DE3700382A1 - Process for foaming glass-forming mineral materials, in particular waste materials such as fly ashes, mud, gravel sludge, flotation residues, ashes from waste etc. - Google Patents

Process for foaming glass-forming mineral materials, in particular waste materials such as fly ashes, mud, gravel sludge, flotation residues, ashes from waste etc.

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Abstract

Process for foaming glass-forming mineral materials, in particular waste materials such as, for example, fly ashes, mud, gravel sludge, flotation residues, ashes from waste etc., a mixture of these materials and 0.5-3% by weight of ferrosilicon nitride foaming at a temperature above 1000 and below 1300@C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschäumen von glasbildenden mineralischen Stoffen, insbesondere Ab­ fallstoffen wie Flugaschen, Schlick, Kiesschlamm, Flo­ tationsrückständen, Müllaschen etc., die in großen Men­ gen anfallen. Eine Wiederverwendung dieser Stoffe ist nur begrenzt möglich und die sonst erforderliche Deponie dieser Stoffe ist mit hohen Aufwendungen verbunden. Insgesamt kann sogar gesagt werden, daß die Verwertung bzw. Beseitigung dieser Abfallstoffe mit erheblichen, umweltbelastenden Problemen verbunden ist.The invention relates to a method for foaming glass-forming mineral substances, especially Ab waste materials such as fly ash, silt, gravel mud, flo residues, garbage ashes, etc. gene incurred. There is a reuse of these substances only possible to a limited extent and the otherwise required landfill these substances are associated with high expenses. Overall, it can even be said that the recovery or disposal of these waste materials with significant, environmental problems.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches diese Abfallstoffe als wertvollen Grundstoff einer Weiterverwendung zuführen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren soll weiterhin imstande sein, aus den glasbildenden Abfallstoffen zu Bauzwecken oder als Betonzuschlagstoff verwendbare Strukturkörper zu schaffen, die leicht sind, wirtschaftlich herstellbar sein sollen und die insbesondere als Isolationskörper auch bei sehr hohen Temperaturen von mehr als 1000°C verwendbar sein können.In contrast, the object of the invention is a method to create which these waste materials as valuable Can feed raw material for further use. The The inventive method should also be able to from the glass-forming waste materials for building purposes or Structural bodies that can be used as concrete aggregate create that are light, economical to manufacture should be and especially as an insulation body even at very high temperatures of more than 1000 ° C  can be usable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Abfallstoffen Ferrosiliziumnitrid zugemischt wird und das Gemisch bei Erweichungstemperatur der Abfall­ stoffe aufgeschäumt wird.This object is achieved in that Ferrosilicon nitride is added to the waste materials and the mixture at softening temperature the waste is foamed.

Diese Erweichungstemperatur liegt über 1000° und unter 1300°C, vorteilhaft beträgt sie ca. 1000-1250°C.This softening temperature is above 1000 ° C and below 1300 ° C, advantageously it is approx. 1000-1250 ° C.

Es ist für den Fachmann überraschend, daß nicht nur das Aufschäumen von glasbildenden Abfallstoffen zu Struktur­ körpern möglich ist, wobei diese Strukturkörper nach­ träglich durch Schneiden in jede gewünschte Form ge­ bracht werden können, sondern insbesondere, daß die erzeugten Schaumstrukturkörper eine sehr geringe Dichte aufweisen, die zwischen 0,20 und 0,80 g/cm3 liegen kann. Für den Fachmann überraschend weisen die erfindungsgemäß erzeugten Strukturkörper eine sehr hohe Druckfestigkeit auf und da sie praktisch keinen oder einen sehr geringen Alkaligehalt aufweisen, sind sie als Betonzuschlagstoffe besonders geeignet, da sie als betonverträglich bezeich­ net werden können.It is surprising to the person skilled in the art that not only the foaming of glass-forming waste materials into structural bodies is possible, these structural bodies being able to be brought into any desired shape by cutting, but in particular that the foam structural bodies produced have a very low density, which can be between 0.20 and 0.80 g / cm 3 . Surprisingly for the person skilled in the art, the structural bodies produced according to the invention have a very high compressive strength and since they have practically no or a very low alkali content, they are particularly suitable as concrete aggregates, since they can be described as compatible with concrete.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt. Further refinements of the method according to the invention are mentioned in the subclaims.  

Das erfindungsgemäße Verfahren wird derart ausgeführt, daß nach Mischung von fein vorliegenden oder feingemah­ lenen mineralischen Abfallstoffen mit 0,5-3 Gew.-% Ferrosiliziumnitrid die Mischung in Formen oder auf einem Sinterband oder in anderen, geeigneten Behältern oder Öfen bei Temperaturen von 1000-1300°C aufge­ schäumt wird.The method according to the invention is carried out in such a way that after mixing finely present or finely ground mineral waste with 0.5-3% by weight Ferrosilicon nitride the mixture in molds or on a sintered belt or in other suitable containers or ovens at temperatures of 1000-1300 ° C is foaming.

Es hat sich gezeigt, daß Flugasche aus der letzten Stufe der Filterung besonders leicht zu schäumen ist, die Flugasche aus anderen Stufen der Filgerung bzw. Mischun­ gen der Flugasche aus verschiedenen Filterungsstufen sind ebenfalls, wenn auch unter Umständen bei leicht abweichenden Temperaturen, schäumbar. Die Schäumtempera­ tur ist je nach der Art der Flugasche, die in Abhängig­ keit von der verwendeten Kohle verschiedene Zusammenset­ zung hat, einzustellen. Sie liegt aber generell über 1000° und unter 1300°C, z. B. zwischen 1100 und 1250°C.It has been shown that fly ash from the last stage the filtering is particularly easy to foam Fly ash from other stages of filtration or mixing fly ash from various filtering levels are also, albeit under some circumstances, easy different temperatures, foamable. The foam tempera structure depends on the type of fly ash that is in different composition of the coal used tongue has to stop. But it is generally superior 1000 ° and below 1300 ° C, e.g. B. between 1100 and 1250 ° C.

Es ist erfindungswesentlich, daß die Schäumtemperatur, die empirisch je nach Art des Abfallstoffes zu bestimmen ist, genau eingehalten wird. Dabei reagiert das Ferro­ siliziumnitrid mit der Glasphase, sobald diese die ent­ sprechende Viskosität erreicht hat. Dadurch kann mit dem gleichen Schäummittel bei unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet werden, weil die Gasbildung durch Reaktion und nicht durch Dissoziation erfolgt. Unterhalb der Schäumtemperatur sind die Abfallstoffe noch nicht genü­ gend erweicht, oberhalb der sehr kleinen Spanne der Schäumtemperatur sind die Abfallstoffe aber bereits so flüssig, daß das entstandene Gas entweicht, ohne die gewünschten Poren zu bilden.It is essential to the invention that the foaming temperature, to determine empirically depending on the type of waste is strictly observed. The ferro reacts silicon nitride with the glass phase as soon as this ent speaking viscosity has reached. This allows the  same foaming agents at different temperatures be worked because the gas formation by reaction and not through dissociation. Below the The waste materials are not yet sufficient for the foaming temperature softened above the very small range of However, the waste materials are already so at the foaming temperature liquid that the gas produced escapes without the to form desired pores.

Das Gemisch aus Abfallstoffen und den genannten 0,5-3 Gew.-% Ferrosiliziumnitrid (je nach Art der Stoffe können auch abweichende Gewichtsanteile des Schäummit­ tels verwendet werden) wird in Formen gefüllt oder auf ein Sinterband aufgegeben und dann kurzzeitig der ermit­ telten Schäumtemperatur ausgesetzt. Nach dem Aufschäumen wird sehr rasch die Temperatur erniedrigt und danach wird der erzeugte Schaum- oder Strukturkörper isoliert und sich selbst überlassen, um langsam abzukühlen. Eine Abkühlung in einem speziellen Kühlofen ist im Gegensatz zur Herstellung von Schaumglas nicht erforderlich, da der erzeugte Strukturkörper einen sehr niedrigen Ausdeh­ nungskoeffizienten aufweist.The mixture of waste materials and the above 0.5-3 % By weight of ferrosilicon nitride (depending on the type of substances can also have different proportions by weight of the foam used) is filled in molds or on a sintered belt was given in and then the ermit briefly exposed foaming temperature. After foaming the temperature is lowered very quickly and then the foam or structural body produced is isolated and leave yourself to cool down slowly. A Cooling in a special cooling furnace is in contrast not necessary for the production of foam glass, because the structural body produced has a very low expansion has coefficient of performance.

Die erzeugten Strukturkörper können nach Schneiden in jede gewünschte Form (Platte) gebracht werden und als Baumaterial, als Isolationsmaterial, z. B. von Flach­ dächern und Fassaden verwendet werden, sie können aber auch als Isolationsmittel bei technischen Gegenständen, z. B. Industrieöfen auch bei recht hohen Temperaturen bis zu 1000-1200°C Verwendung finden.The structural bodies produced can be cut into any desired shape (plate) can be brought and as Building material, as insulation material, e.g. B. from flat  roofs and facades can be used, but they can also as insulation for technical objects, e.g. B. Industrial furnaces even at quite high temperatures up to 1000-1200 ° C.

Da die erzeugten Strukturkörper, die z. B. auch die Form von Kügelchen haben können, fast keinen Alkaligehalt aufweisen, sind sie als betonverträglich auch als Beton­ zuschlagstoff verwendbar.Since the structural bodies generated, the z. B. also the shape of beads can have almost no alkali content they are compatible with concrete and also as concrete aggregate can be used.

Die Wichte der erzeugten Strukturkörper kann durch die Schäumtemperatur sowie den Anteil des Ferrosilizium­ nitrids eingestellt werden, sie liegt zwischen 0,2 und 0,8 g/cm3.The weight of the structural bodies produced can be set by the foaming temperature and the proportion of the ferrosilicon nitride, it is between 0.2 and 0.8 g / cm 3 .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, zusätzlich zu dem Ferrosiliziumnitrid ein Oxidationsmit­ tel wie MnO2 zu verwenden. Bei sehr hohen Schmelzpunkten kann dem Gemisch auch noch ein Flußmittel wie Natron­ lauge oder Soda zugesetzt werden.In the method according to the invention, it is advantageous to use an oxidizing agent such as MnO 2 in addition to the ferrosilicon nitride. At very high melting points, a flux such as caustic soda or soda can also be added to the mixture.

Für den Fachmann ist überraschend, daß aus den scheinba­ ren Abfallstoffen ein hochwertiger Isolationskörper bzw. Baustoff gewonnen werden kann. Verwendbar sind in diesem Zusammenhang nicht nur Flugaschen, sondern eine große Zahl von glasbildenden Abfallstoffen. It is surprising for the person skilled in the art that from the Scheinba a high-quality insulation body or Building material can be obtained. Can be used in this Connection not only fly ash, but a large one Number of glass-forming waste.  

Besonders vorteilhaft ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren einfach durchführbar ist und einen derzeitigen Abfallstoff in einen hochwertigen Baustoff umzuwandeln vermag. Es kann also von einer idealen Lösung der an­ stehenden Probleme gesprochen werden, da die Abfallstof­ fe bei diesem Prozeß bis zu einer Temperatur aufgeheizt werden, bei welcher ein erheblicher Prozentsatz an Glas­ phase entsteht und dadurch in diesen Abfallstoffen ent­ haltene Schwermetalle als Silikate in das Glas eingebun­ den werden, wodurch sie vollkommen ungiftig werden.It is particularly advantageous that the invention Procedure is easy to perform and current Convert waste into a high quality building material can So it can come from an ideal solution standing problems are spoken because the waste fe heated up to a temperature in this process in which a significant percentage of glass phase arises and thereby ent in these waste materials Heavy metals held in the glass as silicates become, which makes them completely non-toxic.

Claims (11)

1. Verfahren zum Aufschäumen von glasbildenden Mineral­ stoffen, insbesondere Abfallstoffen wie z. B. Flug­ aschen, Schlick, Kiesschlamm, Flotationsrückständen, Müllaschen etc., dadurch gekennzeichnet, daß den Stoffen Ferrosiliziumnitrid beigemischt und die Mischung bei der Erweichungstemperatur der Stoffe aufgeschäumt wird.1. Process for foaming glass-forming mineral substances, in particular waste materials such as. B. flight ash, silt, gravel sludge, flotation residues, garbage ashes, etc., characterized in that the substances are mixed with ferrosilicon nitride and the mixture is foamed at the softening temperature of the substances. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Ferrosiliziumnitrids an der Mischung 0,5 bis 3 Gew.-% beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the proportion of ferrosilicon nitride in the Mixture is 0.5 to 3 wt .-%. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schäumtemperatur über 1000 und unter 1300°C liegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the foaming temperature over 1000 and is below 1300 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumtemperatur ca. 1100-1250°C beträgt.4. The method according to claim 3, characterized in that the foaming temperature is approx. 1100-1250 ° C. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumung in einer Form oder auf einem Sinterband erfolgt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the foaming in a mold or done on a sintered belt.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Schaumkörper gegen Wärmeverlust isoliert in einer Umgebung von Raum­ temperatur ohne Wärmeeinwirkung abkühlt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the foam body produced against Heat loss insulates in an environment of space temperature cools down without heat. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flugasche die der letzten Stufe der Flugaschefilterung verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as the fly ash the last stage of fly ash filtering is used. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäummittel mit der Glas­ phase des zu schäumenden Materials bei der zum Schäumen erforderlichen Viskosität der Glasphase unter Gasbildung chemisch reagiert.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the foaming agent with the glass phase of the material to be foamed at the Foaming required viscosity of the glass phase reacts chemically with gas formation. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung des Prozesses ein Schäummittelgemisch aus Ferrosiliziumnitrid, Oxidationsmittel und Flußmittel den zu schäumenden Stoffen beigemischt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized that to optimize the process a foaming agent mixture of ferrosilicon nitride, Oxidizing agents and fluxes to be foamed Is added to substances. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abfallstoffen enthaltende Schwermetalle als Silikate in die Glasphase inte­ griert und damit ungiftig und ungefährlich werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that contained in the waste materials Heavy metals as silicates in the glass phase inte and become non-toxic and harmless.   11. Verwendung der Abfallstoffe nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Einsatz als Betonzuschlagstoff.11. Use of waste materials according to one of the previously outgoing claims, characterized by the use as a concrete aggregate.
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