DE4104396A1

DE4104396A1 - Verfahren und einrichtung zum schmelzen einer umweltschaedlichen substanz mit einem chemische umbesetzungen hervorrufenden rohstoffmenge zum serienmaessigen erzeugen umweltunschaedlicher produkte

Info

Publication number: DE4104396A1
Application number: DE4104396A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Harcuba
Original assignee: BADER BIBIANA
Current assignee: SEDLMEYR, WERNER, 93466 CHAMERAU, DE
Priority date: 1990-12-06
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1992-06-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Es ist bekannt, Feststoffsubstanzen, insbes. solche, die Schwermetalle enthalten, mit und ohne Zusatzstoffe aufzu schmelzen; dabei wird z. B. verhüttungsfähiges Zink abgeschie den und der verbleibende Schmelzinhalt einem thermischen Wasserschock unterzogen, wodurch im erstarrten Zustand Schlacke entsteht. Diese Methode wird bei der Stahlschmelze mit Schrott im Lichtbogen angewandt, um die bei der Filterung hohe Abscheidung von staubförmigen Massen zu pelletieren oder zu brikettieren und im Anschluß daran die Einschmelzung vorzunehmen. In abgewandelter Form geschieht dies auch mit den unbrauchbar gewordenen KFZ-Katalysatoren. Die auf diese Weise bei der Entsorgung entstehenden Massen an Schlacke könnten z. B. im Straßenbau Verwendung finden; die Bauindust rie ist jedoch an dieser Schlacke wegen deren Beschaffenheit kaum interessiert. Es entstehen deshalb immer größere Deponien, die das Grundwaser langfristig gefährden, ganz abgesehen von dem zunehmenden Flächenbedarf, der dem mensch lichen Kulturraum entzogen wird.

Auch bei den verschiedensten gewerblichen und industriellen Betrieben fallen bei der vorgeschriebenen Abgasfilterung Feststoffsubstanzen an, die z. B. bei Gießereien als Filter kuchen, äußerst umweltschädliche Schwermetalle enthalten. Derartige Sonderabfallsubstanzen werden entweder unverant wortlich abgelagert oder auf Sonderdeponien gebracht, deren Anzahl gering ist und die aus Gründen des Umweltschutzes weiter reduziert werden müssen.

Es ist auch bekannt, bei der Verbrennung von Sonderabfall entstehenden "Schadstoffkuchen" einzuschmelzen und aus dieser Schmelzmasse z. B. Baumaterial in Form von Wandplatten, Dachziegeln oder Rohren herzustellen, deren schädliche Schwermetalle, wie insbes. das stark nierenschädliche Kadmium oder auch Quecksilber die Umwelt und insbes. den Menschen extrem belasten.

Des weiteren ist bekannt, umweltschädlichen Sonderabfall zu verbrennen und aus den Abgasen eine giftige Substanz zu filtern, die vorzugsweise in Salzbergwerken endgelagert wird. Bei der Rauch- und Abgasreinigung entstehen ebenfalls Filtersubstanzen, die im wesentlichen aus Schwermetallen bestehen und stark umweltschädigend sind. Ihre Ablagerung erfordert Sonderdeponien, die überwachungspflichtig sind, um eine Gefährdung des Grundwassers auszuschließen. Bei der Elektroschmelze von Stahl aus Schrott fallen staubförmige Massen an, die Schwermetalle enthalten, welche nach der Pelletierung des Staubes zur Ausscheidungsschmelze vor allem von Zink für Verhüttungszwecke gelangen. Die verbleibende Schlacke, durch Wasserschock entstanden, soll als Baumaterial Verwendung finden, ohne daß für diese Massen, deren Menge erheblich dadurch vergrößert werden kann, daß auch die Entsorgung gebrauchsunfähiger Kfz-Katalysatoren auf ähnliche Art erfolgt, Bedarf und Nachfrage besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, Feststoffsubstanzen, die zu entsorgende Schadstoffe, insbes. Schwermetalle enthalten, in einem Schmelzofen so aufzuschmelzen, daß in großer Menge anfallende schädliche Substanzen in einen umweltunschädlichen Werkstoff umgewandelt werden, und insbes. die durch massen weise Sonderdeponien und unverwertbare Abfallschlacke entstandenen und immer größer werdenden Umweltprobleme beseitigt werden, wo es sich insbes. um Filtersubstanzen handelt, die im wesentlichen aus Feststoffteilen mit Schwer metallen bestehen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 sowie mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 8 gelöst.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß eine umweltschädliche Substanz aus Feststoffteilen, ggfs. mit einem geringen Feuchtigkeitsanteil, etwa im Verhältnis 1 : 1 mit einem glasig schmelzenden Gemenge, in welchem auch Kristallisationen auslösende Stoffe und solche, die mit bestimmten Schadstoffen der Substanz reagieren, sobald die entsprechende Temperatur und Berührung erzeugt wird, unter Zusatz von wenigstens etwa 20% Scherben und/oder Fritte aus dieser gesamten Zusammensetzung so aufgeschmolzen werden, daß unter vorbestimmter Zufuhr von Wärmeenergie in mehreren Abschnitten eines Schmelzofens jeweils durch gestaffelten Rührereinsatz im Dünnschichtschmelzfluß von Abschnitt zu Abschnitt fortschreitend eine Homogenisierung der Schmelze vorgenommen wird und Reaktionen zur Durchführung kommen, die atomare und molekulare Neuordnungen ergeben, welche die umweltschädlichen Stoffe in Verbindungen aufnehmen, die nach der eine kristalline Struktur von etwa 70% erzeugenden Entspannung ein umweltunschädliches Produkt hoher Qualität ergeben. Die beim Schmelzen entweichenden Gase werden nach Nutzung ihrer Enthalpie durch eine Brennkammer geführt, deren Strömungswände mit reaktionsfähigen Stoffen zur teilweisen Bindung der umweltschädlichen Gase ausgebildet und auswech selbar sind, wobei eine Minderung der Emissionswerte vorge nommen wird. Die Rührabschnitte des Schmelzofens sind durch teilweise stufenförmige Verzahnung der Schmelzbodensteine strömungsbildend; die Anordnung eines Energie speichernden Unterofens ergibt eine zusätzliche Energieeinsparung. Die an sich bekannte Verformung der verarbeitungsgerechten Schmelze über Gießvorrichtungen bekannter Art wird durch vorbestimmte Kühlung der jeweiligen Form vor dem Gießfluß zum nachherigen Lösen von der Form ohne Bruch oder Deformation aufbereitet.

Ein im wesentlichen mineralisches Gemenge, das mittels der Enthalpie heißer Ofenabgase bis zur Einleitung von Feststoff reaktionen vorgewärmt wird, und eine insbes. durch Schwer metalle umweltschädliche Substanz, die wenigstens vorge trocknet und geringfügig erwärmt wird, werden nach der Erfindung in einem Schmelzaggregat gemeinsam aufgeschmolzen; nach dem Vorerhitzen wird die Masse in einem ersten Stufen abschnitt mittels zugeführter Wärmeenergie auf eine Tempera tur von etwa 100°C über der berechneten Liquidustemperatur erhitzt und durch Rührvorrichtungen homogenisiert. In einem oder mehreren nachfolgenden Stufenabschnitten mit anderen Temperaturen bis zur völligen Aufschmelzung aller Massenteile wird die durch die Rührvorrichtung verbesserte Homogenisie rung mit entsprechenden Veränderungen in der Schmelzmasse durchgeführt; in der Masse ist ein berechenbarer Anteil von Titanoxid und Phosphorsäure enthalten, der während des Verlaufes der Entspannung der aus der verarbeitungsgerechten Schmelze verformten Produkte eine überwiegend kristalline Struktur darstellt, in der die Veränderungen besondere physikalische und chemische Eigenschaften ergeben.

Da molekulare Reaktionen nicht nur von der Reaktionsbereit schaft, sondern auch von der Berührung abhängen, hat das zusammen mit der Zufuhr von Wärmeenergie erfolgende Rühren neben der kinetischen Energie innerhalb einer auf höchstens etwa 250 mm begrenzten Dicke der Schmelze auch gleichzeitig chemische Ordnungsfunktion. Dadurch werden Änderungen bestehender atomarer und molekularer Bindungen ausgelöst, um das schädliche Gefüge der umweltschädlichen Substanz durch wiederholte Berührung mit den umweltverträglichen Gemenge teilchen so zu verändern oder einzubinden, daß das Endprodukt keine umweltgefährdenden Eigenschaften mehr hat.

Bei Erreichen des chemischen Gleichgewichtes (Sättigung) wird am jeweiligen Massenteil erst mit dem Abfließen durch Zufuhr weiterer Wärmeenergie der Schmelzvorgang fortgesetzt. Durch die erfindungsgemäße Begrenzung der Volumendimension der Massenteile und das Rühren unter Energiezufuhr sowie durch die strömungsbildenden Stufen wird der Schmelzvorgang auf seine unabdingbaren physikalischen und chemischen Vorgänge zurückgeführt und damit wesentlich vereinfacht, da keine größere Schmelzmasse als die Entnahme, kein größeres Feuer festvolumen und erheblich weniger Schmelzenergie erforderlich sind.

Die umweltschädlichen Substanzen sind entsprechend ihrer Herkunft und Durchschnittsanalyse getrennt gelagert, damit Vermischungen und große Abweichungen in der chemischen Beschaffenheit ausgeschlossen werden, z. B. Filterstaub aus Schrott zu Stahl schmelzenden Elektroöfen mit Filterkuchen aus Verbrennungsanlagen für Sonderabfall. Dem Fachmann ist es möglich, aufgrund der Durchschnittsanalyse die umweltschäd liche Substanz zu berechnen. Im Anschluß daran kann er innerhalb bestimmter Bandbreiten festlegen, welche Gewichts anteile von feinkörnigem Basalt und weiteren Materialien beizufügen sind. Hat die Substanz z. B. einen Anteil von mehr als 4% Chlor, ist es vorteilhaft, einen Teil des CaO der Substanz beizumengen, damit bei der thermischen Behandlungs folge durch Reaktionen das Entweichen als Abgas in die Atmosphäre soweit reduziert werden kann, daß die behördlichen Auflagen erfüllt werden. Die Aufteilung der Restmenge auf 100% der gesamten Einsatzmenge ergibt sich dann für das neutralisierende Gemenge von selbst. Der umweltschädlichen Substanz soll nicht mehr als höchstens 10% eines vorhandenen Gewichtsanteiles an CaO beigefügt werden. Ist in der schädli chen Substanz Cadmium enthalten, darf die Vorerwärmung nicht an den Schmelzpunkt heranreichen.

Die vom Schmelzofen über die Vorerwärmungseinrichtung geführten Abgase werden über einen Verbrennungsraum bei 700 bis 1000°C geführt, damit evtl. vorhandene toxische Ansätze von Dioxin oder Furanen vernichtet werden. Die anschließend abziehenden Gase werden durch bekannte Feststoff-Filter getrennt. Da diese Filtersubstanz sehr schädliche Stoffe enthalten kann, wird sie in einfache, aus der erfindungsgemäß erzeugten Schmelze hergestellte Behälter gefüllt, welche anschließend über einen getrennten Abfluß des Ofens zuge schmolzen werden. Nach dem Erstarren der Verschlußschmelze sind diese Behälter dann ohne Gefahr deponierfähig.

Damit kann ein bei üblichen Entsorgungsanlagen zurückblei bender, gefährlicher Rest endgültig entsorgt werden. Nicht entsorgt werden muß die durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöste Umwandlung von in großer Menge anfallenden umwelt schädlichen Substanzen in einen umweltunschädlichen Werkstoff zur Erzeugung von industriellen Produkten mit speziellen chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Die Beschickung des von herkömmlichen Schmelzwannen im Schmelzprozeß stark abweichenden Schmelzaggregates (Ofens) nach der Erfindung mit vorzugsweise rekuperativer Luftvor wärmung bei fossilen Brennstoffen kann über eine steile, allseits geschlossene Rutsche mit fächerförmig ausladenden halbrunden Führungen zur Materialabgabe an die Ofenöffnung erfolgen, wobei der Übergang von und zu der Rutsche luftdicht abgeschlossen ist, d. h. keinen Zutritt von Außenluft ermög licht. Die Rutsche selbst besteht aus hitzebeständigem Material. Damit die heiße Ofenatmosphäre nicht durch den Raum der Rutsche aufsteigen kann, wird im ersten Stufenabschnitt des Ofens, in welchem das Einsatzmaterial für die Schmelze vorgewärmt gelangt, über eine Lochbohrung eine Druckmessung vorgenommen. Der Druck im Rutschenraum ist dabei zweckmäßi gerweise geringfügig höher als der im ersten Stufenabschnitt. Andererseits kann auch eine Ausbildung der aus feuerfesten Steinen gemauerten Öffnung so erfolgen, daß eine ständige Häufung von eingehendem Gemenge der heißen Atmosphäre entgegensteht und laufend vom Ofeninneren her abschmilzt. Der Ablauf des Gemenges von der Rutsche kann auch dadurch unterstützt werden, daß die Rutsche in Vibrationen versetzt wird.

Die Schmelzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung setzt sich aus mehreren einzelnen, z. B. vier Stufenabschnitten zusammen, die weitgehend voneinander getrennt sind und die die Schmelze jeweils in den nachfol genden Stufenabschnitt überführen. Diesen Abschnitten ist ein Energiespeicherraum unterhalb des stufenförmig ausgebildeten Bodens sowie eine Begrenzung des Abstandes zur Decke zwischen der ersten und der letzten Bodenplatte gemeinsam, damit ein guter Strahlungseffekt des Brenners wie auch ein chemischer Umordnungseffekt erreicht wird.

Der erste Stufenabschnitt des Schmelzofens ist vorzugsweise abweichend von dem oder den nachfolgenden Abschnitten ausgebildet; diesem ersten Abschnitt werden die Rohstoffe vorzugsweise vorgewärmt einschließlich Scherben und/oder Fritte im vorderen Teilabschnitt, dessen Boden eben ausge bildet ist, zugeführt, während der Boden des hinteren Teilabschnittes stufenförmig ansteigend ausgebildet ist. Etwa mittig ist eine feuerfeste Trennwand vorgesehen, die den oberen Teil des Ofens offen läßt und die nach unten einen Durchgang ausbildet, durch den die fließfähig gewordene Masse im hinteren Teilabschnitt des Raumes innerhalb des ersten Stufenabschnittes bis zu einem Überlauf in den zweiten Stufenabschnitt ansteigt bzw. mit Hilfe einer darüber befindlichen Meßeinrichtung in der gewünschten Höhe abläuft. Die Masse wird durch Brenner auf eine kontrollierte Tempera tur erhitzt, die ca. 100°C über der vom Fachmann errechenba ren Liquidustemperatur liegt. Dies kann durch Brenner erzielt werden oder es kann elektrische Energie über Elektroden zugeführt werden, die auch in den nachfolgenden Stufenab schnitten bei erforderlicher Schmelzhöhe eingesetzt werden können.

Die Bodenplatten eines jeden Stufenabschnittes bestehen vorzugsweise aus schmelzgegossenem feuerfestem Material, z. B. Schmelzkorund, in möglichst großflächiger Formgebung. Alternativ hat sich auch stark tonerdehaltiges Material mit mindestens 75-90% AlO₂ versuchsweise bewährt. Um die der Leistung entsprechende Breite zu erreichen, werden die den Schmelzboden bildenden Platten rechtwinklig zur Fließachse des Ofens aneinander gereiht und auf eine Stütze über dem unteren Ofenboden aufgelegt. Vorzugsweise wird zwischen Stütze und Platte ein Streifen aus hochwertigem Material aufgelegt, der einen Schutz darstellt, wenn ein Fuge ausge laugt würde. Die Breite der Stützen wird dadurch bestimmt, daß sie für die Enden der beiden zu tragenden Platten jeweils eine Auflagefläche von ca. 150 mm ergibt. Der unter den Bodenplatten zwischen den Stützen ausgebildete Freiraum dient als Energiespeicherraum zur Kompensation der Bodenplatten abstrahlung, wobei thermostatgesteuerte Hilfsbrenner die erforderliche Temperatur dadurch aufrecht erhalten, daß die Hilfsbrenner automatisch ein- und ausgeschaltet werden. Der Boden des Energiespeicherraumes ist vorzugsweise mit Basalt platten ausgelegt, die eine gute Speicherfähigkeit und Strahlungsfähigkeit haben, so daß die Bodenplatten auf einer gewünschten und konstanten Temperatur gehalten werden.

Für den zweiten Stufenabschnitt und je nach Schmelzkapazität weitere Stufenabschnitte gilt für deren Bemessung in der Längsachse, daß über der ersten Bodenplatte die Höhe bis zur Decke, in der Mitte gemessen mindestens ca. 0,5 m und über der letzten Bodenplatte gemessen höchstens ca. 1,2 m betragen soll. Damit werden einwandfreie Kanalströmungsverhältnisse bzw. Abstrahlungen der Brennerflammen und ein ausreichendes Energiespeicherpotential erreicht. Das Ende eines Stufenab schnittes ist durch eine Wand begrenzt, die nach unten in Höhe der Seitenbegrenzung des Schmelzbodens endet. Das jeweils anschließende Gewölbe des Stufenabschnittes ist entsprechend tiefer angesetzt. Das Gewölbe wird durch eine Stahlkonstruktion getragen, zum Antempern sind Zuganker vorgesehen. Damit im Notfall einer Heißreparatur der Zugang zum Schmelzboden möglich ist, wird eine Platte von der Isolierung lösbar ausgebildet, so daß von der Seite her ein Zugang möglich ist.

Ein Stufenabschnitt soll wenigstens eine Länge von ca. 1,2 m, maximal 2,0 m, haben, wobei die letzte Stufe vor dem Über tritt zum nächsten Abschnitt angeordnet wird. Ist der Abschnitt kleiner, dann sind, wie vorbeschrieben, wenigstens zwei Stufen, davon eine vor dem Übertritt der Schmelze zum nachfolgenden anzuordnen. Die Stufe versetzt die Schmelzebene auf ein tieferes Niveau. Die Differenz der Höhe zur Decke soll im Stufenabschnitt am Anfang nicht mehr als 500 mm und am Ende nicht mehr als 800 mm betragen. Die Decke ist dabei in einer Ebene angeordnet. Die Länge des Stufenabschnittes berechnet der Fachmann nach der Aufgabe des Stufenabschnittes und dem Anteil aus der gesamten spezifischen Schmelzleistung dieses Systems mit 4 bis 4,5 t/qm/24h. Dieser Wert leitet sich aus vergleichbaren Probeschmelzen ab.

Die Regelung für die Breiten- und Längenbestimmung des Ofens ermöglicht eine besonders wirtschaftliche "normalisierte" Ausführungsform für variable Schmelzkapazitäten.

Bei der Schmelze und anschließenden Produktverformung und Entspannung entsteht in der Regel sehr wenig Ausschuß. Um die Kosten der Fritte zu mindern, soll das Fritten zur kosten günstigen Zeit der Nachtschicht erfolgen, während das Verformen und Entspannen, das mit hohen Personal- und Energiekosten verbunden ist, in Wegfall kommt. Die für den Einsatz der Gesamtmasse unter Einschluß von Scherben/Fritte benötigte Menge soll wenigstens 20% betragen, d. h., daß auf 100 kg Einsatzmasse ein Anteil von 20 kg auf Fritte fällt; der Rest von 80 kg betrifft sonstiges Material, wie oben erläutert. Der Fritteanteil kann auch höher sein, damit in der vorgesehenen Zeit insbes. die Fließfähigkeit im ersten Stufenabschnitt hergestellt werden kann. Für den Fachmann ist es problemlos, diesen Fritteanteil auf die Einsatzmasse umzulegen. Auch die Energie zum Aufschmelzen verringert sich durch den Fritteeinsatz. Dabei ist der reversible Charakter glasiger Schmelzen von Vorteil, wie er durch Basaltzusatz erzielt wird.

Es ist auch zweckmäßig, der umweltschädlichen, z. B. schla cken- oder tonförmig festen Substanz von Beginn an Fritte bzw. Schmelzgemenge und granulierte Scherben beizusetzen, um das Aufschmelzen im Falle eines getrennten Einbringens von neutralisierendem Gemenge vor dem Zusammenfließen zu erleich tern.

Ein Stufenabschnitt wird über Brenner durch Strahlungswärme für die Schmelzmasse erhitzt. Die Brenner können seitlich gerade oder schräg angesetzt sein. Die vom Rekuperator austretenden heißen Gase werden über isolierte Leitungen in die Vorwärmeinrichtung und von dieser der Verbrennungsein richtung zugeführt.

Die zwischen dem ersten und dem zweiten Stufenabschnitt angeordnete Abschrägung dient zur Einleitung einer einwand freien Abflußgeschwindigkeit der Masse; diese Abschrägung soll vorzugsweise indirekt von unten beheizt werden. Wenn genügend Platz vorhanden ist, kann die Beheizung auch von oben erfolgen, z. B. durch Hilfsbrenner. Mit dieser Erwärmung wird die Wärmeleitfähigkeit der Rohstoffe erhöht und die Viskosität herabgesetzt; dies trägt weiter zur Regelung der Abflußgeschwindigkeit bei.

Wenn die Schmelzmasse den letzten Stufenabschnitt, dessen Temperatur vorzugsweise auf annähernd 1400°C gesteuert wird, verläßt, gelangt sie in einen Beckenabschnitt, in dem anschließend Rührvorrichtungen eine vollständige Homogeni sierung durchführen, nachdem vorher durch erhöhte Temperatur eine vollständige Entgasung vorgenommen wird. Um einen Rückfluß geläuterter Masse zu der noch nicht entgasten Masse zu verhindern, ist erfindungsgemäß die vor dem Übertritt angeordnete Stufe vorgesehen, die die Ebene des Schmelzbodens absenkt.

Die anschließende Abgabe der Schmelzmasse an eine Gießvor richtung, die vorzugsweise aus Schmelzkorund mit konstanter Temperaturhaltung zu Gießzwecken besteht, endet in zweckge bundenen Formen, wobei das Einfließen bei einer Temperatur von ca. 1200°C mengenmäßig so erfolgt, daß der Gießvorgang innerhalb weniger Sekunden abgeschlossen ist; hierbei wird die Form vor dem Einsatz insbes. an den Ecken und engen Radien mittels Kühlvorrichtung, z. B. pneumatisch so abge kühlt, daß die Schmelze außen genügend erstarrt, damit sie nicht haften bleibt. Der Temperaturbereich liegt zwischen 100 und 300°C. Die in die Form eingebrachte Schmelze wird bei etwa 700-800°C z. B. auf ein heißes Transportblech mecha nisch abgekippt, oder mit der Form bei dieser Temperatur in einen Kühlofen eingefahren, wo die Temperatur der Schmelze zuerst um etwa 100°C erhöht und dann ab dem unteren Kühl punkt aufgrund einer errechneten Kühlkurve mit Kristallisa tion und über Stunden langsam im Zyklus des Schmelzablaufes abgekühlt wird. Die Zusammensetzung der erstarrten Schmelze ergibt daraufhin bei etwa 40-60°C ein lagerbares Produkt, das mindestens etwa 70% Kristallstruktur und eine gut verteilte glasige amorphe Reststruktur besitzt, sowie erwünschte chemische und physikalische Eigenschaften hat, die durch geringfügige Variationen in der chemischen Zusammen setzung oder durch Hinzufügen eines weiteren Stoffes variiert werden können. Auch physikalische Zusatzmaßnahmen durch Abänderung der Rührtechnik oder thermische Eingriffe ermögli chen Strukturveränderungen.

Die Erzeugnisse als Massenprodukte haben folgende vorteil haften Eigenschaften: Sie sind schneid- und bohrfähig, wenn eine ausreichende Entspannung vorgenommen worden ist, sie sind frostbeständig und haben eine hohe Temperaturwechselbe ständigkeit bis ca. 800°C; sie sind bei richtiger Abgieß folge lunkerfrei; sie besitzen eine hohe Resistenz gegen Säuren (ausgenommen Flußsäure) und gegen Basen; ihre Härte nach Mohs ist 8/9 und damit nahe an Korund; die Dichte beträgt zwischen 3,0 und 3,4 bei einem Minimum an Poren und einer Druckfestigkeit bis zu 5,8 t/cm²; die Wärmeausdehnung ist extrem gering (nur 0,00001) und der Abschleifwiderstand nach Böhme ist hoch.

Diese besonderen Eigenschaften ermöglichen eine große Vielfalt von Produktserien von der Bauindustrie über die chemische bis zur Elektroindustrie; die verhältnismäßig niedrigen Herstellkosten sind dabei von erheblicher volks wirtschaftlicher Bedeutung. Mit der Erfindung wird aber insbes. dem Umweltschutz Rechnung getragen.

Da die Bestimmung einer durchschnittlichen chemischen Analyse auf dem Teilgebiet umweltschädlicher Substanzen mit überwie gend schlacken- oder aschenförmigen Feststoffteilen und einem evtl. eine Vortrocknung erfordernden Naßgehalt nicht möglich ist, weil die Vielfalt der möglichen Herkunft zu groß, die Anzahl der verursachenden Rohstoff- und Materialverwertungs prozesse sehr hoch, und die Zahl von betroffenen Betrieben ebenso groß ist, ist von den bekannten, dabei vorkommenden umweltschädlichen Stoffen und Verbindungen auszugehen, soweit keine Konzentration toxischer Stoffe und Verbindungen, welche nur durch Inertschmelzen deponiefähig werden, vorliegt.

Nach der Erfindung wird daher eine Masse als Rohstoffgemenge verwendet, die glasig schmilzt, überwiegend kristallin erstarrt, schmelzerleichternde und strukturell umordnende Stoffe enthält, damit während des Schmelzablaufes mit der umweltschädlichen Substanz zumindest umordnende Reaktionen eingeleitet und überwiegend durchgeführt werden, und die verformte Schmelze nach der kristallinen Erstarrung umwelt umschädlich ist.

Aus Gründen, die in der ofentechnischen Beanspruchung und in einer vereinfachten Schmelze liegen, ist in die Gesamtmasse ein Anteil von ca. 20% Scherben oder Fritte einzubeziehen. Wegen des zu erwartenden sehr niedrigen Ausschusses und Bruches ist dann die Menge durch Fritte aufzufüllen. Um das Fritten kostengünstig vorzunehmen, wird sie vorzugsweise während einer Nachtschicht von Fall zu Fall vorratsmäßig vorgenommen, wobei bereits im letzten Rührabschnitt eine mit Wasser berieselte Ablaßstelle vorgesehen wird, und die Betriebskosten der Gieß-Verformung und Entspannung entfallen, ohne daß ein Nachteil in der Folgeverwendung entsteht. Die weitere Zusammensetzung der Masse soll ungefähr im Verhältnis 1 : 1 von Schadstoffsubstanz und Gemenge erfolgen. Die Schad stoffsubstanz soll während einer Produktionsserie von Erzeugnissen nicht gegen eine andere geändert oder vermischt werden, damit Fehlreaktionen ausgeschlossen werden.

Zweckmäßigerweise wird der Schadstoffsubstanz ein Gemengebe standteil zugemischt, weil die Schadstoffsubstanz im Vorwär mabschnitt nur einen Temperaturwert von etwa 150°C bei der Abgabe an den Schmelzofen hat und der Bestandteil Lithium auch in mineralischer Einsatzart als Silikat oder als Phosphat ebenfalls einen niedrigen Schmelzpunkt hat. Hingegen wird seine hohe Schmelzförderung und die besondere Reaktions bereitschaft zu neuen Verbindungen im Falle der Erfindung ausgenutzt. Der Anteil an diesem Gemengebestandteil soll etwa 3% der Gesamtmasse nicht überschreiten.

Die glasige Schmelze hat auch den Vorteil, daß der Silikat anteil im Zustand der in der Temperatur ansteigenden Schmelze für Atomsprünge aus seiner Struktur erkannt wurde. Besonders geeignet für strukturelle und texturmäßige Veränderungen ist Basalt in Granulatkörnung. Es kann z. B. auch Feldspat mit weiteren Ergänzungen verwendet werden.

Der prozentuale Gewichtsanteil von Basalt an der Gesamtmasse beträgt etwa 24-30%. Sind im Basalt nach der chemischen Analyse bereits z. B. 12% CaO enthalten, sind nur noch 8-10% CaO (entsprechend mehr als CaCO₃) hinzuzumischen. Ebenso sind Eigenanteile im Basalt auf ca. 4% TiO₂ und P2O₅ zu ergänzen. Es ist somit eine sorgfältige Auswahl des Basalt notwendig. Ein geringer Teil von Basalt kann beispielsweise auch durch Baryt BaSO₄ (Schwerspat) ersetzt werden.

Erfindungsgemäß kann als Durchschnittsanalyse ohne evtl. Zusatz von Reaktionsstoffen wegen eines bestimmten Übermaßes in der Schadstoffsubstanz das Gemenge unabhängig von dem Li-Zusatz zur Substanz bestimmt werden zu (die Gesamtmasse der Scherben/Fritte ist 100%):
ca. 20% Scherben/Fritte
ca. 40% Substanz einschließlich Li-Anteil mindestens 22% Basaltanteil
ca. 4% Barytanteil
ca. 6% Kalkanteil (bei Eigenanteil 12% im Basalt)
ca. 4% Titanoxyd
ca. 2-3% Phosphorpentoxid
ca. 1-2% Eventualstoff.

Als Eventualstoff kann z. B. Zinkpulver bei entsprechender Anwesenheit von Quecksilber in die Substanz eingesetzt bzw. der Substanz beigemischt werden.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich nung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenschnittansicht die schematische Darstellung einer Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einrichtung nach Fig. 1 längs der Schnittlinie A-B,

Fig. 3 in vergrößerter schematischer Darstellung eine Rührvorrichtung in seitlicher Ansicht, und

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Rührabschnittes.

Der Schmelzofen ist in seiner Gesamtansicht in Fig. 1 mit 1 bezeichnet. Er besteht aus einem ersten Rührabschnitt 2, in welchem eine erste Schmelze zur Fließfähigkeit der vorer hitzten Rohstoffe durchgeführt wird, einem zweiten Rühr abschnitt 3, in dem ein Durchschmelzen erfolgt, einen dritten Rührabschnitt 4, in dem die Entgasung vorgenommen wird, und einem vierten Rührabschnitt 5, in dem die Verarbeitungs temperatur bereitgestellt und die Homogenisierung durchge führt wird. Die einzelnen Rührabschnitte sind von gleichen Gewölben 6 überspannt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Rührabschnitt ist eine Zwischenwand 7 vorgesehen, die als Stützbogen ausgebildet ist. Mit 8 ist eine weitere Zwischen wand und mit 9 die Abschlußwand dargestellt, die ohne Stützbogen ausgeführt ist. Die mit der Schmelze in Kontakt stehenden Steine, die den Boden aller Rührabschnitte dar stellen, sind feuerfeste Steine 10, vorzugsweise aus Korund- Zirkon. Die Wandteile 11, die nicht mit der Schmelze in Berührung kommen, bestehen aus tonerdereichen Feuerfest steinen.

Die Rohstoffe werden über einen Beschickungskanal 12 in den Schmelzofen 1 eingebracht. Der Beschickungskanal 12 weist einen Druckdifferenzausgleich zum Ofen auf. Mit 13 ist eine Stahlkonstruktion für den Ofen und für seine Außenteile bezeichnet. Die Rohstoffe werden in einem Rohstoffwärmebehäl ter (Einfachvariante) erhitzt, deren antreibende und mecha nisch bewegliche Teile mit 15 bezeichnet sind. Über dem Rohstoffwärmebehälter 14 ist eine Abgas-Verbrennungskammer 16 mit auswechselbaren Vorfiltern dargestellt. Der Schmelzofen weist einen Ofenboden 17 für den Unterofen auf, auf dem Basaltplatten 18 verlegt sind. Zur Unterstützung der kreuz weisen Stoßfugen des Bodens der jeweiligen Rührabschnitte sind Wärmespeicherstützen 19 vorgesehen, die die Abdecksteine 20 für die Längsfugen aufnehmen und festlegen. Die normalen Schmelzbodensteine, die den Boden der Rührabschnitte bilden, sind mit 21, die Schmelzbodensteine mit Aussparungen, die die Ausbildung der Stufen vornehmen, sind mit 22 bezeichnet. Im ersten Rührabschnitt 2 ist ein Brückenstein 23 vorgesehen, der eine Oberflächensperre für die festen Teile der Gesamt mischung darstellt. In den einzelnen Rührabschnitten 2, 3, 4 und 5 ist jeweils eine Rührvorrichtung 24, 24′, 24′′, 24′′′ angeordnet, die das erwärmte, fließfähige Material in intensiver Bewegung hält. 25 bezeichnet einen Rekuperator, 26 die Abgasleitung zum Rohstoffwärmebehälter 14, 27 die Abgasleitung vom Wärmebehälter 14 zur Abgas-Verbrennungskam mer 16, und 28 den Rauchgasabzug für den Brenner, der vorzugsweise ein Querbrenner ist. Zur seitlichen Begrenzung des Flusses der Schmelze sind in den verschiedenen Rührab schnitten Randsteine 29 vorgesehen, die in Fig. 2 dargestellt sind. Das Gewölbe 6 wird von Widerlagern 30 aufgenommen, die ihrerseits mit Ankersäulen 31 befestigt sind, welche über Rollenlager 32 und Ankerschuhe 33 mit der Stahlkonstruktion 13 verbunden sind. 34 ist ein Zuganker, der die Ankersäulen 31 auf beiden Seiten miteinander verspannt.

Die Rührvorrichtungen 35 bestehen jeweils aus einzelnen, miteinander zusammenwirkenden trommel- bzw. zylinderförmigen Rührelementen (in Fig. 3 sind sieben dieser Rührelemente dargestellt), die einander so zugeordnet sind und relativ zueinander so in Rotation versetzt werden, daß das Material in möglichst gleichmäßiger, starker Bewegung gehalten wird. Hierzu ist der Abstand jeweils benachbarter Elemente gleich groß und relativ gering sowie die Drehzahl niedrig gewählt, um eine möglichst enge und gute Durchmischung und einen intensiven Kontakt zu erzielen.

Bei der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform, bei der eine getrennte Aufbereitung der Materialien zugrunde gelegt ist, werden drei gewichts- und volumenmäßig unter schiedliche Rohstoffeinheiten in die Rohstoff-Wärmevorrich tung 14 eingebracht, und zwar in der Menge einer Charge; hierunter ist zu verstehen, daß die Gesamtmenge, im Beispiel in der Reihenfolge Scherben, Substanz und zuletzt Gemenge über den Beschickungskanal 12 in den Ofen gelangt (es sind andere Varianten der Verteilung der Scherben/Fritte auf die Substanz und das Gemenge oder die Gesamtmischung möglich). Der Beschickungskanal 12 ist möglichst steil ausgebildet und entweder aus oxidationsfreiem Stahl oder abriebfester Gußschlacke gefertigt und gut isoliert. Die Anzahl der Chargen ist durch die Schmelzleistung pro Stunde bestimmt, die für den Ofen berechnet wird. Der Schmelzofen 1 beginnt mit dem Schmelzprozeß bereits in der Wärmevorrichtung 14, in der eine Vorerwärmung durchgeführt wird, bei der bereits Feststoffreaktionen eingeleitet und durchgeführt werden. Die für die erwünschten Chargen ausgelegte Wärmevorrichtung 14 weist eine Antriebs- und Bewegungsvorrichtung 15 auf, die Vibratoren umfaßt, mit deren Hilfe die Wärmevorrichtung ständig in Rüttelbewegung gehalten wird, damit das Material entsprechend einer stufenlos regelbaren Hubeinrichtung verteilt wird. Das Anheben des Materials ist sowohl an der Eingangsstirnseite als auch an der Ausgangsstirnseite möglich, um abwechselnd die Wärmestrahlung der umschließenden Strömungskanäle für die Ofenabgase mittels Strahlung auf das Wärmegut zu übertragen, wobei an der Bodenfläche Wärme auch durch Konvektion übertragen wird. Eine bodenseitig angeordne te Welle führt Bewegungen der Wärmevorrichtung in Form einer leichten Drehung nach links oder rechts aus. Die wahlweise Folgesteuerung ist mit herkömmlichen Meß- und Regeleinrich tungen automatisch steuerbar und kontrollierbar. Die Außen wände der Abgas-Strömungskanäle sind isoliert. Die Scherben/ Fritte für sich alleine können bis 400°C erwärmt werden. Da die Ofenabgase über die gut isolierte Leitung 26 vom Rekupe rator 25 mit einer Temperatur von etwa 800-900°C abgehen, ist bei einem hohen Lambda der Strömungswände zur Wärmevor richtung 14 ein solcher Wärmeübergang möglich, wenn die Bewegungsfolge zeitlich berechnet und eingehalten wird. Es können auch mehrere Wärmevorrichtungen nebeneinander auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet und auf Schienen nacheinander zum Abkippen in den Beschickungskanal 12 verfahren werden. Damit in diesem Kanal ein Anbacken der Rohstoffe verhindert wird, was zu Störungen führen würde, wird ein Differentialdruckausgleich zur Ofenatmosphäre im ersten Rührabschnitt durchgeführt (in der Zeichnung nicht dargestellt), mit deren Hilfe über eine geeignete Anbohrung im Rührabschnitt 2 der Ofendruck gemessen und über ein regelbares Ausgleichsgerät der Ofendruck im Beschickungskanal 12 geringfügig höher gesteuert wird, damit die Ofenhitze nicht durch den Kanal gepreßt wird.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform sind vier Abschnitte mit doppelreihig versetzten Rührelemen ten vorgesehen. Die Bodenfläche dieser Abschnitte unterbricht den Schmelzfluß nicht; zur Erzeugung einer längsaxialen Strömung sind stufenförmige Absätze vorgesehen. Anfang und Ende der Rührabschnitte 2, 3, 4, 5 sind so bemessen, daß eine optimale Strahlung bei Befeuerung mit Gas- oder Ölbrennern auf den Schmelzfluß erzielt wird. Ferner ist ein platzsparender Unterofen als Energiespeicher vorgesehen, der sich in Längsrichtung über im wesentlichen den gesamten Schmelzofen erstreckt und der mit Hilfsbrennern ausgerüstet ist, die bei Unterschreiten der Temperatur des Schmelzbodens aufgrund eines Wärmeverlustes wieder die erforderliche Kompensations wärme aus dem Energiespeicher zuführen, der durch den Ofenboden 17, die Basaltplatten 18 und die Wärmespeicher stützen 19 gebildet wird. Um zu vermeiden, daß im ersten Rührabschnitt 2 das ankommende Feststoffmaterial von der Strömung im Oberflächenbereich zum Oberlauf in den nächsten Rührabschnitt mitgerissen wird, ist die Brückensteinanordnung 23 vorgesehen.

Mit Rücksicht auf die Aggressivität des Schmelzgutes sollen die mit der Schmelze in Berührung kommenden feuerfesten Materialien mit hohem Korrosionswiderstand einen Eisengehalt von nicht mehr als 0,4% haben. Hierzu zählen alle Schmelzbo densteine 21 mit normalem rechteckförmigem Querschnitt, die Randsteine 29, der Brückenstein 23 im ersten Rührabschnitt, die teilweise ausgesparten Stufenbildnersteine 22 und sonstige Begrenzungen. Um die Stoßfugen des Schmelzbodens in dessen Länge und Breite aufgrund von im Laufe der Zeit auftretenden Auslaugungen oder Korrosionen davor zu schützen, daß Schmelze durch diese Fugen hindurchtritt, sind die Fugen mit längsseitig geformten Steinen unterfuttert. Diese Steine ebenso wie die vorgenannten Feuerfeststeine 10 weisen Zusammensetzungen mit Korund-Zirkon oder Chrom-Korund auf. Alle Zwischenwände der Rührabschnitte 2, 3, 4 und 5 bestehen aus einer tonerdereichen Aufmauerung feuerfester Steine, die auf einem Widerlager aufweisenden Stützbogen errichtet sind, der ähnlich wie das Gewölbe 6 von Ankersäulen 31, vorzugs weise mit Rollenlager und Ankerschuh beim Antempern überwacht und nachgezogen oder gelockert wird. Dies gilt auch für die Zuganker 34. Den Rauchgasabzügen 28 sind entgegengesetzt einmündende Brenner zugeordnet, deren Flamme jedoch auch schräg bzw. diagonal gerichtet sein kann, wie dies z. B. im Unterofen (nicht dargestellt) der Fall ist. Der Boden des Unterofens besteht aus Schamotte-Leichtbeton 17 und darauf verlegten Basaltplatten 18; er ruht z. B. auf Stahlplatten der Stahlkonstruktion 13. Auf dieser Stahlkonstruktion 13 ist auch die Abgas-Verbrennungskammer 16 angeordnet, in der die Abgase nach Durchströmen der Wärmevorrichtung 14 über die Abgasleitung 27 einströmen. In der Brennkammer sind vorzugs weise Leitplatten auswechselbar angeordnet, die mit Kassetten verschiedener Filterstoffe bestückt sind. Dabei kann es sich um Kalk zur Reduzierung eines Schwefelanteiles, Kohle oder dergl. handeln.

Die in der Zeichnung nicht dargestellte Gießvorrichtung ist ebenso wie die Formzu- und -abführungen an sich bekannt. Hierbei ist wesentlich, daß die Form vor jedem Einsatz vor allem in unebenen Teilen, Kanten und dergl. gekühlt wird und das verformte Produkt bei etwa 600-650°C in den Kühlofen gelangt, dort auf etwa 700°C aufgeheizt und langsam bis 720° gesteigert wird; im Anschluß daran setzt eine vorberechnete Kühlkurve ein, die die Erstarrung mit etwa 70-80% Kristall struktur und dem Rest Glasphase abschließt. Die Ablaufzeit, die mit der Gießzeitfolge übereinstimmen muß, beträgt etwa 6-8 Stunden.

Die dem Rührabschnitt 5 nachgeschaltete Anordnung kann auch seitlich positioniert sein, und der Kühlofen, der die Produktförderung mittels Rollen oder Geflechtband durchführt, kann parallel zur Ofenachse fortgesetzt werden. Die Rauch gaskanäle können mit Drossel- und/oder Umlenksperren ausge rüstet sein, um bestimmte angrenzende Ofenbereiche warm zu halten; diese Sperren sind vorzugsweise in das Ofenmauerwerk eingearbeitet.

Claims

1. Verfahren zum Schmelzen eines Rohstoffgemenges unter Zusatz einer umweltschädlichen, im wesentlichen aus Feststoffteilchen bestehenden Abfallsubstanz und von schmelzeigenen Scherben und/oder Fritte, durch Zufuhr von Wärmeenergie an die Schmelze, die durch Rühren in Bewegung gehalten wird, wobei die nach der Lufterhitzung für die Brenner genutzten Abgase eine berührungsfreie Erwärmung der zur Schmelze vorbereiteten Masse durchfüh ren und vor dem Kamin gefiltert werden, und wobei die erschmolzene Masse wahlweise verformt und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) von 100 Gewichtsprozent der Einsatzmasse mindestens ca. 20% Scherben und/oder Fritte aus der eigenen Schmelze und ca. 40% umweltschädlicher Abfallsubstanz sowie weitere ca. 40% (Rest) Gemenge, welches im wesentlichen aus Basaltsplit, Schwerspat, Kalzit, Li₂O, TiO₂ und P₂O₅ besteht und fachgerecht für Reaktionsabläufe aufgrund der chemischen Analyse der Abfallsubstanz abgestimmt ist, verwendet werden, daß die übrige Masse ohne Scherben/ Fritte zwangsgemischt und wie die Scherben/Fritte unter indirekter Vorwärmung aus der Enthalpie der Ofenabgase chargenweise übergeben und nach Erreichen der gewählten Temperatur durch einen geschlossenen Kanal, in welchem ein etwas höherer Druck als im Offeninneren herrscht, in den Ofen gebracht wird, und
b) im in seiner Längsachse in mehrere stufenförmige Abschnitte gegliederten Schmelzofen durch über die Breite jedes Abschnittes angeordnete Rührvorrichtungen bei entsprechend unterschiedlicher Temperatur sich vermischende Strömungen erzeugt werden, die die Homogenisierung und Reaktionen einleitende oder umsetzende Berührungen hervorbringen, wodurch atomare und/oder molekulare Umsetzungen entstehen, gasförmige Stoffe mit den Rauchgasen entweichen und die verfor mungsgerechte Schmelzmasse nach der Verformung in einem anschließenden Kühlofen durch ihre keim- und kristallbildenden Stoffe zwischen etwa 680° und 720°C sowie durch weitere temperaturgesteuerte Kühlung eine Verdichtung mit wenigstens 70% kristalliner Struktur erfährt, wobei durch die neue Struktur umweltumschäd liche, physikalisch und chemisch hochwertige Produkte entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche aller für die Schmelze bestimmten Rührabschnitte mit einem Flächeninhalt ausgelegt ist, der bei konventionellen Schmelzöfen einer spezifischen Schmelzleistung von mindestens 4 t/m²/d entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die vorgewärmten Rohstoffe aufnehmenden ersten Rührabschnitt, vorzugsweise durch Brenner, jeweils die Wärmemenge eingestrahlt wird, die die Masse etwa 100°C über ihre Liquidustemperatur bringt und sie fließfähig macht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chargenanteil an Scherben/Fritte eingeführt wird, und daß daran anschließend die Abfallsubstanz und das Gemenge getrennt gemischt und vorgewärmt in den ersten Rührab schnitt des Ofens eingebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherben/Fritte vor der Zwangsmischung wahlweise auf die Abfallsubstanz und das Gemenge aufgeteilt wird, und daß die vorgewärmten Massen getrennt in den Ofen einge bracht werden, wobei zuerst der Chargenanteil an Gemenge in den Ofen eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den ersten Ofenabschnitt eingebrachten Rohstoffe zuerst durch Wärmeenergie aus fossilen Brennstoffen zu einer plastischen Schicht aufgeschmolzen werden, und daß der Schmelzvorgang in der fließfähigen Masse mit Hilfe von Elektroden auf elektrischem Wege durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerabgase und/oder die aus der Schmelze abziehenden Abgase nach Durchführung ihrer Lufterwärmung im Rekuperator einen Teil ihrer Enthalpie zur Vorwärmung der Rohstoffe abgeben und anschließend über eine zweiteilige Brennkammer geführt werden, wobei ihre Eigentemperatur um mindestens 500°C erhöht wird und naszierende Verbindungen toxischer Art vernichtet oder auf einen geringen, zulässigen Wert reduziert werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Patentansprüchen 1-7, bestehend aus einem mit Rührvor richtungen ausgestatteten Schmelzofen, dessen Abgase zur Vorwärmung der Rohstoffe genutzt, im aufgeschmolzenen Zustand zu Produkten verformt und in einem Kühlofen entspannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Rohstoffe in der gewählten Zusammensetzung in über- und/oder nebeneinanderliegenden Behältern angeordnet und von Strömungskanälen für die Ofenabgase eingeschlossen sind, deren Außenwände isoliert und von einem Traggestell derart aufgenommen sind, daß die Behälter in Vibrationen versetzbar und über Drehpunkt lagerungen sowohl in der Längsachse als auch in der Querachse bewegbar sind, um die Rohstoffe sowohl durch Konvektion als auch durch Strahlung bis zur gewünsch ten Temperatur in der vorgesehenen Zeit zu erwärmen, wobei durch Öffnen eines Schiebers die Rohstoffe durch einen schrägen, gegenüber dem Schmelzofen druckdiffe renzierten feuerfesten Beschickungskanal in den Schmelzofen gelangen, und wobei ein Hitzeschild vorgesehen ist, das nach Durchsetzen der Charge die Öffnung des Beschickungskanals sperrt,
b) der Schmelzofen in seiner Längsachse in eine Mehrzahl von Rührabschnitten unterteilt ist, deren Boden wenigstens teilweise stufenförmig ausgebildet ist und die mit einer feuerfesten Wand auf Stützbögen errich tet sind, unter denen der Schmelzfluß jeweils in den anschließenden Abschnitt gelangt,
c) jeder Rührabschnitt eine sich im wesentlichen über seine gesamte Breite erstreckende Rührvorrichtung aufweist, die aus einzelnen rotierenden Rührelementen besteht, die gestaffelt angeordnet sind und mit einer einen optimalen Rühreffekt ergebenden Umfangsgeschwin digkeit angetrieben sind, derart, daß die Massenteile der Schmelze in- bzw. aneinandergeführt werden und durch Berührung miteinander reagieren,
d) ein Temperaturausgleichabschnitt im Anschluß an den letzten Rührabschnitt und nach einer Restentgasung vorgesehen ist, aus dem die verformungsgerechte Schmelze einer an sich bekannten Abgießmechanik kontinuierlich oder chargenweise zufließt und an schließend mit einer konstanten Temperatur zwischen 1150 und 1200°C die Schmelze in die jeweiligen Formen eingeführt wird, wobei insbes. nicht flächenebene Stellen der Form zusätzlich gekühlt werden, um durch rasches Erstarren der Außenhaut den Zustand des Anklebens, der bei etwa 700°C erreicht wird, zu verhindern, und
e) ein Kühlofen vorgesehen ist, in den das Produkt eingeleitet und bei ca. 700-720°C aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zur Keimbildung und Kristallisation gebracht sowie in einer auf ca. 8-10 Stunden abfallenden Temperaturkurve entspannt und in eine überwiegend kristalline Struktur bei hoher Verdichtung umgewandelt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufenabschnitte aus aneinandergereihten feuerfesten Platten bestehen, daß der erste Stufenab schnitt gegen den zweiten Stufenabschnitt in Längsrich tung ansteigend ausgebildet ist, der zweite und evtl. nachfolgende weitere Stufenab schnitte vom ersten Stufenabschnitt weg in Längsrichtung absteigend ausgebildet sind, die Stoß- und/oder Verbindungsfugen in beiden Richtungen abgestützt sind, und unterhalb des Schmelzbodens ein zumindest teilweise von Stützen gebildeter Energiespeicher ausgebildet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß Schmelzboden und Stützen aus energiespeicherndem und abstrahlendem Material bestehen, und Heizvorrich tungen vorgesehen sind, die die Bodenabstrahlung der Schmelzfläche kompensieren.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Stufenabschnitten rotierende, aus einer Mehrzahl von zylinderförmigen Rührelementen bestehende Rührvorrichtungen vorgesehen sind, die in die Schmelze tauchen und sie homogenisieren.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stufenabschnitte bildenden Platten einander überlappend in ansteigender bzw. absteigender Richtung angeordnet sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer des ersten Stufenab schnittes durch eine Trennwand in zwei etwa gleich große Teilkammern unterteilt ist, daß unterhalb der Trennkammer ein Durchlaß für das Durchfließen des Gemenges ausge bildet ist, und daß oberhalb der Trennkammer ein Freiraum vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand zwischen erstem und zweitem Stufenabschnitt einen Durchgang für das Gemenge in fließendem Zustand aufweist, und daß die untere Begrenzung des Durchganges als Überlaufschwelle ausgebildet ist, deren Oberkante etwas tiefer liegt als die Oberkante der Trennwand.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und weitere Stufenab schnitte so bemessen sind, daß der Abstand zur Mitte der Decke unter der ersten Stufe mehr als 500 mm und über der letzten Stufe weniger als 1200 mm beträgt.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen in Form von Platten in unterschiedlichen Höhenlagen, insbes. treppenförmig ausgebildet sind, daß die Platten am ablaufenden Ende und im unteren Bereich jeweils eine im Querschnitt rechteck förmige Ausnehmung haben, derart, daß die aneinander anschließenden Platten in Fließrichtung einander überlap pen.

17. Materialzusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Schadstoffsubstanz und glasig schmelzendem Rohstoffgemenge mit Zusätzen etwa 1 : 1 bei Abweichungen von +/-10% beträgt, und daß die gesamte Schmelzmasse einen Mindestanteil von ca. 20% als Fritte und/oder Scherben aufweist.

18. Materialzusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmasse etwa 40-45% schädlicher Feststoffsubstanz, etwa 10-12% CaO ein schließlich Anteilen anderer Komponenten, ca. 4-6% TiO₂, einschließlich Anteilen anderer Komponenten, etwa 2,5-3,5 P₂O₅, einschließlich Anteilen anderer Komponenten, sowie den Restbetrag in Form von feinkörnigem Basaltgra nulat aufweist.