DE69106523T2 - Verfahren und ofen zur vorbereitung einer schmelze für mineralfaserherstellung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung einer Schmelze für die Herstellung von Mineralfasern, umfassend das Einbringen eine Ausgangsmaterials in Form von festen Mineralien am oberen Ende eines Schachtofens, der an seinem unteren Ende mindestens eine Verlängerung in seitlicher Richtung hat, um eine Materialsäule zu bilden, die in dem verlängerten Teil des Schachtofens eine geneigte Oberfläche hat, und das Erhitzen des Ausgangsmaterials, um es zu schmelzen, mit einem oder mehreren Brennern, von denen ein heißer Gasstrom gegen die geneigte Oberfläche ausgestoßen wird, und das Abführen der Schmelze von Boden des Schachtofens
• Das US-Patent Nr. 4 422 862 beschreibt ein Verfahren zur Verwendung von Altglas mit darauf befindlichem organischen Material, mit den Schritten der Zufuhr ungeschmolzenen Glasmaterials zu einem Glasschmelz-Birnenofen zur Bildung einer Schicht des Materials an der Oberseite des geschmolzenen Glases im Ofen und der Zufuhr des Altglases zur Oberseite der Schicht, um zu ermöglichen, das organische Material abbrennen zu lassen, bevor das Altglas zu schmelzen beginnt.
• Das US-Patent Nr. 4 381 934 beschreibt ein Verfahren zum Verflüssigen von Glasmaterial in einer Birne, die eine stabile Schicht Glasmaterial enthält, mit den Schritten der Zufuhr des Glasmaterials in die Birne, um eine vorübergehende Schicht Glasmaterial auf der stabilen Schicht zu bilden, der Versorgung der Birne mit Wärme, um die vorübergehende Schicht zu schmelzen, wobei die derart gebildete Schnelze von der stabilen Schicht abrinnt, und dem Ergänzen der vorübergehenden Glasschicht durch Zufuhr weiteren Glasmaterials auf die stabile Schicht, um das Volumen der stabilen Schicht im wesentlichen konstant zu halten.
• Bei der Herstellung von Mineralfaserprodukten werden beträchtliche Mengen an Abfallmaterialien gebildet. Solche Abfallmaterialien können z.B. aus abgetrennten Teilen (Randabfällen) von Mineralfaserbahnen, Mineralfaserbahnen- Ausschuß oder Teilen solcher Bahnen bestehen. Solche Abfallmaterialien enthalten zwar gewöhnlich ein Bindemittel, haben aber vom Bindemittel abgesehen eine für die Schmelzeherstellung erwünschte Zusammensetzung.
• Bislang ist Mineralfaserabfallmaterial durch Deponieren auf einem für solche Zwecke geeigneten Deponiegelände entsorgt worden. Allerdings ist es fortschreitend ein ernstes Problem geworden, geeignete Deponieglände zu finden, was teilweise durch die Tatsache begründet ist, daß der Betrag an Abfallmaterial sehr groß ist, und teilweise dadurch, daß das Abfallmaterial ungehärtetes Bindemittel enthalten kann, welches die giftige Substanz Phenol enthält.
• Weiters sind die Kosten zum Deponieren stark angestiegen.
• Anstatt solche Abfallmaterialien durch Deponieren auf solchen geeigneten Deponiegeländen zu entsorgen, ist daher wünschenswert, sie in eine Schmelze umzuwandeln und die so gebildete Schmelze zur Mineralfaserherstellung zu verwenden.
• Daher ist versucht worden, das mit den gewöhnlichen Ausgangsmaterialien gemischte Abfallmaterial in den Schachtofen einzubringen, doch hat dies Probleme beim Betrieb des Schachtofens aufgeworfen. Der Grund hiefür ist der, daß das mit den gewöhnlichen Ausgangsmaterialien für einen Schachtofen gemischte Abfallmaterial den erwünschten Strom der heißen Gase durch den Schachtofen nachträglich beeinflußt.
• Außerdem wird bei diesem Verfahren kein vollständiger Abbau des Bindemittels erreicht und stattdessen das Bindemittel unter Bildung unannehmbarer Emissionsprodukte pyrolisiert, die nachfolgend in einem folgenden, stark kostenerhöhenden Nachverbrennen entsorgt werden müssen.
• Es ist wohlbekannt, aus der Mineralfaserherstellung stammende Abfallmaterialien zu zerkleinern, indem sie in eine Schlagmühle eingebracht werden und das derart gemahlene Gut mit einem Bindemittel, z.B. in Form von Lehm, gemischt wird und daraus Briketts hergestellt werden, die in einem Gemisch mit den gewöhnlichen Ausgangsmaterialien zum Beschicken herkömmlicher Schachtöfen verwendet werden.
• Allerdings ruft die Verwendung solcher Bricketts verschiedene Störungen hervor. Dabei steigern sie die Bildung schäumender Schmelze, und das Problem der Vermeidung aus dem Bindemittel freigesetzter unerwünschter Emissionsprodukte bleibt ungelöst.
• Darüberhinaus ist die Brickettherstellung teuer, da die Herstellung ein arbeitsaufwendiges und kostensteigerndes Verfahren umfaßt und da eine kostspielige eigene Brickettanlage zur Durchführung des Verfahrens nötig ist.
• Ziel der Erfindung ist die Nutzung aus der Mineralfaserherstellung stammender Mineralfaserabfälle bei der Herstellung einer Mineralschmelze in einfacher und wirksamer Weise.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Verfahren der im einleitenden Teil des Anspruches 1 erwähnten Art erreicht, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abfallprodukte aus Mineralfasern auf die geneigte Oberfläche der Materialsäule aufgebracht werden.
• Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß das Aufbringen des Abfallmaterials auf die Oberfläche des Ausgangsmaterials den Durchtritt der heißen Gase durch die Materialsäule nicht nachteilig beeinflußt und daß die Temperatur an der geneigten Oberfläche der Materialsäule sehr hoch, nämlich etwa 1300ºC und somit erheblich höher als die 800ºC ist, die zum vollständigen Abbau des Bindemittels und zu seiner Umsetzung in harmlose Bestandteile, nämlich in erster Linie CO&sub2; und Wasserdampf, erforderlich sind, sodaß der Bedarf an besonderen Nachverbrennungseinrichtungen beseitigt ist.
• Der Grund, warum das aufgebrachte Abfallmaterial den Durchtritt der heißen Gase durch die Materialsäule nicht abträglich beeinflußt, ist der, daß das Abfallmaterial zum Teil, weil es eine große Oberfläche hat (der Oberflächenbereich je Volumseinheit des Abfallfasermaterials ist bis zu 20 000 mal höher als der entsprechende Betrag des Ausgangsmaterials), zum Teil, weil es eine hohe Strahlungsintensität in dem Teil des Ofens gibt, in den der Abfall eingebracht wird, und zum Teil, weil wie erwähnt die Temperatur an dieser Stelle sehr hoch ist, rasch geschmolzen wird.
• Außerdem hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich die Schmelze aus dem Abfall in kleine Ströme der Schmelze umsetzt, die bloß einen kleinen Teil der geneigten Oberfläche bedecken und daher die heißen Verbrennungsgase am Durchströmen der geneigten Oberfläche sowie aufwärts durch die Materialsäule nicht behindern, um hiedurch die erforderliche Erhitzung des Ausgangsmaterials zu erzeugen, die eine Voraussetzung für das Schmelzen des Ausgangsmaterials im verlängerten Teil des Schachtofens ist.
• Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Brikettherstellung vermieden ist und daher das Abfallmaterial nicht gemahlen werden braucht, was erforderlich ist, wenn das Abfallmaterial zur Brikettherstellung genutzt wird.
• Als Ergebnis sind die Staubbelästigungen in Verbindung mit der Vorbehandlung des Abfallmaterials beseitigt oder verringert.
• Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß demgemäß wegen des raschen Schmelzens eine minimale Staubemission im Rauchgas erzielt wird.
• Die besten Ergebnisse werden durch gleichzeitiges Aufbringen des Abfallmaterials auf die geneigte Oberfläche an mehreren Stellen, z.B. auf demselben Niveau, erzielt.
• Das Einbringen kann in einer Anzahl verschiedener Wege durchgeführt werden, z.B. mittels Zellenschleusen, Schneckenförderern oder Kolben oder pneumatisch.
• Anstatt mehrere Einrichtungen zum Einbringen des Abfallmaterials in den Ofen anzuwenden, kann das Einbringen auch an einer Stelle durchgeführt werden, wobei Einrichtungen zum Verteilen des eingebrachten Materials über die genannte geneigte Oberfläche vorgesehen sein können.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abfallmaterial vor dem Einbringen in den Ofen in Stücke zerkleinert, die eine derartige Größe haben, daß sie eine Länge unter 100 mm, vorzugsweise 50 mm als größte Abmessung haben.
• Die Zerkleinerung des zum Einbringen in den Ofen verwendeten Abfallmaterials kann z.B. in einer Schlagmühle oder Reibvorrichtung durchgeführt werden.
• Weiters bezieht sich die Erfindung auf einen Ofen zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
• Der erfindungsgemäße Ofen umfaßt einen Schacht, der an seinem oberen Ende mit einer Einrichtung zum Einbringen eines Ausgangsmaterials und mit einer Einrichtung zum Ausstoßen von Rauchgas versehen ist und der an seinem unteren Ende mindestens eine Verlängerung in seitlicher Richtung hat, wobei diese Verlängerung derart ausgebildet ist, daß das Ausgangsmaterial darin eine Materialsäule bildet, die eine geneigte Oberfläche hat, und wobei ein oder mehrere Brenner angeordnet sind, um einen heißen Gasstrom gegen die geneigte Oberfläche auszustoßen, und wobei der Ofen eine Einrichtung zur Abgabe einer Schmelze hat. Der Ofen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine Einrichtung umfaßt, um Abfallmaterialien aus Mineralfasern auf die geneigte Oberfläche der Materialsäule aufzubringen.
• Das Schmelzen des Ausgangsmaterials, einschließlich des Abfallmaterials, wird vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Gas- und/oder Ölbrenner durchgeführt, die in solcher Weise angeordnet sind, daß der Strom der darin erzeugten heißen Verbrennungsgase um wesentlichen senkrecht zu der geneigten Oberfläche gerichtet ist, wodurch das Schmelzen überwiegend in Nähe der geneigten Oberfläche hervorgerufen wird.
• Falls die Mineralfasermenge ein Bindemittel und/oder andere organische Substanzen enthält, so kann der Strom der heißen Verbrennungsgase einen Überschuß an Sauerstoff enthalten oder Sauerstoff getrennt zugeführt werden, um sicherzustellen, daß das Bindemittel und gegebenenfalls andere organische Substanzen vollständig in harmlose Produkte umgesetzt werden. Das Bindemittel stellt typischerweise etwa 2 Gew.-% des Abfallmaterials dar.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ofens weist eine Schmelzesammelkammer auf, die mit dem verlängerten Teil des Ofens verbunden ist und die vorzugsweise mit einer Einrichtung, z.B. in Form von Gas- und/oder Ölbrennern zur Behandlung der Schmelze versehen ist.
• Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ofens zeigen; es zeigen
• Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Ofen nach der Linie 1-1 in Fig. 2 und
• Fig. 2 den Ofen gemäß Fig. 1 von oben gesehen.
• Der in den Zeichnungen gezeigte Ofen weist einen Schacht 1 mit einer Dosiereinrichtung 2 zum Einbringen des Ausgangsmaterials 3 in den oberen Teil des Schachtes 1 auf. Weiters ist im Schacht 1 ein Abgabedurchlaß 4 für Rauchgas vorgesehen.
• Außerdem weist der Ofen einen Ofenboden 5 auf, der sich vom Schacht 1 unter Bildung einer Ofenkammer 6 erstreckt, die von einer Deckwand 7 und einer Stirnwand 8 begrenzt ist. Der Ofen weist ferner eine Schmelzesammelkammer 9 auf, die an die Schmelzkammer 6 angeschlossen ist, wobei die Schmelzesammelkammer 9 mit einem Schmelzeauslaß 10 samt einem pneumatisch gesteuerten Auslaßventil 11 und einer Deckwand 12 versehen ist.
• In der Deckwand 7 sind drei Zufuhrleitungen 13 ausgebildet, von denen jede Leitung an eine Dosiervorrichtung in Form eines Schneckenförderers 14 mit einem Motor 15 und einem Zufuhrtrichter angeschlossen ist.
• Der Ofen weist ferner drei Gasbrenner 17, die schräg in der Stirnwand 8 montiert sind, und einen zusätzlichen Gasbrenner 18 auf, der vertikal in der Deckwand 12 montiert ist.
• Die Betriebsweise des beschriebenen Ofens ist die folgende:
• Das Ausgangsmaterial wird mittels der Dosiereinrichtung 2 in den schacht eingebracht, wodurch sich die Bildung einer in der Schmelzkammer 6 angeordneten Materialsäule 20 mit geneigter Oberfläche 21 ergibt.
• Bei Zündung der Gasbrenner 17 werden Ströme heißer Verbrennungsgase gebildet, die bei Kontakt mit der geneigten Oberfläche 21 das Ausgangsmaterial 3 und das nach Einbringen in den Zufuhrtrichter 16 mittels des Schneckenförderers sowie durch die Leitungen 13 eingebrachte und auf der geneigten Oberfläche verteilte Abfallmaterial erhitzen.
• Somit wird das Schmelzen der Materialien bewirkt, und die Schmelze fließt zum Ofenboden 5 hinunter, danach in die Kammer 9 und nähert sich dem Schmelzeauslaß 10.
• Während des Verweilens in der Kammer 9 wird die Schmelze mittels der vom Brenner 18 erzeugten heißen Verbrennungsgase erhitzt gehalten. Die Schmelze wird aus der Kammer 9 abgelassen, was mittels des Auslaßventils 11 geregelt wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Vorbereitung einer Schmelze fur die Herstellung von Mineralfasern, umfassend das Einbringen eines Ausgangsmaterials (3) in Form von festen Mineralien am oberen Ende eines Schachtofens (1), der an seinem unteren Ende mindestens eine Verlängerung (6) in seitlicher Richtung hat, um eine Materialsäule (20) zu bilden, die in dem verlängerten Teil (6) des Schachtofens eine geneigte Oberfläche hat, und das Erhitzen des Ausgangsmaterials, um es zu schmelzen, mit einem oder mehreren Brennern, von denen ein heißer Gasstrom gegen die geneigte Oberfläche ausgestoßen wird, und das Abführen der Schmelze vom Boden des Schachtofens, dadurch gekennzeichnet, daß Abfallprodukte aus Mineralfasern auf die geneigte Oberfläche der Materialsäule aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallprodukte gleichzeitig auf mehrere Stellen der geneigten Oberfläche aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abfallprodukte an einer Stelle in den verlängerten Teil (6) des Schachtofens (1) eingebracht werden und daß das eingebrachte Material über die geneigte Oberfläche verteilt wird.

4. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallprodukte vor dem Einbringen in den Schachtofen (1) in Teile zerlegt werden, die eine solche Größe haben, daß die Teile eine Länge von weniger als 100 mm in ihrer größten Erstreckung haben.

5. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallprodukte vor dem Einbringen in den Schachtofen (1) in Teile zerlegt werden, die eine solche Größe haben, daß die Teile eine Länge von weniger als 50 mm in ihrer größten Erstreckung haben.

6. Ofen zur Vorbereitung einer Schmelze für die Herstellung von Mineralfasern, umfassend einen Schacht (1) dessen oberes Ende mit einer Einrichtung (2) zum Einbringen eines Ausgangsmaterials (3) und mit einer Einrichtung (4) zum Ausstoßen von Rauchgas versehen ist und der an seinem unteren Ende mindestens eine Verlängerung (6) in seitlicher Richtung hat, wobei diese Verlängerung derart ausgebildet ist, daß das Ausgangsmaterial darin eine Materialsäule (20) bildet, die eine geneigte Oberfläche hat, und wobei ein oder mehrere Brenner (17) angeordnet sind, um einen heißen Gasstrom gegen die geneigte Oberfläche auszustoßen und wobei der Ofen eine Einrichtung (10, 11) zur Abgabe der Schmelze hat, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine Einrichtung (13, 14, 15, 16) umfaßt, um Abfallprodukte aus Mineralfasern auf die geneigte Oberfläche der Materialsäule aufzubringen.

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verlängerte Teil (6) des Schachtofens (1) mit einer Schmelzesammelkammer (9) verbunden ist.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Brenner (18) in der Schmelzesammelkammer (9) angeordnet st.