen benützt wurde. Größere Mengen der Flugasche müssen aber heute immer noch als wertloser Abfall mit entsprechendem Aufwand deponiert werden. Da Flugasche hiezu nicht trocken transportiert oder deponiert werden kann, wird diese in der Regel mit Wasser zu einer plastischen Masse angeteigt verfrachtet und in diesem Zustand deponiert. Solche Deponien verursachen große Schwierigkeiten

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-έ·

durch Staubbildung und in der Folge ebenfalls große Schwierigkeiten bei der Begrünung und können durch Erosion und Rutschungsgefahr zu einem großen Umweltproblem werden.;

Allein in Österreich fallen im Jahr 1-2 Millionen t Flugaschen an und es ist daher verständlich, daß insbesondere in den letzten Jahren in verstärktem Maße nadiAnsvendungsmöglichkeiten für diese uraweltbelastenden Aschen gesucht wurde.

Es existiert eine große Zahl von Veröffentlichungen, in welchen die Verwertung insbesondere von Rost-Aschen bzw... -Schlacken für die verschiedensten Zwecke beschrieben ist. So ist z.B. vorgeschlagen, worden, Rostaschen in gemahlenem oder stückigem Zustand Zementen zuzusetzen oder aber durch Sinterung von Kessel- oder Müllschlacken bzw. Rostaschen, gegebenenfalls unter Zusatz von feinzerteilten Flußmitteln Steinzeuge herzustellen.

Veiters wurde versucht, Aschen und insbesondere Schlacken verschiedener Provenienz einer Verwertung zuzuführen, indem sie gegebenenfalls nach Zugabe von Schmelzhilfen, zu Vollen oder dergleichen versponnen wurden. So beschreiben die DE-OS 2 729 696 und die äquivalente GB-PS 1 529 288,die Herstellung von sogenannten "Mineralvollⁿ_Produkten auf dem Weg, ein feinverteiltes Ausgangsinaterial mit einem· hydraulischen Bindemittel zu Briketts umzuformen, welche dann in- eine Schmelze umgewandelt werden, die zur gewünschten Volle verarbeitet wird. In die Mischung aus Ausgangsmaterial und hydraulischem Bindemittel wird dort zwingend, ein feines anorganisches Material mit einem ausgesprochen hohen SiO₂-Ge-. halt von mindestens 75 ί SiOp eingeführt. Als solches hochkieselsäurehaltiges Material werden in der Tabelle auf Seite 10 dieser DE-OS Mischungen von Calziumsilikat, Flugasche aus der FerroSilizium-Produktion,-Welche bekanntlich einen sehr hohen SiO -Gehalt von. über 80 # aufweist (übliche Flugasche hat dagegen einen SiO -Gehalt von höchstens etwa

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6O Gew.-^), gemahlenes Glaspulver oder Wasserglas (wobei diese Zusätze jeweils alternativ vorgesehen sind) mit großen Mengen Kies, also Quarzsand, (praktisch reines SiO ) geoffenbart. Im Ausgangsmaterial selbst wird gemäß der Tabelle die bei der Produktion der Steinwolle anfallende Abfallwolle eingesetzt. :

In der GB-PS 931 199 ist eine direkt mit einer Feuerung in Verbindung stehende Vorrichtung beschrieben, in welche eine ökonomische Produktion von Steinwollen, bzw. -filzen direkt aus den heißen Aschen bzw. Schlacken erfolgt.

Schließlich ist in der US-PS 2 3OO 93O ein Verfahren beschrieben, bei welchem aus Eost-Aschen, also Schlacken, welche bei der Verbrennung fester fossiler Brennstoffe entstehen und unter dem Verbrennungsraum ausgetragen werden, nach Zugabe von Flußmitteln, nämlich Kalkstein oder Dolomit, unter Abtrennung von Eisen bei reduktiven Bedingungen eine Steinwolle erzeugt wird.

Aus der Fachliteratur ist weiters bekannt, daß bei der Herstellung von Fasern aus üblichen Aschen, oder Schlacken Glas zugesetzt werden kann«

Weiters ist es schon seit geraumer Zeit üblich und bekannt, Glas direkt zu Fasern und Wollen zu verspinnen.

Nachteile der aus Verbrennungsanlagen, wie z.B. Kraftwerken, stammenden Schlacken bzw. Rostaschen, die bei der Verwertung Probleme mit sich bringen, sind u.a. die je nach eingesetztem fossilen Brennstoff oft stark schwankende Zusammensetzung sowie insbesondere höhere Gehalte an CaO von 30 Gew.-$ und mehr, an Alkalien und S0_. Als Folge der ungleichmäßigen Zusammensetzung bzw. auch der schwankenden Phasenzusammensetzung

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schwanken auch die für die Herstellung von Fasern entscheidenden Schmelz- bzw. Sintereigenschaften dieser Aschen und sind daher nur durch meist aufwendige Kontrolle und ausgleichende Zusätze einigermaßen konstant zu halten.

Es wurde nun gefunden, daß Flugaschen aus Verbrennungsanlagen - also nicht solche aus einer Ferrosilizium- oder sonstigen Erz-Produktion - verschiedene Vorteile zeigen, die ihren Einsatz für die Produktion von Fasern begünstigen. Eine Mahlung vor dem Überführen in eine Schmelze erübrigt sich vollkommen, sie weisen günstigen Sieblinienaufbau sowie weiters im Vergleich zu den bisher eingesetzten Rostaschen und Schlacken wesentlich gleichmäßigere Zusammensetzung und daher besser steuerbare Viskositätswerte und Schmelzeigenschaften auf. Grund für die letztgenannte Eigenschaft ist u.a. die gleichmäßigere Zusammensetzung der Flugaschen aus Verbrennungsaniagen. Die Analysenwerte von typischen Flugaschen (Elektrofilteraschen) zeigt die folgende Tabelle:

Komponente Gehalt

SiO₂ etwa kO - 60 Gew.-^

Al₀O₀ etwa 20 - 30 Gew.-^

CaO etwa 1-15 Gew.-^

Fe₂O₃ etwa 2 - 8 Gew.-#

MgO <5 Gew.-^

Alkalioxide <3»5 Gew.-^, insbesondere <1 Gew.-^

SO <3 Gew.-$, insbesondere <1,5

C bis zu 15 Gew.-55, insbesondere 9 - 10 Gew.-^

(neue Aschen: 3-6 Gew_r-$)

Auffallend an diesen Aschen ist der relativ hohe Gehalt an SiO₂ sowie die relativ geringen Gehalte an CaO und Alkalien.

Die Korngrößenverteilung einer typischen Filterasche zeigt folgendes Bild:

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Anteile >1OO um: etwa 10 - 20 Gew.-^

Anteile von 50 bis 100 xsm: etwa 10 - 60 Gew.-^, insbesondere

' 10-35 Gew.-^

Anteile <50 um: Rest auf 100 Gew.-^, wobei die

Partikel etwa 60 - 98 #, vorzugsweise 80 - 95 $, glasige Komponenten enthalten und gegebenenfalls innen hohl ausgebildet sind«

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von neuen keramischen Fasern bzw. Wollen, die insbesondere für die Bauindustrie von Interesse sind und sich durch gute Wärme- und Schall-Dämmeigenschaften, Festigkeit, geringe Wasseraufnahme sowie günstige Verarbeitbarkeit und Manipulation auszeichnen.

Eine Reihe von Untersuchungen hat gezeigt, daß sich unter Vermeidung der Schwierigkeiten beim Einsatz von üblichen Schlacken und Aschen, Flugaschen allein oder Kombinationen von Flugasche (aus Verbrennungsanlagen) mit Glas und/oder Schmelzhilfen zu Schmelzen verarbeiten lassen, welche keramische Fasern mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern imstande sind.

Es ist daher insbesondere Ziel der Erfindung, unter Umgehung der bisher eingesetzten Schlacken und unter Einsparung wertvoller Rohstoffe das umweltbelastende Abfallprodukt Flugasche und gegebenenfalls ein weiteres, umweltbelastendes und an sich wertvolles Altprodukt, nämlich, insbesondere auch farbiges, Altglas, unter Herstellung einer wertvollen keramischen Faser einer wirtschaftlich sinnvollen Verwertung zuzuführen.

Gegenstand der Erfindung sind demnach keramische Fasern und Wollen auf Basis von silikathaltigen Schmelzen von Verbrennungsrückständen von fossilen Brennstoffen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus einer auf Temperatur von 700 bis 165O^QC, insbesondere von 1000 bis 145O°C, erhitzten Schmelze bestehend aus Flugasche allein oder aus einem Gemisch der Komponenten a+b oder a+c oder a+b+c gesponnen sind, wobei die Komponenten a, b, c die folgenden sindj

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a) Flugasche, insbesondere Filterasche aus kalorischen Kraftwerken,

b) mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alkalioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-Alkalicarbonate, (Erd)-Alkaliphosphate, (Erd)-Alkalifluoride, (Erd)-Alkalisilikate, Eryolithe und Feldspäte,

c) technisches Glas, insbesondere Altglas.

Es wurde gefunden, daß man einen Teil der Flugasche bzw. der im Gemisch vorhandenen Flugasche, nämlich 20 - 80 Gew.-^ der Flugasche, durch einen Mergel ersetzen kann und dabei die Eigenschaften der auf Flugaschebasis aufgebauten Fasern erhalten bleiben.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, 5-30 Gew.-$ der Flugasche durch Sande, insbesondere Alt-Formen-Sande, zu ersetzen, wobei ebenfalls die Eigenschaften der Fasern erhalten bleiben. Diese Möglichkeit des teilweisen Ersatzes der Flugaschen durch Mergel bzw. Sande gilt für alle im folgenden beschriebenen bevorzugten Schmelzen bzw. Mischungen.

Bevorzugt sind solche Fasern und Wollen, die aus einer Schmelze aus

a) 20 - 80 Gew.-^, insbesondere 25 - 65 Gew.-^, Flugasche,

b) 0-20 Gew.-5^, insbesondere 10 - 20 Gew.-<jL, anorganischer Schmelzhilfe aus der oben genannten Gruppe und

c) 80 - 20 Gew.-^, insbesondere 65 - 25 Gew.-5ε, Glas,

jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.

Vorteilhaft sind, wie weiters gefunden wurde, auch Fasern und ¥ollen, die aus einer Schmelze aus

a) 20 - 80 Gew.-^, insbesondere 25-65 Gew.-^, Flugasche, sto) 80 - 20 Gew.-5^, insbesondere 65 - 25 Gew.-$, anorganische Schmelzhilfe aus der oben genannten Gruppe und

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c) 20 - O Gew.-#, insbesondere 10-0 Gew.-^, Glas,

jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.

Eine für die Pasern günstige Ausgangsschmelze enthält 25 - 65 Gew.-^ Flugasche, 30 - 60 Gew.-^ Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 - 3° Gew.-^ anorganische Schmelzhilfe, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze. Gemäß einer weiteren Variante haben sich Fasern auf Basis einer Schmelze aus 35 - 55 Gew.-^ Flugasche, 25 - 50 Gew.-$ Glas, vorzugsweise Altglas, und 5-20 Gew.-$ anorganische Schmelzhilfe ausgezeichnet bewährt. Besonders bewährt haben sich Fasern und Wollen auf Basis einer Schmelze von ^O - 80 Gew.-^ Flugasche und 60 - 20 Gew.-$ mindestens einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO*

Die neuen Fasern stellen, wie einschlägige Versuche gezeigt haben, ein vollwertiges, in der Bauindustrie unmittelbar einsetzbares Produkt dar.

Die Fasern lassen sich insbesondere als Füllmittel und/oder Verstärkungselemente in Baustoffen aller Art oder direkt in Form von "Wollen", Geweben, Filzbahnen, Vliesen, Faserbahnen oder dergleichen und bevorzugt als Baustoff mit ausgezeichneten Schall- und Wärme-Dämm-Eigenschaften einsetzen.

Die erfindungsgemäßen Fasern bzw. Wollen können

a) direkt als solche in Baustoffgemische eingearbeitet und z.B. mit (hydraulischen) Bindemitteln, wie etwa Kalk, Zement, Phosphaten, Wasserglas, oder beispielsweise auch Kunstharzen zu Mörteln, Verputzen oder Formkörpern wie z.B. Formsteinen, gebunden und verarbeitet werden und bilden in den schließlich z.B. an Luft oder in Dampf ausgehärteten Gemischen eine Art Füll- und/oder Verstärkungsmatrix, oder aber

b) die Fasern werden - gegebenenfalls gleich bei ihrer Herstellung - zu keramischer Wolle, zu Geweben, Faserbahnen,

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Filzen oder Vliesen verarbeitet, die gegebenenfalls mit Bindemitteln, wie z.B. Phenolharzen, verstärkt, in Form von Dämmelementen aller Art, Dämm-Platten und verlegungsfertigen Bahnen Einsatz finden können. Zusätzliche Verwendungsmöglichkeit für die Fasern besteht im Einsatz als Filterstoffe, da sie chemikalienresistent sind.

Die erfindungsgemäßen Fasern können, wenn sie langfaserig vorliegen, als zugaufnehmende Verstärkungseiemente in Kunststoffe, wie z.B. Platten, Auskleidungen usw. eingebracht werden.

Die neuen Fasern zeichnen sich durch hohe Festigkeit, hohe Geschmeidigkeit, geringe Sprödigkeit, geringe Wasseraufnahme, hohe Säure- und Chemikalienbeständigkeit, sowie hohes ¥ärme- und Schall-IsoJLier- und -Dämmvermögen aus. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit der wirtschaftlichen Verwertung der stark umweltbelastenden Abfallprodukte Flugasche und gegebenenfalls auch Altglas.

Gegenstand der Erfindung ist weiters ein Verfahren zur Herstellung der bisher beschriebenen, neuen keramischen Fasern bzw. Wollen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Flug- · asche allein oder ein Gemisch der Komponenten

a+b Flugasche, vorzugsweise Filterasche, insbesondere Elektro-

filterasche und anorganische Schmelzhilfe oder a+c Flugasche und Glas, insbesondere Altglas, oder a+b+c Flugasche und Schmelzhilfe (wie oben angegeben) und Glas

gegebenenfalls nach Bildung von Formkörpern, bei Temperaturen im Bereich.von etwa 7⁰⁰ bis etwa I65O C, vorzugsweise von etwa 1000 bis etwa 1^50 C, in eine Schmelze überführt und diese dann einem Spinnvorgang unterwirft, wonach gegebenenfalls eine Bindung der Fasern aneinander erfolgt. Die erwähnte, abschließende Bindung der Fasern aneinander kann je nach gewünschtem Zweck auch unterbleiben. Sie ist insbesondere dann

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von Interesse, wenn die Fasern bzw. Vollen in Form von Vliesen oder Filzbahnen übergeführt werden sollen. Zur Bindung, insbesondere in der Wärme, sind vernetzende und hitzehärtbare Harzsysteme, wie z.B. Phenolharze, Harnstoffharze oder Epoxidharze bevorzugt. Dabei kann so vorgegangen werden, daß sofort beim Entstehen der Fasern, also noch wenn sie heiß sind, das Harz auf die sich bildende Wolle aufgetropft oder gesprüht wird, und dort unter Vernetzung die gewünschte Bindung bildet. Die Fasern oder Vollen können aber auch mit üblichen Bindemitteln, also z.B. Kunstharzen, aber auch beispielsweise mit hydraulischen Bindemitteln, wie z.B. Zement, unter Bildung von Bausteinen aneinander gebunden werden.

Bevorzugt wird zur Herstellung der zu verspinnenden Schmelze eine Flugasche mit einer Partikelgröße wie sie oben beschrieben ist, eingesetzt. Es hat sich gezeigt, daß bei Einsatz derartig aufgebauter Flugaschen die Bereitung der-Schmelze bzw. auch die Bereitung von Formkörpemvor dem Schmelzen problemlos ist.

Bevorzugt werden nach dem erfindungsgeraäßen Verfahren Fasern und Vollen hergestellt, welche die Komponenten a, b und c in den vorher angegebenen bevorzugten Mengenverhältnissen enthalten. Dazu geht man von Flugasche direkt oder von Mischungen der Ausgangskomponenten in den für die Spinnschmelze oben angegebenen Mengenverhältnissen aus.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung, also beim Spinnen der Faser aus Schmelzen auf Flugaschenbasis, mit den oben näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wesentlich weniger Abfall - der üblicherweise in Form von Kügelchen auftritt - anfällt als üblicherweise bei Mineralfasern, daß also die Faserausbeute infolge der neuartigen Zusammensetzung der Ausgangsmischung höher ist als bei den bisher bekannten Mineralfaser-Produktionsprozessen.

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Es hat sich zur Herstellung der Fasern und Vollen als günstig erwiesen, wenn-man die Flugasche bzw. das Gemisch der Ausgangskoraponenten mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser und/oder Klebstoffen, wie beispielsweise Wasserglas, Phosphate, anorganischen Bindemitteln, z.B. Zement oder Kalk-Hydrat, Melassen und/oder Kunstharzen in Formkörper, beispielsweise Briketts oder Pellets, überführt und diese dem Schmelzvorgang unterwirft. Bevorzugt werden die "Briketts" in einem Schachtofen, insbesondere in einem Kupol-Ofen, in die Spinnschmelze übergeführt.

Eine andere und. üblicherweise angewandte Möglichkeit besteht darin, daß man ein, gegebenenfalls feinteiliges, Gemisch der Ausgangskomponenten in einen Elektroschmelzofen einbringt und dort dem Schmelzvorgang unterwirft. Es erfolgt also ein gleichmäßiges Schmelzen zu einer größeren Menge Schmelze, welche zum Verspinnen abgezogen wird.

Beim Verspinnen selbst kann man so vorgehen, daß man die Schmelze durch Spinndüsen führt. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn beispielsweise lange Verstärkungsfasern gewünscht werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man zum Spinnen von Volle mindestens einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner (multi wheel spinner) führt.

Man kann aber auch vorsehen, daß man die Schmelze mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luft- oder Dampfstromes, in die erfindungsgemäßen Fasern bzw. Vollen überführt.

rf-

Besonders vorteilhaft ist es, einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden SpinntelXer zu führen und zusätzlich mittels Luft- oder Dampfstrom in die Fasern bzw. Wolle überzuführen. Die erfindungsgemäßen Fasern sind sehr fein und

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-/IS-

haben eine Stärke im Bereich von 2 bis I5 um, insbesondere von 5 bis 8 11m.

Die neuen Fasern bzw. deren Herstellung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1 :

Feingepulverte Mischungen (Korngröße bis 50 }^lsa) der aus Tabelle 1 ersichtlichen Ausgangs-Komponenten wurden in den dort ersichtlichen Gewichtsverhältnxssen innig gemischt und zu für die Untersuchung im Hochtemperatur-Heizmikroskop geeigneten zylindrischen Proben 1-12 verarbeitet.

Probe Nr.

1 2

3 k 5 6 7 8

9 10 11 12

Tabelle 1; Zusammensetzung

handelsübliche Glaswolle (Vergleich) "Rockwool" (Basaltwolle) (Vergleich)

Flugasche

80 60 60 75 75 75 60 60

75 60

Glas**	Schmelzhilfe	Art der
Gew,-#	Gew.-#	Schmelzhilfe
20	—	—
40	—	—
2O	20	Ca-Borat
20	5	Ca-Borat
20	5	* Borax
20	5	* Wasserglas
20	2O	* Borax
20	20	* Wasserglas
20	5	Soda
20	20	NaHC0_

*) wasserfrei

**) Haushalts- und Industrie-Altglas Die so hergestellten Proben wurden im Heizmikroskop unter Standardbedingungen beobachtet und die jeweils beim Sinterbeginn,

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beim Erweichungspunkt (Beginn eines teigartigen Zustandes), beim Halbkugelpunkt (Probe bildet eine Halbkugel an der Oberfläche) und beim Fliissigkeitspunkt (Probe geschmolzen) herrschende Temperatur bestimmt. Die folgende Tabelle 2 zeigt die Resultate. Die Viskosität der Schmelze lag bei den Proben 3-12 im Bereich zwischen 5 und 100 dPas (Dezi-Pascal-Sekunden) .

Tabelle 2:

Probe Nr. Sinterbeginn Erweichungspunkt Halbkugel- Flüssig-

C C punkt keitspunkt

C C

1
2

5
6

8
9

10
1 1
12

600 750

1000

770

620 770 770

600

800 830 730

680	850	1 100
1230	1240	1255
1190	1250	1315
1030	1100	1260
890	1020	1200
1160	1190	1250
Blasenbildung	1170	1260 (Entgasen)
1180	12TO	1270
750	-	1050 (Blasen)
1060	1170	1270
1180	1220	1300
n4o	I23O	1280

Im praktischen Versuch auf einer Pilot-Spinnanlage zeigte sich, daß die Proben 3-12 in einem Temperaturbereich von 1300⁰C, insbesondere 135O°C_t bis i400°C im Luftstrom zu einer geschmeidigen Volle mit einer Faserstärke von h bis 9 und guten Eigenschaften verblasen werden konnten.

Beispiel 2;

Es wurden feingepulverte Mischungen der aus der folgenden Tabelle 3 ersichtlichen Komponenten, wie in Beispiel 1 angege-

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ORIGINAL INSPECTED

ben, gemischt und nachher deren Faserbildungseigenschaften einer praxisorientierten Spirinfähigkeits-Prüfung unterzogen:

Tabelle 3:

Probe Nr.	Z u s	am m	b	e η s e t z u	η κ	Flüssig keitspunkt
	Flugasche Gew.-^b	Glas Gew.-^	Schmelzhilfe Gew.-^	Art der Schraelzhilfe	142O
13	80		20	Dolomit	1320
14	65	20	¹5 .	TO Dolomit/ 5 CaF₂	1310
15	65 ■	20	15	10 Dolomit/ 5 Borax*	1310
16	60	25	15	10 Magnesit/ 5 Borax*	I37O
17	70	-	30	20 Kalkstein/ 10 Magnesit	1360
18	65 (davon 50 Gew.-?	35	20 Kalkstein/ 10 Dolomit/ 5 CaF_n

Mergel)
*) wasserfrei

.Durch anorganische Zusätze kann eine Entfärbung der Schmelze und der Fasern erreicht werden. Die Proben 13-18 konnten bei Temperaturen zwischen 1350 und i400 C auf dem Spinnteller zu einer keramischen Volle aus feinen ei schmeidigen Fasern versponnen werden·

einer keramischen Volle aus feinen etwa 5-8 /im dicken geBeispiel 3· · . .

Es wurden aus der unten angeführten Mischung 19 t Briketts in Nußform 4x4x2 cm auf einer Brikettiermaschine hergestellt. Die eingesetzte Mischung der Ausgangskomponenten hatte folgende Zusammensetzung:

a: Flugasche 50,7 $>

b: Kalkstein ........ 16,9 $

Magnesit i6,9#

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Bindemittel:' Melasse .'- '; . ; . 4,7 <£ ■ " ■ '■ '■ ^;

Wasser . ^;. . ". ^:.^: 2,4 %> ' · '-'■'-' ■ Kalkhydrat ■. . , . &, 4 ^ ■ · "* - "■ - ■'-

Das Schüttgewicht betrug 833' g/l (Briketts).

In einem Kupol-Ofen wurden diese Briketts geschmolzen. Der. Sinterbeginn lag bei 1300 C, hier entnommene Proben zeigten, bräunliche Farbe. Die Vollschmelze wurde bei 1370 C erreicht, die entnommenen Proben waren leicht grau gefärbt. Die Schmelze wurde einem Spinnrad zugeführt und es wurde eine hochwertige Mineralwolle, Faserstärke 5-8 um, erzielt. Die erhaltene Wolle hatte hellgraue Farbe.

Beispiel 4:

Die im folgenden beschriebene Schmelze I wurde in einem Kupol-Ofen bei 135O°C, die Schmelze II im Elektro-Schmelzofen hergestellt:

Schmelze Is 135O°C Schmelze II: n60°C

20 Gew.-5b Elektrofilterasche„ 36 Gew.-^ Flugasche

(Briketts 2x4x4 cm^J) „_n „ ^ .. , /„

^v 30 Gew.-^b Mergel (Korn

45 Gew.-^ Mergel (Korn 45-65 mm) 45-65 mm)

35 Gew.-^ Dolomit (Korn 45-65 mm) 10 Gew.-^ Magnesit

10 Gew.-^o Kalkstein 14 Gew.-<jL Dolomit

(Flugasche, Magnesit, Kalkstein und Dolomit als Briketts 2x4x4 cm3)

Die Schmelze I wurde über einen Vierrad-Spinner geführt und weiße Fasern von 3-8 um Dicke wurden erhalten.

Die Schmelze II wurde mittels Luft-Strom zu hellgrauer Mineralwolle" (Faserdicke 5 — 9 /im) versponnen.

Beispiel 5ϊ

Auf den Elektrofiltern eines steinkohle-gefeuerten kalorischen Kraftwerkes abgeschiedene Flugasche wurde, wie sie ist,

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±η einem Elektro-Schmelzofen auf eine Temperatur von 1620 bis 164O°C gebracht und in eine Schmelze übergeführt, welche im Luftstrom zu einer Steinwolle mit graubrauner Farbe und. einer Faser stärke von 3- - 9 jum versponnen wurde.

0 Fig.
21 Ansprüche

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Claims

-_ . DIPL-IN-G riANS LANGOSCH

NACHQEREICHtT C-R.. ING. HEiNZ I fOGGNTHIEN

ι ι ■ ι ..J PATCiITANVVKI TP

PATEfJTANWKUTE 7 STUTTGART 1 ■ HERDWEG deutsche Patentanmeldung P 30 37 952.3

Gmundner Zementwerke Hans Hatschek Aktiengesellschaft, A-4810 Gmunden

Patentansprüche :

1. Keramische Fasern und Wollen auf Basis von silikathaltigen Schmelzen von Verbrennungsrückständen von fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer auf Temperaturen von 7⁰⁰ bis i65O°C, insbesondere von 1000 bis 145O C, erhitzten Schmelze bestehend aus Flugasche, insbesondere Filterasche, oder aus einem Gemisch der Komponenten a+b oder a+c oder a+b+c gesponnen sind, wobei die Komponenten a, b, c die folgenden sind:

a) Flugasche, insbesondere Filterasche aus kalorischen Kraftwerken,

b) mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alkalioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-Alkalicarbonate, (Erd)-Alkaliphosphate, (Erd)-Alkalifluoride, (Erd)-Alkalisilikate, Kryolithe und Feldspäte,

c) technisches Glas, insbesondere Altglas.

2. Fasern und Wollen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 20-80 Gew.-5^ der Flugasche bzw. der im Gemisch vorhandenen Flugasche durch Mergel ersetzt sind.

3. Fasern und Wollen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 5-30 Gew.-j6 der Flugasche durch Sande, insbesondere Alt-Formen-Sande aus der Gießerei, ersetzt sind.

4. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Schmelze aus

a) 20 - 80 Gew.-^, insbesondere 25 - 65 Gew.-$, Flugasche,

b) 0-20 Gew.-^, insbesondere 10 - 20 Gew.-#, anorganischer Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und

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ORIGINAL INSPECTED

c) 80 - 20 Gew.-#, insbesondere 65 - 25 Gew.-#, Glas,

jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.

5» Fasern und ¥ollen nach einem der¹ Ansprüche Ibis 3i dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Schmelze aus -·

a) 20 - 80 Gew.-^, insbesondere 25 - 65 Gew.-¹^, Flugasche,

b) 80 - 20 Gew.-#, insbesondere 65 - 25 Gew,-#, anorganische Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und

c) 20 - O Gew.-^, insbesondere 10 - 0 Gew.-#, Glas,

jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.

6. Fasern und Wollen nach einem der. Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie 25 - 65 Gew.-^ Flugasche, 30 - 60 Gew.-$ Glas, vorzugsweise Altglas* und 5 - 30 Gew.-$ anorganische Schmelzhilfe, jeweils bezogen auf die Gesamt^ menge des Gemisches, enthalten.

7· Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie 35-55 Gew.-^ Flugasche, 25 - 50 Gew.-^ Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 - 20 Gew.-# anorganische Schmelzhilfe enthalten. - '

8« Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie 40 - 80 Gew.-^ Flugasche und 20 - 60 Gew.-^ mindestens einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO enthalten.

9. Verfahren zur Herstellung der.keramischen Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch der Komponenten

a+b Flugasche und Schmelzhilfe oder
a+c Flugasche und technisches Glas,
a+b+c Flugasche und Schmelzhilfe und technisches Glas,

gegebenenfalls nach Bildung von Formkörpern, bei Temperaturen im Bereich von etwa 7OO bis etwa 165O°C, vorzugsweise von etwa 1000 bis etwa 145O°C, in eine Schmelze überführt und

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diese dann einem Spinnvorgang unterwirft, wonach gegebenenfalls die Fasern aneinander gebunden werden.

TO. Verfahren nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flugasche einsetzt, welche etwa 10 - 20 j£ Partikel mit Größen von >100 um, etwa 10 - 100 #, insbesondere 10 - 35 $, Partikel mit Größen von 5O bis 60 um

und Rest <50 um enthält, wobei die Partikel etwa 60 - 98 $, /

vorzugsweise 80 - 95 $» glasige Komponenten enthalten und gegebenenfalls innen hohl ausgebildet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 1O, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus

ä) 20 - 80 Gew.-^, insbesondere 25 - 65 Gew.-^, Flugasche,

b) 0-20 Gew.-^, insbesondere 10-20 Gew.-^, anorganische Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und

c) 80 - 20 Gew.-#, insbesondere 65 - 25 Gew,-#, Glas

einsetzt.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 1O, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus

a) 20 - 80 Gew.-#, insbesondere 25 - 65 Gew.-5&, Flugasche,

b) 80 - 20 Gew.-^, insbesondere 65 - 25 Gew,-5&, anorganische Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und

c) 20 - 0 Gew.-^, insbesondere 10-0 Gew.-5&, Glas

einsetzt.

13· Verfahren nach Anspruch 9 oder 1O, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus 25 - 65 Gew.-5^ Flugasche, 30 - 60 Gew.-$ Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 - 30 Gew.-$ anorganische Schmelzhilfe, einsetzt.

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14. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus 35 - 55 Gew.-^o Flugasche, 25 - 50 Gew.-# Glas, vorzugsweise Altglas, und 5-20 Gew.-^ anorganische Schmelzhilfe, einsetzt.

15· Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus 40-8O Gew.-^ Flugasche und 20-60 Gew.-$ mindestens einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO einsetzt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangskomponenten mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser und/oder Klebstoffen, wie beispielsweise ¥asserglas, Phosphate, anorganischen Bindemitteln, insbesondere Zement oder Kalk-Hydrat, Melasse und/oder Kunstharzen in Formkörper, vorzugsweise in Briketts oder Pellets, überführt und diese, vorzugsweise in einem Kupol-Ofen, dem Schmelzvorgang unterwirft·

17· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangskomponenten, in gegebenenfalls feinteiligem Zustand, in einen Elektroschmelzofen einbringt und dort dem Schmelzvorgang unterwirft.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Spinnen der Fasern die Schmelze durch Spinndüsen führt.

19· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17_t dadurch gekennzeichnet, daß man zum Spinnen von Volle mindestens einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner (multi wheel spinner) führt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luft- oder Dampfstromes, in die Fasern bzw. ¥olle überführt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller führt und zusätzlich mittels Luftoder Dampfstrom in die Fasern bzw. Wollen überführt·

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