DE3941732A1

DE3941732A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von schaumglas-formkoerpern

Info

Publication number: DE3941732A1
Application number: DE19893941732
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SEGER MICHAEL 8430 NEUMARKT DE
Current assignee: Dennert Poraver GmbH
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1990-07-12
Anticipated expiration: 2009-12-19
Also published as: DE3941732C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumglas-Formkörpern aus Glas/Abfallglas, Natronsilikat, Mineralien, Mischsilikaten, Glasbildnern, Schmelzflußmitteln und Treibmitteln.

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Schaumglas sind seit mehr als 50 Jahren bekannt.

Produkte aus Alkalisilikaten und Kalk-Natrongläsern werden mit modifizierenden Zusätzen zu Schaumgläsern in Granulat- und Plattenformen verarbeitet. Seit drei Jahrzehnten werden Abfallgläser mit weniger als 16 Gewichtsprozent Alkalioxid und Glas mit mehr als 16 Gewichtsprozent Alkalioxid verschiedener chemischer Rezepturen, aus eigens dafür erschmolzenen, zerkleinerten und gemahlenen Gläsern, aber auch Abfallgläsern, Fenstergläsern und/oder Industriegläser aus öffentlichen Sammelstellen als Recycling zu Schaumglas-Formkörpern verarbeitet. Glasbildner werden in bekannten Mengen und Verfahren zugesetzt. Die Verarbeitung zu Schaumglas-Formkörpern erfolgt zum Beispiel nach DE-PS 11 54 752, oder DE-PS 21 51 232.

Schaumglasgemenge werden nach aufwendigen Verfahren aufbereitet und bei Temperaturen um 900°C und höher zu Granulat oder Platten aufgeschäumt.

Bei der Herstellung des Gemenges zur Verschäumung zu Schaumglas-Formkörpern werden Mischsilikate, Alkali- und Metalloxide und auch Kohlenstoff liefernde Treibmittel eingesetzt.

Die bisher bekannt gewordenen Schaumgläser (USA, Belgien, Spanien, CSSR, UDSSR, BRD) werden ausnahmslos so hergestellt, daß fein gemahlenes Glas/Altglas/Stückenglas mit mehr und weniger als 16 Gewichts-% Alkalioxid mit Treibmitteln vermischt und bei Temperaturen von 800-1000°C verschäumt wird. Treibmittel und zu verschäumendes Glas liegen also mechanisch gemischt, das heißt relativ grob verteilt vor. Beim Verschäumen findet zunächst ein Sintern der Glaspartikeln statt, wobei die Treibmittel von Glas umhüllt werden. Bei höherer Temperatur bilden sich infolge Gasabspaltung aus dem Treibmittel Blasen, die von relativ dicken Glaswänden umschlossen werden.

Es sind auch Verfahren (z. B. Blähtonherstellung), zur Verschäumung behandelter Rohstoffe, wie Tone, Klärschlamm und Filteraschen zu Schaumkörpern von geringer Dichte bekannt geworden.

Schaumgläser als Granulat finden im Baugewerbe als Zuschlagstoffe für Konstruktions-Leicht-Beton nach DE-PS 21 20 775.0, Mörtel, Estriche und zur Steinefertigung mit Isolierwirkung Verwendung.

Schaumglasgranulat kann aber auch nach entsprechender Behandlung zur Adsorption von Ölen, nach DE-PS 17 08 522, insbesondere Heizöl oder andere Flüssigkeiten von Wasser und als Filter eingesetzt werden.

Zur Verbesserung der bekannten Verfahren und Produkte stellt sich die Erfindung die Aufgabe mit einer kürzeren Herstellzeit, durch Einsparung von Energie und apparativer Investitionen, wie z. B. Wegfall der Vorprodukt-Sprühtrocknung, qualitativ hochwertige Schaumstoff-Formkörper kontinuierlich herzustellen.

Hierzu wird vorgeschlagen
a) gemahlenes Glas/Altglas
b) mit einer wäßrigen Lösung von Natronsilikat,
in dem die Schmelzflußmittel, Glasbildner und Treibmittel gelöst sind, im Gewichtsverhältnis

a : b=100 : 5 . . . 100 : 85

bei Temperaturen um 90°C beigemischt und kontinuierlich zu Schaumglas-Formkörpern bei 700-900°C verglast und dann auf unter 50°C gekühlt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird Natronsilikat mit einem Verhältnis Na₂O : SiO₂=1 : 3,2 . . . 1 : 3,6 eingesetzt. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird mit dem Natronsilikat ein Bormineral wie Na-Tetraborat der ungefähren Zusammensetzung Na₂O · 2B₂O₃ · H₂O als Schmelzflußmittel in statu nascendi in einem Behälter mit Rührwerk bei 95°C gelöst und in Mengen von 1-100 Gewichtsprozent zugesetzt.

In bevorzugter Ausführungsform wird dem zu lösenden Natronsilikat in statu nascendi zur Glasbildung Rohborax und/oder Kernit und/oder Zinksulfat und/oder Hochofenschlacke und/oder Erdalkalikarbonate und/oder Metalloxide in Mengen von 0,2-20 Gewichtsprozent zugesetzt. Vorteilhaft wird dem Natronsilikat als Treibmittel Rasorit und/oder Melasse und/oder Zucker und/oder Glyzerin und/oder Glykol in Mengen bis zu 15 Gewichtsprozent zugesetzt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das gelöste Natronsilikat mit den Zuschlägen mit einem Wassergehalt bis zu 30 Gewichtsprozent bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Gemenges eingesetzt.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Schaumstoff-Formkörper enthalten 60-90% SiO₂, 5-15% Na₂O, 1-5% CaO, 0,5-5% ZnO, 1-10% B₂O₃, 0,5-5% Al₂O₃, 0,1-10% Fe₂O₃.

Beim Umsetzen der Aufgabe wurde überraschenderweise gefunden, daß beim Einsatz von gelösten Natronsilikat mit im statu nascendi gelösten Mischsilikaten, Schmelzflußmittel und Treibmittel, ein schnelles Anlösen des gemahlenen Glases/Altglases bewirkt wird. Durch den Einsatz von Natronsilikat, das sich noch in Lösung zusammen mit Glasschmelzflußmittel, Oxide und Treibmittel befindet, kann auf die energieaufwendige Trocknung und Mahlung, wie z. B. nach DE-PS 21 51 232 erforderlich, verzichtet werden. Weitere Vorteile sind, daß beim Inlösunggehen des Na₂O höhere und schnellere Lösefähigkeit, durch die Bildung von CO₂ den Aufschluß des Glaspulvers einleitet und durch kontinuierliches Zumischen von Glaspulver eine stetige Reaktion abläuft. Wird diese Lösung mit weiterem gemahlenen Altglas eingedickt und granuliert, entsteht ein um 800°C schmelzender, mit Poren durchsetzter, im Wasser nicht löslicher oder auslaugbarer Schaumglas-Formkörper geringer Dichte. Die weiteren Zugaben von Glaspulver können beliebig variiert werden; da dieses in der Naßphase nicht quantitativ gelöst wird, läßt sich die Dichte des so hergestellten Schaumglas-Formkörpers entsprechend dem Verwendungszweck gezielt steuern.

Bereits vor Erreichen der Verschäumungstemperatur verdampft Restwasser. Durch Bildung von Wasserdampf zerfallen die organischen Treibmittel, unter Entwicklung von Kohlenstoff und leiten infolge des molekularen Einbaus des erforderlichen Schmelzflußmittels, z. B. ein Bormineral, wie Na-Tetraborat eine exotherme Reaktion ein. Dabei wird ohne Erhöhung der Zuführung von Primärenergie die Schmelztemperatur des bis zu diesem Zeitpunkt noch kompakt vorliegenden, nicht expandierten Formkörpers erreicht. Gleichzeitig wird die eigentliche Schäumung des Produkts eingeleitet. Die molekular gelösten Zuschlagstoffe und die homogene Verteilung des Treibmittels bewirken beim Verschäumungsprozeß primär eine niedrigere Erweichungstemperatur des Gemenges und die Entstehung von Mikroporen, die auch die sekundären Makroporen durchsetzen. Nach dem Verschäumen liegt ein wasserunlösliches Glas vor, dessen Na₂O-Gehalt <16% beträgt.

So wird bei Verwendung von Zinksulfat als Treibmittel durch thermische Spaltung SO₃ freigesetzt, das mit dem Wasserdampf zu CO₂ und H₂S reagiert.

Zur Vermeidung schädlicher Nebenreaktionen während der Verschäumungsphase, ist der Einbau von Zinkoxid in die Rezeptur ein weiterer Vorteil. Es hat die Aufgabe, das bei der Umsetzung von Natriumsulfat entstehende Treibgas, vorwiegend SO₃ und H₂S, den Überschuß chemisch zu binden. Korrosionen von Anlagenteilen werden dadurch vermieden und der Immissionsschutz durch ein umweltfreundliches Herstellverfahren von Schaumglas-Formkörpern, das die Erfindung zur Aufgabe hat, gewährleistet. Da diese Reaktion nicht quantitativ verläuft, bleibt in den Poren des Schaumkörpers Treibgas eingeschlossen, das das aufgeblähte Volumen des so hergestellten Schaumglaskörpers bis zur Erstarrung hält.

Die Erfindung sei durch folgende Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Natronsilikat\|61 kg
Schlackenmehl	6 kg
Na-Tetraborat	9 kg
Zinksulfat	9 kg
Zinkoxid	6 kg
Melasse	9 kg
Wasser	233 kg

als 30%ige Lösung, werden bei 95°C mit gemahlenem Glaspulver im Verhältnis bis 1 : 9 kontinuierlich in einen Mischgranulator eindosiert und granuliert. Im beheizten Drehrohr, bei 780°C Produkttemperatur verschäumt, entsteht ein Schaumglas-Formkörper mit einem Schüttgewicht von 150 g/dm³.

Beispiel 2

Natronsilikat\|61 kg
Schlackenmehl	6 kg
Zinksulfat	9 kg
Zinkoxid	6 kg
Melasse	9 kg
Wasser	212 kg

in 30%iger Lösung, werden bei 95°C mit gemahlenem Glaspulver im Verhältnis bis 1 : 9 gemäß Beispiel 1 eingebracht. Die Erweichungstemperatur und die Verschäumung des Granulates tritt erst bei 930°C ein. Es entsteht ein Schaumglas-Formkörper mit einem Schüttgewicht von 232 g/dm³.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schaumglas-Formkörper sind grundsätzlich anders aufgebaut, als die bekannten Produkte. Ausgangsmaterial ist fein gemahlenes Glas/Altglas und Natronsilikat. Im Natronsilikat, das wasserlöslich ist, werden zunächst in wäßriger Lösung bei Temperaturen von 95°C die zur späteren Glasbildung wesentlichen oxidischen und silikatischen Stoffe gelöst, dann direkt in einen Mischgranulator hineindosiert und darin bei 90°C das kontinuierlich vorgelegte Glaspulver, 80%<100 µm aufgeschlossen und danach als Granulat gewählter Korngrößen, einstellbar durch Drehzahl und Verweilzeit im Mischgranulator, der Trocknung/Verglasung/ Verschäumung, z. B. in zwei hintereinander geschalteten beheizten Drehrohren, zugeführt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schaumglas-Formkörper enthalten 60-90% SiO₂, 5-15% Na₂O, 1-5% CaO, 0,5-5% ZnO, 1-10% B₂O₃, 0,5-5% Al₂O₃, 0,1-10% Fe₂O₃.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumglas-Formkörpern aus Altglas (Abfallglas), Natronglas, Mineralien, Mischsilikaten, Glasbildnern, Schmelzflußmitteln und Treibmitteln dadurch gekennzeichnet, daß gemahlenes a) Glas/Altglas mit einer wässerigen Lösung von b) Natronsilikat, in dem die mineralischen oxidischen und/oder silikatischen Glasbildner, Schmelzflußmittel und Treibmittel gelöst sind, zur Senkung der Erweichungstemperatur des Glases/Altglases und gleichzeitig als Bindemittel zur schnelleren Granulierung des Gemenges im Gewichtsverhältnis a : b=100 : 5 . . . 100 : 85bei Temperaturen um 90°C beigemischt und kontinuierlich zu Schaumglas-Formkörpern bei 700°C bis 900°C verglast und auf unter 50°C gekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Natronsilikat mit einem Verhältnis Na₂O : SiO₂=1 : 3,2 . . . 1 : 3,6eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Natronsilikat ein Bormineral, wie Na-Tetraborat der ungefähren Zusammensetzung Na₂O · 2B₂O₃ · 5H₂O als Schmelzflußmittel im statu nascendi in einem Behälter mit Rührwerk bei 95°C gelöst und in Mengen von 1-100 Gewichtsprozent zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu lösenden Natronsilikat in statu nascendi zur Glasbildung Rohborax (Na-Tetraborat) und/oder Kernit und/oder Zinksulfat und/oder Hochofenschlacke und/oder Erdalkalikarbonate und/oder Metalloxide in Mengen von 0,2-20 Gewichtsprozent zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Natronsilikat als Treibmittel Rasorit und/oder Melasse und/oder Zucker und/oder Zinksulfat und/oder Glyzerin und/oder Glykol in Mengen bis zu 15 Gewichtsprozent im statu nascendi zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gelöste Natronsilikat mit den Zuschlägen mit einem maximalen Wassergehalt bis zu 30 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Gemenges, eingesetzt wird.

7. Schaumglas-Formkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaumglasgemenge Zinkoxid in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent zugesetzt wird, um die bei der chemischen Umsetzung während der Verschäumung entstehenden schädlichen Gase abzufangen.

8. Schaumglas-Formkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschäumten Formkörper 60-90% SiO₂, 5-15% Na₂O, 1-5% CaO, 0,5-5% ZnO, 1-10% B₂O₃, 0,5-5% Al₂O₃, 0,1-10% Fe₂O₃ enthalten.