DE3502377A1

DE3502377A1 - Verfahren zum aufschaeumen von flugasche und daraus hergestelltes mehrschichtiges element

Info

Publication number: DE3502377A1
Application number: DE19853502377
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8770 Lohr Pieper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-29
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-07-31

Description

Titel: Verfahren zum Aufschäumen von Flugasche und
daraus hergestelltes mehrschichtiges Element Verfahren zum Aufschäumen von Flugasche und daraus hergestelltes mehrschichtiges Element Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschäumen von Flugasche, wobei der Flugasche Siliziumnitrit oder -carbid und in Wasser gelöste Alkalisalze beigemischt werden und die Mischung bei der Erweichungstemperatur der Flugasche aufschäumt, nach Patentanmeldung P 33 39 381.8, sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Formkörper.
Das Verfahren nach der Stammanmeldung kann entweder dadurch realisiert werden, daß die zum Schäumen geeignete Mischung in einer Form aufschäumt oder daß in einem Fallschacht kleine Partikel aufschäumen, die zu einem Formkörper oder einer Platte zusammensintern. Nachteilig ist hierbei aber, daß nur Formkörper oder Platten mit einheitlichem Gefüge hergestellt werden können und weiterhin, daß entweder erst kleine Partikel geschäumt werden müssen oder daß die Schäumzeit sehr lang wird, wenn die zum Schäumen vorbereitete Mischung in ihrer Gesamtheit erhitzt wird.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Nachteile nicht mehr auftreten und welches es nicht nur ermöglicht, Formkörper mit einer idealen Massenverteilung bzw. Dichteverteilung zu schaffen, sondern welches es auch ermöglicht, mit hoher Durchlaufgeschwindigkeit in einem Tunnelofen zu arbeiten, ohne daß erst geschäumte Partikel hergestellt werden müßten, obwohl dies nicht ausgeschlossen sein soll.
Auch für den Fall, daß erst geschäumte Partikel hergestellt werden, soll aber mittels der Erfindung sichergestellt werden, daß mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten in einem Tunnelofen gearbeitet werden kann und daß Formkörper oder Platten mit einer optimalen Masse- bzw.
Dichteverteilung geschaffen werden können.
Der Tunnelofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll insbesondere einfach aufgebaut sein und betriebssicher arbeiten können und die Erfindung soll es insbesondere erstmalig ermöglichen, auf wirtschaftliche Weise aus Flugasche hochwertige, vielseitig verwendbare Produkte zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nacheinander eine dünne Schicht der Mischung auf eine Unterlage aufgebracht wird und nach dem Aufschäumen dieser Schicht auf diese in noch erweichtem Zustand eine weitere Schaumschicht oder stufenweise eine beliebige Anzahl weiterer Schaumschichten aufgebracht wird oder werden.
Vorteilhaft kann als Siliziumnitrit Ferrosiliziumnitrit eingesetzt werden und die Schichten werden nacheinander auf eine in einem Tunnelofen unter Aufgabestationen und Schäumzonen mit entsprechender Aufheizung hindurch bewegte Unterlagen, alternativ ein Band oder Schubwagen aufgelegt.
Der erfindungsgemäße Formkörper kennzeichnet sich vorteilhaft dadurch, daß er einstückig Schichten unterschiedlichen Raumgewichtes, unterschiedlicher Zellengröße und/oder Dampfdiffusionsdichtigkeit aufweist.
Vorrichtungsmäßig kennzeichnet sich der Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens vorteilhaft dadurch, daß über der sich bewegenden Unterlage in Bewegungsrichtung hintereinander eine Anzahl von Aufgabestationen für die zu schäumende Mischung vorhanden sind, die jeweils neben den Auflageteilen einen Erhitzungsteil der Mischung auf die Schäumtemperatur einschließt.
Alternativ kann der Tunnelofen auch der Gestalt ausgeführt werden, daß über der sich bewegenden Unterlage hintereinander Aufgabestationen für die bereits geschäumten Kleinpartikel gemäß Stammanmeldung vorhanden sind, aus denen die geschäumten Partikel streifenweise in noch sinterfähigem Zustand herabfallen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des damit hergestellten Produktes und des zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Tunnelofens ergeben sich aus den nicht vorstehend genannten Unteransprüchen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Tunnelofen gemäß der Erfindung, Figur 2 einen perspektivischen Teilschnitt durch den Ofen gemäß Figur 1, Figur 3 eine Ansicht einer Aufgabe- und Erhitzungs-Station mit Heizstäben, Figur 4 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Tunnelofen mit Strahl rohren und Schubwagen, Figur 5 einen Schnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte mit beidseitigen dichteren Deckschichten und Figur 6 einen Schnitt durch eine Platte mit einer einseitig dichteren und geschlossenzelligen Deckschicht.
Die Erfindung arbeitet nach dem Prinzip, daß die schäumfähige Mischung aus Flugasche und Schäummittel in mehreren hintereinander angeordneten Stationen auf eine sich bewegende Unterlage aufgegeben wird, wodurch erst eine dünne Schicht durch die erste Station geschaffen wird, darauf von der zweiten Station eine weitere Schicht aufgelegt wird und in den darauf folgenden Stationen weitere Schichten erzeugt werden. Die Aufgabestationen können gleichgestaltet sein, obgleich dies nicht zwingend ist.
In den Figuren sind lediglich drei Stationen dargestellt, für den Fachmann selbstverständlich kann aber auch eine größere oder geringere Anzahl von Stationen verwendet werden.
Falls nur eine oder zwei Stationen verwendet werden und trotzdem Formkörper größerer Dicke oder mit einer größeren'Anzahl von Schichten erzeugt werden sollen, ist es auch möglich, die sich bewegende Unterlage rückwärts laufen zu lassen und beim erneuten Vorschub z.B.
die zweite Lage auflegt.
An den eigentlichen Tunnelofen zum Schäumen kann sich direkt ein Kühlofen bzw. eine Kühlbahn anschließen, in welcher die bereits geschnittenen Platten oder Blöcke auf einem endlosen Band bewegt werden. Dieser Kühlteil 11 des Tunnelofens entspricht dem eines herkömmlichen Glaskühlofens und dient dem gleichen Zweck, so daß eine spezielle Beschreibung desselben entfallen kann.
Die sich bewegende Unterlage, entweder ein endloses Stahlband oder gemäß den Figuren aneinandergereihte Schubwagen sind mit einer nicht anklebenden Schüttgutmasse, z.B. Sand oder dem Verschnitt der hergestellten geschäumten Platten bedeckt, so daß die erzeugten geschäumten Platten ohne weiteres vor oder nach dem Durchlaufen des Blähofens abgenommen und die Schubwagen wieder verwendet werden können.
Alternativ zu dem Kühlteil 11 des Tunnelofens ist es auch möglich, die geschäumten Platten in der Atmosphäre abkühlen zu lassen, da die erzeugten Formkörper auch ohne ein nachfolgendes, temperaturgeführtes Abkühlen eine ausreichende Stabilität besitzen.
Die erzeugten Formkörper können mit beliebig verteilten Schichten unterschiedlicher Zellgröße, Zellstruktur und entsprechend unterschiedlicher Dichte und Dampfdiffusionsfestigkeit ausgestattet werden. Es ist dadurch möglich, hinsichtlich der Biegesteifigkeit optimal gestaltete Platten zu erzeugen, die außen feste Schichten geringer Zellgröße und innen relativ weniger feste Schichten mit großer Zellgröße aufweisen, da bei einer Biegung der Platten nur die äußeren Schichten größere Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen haben.
Es ist auch weiterhin möglich, nur eine Schicht großer Dichte zu erzeugen, die dann dampfdiffusionsdicht ist, wodurch die für den späteren Anwendungsfall innenliegenden Schichten atmungsaktiv mit nicht geschlossenzelliger Struktur ausgestaltet werden.
Die verschiedenen Schichten sind leicht herstellbar, indem das.Verhältnis Flugasche zu Schäummittel geändert wird bzw. das Schäummittel in verschiedenen Aufgabestationen unterschiedlich ist. Hinsichtlich der. verschiedenen Schäummittel wird in diesem Zusammenhang auf die Stammanmeldung verwiesen, deren Offenbarung Bestandteil dieser Anmeldung sein soll.
Die einzelnen Aufgabestationen sind derart ausgestaltet, daß in dem Gehäuse 4 eines Tunnelofens Zellenradschleusen 5, Vibroriemen oder andere dosierende Fördermittel angeordnet sind, welche mittels darüber angeordneter Bunker mit dem zu schäumenden Gemisch beschickt werden.
In Fallschächten 17 wird das Gemisch dann auf die sich bewegende Unterlage 3 aufgelegt.
Neben den Auflageteilen sind Erhitzungsteile der Aufgabestationen vorhanden, bei welcher der zu schäumenden Masse die zum Auf schäumen notwendige Temperaturerhöhung gegeben wird.
Die zu schäumende Masse wird zur Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit vor der Aufgabe auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb der Schäumtemperatur liegt. Diese Temperaturerhöhung kann einerseits in Drehrohröfen 18 durch das aus dem Tunnelofen abgezogene Verbrennungsgas von Brennern erfolgen, es kann aber auch durch den Durchfall durch Flammzonen oder durch Strahlung erfolgen.
Während in Figur 1 Brenner 15 gezeigt sind, gibt Figur 3 die Erhitzung mittels SIC-Stäben 16 wieder.
Das aufzulegende Gemisch kann als reines Schüttgut verwendet werden, es kann aber auch vor dem Einsatz granuliert worden sein.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Erhitzung von z. B. granuliertem Gemisch derart weitgetrieben werden, daß bereits kleinste geschäumte Partikel entstehen. Diese fallen dann in den verschiedenen Stationen im noch sinterfähigem Zustand auf die sich bewegende Unterlage 3 und es kann so ebenfalls ein in den Schichten variierender Schäumkörper erzeugt werden.
Zwischen dem Schäumteil und dem Rühlteil des Tunnelofens kann eine Glättwalze bzw. ein Glättbalken angeordnet sein, um die Oberfläche der zu erzeugenden Formkörper oder Platten ebenfalls glatt zu gestalten.
Die Schubwagen weisen beispielsweise eine Platte aus Siliziumcarbid auf, die relativ dünn ist und deren Strahlung nach unten durch eine Isolationsschicht aufgenommen wird. Die Seitenwände eines Schubwagens sind durch hochwarmfeste Metallverkleidungen abgeschirmt und die Wagen selbst laufen in bekannter Weise auf Rädern 8, die mittels Leitmitteln 9 bzw. auf Schienen geführt werden.
Es ist erfindungswesentlich, daß die SIC-Platte 7 bzw.
eine Platte aus ähnlich warmfestem Material nur geringe Dicke aufweist, so daß größere Wärmeverluste bei der Rückführung eines Wagens nach dem Abnehmen der geschäumten Platte nicht wesentlich sind.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, die sonst nur mit hohen Kosten beseitigbare Flugasche nicht nur zu verwenden, sondern auch besonders für Bauzwecke und dergleichen geeignete Formkörper oder Platten zu erzeugen. Es kann also von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h e : 1. Verfahren zum Aufschäumen von Flugasche, wobei der Flugasche Siliziumnitrit oder -carbid und in Wasser gelöste Alkalisalze beigemischt werden und die Mischung bei der Erweichungstemperatur der Flugasche aufschäumt, nach Patentanmeldung P 33 39 381.8, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander eine dünne Schicht der Mischung auf eine Unterlage aufgebracht wird und nach dem Aufschäumen dieser Schicht auf diese in noch erweichtem Zustand eine weitere Schaumschicht oder stufenweise eine beliebige Anzahl weiterer Schaumschichten aufgebracht wird oder werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliziumnitrit Ferrosiliziumnitrit dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nacheinander auf eine unter Aufgabestationen und Schäumzonen mit entsprechender Aufheizung hindurch bewegte Unter lage aufgelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuschäumende Mischung granuliert worden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung vor der Auflage auf eine Temperatur dicht unterhalb der Schäumtemperatur vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Vorwärmung durch Abkühlung des die Schäumzonen oder die Endaufheizzonen der Mischung verlassenden Abgases erfolgt.
7. Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig Schichten (1, 2) unterschiedlichen Raumgewichtes, unterschiedlicher Zellengröße und/oder Dampfdiffusionsdichtigkeit aufweist.
8. Formkörper nach Anspruch 7 in Plattenform, dadurch gekennzeichnet, daß beide Deckschichten (1) ein größeres Raumgewicht und/oder eine geringere Zellengröße als die Mittelschicht (2) aufweisen.
9. Formkörper nach Anspruch 7 in Plattenform, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Deckschicht (1) geschlossenporig ist und größeres Raumgewicht als die anderen Schichten aufweist.
10. Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über der sich bewegenden Unterlage (7) in Bewegungsrichtung hintereinander eine Anzahl von Aufgabestationen (12) für die zu schäumende Mischung vorhanden sind, die jeweils neben den Auflageteilen (14) einen Erhitzungsteil (13) der Mischung auf die Schäumtemperatur einschließt.
11. Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über der sich bewegenden Unterlage (7) hintereinander Aufgabestationen für die bereits geschäumten Kleinpartikel gemäß Stammanmeldung vorhanden sind, aus denen die geschäumten Partikel streifenweise in noch sinterfähigem Zustand herabfallen.
12. Tunnelofen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabestationen (12) die Erhitzungsteile (13) neben und/oder unter den Auflageteilen (14) aufweisen.
13. Tunnelofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erhitzungsteilen (13) Brenner (15) und/oder Heizstäbe (16) vorhanden sind.
14. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Aufgabestationen (12) ein Glättbalken oder eine Glättwalze (10) angeordnet ist.
15. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schäumteil ein Kühlteil (11) anschließt.