DE4325726A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen als Recyclingrohstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Die Verwendung von Mineralwolleabfällen in großem Um­ fange als Recyclingrohstoff bei der Herstellung von Mine­ ralwolle wird seit langem angestrebt. Dabei sollen sowohl Produktionsabfälle verwertet werden, wie sie systemgemäß etwa beim Besäumen von Mineralwollebahnen anfallen, als auch von der Qualitätskontrolle zurückgewiesener Ausschuß. Nicht zuletzt ist anzustreben, auch bereits beim Käufer be­ nutzte Mineralwolleprodukte nach Ende der Nutzung zurück zu­ nehmen und zu verwerten. Die Mineralwolleabfälle fallen so­ mit in wechselnden Mengen für die Wiederverwertung an, und die anfallende Menge kann die Hälfte des insgesamt zur Er­ zeugung der Schmelze eingesetzten Rohstoffes ausmachen, al­ so im Verhältnis von 1 : 1 und mehr zu dem erschmolzenen fri­ schen Rohstoffgemenge stehen.

Ein erneutes Einschmelzen der Mineralwolleabfälle stößt jedoch auf eine Vielzahl technologischer Probleme. Ein Hauptproblem besteht darin, daß der überwiegende Teil der Mineralwolleabfälle organische Stoffe enthält, wie etwa das bei der Herstellung eines Mineralwollefilzes oder einer Mi­ neralwolleplatte verwendete Bindemittel, oder aber auch aus der Benutzung herrührende organische Rückstände wie z. B. Wurzelreste. Ein Eintrag des damit einhergehenden Kohlen­ stoffgehaltes in die Schmelze ist bei der Erzeugung von Steinwolle zwar grundsätzlich möglich, verändert aber die Schmelzenzusammensetzung in ungünstiger Weise und greift das Feuerfestmaterial der Schmelzwanne an; bei der Erzeu­ gung von Glaswolle ist ein merklicher Kohlenstoffeintrag in die Schmelze überhaupt nicht zulässig. In letzterem Fall kann ein Oxidationsmittel zugefügt werden, welches jedoch die Rohstoffkosten erhöht und die Abgasemission beeinflußt, so daß die Zugabe an kohlenstoffhaltigem Abfall jedenfalls auf geringe Werte begrenzt ist.

Zur Beseitigung des Kohlenstoffgehalts der Mineralwol­ leabfälle vor dem Einschmelzen in der Schmelzwanne ist es aus der FR-A-0 410 889 bekannt, die Mineralwolleabfälle in einem Tunnelofen einer Pyrolyse zu unterziehen. Hierzu wird der zerkleinerte Abfall in einer gewissen Schichthöhe im Tunnelofen von heißem Gas durchströmt und dabei ausgeglüht. Das Pyrolysegas ist inert oder weist gegenüber Luft nur einen soweit reduzierten Sauerstoffanteil auf, daß eine Bildung von Verbrennungszonen mit so lebhafter Verbrennung ausgeschlossen ist, daß infolge übermäßiger Energiefreiset­ zung ein Schmelzen des Rohstoffes stattfindet, bei dem or­ ganische Verunreinigungen in die Schmelze eingeschlossen werden könnten. Hingegen sollen in den Pyrolysegasen mitge­ rissene organische Gase im Prozeßkreislauf verbrannt und soll dadurch dem Pyrolysegas prozeßinterne Energie zuge­ führt werden, bevor es erneut durch die Mineralwolleabfälle geleitet wird.

Mit Rücksicht auf die hohen Verweilzeiten der Mineral­ wolleabfälle von z. B. einer Stunde im Pyrolyseofen ergibt sich eine geringe Anlagenleistung für einen gegebenen Inve­ stitionsaufwand. Da weiter auch externe Energie benötigt wird, die infolge der Abkühlung bis zum Einlegen in die Schmelze verloren ist, ergeben sich auch relativ hohe Ener­ giekosten. Insgesamt ist dieses Verfahren zwar technisch, nicht aber wirtschaftlich befriedigend.

Aus der EP-A-389 314 ist es andererseits bekannt, die Mineralwolleabfälle in einer Schmelzeinheit zu erschmelzen und dabei die organischen Verunreinigungen zu verbrennen. Dabei wird mit reinem Sauerstoff oder mit stark sauer­ stoffangereicherter Luft gearbeitet, um eine Hochtempera­ turverbrennung oberhalb des Schmelzespiegels zu erzielen, so daß das organische Verunreinigungsmaterial dort mög­ lichst vollständig verbrennt, bevor die bei dieser Verbren­ nung erzeugte Wärme zum Schmelzen der Mineralwolleabfälle an dieser Stelle führt. Abgesehen von Anlauf- bzw. Stütz­ brennern wird der überwiegende Anteil der Schmelzenergie aus der Hochtemperaturverbrennung der organischen Verunrei­ nigungen gewonnen.

Neben relativ hohen Investitionskosten fallen hier - außer relativ geringen Brennstoffkosten - doch erhebliche Kosten für den Sauerstoff an. Weiter erfordert der Umgang mit Sauerstoff im rauhen Produktionsbetrieb besondere Vor­ sichtsmaßnahmen, welche das Verfahren in anlagentechnischer und personeller Hinsicht verteuern. Weiter geht die hohe, im Abgas enthaltene Energie verloren, und bedarf das Abgas einer eigenen Abgasreinigung. Auch die Energie der erzeug­ ten Schmelze geht verloren, da die Schmelze in der Praxis über einen Feeder abgeleitet und gefrittet wird, und das Abfallmaterial dem Rohstoffgemenge der Schmelzwanne als Fritte beigefügt wird.

Die Erfindung geht von einer konventionellen, fossil befeuerten Schmelzwanne aus. Hierbei wird die Schmelzener­ gie durch die Verbrennung von Brennstoff, zumeist Brenngas, mit Verbrennungsluft mit Flammenbildung über der Oberfläche des Schmelzebades eingebracht. An der Unterseite der Schmelzwanne wird Schmelze abgezogen und einem Zerfase­ rungsaggregat zugeführt, welches diskontinuierliche Mine­ ralfasern erzeugt, die nach ihrer Ablage auf einem Produk­ tionsband die Mineralwolle bilden. Die Verbrennungsluft wird im Wärmetausch mit den Abgasen der Wanne vorgewärmt.

Die verbleibende Energie der Abgase wird sodann dazu ge­ nutzt, das Rohstoffgemenge vorzuwärmen, wonach die Abgase ggfs. nach einem weiteren Wärmetausch mit der Verbrennungs­ luft und nach entsprechender Reinigung in die Atmosphäre entlassen werden. Die Temperaturführung und die Zusammen­ setzung der Schmelze und der Abgase sind hierbei besonders kritische Parameter, da die Temperatur der Schmelze bei ihrer Zerfaserung genau eingehalten werden muß, und auch Schwankungen der Schmelzezusammensetzung mit entsprechenden Änderungen der Eigenschaften vermieden werden müssen. Die Abgaszusammensetzung soll möglichst konstant bleiben, um Anreicherungen der Schmelze mit bestimmten Stoffen zu ver­ meiden, welche beim Wärmetausch mit dem Rohstoffgemenge ausgefiltert und mit dem Rohstoffgemenge der Schmelze wie­ der zugeführt werden. Das System ist daher relativ empfind­ lich gegenüber allen stofflichen und energetischen Eingrif­ fen von außen, die den eingeregelten Zustand stören.

Da darüber hinaus Mineralwolleabfälle Wärmedämmeigen­ schaft haben, also somit bei ihrer Auflage auf der Schmelze relativ lange Zeit benötigt wird, bis die Schmelztemperatur auf der schmelzeabgewandten Seite erreicht ist, und darüber hinaus in der turbulenten Flammenströmung oberhalb des Schmelzebades zu Wolleflug und damit Abgasbelastung neigen, hat man bislang immer angestrebt, den Mineralwolleabfall - ggfs. nach Beseitigung seines Kohlenstoffgehaltes - gut durchmischt zusammen mit dem Rohstoffgemenge einzulegen. Auf diese Weise sollten die Mineralwolleabfälle ein möglichst homogener Teil des Rohstoffgemenges werden, um so den eingeregelten Betrieb möglichst wenig zu stören.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des An­ spruchs 8 angegebenen Gattung zu schaffen, mit denen die Verwendung von Mineralwolleabfällen als Recyclingrohstoffe auf kostengünstige Weise und dennoch ohne schädliche Ein­ flußnahme auf den Schmelzprozeß gelingt.

Verfahrenstechnisch erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1.

Dadurch, daß die Schmelze aus der zusätzlichen Schmelz­ einheit unmittelbar, d. h. in noch schmelzflüssigem Zustand in die Schmelzwanne geführt wird, und dort mit der aus dem frischen Rohstoffgemenge erzeugten Schmelze zusammengeführt wird, ergibt sich der energetische Vorteil, daß die Energie aus der Verbrennung der organischen Verunreinigungen für den Schmelzprozeß nutzbar gemacht wird. Soweit die zusätz­ liche Schmelzeinheit keine externe Energiezufuhr benötigte, und Mineralwolleabfälle im Verhältnis zum frischen Roh­ stoffgemenge im Verhältnis von 1 : 1 eingesetzt wurden, kann damit rund die Hälfte der Energie für den Schmelzprozeß ge­ spart werden, bei Einsatz zusätzlicher Fremdenergie ent­ sprechend weniger. Dadurch, daß das Abgas der zusätzlichen Schmelzeinheit ebenfalls der Schmelzwanne zugeführt und zu­ sammen mit dem Wannenabgas abgeführt wird, wird nicht nur der Energieinhalt des Abgases der zusätzlichen Schmelzein­ heit für die Vorwärmung der Verbrennungsluft sowie ggfs. auch nachgeschaltet des Rohstoffgemenges genutzt, sondern es erfolgt auch die Behandlung des Abgas es aus der zusätz­ lichen Schmelzeinheit zusammen mit dem Wannenabgas, ohne daß eigene anlagentechnische Investitionen hierfür erfor­ derlich sind.

Insgesamt ergibt sich ein Verbund zwischen der Schmelz wanne und der Schmelzeinheit, der einem Betrieb der Schmelzwanne ganz ohne Recyclingrohstoff, alleine mit fri­ schen Rohstoffgemenge, ganz ähnlich ist: Es wird sozusagen nur ein funktioneller Teil der Schmelzwanne ausgelagert zur zusätzlichen Schmelzeinheit, um dort unter hierfür optima­ len Bedingungen den Recyclingrohstoff statt des frischen Rohstoffgemenges zu erschmelzen, jedoch werden sowohl die Schmelze als auch das Abgas sogleich wieder zusammenge­ führt, so daß sich an den Anschlüssen der Schmelzwanne für Schmelze einerseits und Abgas andererseits kaum andere Be­ dingungen ergeben als bei Gewinnung der gesamten Schmelze aus frischem Rohstoffgemenge. Die zusätzliche Schmelzein­ heit ist somit gewissermaßen eine innere Angelegenheit des Komplexes Schmelzwanne ohne Außenwirkung, mit Ausnahme einer verminderten Befeuerung der Schmelzwanne. Insbeson­ dere ist es ohne nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb der Anlage möglich, jederzeit wieder auf Betrieb ohne Recyc­ lingrohstoff umzustellen oder schwankende Mengen Recy­ clingrohstoff zu verwerten.

Während es möglich ist, die zusätzliche Schmelzeinheit nach dem Vorbild der EP-A-389 314 aufzubauen und mit Sauer­ stoff oder sauerstoffangereicherter Luft zu beschicken, ist gemäß Anspruch 2 bevorzugt, daß auch die zusätzliche Schmelzeinheit mit Verbrennungsluft betrieben wird, die ebenfalls mittels der Wärmeenergie des Wannenabgases vorge­ wärmt ist. Mit Verbrennungsluft ist stets Luft atmosphäri­ scher Zusammensetzung gemeint. Dadurch entfallen alle Ko­ sten und besonderen Handhabungsmaßnahmen für Sauerstoff. Weiterhin ergibt sich auch hinsichtlich der zugeförderten Verbrennungsluft kein Unterschied gegenüber einem Normalbe­ trieb der Schmelzwanne ohne Recyclingrohstoff, und auch das anfallende Abgas entspricht in seiner Zusammensetzung und Menge weitestgehend dem im Normalbetrieb anfallenden Wan­ nenabgas.

Wenn weiter ein Teil der im Wärmetausch mit dem Abgas vorgewärmten Verbrennungsluft abgezweigt und in weiteren Wärmetausch mit weiterer, der zusätzlichen Schmelzeinheit zugeführter Verbrennungsluft zu deren Vorwärmung geführt wird, so ergibt sich hierdurch die Nutzung eines Teils der von den Abgasen abgegebenen Wärmeenergie zur Vorwärmung der Verbrennungsluft der zusätzlichen Schmelzeinheit, ohne daß aber tatsächlich die mit dem Abgas in Wärmetausch getretene Verbrennungsluft der zusätzlichen Schmelzeinheit zugeführt werden muß. Vielmehr kann hierfür eigene Verbrennungsluft gefördert werden, die jedoch über Wärmetausch von der am Abgas vorgewärmten Verbrennungsluft Wärmeenergie zu ihrer Vorwärmung erhält. Dies ist insbesondere dann von Bedeu­ tung, wenn aus konstruktiven Gründen der Druck der mit dem Abgas in Wärmetausch getretenen Verbrennungsluft zu gering für den Eintritt in die zusätzliche Schmelzeinheit ist, da zu dieser dann auf einfache Weise höher verdichtete Ver­ brennungsluft gefördert und auf ihrem Weg zur zusätzlichen Schmelzeinheit in Wärmetausch mit der Niederdruck-Verbren­ nungsluft geführt werden kann.

Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die für den Wärme­ tausch mit der weiteren Verbrennungsluft vorgesehene, abge­ zweigte Verbrennungsluft nach ihrem weiteren Wärmetausch stromauf des Wärmetauschers für das Abgas wieder der Ver­ brennungsluft für die Schmelzwanne zugeführt wird. Dadurch ergibt sich ein Kreislauf der abgezweigten Verbrennungsluft von der Abzweigstelle stromab des Wärmetauschers mit dem Abgas zu einer Rückführungsstelle stromauf des Wärme­ tauschers für das Abgas, an der die rückgeführte Verbren­ nungsluft mit der frisch geförderten Verbrennungsluft ge­ mischt und erneut in Wärmetausch mit dem Abgas gebracht wird. Dabei kann bei Bedarf der Vorwärmeffekt des mehrmali­ gen Durchlaufs durch den Wärmetauscher mit dem Abgas ge­ nutzt werden, um eine höhere Eintrittstemperatur der Ver­ brennungsluft in die Schmelzwanne zu erzielen als ohne einen solchen Kreislauf, wenn also die Verbrennungsluft zu 100% frisch mit ca. 20°C angesaugt würde.

In besonders bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird gemäß Anspruch 5 als Schmelzeinheit ein Schmelzzyklon verwendet. Schmelzzyklone sind an sich bekannt und werden insbesondere auf dem Gebiet der pyrometallurgischen Behand­ lung von Erzkonzentraten eingesetzt. Es wird verwiesen auf DE-C-23 48 105, DE-C-29 38 001, DE-C-29 52 330, DE-C- 31 01 369, DE-C-33 35 859, DE-A-33 74 099 und DE-C- 36 07 774, auf die wegen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen wird. Der Schmelzvorgang findet im Schmelzzyklon innerhalb der im Zy­ klon vorhandenen Flamme statt. Durch die hohen Strömungsge­ schwindigkeiten und den dadurch hervorgerufenen guten Wär­ meübergang werden Partikel sehr schnell aufgeschmolzen. Die Schmelze tritt mit dem Abgas durch ein konzentrisches Loch am Boden des Zyklones aus. Ähnlich wie im Falle der EP-A- 389 314 ist eine Nutzung auch der Verbrennungswärme der or­ ganischen Bestandteile für den Schmelzvorgang möglich, so daß sich ein reduzierter Energieverbrauch ergibt. In jedem Falle sollte jedoch soviel externer Brennstoff in den Schmelzzyklon eingeführt werden, daß eine angesichts der hohen Strömungsgeschwindigkeiten rasante und weitestgehend rückstandsfreie Verbrennung der organischen Verunreinigun­ gen gewährleistet ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß eine Vorzerkleinerung der Mineralwolleabfälle auf eine Partikelgröße < 2 mm erfolgt. Hierdurch ist eine für den Wärmeübergang insbesondere im Schmelzzyklon günstige Partikelgröße gewährleistet.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Schmelze aus der zusätzlichen Schmelzeinheit gemäß Anspruch 7 bis in geringe Höhe über den Spiegel des Schmel­ zebades geführt und von dort mit geringer kinetischer Ener­ gie in die Schmelze der Schmelzwanne eingeleitet. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Schmelzeneinleitung nicht zu lo­ kal starken Zirkulationsbewegungen in der Schmelzwanne führt, welche die Feuerfestausmauerung belasten und vorzei­ tig schädigen könnten.

Einrichtungstechnisch wird die Aufgabe durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.

Weil die Recyclingschmelze die in der zusätzlichen Schmelzeinheit auf gewandte Energie zwischenspeichert kann zusätzliche Energie zum Erschmelzen einer zwischenzeitlich erstarrten Recyclingschmelze vorteilhaft entfallen. Gleiches gilt in analoger Weise für das Recyclingabgas, welches ebenfalls durch die Einleitungseinrichtung direkt von der zusätzlichen Schmelzeinheit ohne wesentlichen Ener­ gieverlust zum Abgas der Schmelzwanne zugeführt wird. Durch die unmittelbare Verbindung der zusätzlichen Schmelzeinheit mit der Schmelzwanne mittels der Einleitungseinrichtung, und dem Zusammenfassen der Massenströme von Recycling­ schmelze und Schmelze einerseits sowie Recyclingabgas und Wannenabgas andererseits können vorteilhaft aufwendige zusätzliche Vorrichtungen für eine getrennte Führung der Massenströme eingespart werden.

Für die zusätzliche Schmelzeinheit ist gemäß Anspruch 9 eine separate Recycling-Verbrennungsluftzuführung mit einem Verdichter zum Ansaugen und Verdichten der Verbrennungsluft vorgesehen. Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Temperatur und der Druck der Recycling-Verbrennungsluft unabhängig von der Verbrennungsluft für die Schmelzwanne gewählt werden können. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß hierbei normale atmosphärische Luft Verwendung finden kann, was sich zu einer Ähnlichkeit des Recyclingabgases zum Wan­ nenabgas und der damit vereinfachten Zusammenfassung der Abgasströme zur Wärmenutzung und Nachbehandlung führt.

Der zur Aufbereitung der Verbrennungsluft für die Schmelzwanne separate Verbrennungsluftkreislauf gemäß Anspruch 10 dient dem Erreichen mehrerer Ziele gleichzei­ tig. Zum einen können Temperatur und Druck der Verbren­ nungsluft für die Schmelzwanne unabhängig von den entspre­ chenden Parametern der Recycling-Verbrennungsluft optimal für den Schmelzprozeß eingestellt werden. Zum zweiten ist es vorteilhaft möglich, einen Teil der im Rekuperator vor­ gewärmten Verbrennungsluft abzuzweigen, und zur Vorwärmung der Recycling-Verbrennungsluft dem Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen. Diesem abgezweigten Luftstrom kann darüberhinaus frische Umgebungsluft in der jeweils benötig­ ten Menge mittels der Zuführung zugemischt werden, so daß sich der volle Massenstrom durch den Rekuperator ergibt.

Die thermische Kopplung des Verbrennungsluftkreislaufes mit der Recycling-Verbrennungsluftzuführung durch den Wär­ metauscher ermöglicht es, daß die Wärme des Wannenabgases nicht nur zur Erwärmung der Verbrennungsluft für die Schmelzwanne ausgenutzt wird, sondern vorteilhaft auch für die Erwärmung der Recycling-Verbrennungsluft eingesetzt werden kann. Damit kann die Verwendung von Fremdenergie zur Erwärmung der Recycling-Verbrennungsluft eingespart werden.

Die Vorteile der Verwendung eines Schmelzzyklon als zusätzliche Schmelzeinheit gemäß Anspruch 11 sind bereits im Hinblick auf Anspruch 5 diskutiert worden. Insbesondere die extrem hohen Verbrennungsgeschwindigkeiten in der Wir­ belströmung im Brennraum garantieren eine rückstandsfreie Verbrennung der Verunreinigungen der Mineralwolleabfälle ohne eine Wiedereinlagerung der Verunreinigungen in die gewonnene Recyclingschmelze. Durch den Einsatz eines Schmelzzyklons wird der Verbleib der Verunreinigungen im Recyclingabgas erreicht.

Das Einbringen der Recyclingschmelze in die Schmelze in der Schmelzwanne erfolgt gemäß Anspruch 12 derart, daß die Recyclingschmelze mit geringer Geschwindigkeit aus geringer Höhe auf die Schmelze in der Schmelzwanne aufgelegt wird. Dadurch werden lokale Wirbelströmungen vermieden, so daß damit keine Störung des Temperaturprofils der Schmelze auf­ tritt. Zudem wird die mit starken Zirkulationsbewegungen einhergehende zusätzliche Belastung der Feuerfestausmaue­ rung der Schmelzwanne vermieden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 den Verfahrensablauf beim Mineralwollerecycling in Form eines Ablaufschemas, und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Schmelzwannen­ anordnung der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Schmelzwanne 1, in der sich eine Schmelze 2 befindet, mit einem Einleger 3 als Zuführein­ richtung versehen. Der Schmelzwanne 1 sind eine zusätzliche Schmelzeinheit 4 in der Form eines Zyklonofens sowie ein Rekuperator 5 zugeordnet. Weiter bilden ein Ventilator 6 und ein Gegenstrom-Wärmetauscher 7 zusammen mit Leitungen 8, 9, 10, 11, 12, 13 für Verbrennungsluft, einer Zuführung 14 und einer Verzweigung 15 einen Verbrennungsluftkreislauf 16. Ein Verdichter 17 bildet mit dem Wärmetauscher 7 und mit Leitungen 18, 19 für die Verbrennungsluft des Zyklon­ ofens eine Recycling-Verbrennungsluftzuführung 20.

Der Schmelzwanne 1 werden mittels des Einlegers 3 als Zuführeinrichtung eines Rohstoffgemenges 21, sowie durch die Leitung 8 für Verbrennungsluft vorgewärmte Verbren­ nungsluft und schließlich Brennstoff 22 zugeführt. Die gewonnene Schmelze 2 wird zu einem nicht näher dargestell­ ten Zerfaserungsaggregat 23 geleitet. Entstehendes Abgas der Schmelzwanne 1 strömt durch eine Leitung 24 zum Rekuperator 5.

Im Rekuperator 5 gibt das durch die Leitung 24 einströ­ mende Wannenabgas Wärmeenergie zur Vorwärmung an die durch die Leitung 10 vom Ventilator 6 geförderte und durch die Leitung 8 in die Schmelzwanne 1 strömende Verbrennungsluft ab. Danach strömt diese durch eine Leitung 25 vom Rekupera­ tor 5 zu einem nicht näher dargestellten Rohstoffvorwärmer, in welchem dem Wannenabgas Wärmeenergie zum Vorwärmen des Rohstoffgemenges 21 entzogen wird. Anschließend wird das abgekühlte Abgas durch nicht näher dargestellte Filter von Schadstoffen gereinigt und an die Umgebung abgegeben.

Der Verbrennungsluftkreislauf 16 ist dergestalt auf ge­ baut, daß Verbrennungsluft durch die Leitung 11 aus der Umgebung angesaugt und über die Zuführung 14 derjenigen Verbrennungsluft, die in der Leitung 12 heranströmt, beigemengt wird und dann gemeinsam durch die Leitung 10 zum Rekuperator 5 strömt. Im Rekuperator 5 wird dieser Verbren­ nungsluft Wärmeenergie vom Abgas übertragen. Die vorge­ wärmte Verbrennungsluft strömt dann durch die Leitung 8 zu der Schmelzwanne 1. Zuvor kann an der Verzweigung 15 ein Teil der vorgewärmten Verbrennungsluft abgezweigt und durch die Leitung 9 dem Wärmetauscher 7 zugeführt werden, in wel­ chem dieser Verbrennungsluft Wärmeenergie zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, die durch die Leitung 18 zum Wärme­ tauscher 7 strömt, entzogen wird. Diese dadurch etwas abge­ kühlte Verbrennungsluft wird durch die Leitung 13 vom Wär­ metauscher 7 zum Ventilator 6 weitergeleitet, und strömt wieder durch die Leitung 12 zur Zuführung 14. Hier wird diese Verbrennungsluft erneut mit der durch die Leitung 11 angesaugten Verbrennungsluft aus der Umgebung gemischt.

In der Recycling-Verbrennungsluftzuführung 20 wird Ver­ brennungsluft von der Umgebung mit Hilfe des Verdichters 17, der vorzugsweise ein Drehkolbenverdichter ist, verdich­ tet und durch die Leitung 18 dem Wärmetauscher 7 zugelei­ tet. Im Wärmetauscher 7 wird Wärmeenergie aus der durch die Leitung 9 einströmenden Verbrennungsluft des Verbrennungs­ luftkreislaufes 16 an die Verbrennungsluft der Recycling- Verbrennungsluftzuführung 20 übertragen. Diese vorgewärmte Verbrennungsluft strömt durch die Leitung 19 zu der Schmelzeinheit 4.

Der zusätzlichen Schmelzeinheit 4 werden weiterhin Brennstoff 26 sowie Förderluft 27 und Mineralwolleabfälle 28 zugeführt. Eine in der Schmelzeinheit 4 gewonnene Recyclingschmelze 29 als auch entstehendes Recyclingabgas 30 wird der Schmelzwanne 1 zugeführt.

Im Betrieb wird die Schmelzwanne 1 kontinuierlich mit frischem Rohstoffgemenge 21, beispielsweise 10 Tonnen Basalt pro Tag, über den Einleger 3 als Zuführeinrichtung beschickt. Die Befeuerung der Schmelzwanne 1 erfolgt konventionell mit fossilem Brennstoff, der in diesem Fall in Form des Brennstoffes 22 der Schmelzwanne 1 zugeführt wird, um die notwendige Wärmeenergie für die Erzeugung der gewünschten Glasschmelze 2 zur Verfügung zu stellen. Der Eintrag der Wärmeenergie erfolgt über die Oberfläche des Schmelzbades durch die Verbrennung des Brennstoffes 22 mit der durch die Leitung für Verbrennungsluft 11 herangeführ­ ten Verbrennungsluft, welche vorgewärmt ist. Die Schmelze 2 wird kontinuierlich an der Unterseite der Schmelzwanne 1 abgezogen und einem Zerfaserungsaggregat 23 zugeführt, wel­ ches 21 Tonnen Glaswolle pro Tag erzeugt.

Zusätzlich zum frischen Rohstoffgemenge 21 kann 1350°C heiße Recyclingschmelze 29 gemeinsam mit dem 1500°C heißen Recyclingabgas 30 aus der Schmelzeinheit 4 dem Schmelzbad 1 zugeführt werden.

Das Recyclingabgas 30 vermischt sich mit dem Abgas aus dem Verbrennungsprozeß der Schmelzwanne 1 und wird als 1400°C heißes Wannenabgas durch die Leitung 24 dem Rekuperator 5 zugeführt. Im Rekuperator 5 dient das 1400°C heiße Wan­ nenabgas zur Vorwärmung der durch die Leitung für Verbren­ nungsluft 10 herangeführten Verbrennungsluft und danach weiter zur Vorwärmung des frischen Rohstoffgemenges 21. Anschließend wird das Wannenabgas noch in Filtern weiter behandelt, um die Schadstoffe zu entfernen.

Der Verbrennungsluftkreislauf 16 beginnt mit dem Ansaugen der Verbrennungsluft durch die Leitung 11 aus der Umgebung mit 20°C. Die angesaugte Verbrennungsluft wird bei der Zuführung 14 der in der Leitung 12 mit Hilfe des Ventilators 6 herangeführten Verbrennungsluft zugeführt und mit ihr gemischt. Die in der Leitung 12 herangeführte Ver­ brennungsluft hat zuvor im Wärmetauscher 7 Wärmeenergie an die Verbrennungsluft, welche durch die Leitung 18 zu deren Vorwärmung auf die für die Einleitung in die zusätzliche Schmelzeinheit 4 gewünschte Temperatur herangeführt wird, abgegeben. Die Verbrennungsluft in der Leitung 10 strömt dann durch den Rekuperator 5 und nimmt dabei Wärmeenergie vom Wannenabgas auf, um danach einen Teil der vorgewärmten Verbrennungsluft an der Verzweigung 15 wieder in den Verbrennungsluftkreislauf 16 zurückzuleiten und den anderen Teil als vorgewärmte Verbrennungsluft durch die Leitung 8 der Schmelzwanne 1 zuzuführen.

Die Verbrennungsluft der Recycling-Verbrennungsluftzu­ führung 20 für die zusätzliche Schmelzeinheit 4 wird ebenfalls von der Umgebung angesaugt, danach mit Hilfe des Verdichters 17 auf den Systemdruck in der Schmelzeinheit 4 von ca. 1,3 bar verdichtet und im Wärmetauscher 7 durch Zufuhr von Wärmeenergie aus der in der Leitung 9 geförder­ ten Verbrennungsluft auf die gewünschten 650°C erhitzt.

Die in Fig. 1 beschriebene und in Fig. 2 schematisch dargestellte zusätzliche Schmelzeinheit 4 ist im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel nach Art eines Schmelzzyklons aus­ gebildet, jedoch kann auch eine geeignete andere ofenartige Ausbildung in Frage kommen.

Die Schmelzeinheit 4 besteht im wesentlichen aus einem Schmelzzyklon 31, der wiederum im wesentlichen aus einer vorzugsweise zylindrischen Wand 32, einem Deckel 33 mit einer trichterförmigen Einfüllvorrichtung 34 für die Mine­ ralwolleabfälle 28 und einem Boden 35 mit einem Auslaß 36 für die Recyclingschmelze 29 und das Recyclingabgas 30 auf­ gebaut ist. Der Schmelzzyklon 31 ist von einer Kühleinrich­ tung 37 ummantelt, die einen Kühlwassereinlaß 38 und einen Kühlwasserauslaß 39 aufweist. Des weiteren verfügt der Schmelzzyklon 31 über eine Verbrennungsluftzuführung 40 und eine Brennstoffzuführung 41. Der Schmelzzyklon 31 ist im Beispiels falle unmittelbar neben der Schmelzwanne 1 angeordnet und in Fig. 2 ist das direkte Zusammenwirken mit dieser veranschaulicht.

Über die Einfüllvorrichtung 34 werden mit Hilfe der Förderluft 27 die Mineralwolleabfälle 28 dem Schmelzzyklon 31 zugeleitet. Der Brennstoff 26 wird durch die Brennstoff­ zuführung 41, welche rohrförmig ausgebildet sein kann und konzentrisch in Strömungsrichtung in der Strahlmitte der ebenfalls dort zugeführten, vorgewärmten Verbrennungsluft angeordnet ist, eingebracht. Die Verbrennungsluft 19 und der Brennstoff 26 vermischen sich und strömen als Gemisch in den Schmelzzyklon 31.

Die dem Schmelzzyklon 31 zugeführten Mineralwolleabfäl­ le 28 sowie die mit dem Brennstoff 26 vermischte Verbren­ nungsluft, welche in den Schmelzzyklon 31 eingeblasen wer­ den, verbrennen im Brennraum 47 des Schmelzzyklon 31 in einer starken Wirbelströmung 48. Die dabei entstehende Recyclingschmelze 29 und das entstehende Recyclingabgas 30 strömen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Auslaß 36 des Schmelzzyklons 31 in eine Einleitungseinrich­ tung 43 und von dort zur Schmelzwanne 1.

Hierbei strömen die Recyclingschmelze 29 über eine nicht näher dargestellte Schmelzeführung 42 und das Recyclingabgas 30 gemeinsam durch die Einleitungseinrich­ tung 43 in die Schmelzwanne 1, die durch ein Deckengewölbe 44 thermisch abgeschlossen und über eine Öffnung 45 mit der Einleitungseinrichtung 43 verbunden ist. Über den Einleger 3 wird der Schmelzwanne 1 frisches Rohstoffgemenge 21 zuge­ führt. Die Recyclingschmelze 29 aus dem Schmelzzyklon 31 strömt durch die Einleitungseinrichtung 43 und wird durch eine geeignete Auflegevorrichtung 46 zum Eintritt in die Schmelze 2 mit einer Relativgeschwindigkeit zur Schmelze 2 nahe bei null aus geringer Höhe der Schmelze 2 sanft zugeführt.

Im Betrieb erfolgt das Einblasen der Verbrennungsluft in den Schmelzzyklon 31 durch die Verbrennungsluftzuführung 40 als konzentrischer Mantel um den Brennstoff 26, vorteil­ haft mit einem Anfangsdrall, dergestalt, daß durch die Wir­ belströmung in der Verbrennungszone im Brennraum 47 für eine einwandfreie, rückstandslose Verbrennung der Verunrei­ nigungen in den Mineralwolleabfällen 28 und deren Erschmel­ zung selbst ohne Wiedereinschluß vorhandener Verunreinigun­ gen gesorgt ist.

Im Schmelzzyklon selbst werden bei entsprechender Tem­ peratur die zugegebenen Mineralwolleabfälle 28 aufgeschmol­ zen und die anhaftenden oder eingelagerten Verunreinigungen freigesetzt und verbrannt. Dabei wird vorteilhaft der Ener­ gieeintrag durch kohlenstoffhaltige Verunreinigungen in den Mineralwolleabfällen ausgenutzt. Die starke Wirbelströmung 48 im Brennraum 47 sorgt für eine vollständige Verbrennung der Verunreinigungen sowie dafür, daß die Verunreinigungen nicht wieder in die frisch gewonnene Recyclingschmelze 29 mit eingeschlossen, sondern im Recyclingabgas 30 abgeführt werden. Das Recyclingabgas 30 wird dem Abgas aus der Schmelzwanne 1 zugeschlagen und in einem nachgeschalteten Filter von Verunreinigungen gereinigt, nachdem die Wärme­ energie zum Vorwärmen von Verbrennungsluft und Rohstoffge­ menge 21 genutzt worden ist.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen als Recyclingrohstoff. Der Schmelzwanne zur Erzeugung der Schmelze aus Rohstoffgemenge ist dabei eine zusätzliche Schmelzeinheit zugeordnet, mit Hilfe derer eine Recyclingschmelze aus den Mineralwolleab­ fällen gewonnen wird, die wunschgemäß in Qualität und Zusammensetzung der aus Rohstoffgemenge gewonnenen Schmelze entspricht. Die Recyclingschmelze wird der Schmelze in der Schmelzwanne durch eine geeignete Einleitungsvorrichtung zugeführt. Das Recyclingabgas aus der zusätzlichen Schmelz­ einheit wird dem Wannenabgas zugeleitet und das Abgasge­ misch zur Vorwärmung von Verbrennungsluft und Rohstoffge­ menge herangezogen. Durch die Teilung der "Schmelzebereitung" in die konventionelle Schmelzeerzeugung aus Rohstoffgemenge in der Schmelzwanne und die gleichzei­ tige Schmelzeerzeugung aus Rohstoffabfällen in einer zusätzlichen Schmelzeinheit, deren Schmelzeprodukte wie auch das Abgas unmittelbar der Schmelzwanne zugeführt wer­ den, ist es erstmals möglich, die komplexe Regelung der Verfahrensparameter bei der konventionellen Schmelzeerzeu­ gung von der nicht minder delikaten Regelung der Verfah­ rensparameter beim Erschmelzen von recyclebaren Rohstoffab­ fällen getrennt vorzunehmen und damit auch zu optimieren. Die Zusammenfassung der Massenströme der Schmelzen sowie der Abgase ab der Schmelzwanne ermöglicht eine optimale Wärmeenergierückführung der im Abgas gespeicherten Wärme durch den Einsatz von Wärmetauschern und eine konventionel­ le Weiterverarbeitung der Schmelze zu Mineralwolleproduk­ ten.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen (28) als Recyclingrohstoff,
bei dem ein Rohstoffgemenge (21) einer Schmelzwanne (1) zugeführt und dort mittels derjenigen Energie erschmolzen wird, die ein zugeführter Brennstoff (22) bei seiner Verbrennung mit zugeführter und im Wärmetausch mit dem Abgas vorgewärmter Verbrennungsluft freisetzt,
bei dem die so erzeugte Schmelze (2) zu diskontinuier­ lichen Fasern ausgezogen wird, welche zur Bildung der Mineralwolle als Wirrlage abgelegt werden, und
bei dem ein Teil der Schmelze (2) aus Mineralwolleabfällen (28) stammt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Erschmelzen der Mineralwolleabfälle (28) eine zusätzliche, mit der Verbrennung von Brennstoff (26) be­ triebene Schmelzeinheit (4) verwendet wird, daß die in der zusätzlichen Schmelzeinheit (4) erzeugte Recyclingschmelze (29) der Schmelzwanne (1) zugeführt wird, und
daß das Recyclingabgas (30) der zusätzlichen Schmelzeinheit (4) dem Wannenabgas zugeführt und zusammen mit diesem in Wärmetausch mit der Verbrennungsluft für die Schmelzwanne geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zusätzliche Schmelzeinheit (4) mit Verbrennungsluft betrieben wird, die ebenfalls mittels der Wärmeenergie des Wannenabgases vorgewärmt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der im Wärmetausch mit dem Abgas vorgewärmten Verbrennungsluft abgezweigt und in weiterem Wärmetausch mit weiterer, der zusätzlichen Schmelzeinheit (4) zugeführten Verbrennungsluft zu deren Vorwärmung geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Wärmetausch mit der weiteren Verbrennungs­ luft vorgesehene, abgezweigte Verbrennungsluft nach ihrem weiteren Wärmetausch stromauf des Wärmetauschers (7) für das Abgas wieder der Verbrennungsluft für die Schmelzwanne (1) zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Schmelzeinheit (4) ein Schmelzzyklon (31) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralwolleabfälle (28) vor der Einführung in die Schmelzeinheit (4) auf eine Partikelgröße < 2 mm zerkleinert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingschmelze (29) aus der zu­ sätzlichen Schmelzeinheit (4) bis in geringe Höhe über den Spiegel des Schmelzebades geführt und mit geringer kineti­ scher Energie in die Schmelzwanne (1) eingeführt wird.

8. Einrichtung zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen (28) als Recyclingrohstoff, mit einer Schmelzwanne (1), einem als Rekuperator (5) ausgebildeten Wärmetauscher zur Führung der Wannenabgase in Wärmetausch mit der Verbrennungsluft, einer Zuführung für Brennstoff (22) zur Erzeugung der Schmelzwärme und einem Einleger (3) als Zuführeinrichtung für ein Rohstoffgemenge (21), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch,
eine zusätzliche, mit der Verbrennung von Brennstoff (26) betriebene Schmelzeinheit (4),
eine Einleitungseinrichtung (43) für Recyclingschmelze (29) aus der zusätzlichen Schmelzeinheit (4) in die Schmelzwanne (1),
und eine Strömungs-Führungseinrichtung zur Zufuhr des Recyclingabgases (30) der zusätzlichen Schmelzeinheit (4) zu dem Wannenabgas vor dessen Eintritt in den als Rekuperator (5) ausgebildeten Wärmetauscher.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft für die zusätzliche Schmelzeinheit (4) mit Hilfe eines Verdichters (17) mittels einer Recycling-Verbrennungsluftzuführung (20) zu einem weiteren Wärmetauscher (7) sowie von dort zur zusätzlichen Schmelzeinheit (4) führbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbrennungsluft eines Verbrennungsluftkreislaufes (16) vom weiteren Wärmetauscher (7) über den als Rekuperator (5) ausgebildeten Wärmetauscher zur Schmelzwanne (1) leitbar ist, daß im Verbrennungsluftkreislauf (16) zwischen dem Wärmetauscher (7) und dem Rekuperator (5) ein Ventilator (6) sowie eine Zuführung (14) für Verbrennungsluft vorgesehen sind, daß mit Hilfe der Zuführung (14) dem Verbrennungsluftkreislauf (16) weitere Verbrennungsluft aus der Umgebung zumischbar ist, und daß zwischen dem als Rekuperator (5) ausgebildeten Wärmetauscher und der Schmelzwanne (1) eine Verzweigung (15) zur Rückführung von Verbrennungsluft zum Wärmetauscher (7) vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Schmelzeinheit (4) ein Schmelzzyklon (31) vorgesehen ist, wobei dem Schmelzzyklon (31) Förderluft (27) sowie Mineralwolleab­ fälle (28) zuführbar sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Recyclingschmelze (29) mit geringer Geschwindigkeit aus geringer Höhe auf die Schmelze (2) in der Schmelzwanne (1) zuführbar ist.