DE69508759T2

DE69508759T2 - Herstellung von mineralfasern

Info

Publication number: DE69508759T2
Application number: DE69508759T
Authority: DE
Inventors: Vermund Rust Dk-4000 Roskilde Christensen; Jorgen Porthcawl Mid Glamorgan Cf36 3Lb Faarborg; Thomas Dk-2630 Taastrup Heldgaard; Hans Dk-4000 Roskilde Hoyer; Soren Lund Dk-2840 Holte Jensen; Lone Moller Dk-Birkerod Sorensen; Philip Brynmenyn Mid Glamorgan Cf32 9Aq Sweeny
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2015-06-15
Also published as: CA2192967A1; ES2129832T3; SI9520066A; PL317854A1; DE69508759T3; SK160596A3; SK282198B6; AU2882695A; FI964952A0; AU2882595A; HU9603438D0; GB2303625A; SK160396A3; DE69508759D1; ATE191209T1; HU9603444D0; CZ285613B6; PL183990B1; CZ289822B6; EP0765295A1

Description

Diese Erfindung betrifft die Herstellung künstlicher glasartiger Fasern (MMVF). Insbesondere betrifft sie ein Verfahren, welches das Bilden einer Schmelze durch Schmelzen einer mineralischen Charge, welche gepreßte Briketts aus teilchenförmigem anorganischem Material beinhaltet, in einem Ofen und das Bilden von MMV-Fasern aus der Schmelze umfaßt. Die Charge kann nur aus gepreßten Briketts bestehen oder sie kann eine Mischung von Briketts mit anderem anorganischem Material umfassen. Die Erfindung betrifft außerdem neue Briketts.
Zur Bildung gebundener Formkörper aus teilchenförmigem mineralischem Material sind viele Verfahren bekannt. Z. B. kann mineralisches Erz durch Freifallmischen mit einem Bindemittel in Gegenwart von Feuchtigkeit pelletisiert werden und gepreßte Briketts können mit Hilfe verschiedener Verfahren hergestellt werden. Ein allgemeiner Überblick über diese Formgebungsverfahren wurde von John D. Higginbotham bei der Konferenz in Seattle, USA, im Oktober 1993 in einer Abhandlung mit dem Titel "Molasses as an Environmentally Acceptable Briquette and Agglomerate Binder" gegeben. In dieser Abhandlung überprüfte Dr. Higginbotham die Verwendung von z. B. Stärke, Polyvinylalkohol, Ligninsulfonat, Kalk, Harzen und Melasse als Bindemittel zur Brikettierung einer Reihe von anorganischen teilchenförmigen Materialien.
Insbesondere beschrieb er, daß Melasse in Kohlebriketts als Bindemittel verwendet wurde, jedoch schlechte Grünfestigkeit ergab, sofern das Verhalten nicht mit Hilfe eines Additivs verbessert wurde, und daß die Verwendung von Melasse mit Kalk eine höhere Grünfestigkeit zur Folge hatte, jedoch bei anschließender Ofenhärtung geschwächte Briketts ergab. Er beschreibt die Verwendung von Phosphorsäure als Additiv zur Verbesserung des Verhaltens von Melasse, untersuchte jedoch auch verschiedene andere Additive. Er merkte an, daß bei Agglomeration von Ruß bei 250ºC die Zersetzung von Lignin eintritt, Melasse jedoch einer Temperatur von 300ºC standhielt. Er gab weiterhin an, daß Stahl-Feinstgutabfall unter Verwendung eines Melasse-Kalk-Bindemittels agglomeriert werden könnte, die resultierenden Klumpen jedoch nur zur Rückführung des Feinstgutes zu dem Sauerstoff-Aufblaskonverter für Eisenerz verwendet werden können, da die höheren Temperaturen von etwa 1100ºC in einem Hochofen zur Stahlherstellung Feinstgut erzeugen würden. Das Melasse- Kalk-Bindemittel scheint außerdem auch ein wenig Phosphorsäure zu beinhalten.
In US-A-2,578,110 werden Briketts aus Glascharge aus sehr fein verteiltem anorganischem Material, Wasser und gegebenenfalls Glukose, Bentonit oder anderem Material als Bindemittel gepreßt und dann in einem Ofen ¹/&sub2; Stunde bis 3 Stunden lang erhitzt. Die resultierenden Briketts werden in einem Behälter geschmolzen, um eine Glasschmelze bereitzustellen. In US-A-2-970,924 werden Lignosulfonsäuresalze als Bindemittel bei der Pelletisierung von Glascharge zur Herstellung von Glasfaser verwendet. Demzufolge umfaßt letzteres nicht die Herstellung von Briketts durch Pressen. Es ist beabsichtigt, daß Pellets schneller und gleichmäßiger schmelzen und daß die Wärmeübertragung durch die geschmolzene Charge verbessert wird. Die Briketts und Pellets in diesen beiden Druckschriften werden der Schmelze zugegeben und müssen während des Schmelzens keine nennenswerten selbsttragenden Eigenschaften besitzen.
In herkömmlichen Öfen zur Bereitstellung der Schmelze, aus der MMV-Fasern gebildet werden, wird die Schmelze durch Schmelzen einer selbsttragenden Säule aus festem grobem mineralischem Material in dem Ofen hergestellt. Dieses feste grobe Material kann aus unbearbeitetem zerstoßenem Gestein bestehen, umfaßt jedoch oft aus feinerem teilchenförmigem mineralischem Material gebildete Briketts. Es ist erforderlich, daß die Säule selbsttragend ist, damit das feste Material über der Schmelze am Boden des Ofens gehalten wird. Es ist deshalb erforderlich, daß alle Briketts, die in der Charge enthalten sind, ihre Unversehrtheit beibehalten, während sie auf eine Temperatur nahe den Schmelztemperaturen (die oberhalb 1000ºC liegen) erhitzt werden. Ein Zerfall der Briketts bei niedrigeren Temperaturen von nur einigen hundert ºC ist unzufriedenstellend, da die Briketts zu Pulver zerfallen und die Säule aus grobem Material in der Regel einstürzt, was eine höhere Beständigkeit gegen Verbrennungsluft, höheren Druck und Druckabweichungen am Boden, die den Schmelzfluß durch die Austrittsöffnung beeinträchtigen, zur Folge hat.
Es ist deshalb erforderlich, daß die Briketts insofern wärmebeständig sind, als die Briketts ihre Brikettstruktur so lange wie möglich beibehalten, während sie in dem Ofen auf die Schmelztemperatur erhitzt werden. Es ist auch erforderlich, daß es möglich sein sollte, die Briketts mit Hilfe eines einfachen Verfahrens herzustellen, das die lange Härtungszeit (mehrere Tage), die für hydraulische Bindemittel benötigt wird, vermeidet. Es wäre wünschenswert, daß die Briketts eine hohe Grünfestigkeit besitzen, das heißt, es wäre wünschenswert, in der Lage zu sein, die Briketts sehr bald nach der Herstellung ohne irgendeinen Härtungsvorgang und ohne das Risiko des Zerfalls frischer Briketts handzuhaben.
In US-A-2,976,162 werden Briketts unter Verwendung einer Mischung von Ton (wie z. B. Bentonit) und Stärke gebildet. Obwohl diese dazu bestimmt sein können, angemessene Grünfestigkeit und Festigkeit im Ofen (aufgrund des Tons) zu ergeben, erscheint dieses System unzufriedenstellend und wird nicht verbreitet eingesetzt. Statt dessen wurden angemessene Wärmebeständigkeit und Festigkeit herkömmlicherweise durch Binden der Briketts unter Verwendung eines hydraulischen Bindemittels, im allgemeinen Zement, erzielt.
Die Verwendung hydraulischer Bindemittel-Systeme liefert zufriedenstellende Ergebnisse, leidet jedoch unter einigen Nachteilen. Ein Nachteil besteht darin, daß das Verfahren insofern relativ langsam ist, als die nasse Mischung gebildet und geformt wird und dann mehrere Tage lang stehengelassen werden muß, um auszuhärten.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das teilchenförmige Material relativ grob sein muß, wenn unter Verwendung herkömmlicher Bindemittel, wie z. B. Zement, zufriedenstellende Festigkeit erzielt werden soll. Z. B. müssen normalerweise mindestens 10 Gew.-% der Teilchen größer als 2 mm oder sogar 5 mm sein und häufig müssen 30% größer als 1 mm sein. Mit hydraulischen und anderen herkömmlichen Bindemitteln werden keine zufriedenstellenden Ergebnisse erhalten, wenn die Teilchengröße einheitlich gering, z. B. unter 1 mm, ist. Da die Zusammensetzung in dem Ofen innerhalb einer vorher festgelegten Zeit schmelzen muß, müssen die relativ groben Teilchen eine Zusammensetzung aufweisen, die bei der Ofentemperatur rasch schmilzt, und/oder müssen mit einem Flußmittel vereinigt werden. Es ist schwierig, wirtschaftliche, relativ grobe Materialien oder Mischungen bereitzustellen, die all diesen Anforderungen genügen, insbesondere wenn gewünscht wird, daß die Schmelze einen geringen Aluminiumoxid-Gehalt aufweist, da viele Materialien mit geringem Aluminiumoxid-Gehalt in der Regel eine sehr geringe Teilchengröße und einen hohen Schmelzpunkt aufweisen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich das hydraulische Bindemittel auf die anorganische Elementaranalyse der fertigen Schmelze und der Fasern auswirkt. Z. B. steuern Zement oder Ton unweigerlich Aluminiumoxid zu den Briketts bei und dies ist nicht wünschenswert, wenn die Briketts für die Herstellung von Fasern mit geringem Aluminiumoxid-Gehalt verwendet werden sollen.
Es ist bekannt, daß die Löslichkeit von Mineralfasern in physiologischen Kochsalzlösungen durch geeignete Auswahl der Zusammensetzung der Schmelze erhöht werden kann. Allgemein wird manchmal behauptet, daß beste Ergebnisse bei pH 7,5 erzielt werden, wenn die Menge an Aluminium in der Schmelze, gemessen als Oxide, weniger als 3 oder 4% (vorzugsweise nicht mehr als 1 oder 2 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;) beträgt. Wenn demzufolge biologische Löslichkeit in Kochsalzlösung bei pH 7,5 erforderlich ist, muß das mineralische Material zur Bildung der Briketts und jedes zusätzliche Material, das in der Charge enthalten ist, so gewählt werden, daß es sowohl dem erforderlichen geringen Aluminiumgehalt als auch der Anforderung, daß die Schmelze angemessene Schmelzeigenschaften aufweist, genügt. Somit muß die Charge eine Schmelze mit angemessenen Schmelztemperatur- und Viskositäts- Eigenschaften bereitstellen, so daß die Schmelze angemessene Faserbildungs- Eigenschaften aufweist.
Viele Materialien, die man ansonsten als für die Herstellung von MMV-Fasern mit geringem Al&sub2;O&sub3; Gehalt geeignet erachten könnte, weisen einen Aluminiumoxid- Gehalt auf, der hoch genug ist, so daß die End-Analyse der MMV-Fasern selbst dann, wenn diese Materialien allein verwendet würden, einen Aluminiumoxid-Wert aufweisen würde, der oberhalb der gewünschten Grenze von 3 oder 4% liegt. Die Tatsache, daß es in der Praxis erforderlich ist, auch herkömmliches anorganisches Brikettier-Bindemittel, wie z. B. Zement oder alkalische Schlacke oder Ton, zuzugeben, legt den teilchenförmigen Mineralien, die verwendet werden können, eine weitere Beschränkung auf.
Es wäre deshalb wünschenswert, Briketts bereitzustellen, die einfachere Herstellungsverfahren als bestehende Brikettierungsverfahren, die hydraulische Bindemittel verwenden, erlauben würden, während gewährleistet ist, daß die resultierenden Briketts in dem Ofen vor dem Schmelzen nicht nennenswert zerfallen. Es wäre auch wünschenswert, ein Brikettierungssystem bereitzustellen, das anorganische teilchenförmige Materialien verwenden könnte, die in bestehenden Brikettierungssystem in der Regel unzufriedenstellend sind, und/oder das insbesondere für die Herstellung von Fasern mit geringem Aluminiumoxid-Gehalt, geeignet ist.
Erfindungsgemäß werden MMV-Fasern mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt, welches das Bilden einer Schmelze durch Schmelzen einer mineralischen Charge, welche gepreßte Briketts aus durch ein Bindemittel, welches Melasse umfaßt, gebundenem teilchenförmigem anorganischem Material beinhaltet, in einem Ofen und Bilden von Fasern aus der Schmelze umfaßt und die Briketts Fasern und aus Kalk-, Borat- und Phosphat-Aktivatoren ausgewählten Aktivator für die Melasse beinhalten.
Die Erfindung ist auf die Herstellung jeglicher MMV-Fasern, die aus einer glasartigen Schmelze, wie z. B. Gesteins-, Schlacke-, Glas- oder anderen mineralischen Schmelzen, hergestellt werden, anwendbar. Das teilchenförmige anorganische Material, aus dem die Briketts gebildet werden, und die gesamte Charge können somit so formuliert werden, daß die Fasern die gewünschte Analyse aufweisen. Im allgemeinen beinhaltet die Mischung, aus der die Briketts gebildet werden, größere Mengen (gemessen als anorganisches Oxidgewicht) an SiO&sub2; und Erdalkali- und/oder Alkalimetalloxiden.
Die Menge an SiO&sub2; beträgt im allgemeinen mindestens 30% und oft mindestens 38% oder 40%. Die Gesamtmenge an Erdalkali- und/oder Alkalimetalloxiden beträgt gewöhnlich über 20% und vorzugsweise über 30%. Es ist besonders bevorzugt, daß die Menge an CaO + MgO im Bereich von 20 bis 50% liegt und die Menge an CaO liegt oft im Bereich von 10 bis 35%. Die Mischung kann auch mehrwertige Metalloxide, wie z. B. FeO, Al&sub2;O&sub3; und TiO&sub2;, in einer Menge von über 1% beinhalten. Die Menge dieser mehrwertigen Metalloxide kann z. B. sogar 35% oder 40% betragen, beträgt jedoch oft unter 15% oder 20%.
Wenn hohe Löslichkeit bei pH 7,5 erforderlich ist, liegt die Menge im allgemeinen unter 10% und vorzugsweise unter 5% und der Al&sub2;O&sub3; Gehalt in den Briketts liegt vorzugsweise unter 4%, am meisten bevorzugt unter 2%. Die Gesamtmenge an Na&sub2;O und K&sub2;O beträgt im allgemeinen nicht mehr als 6% und vorzugsweise unter 4%. Die Gesamtmenge an FeO + MgO + CaO liegt vorzugsweise unter 50%. Die gesamte Charge kann ebenfalls innerhalb dieser Bereiche liegen. Eine bevorzugte Zusammensetzung dieses Typs besteht aus 45-60% SiO&sub2;, 0,5-4% Al&sub2;O&sub3;, 0,1-4% TiO&sub2;, 5-12% FeO, 10-25% CaO, 8-18% MgO, 0-4% Na&sub2;O, 0-2% K&sub2;O, 0-6% Na&sub2;O + K&sub2;O, 2-10% P&sub2;O&sub5; und 0-10% anderen Stoffen.
Die Erfindung kann auch nutzbringend auf die Herstellung von MMV-Fasern mit höherem Al&sub2;O&sub3;-Gehalt, z. B. bis zu 30%, angewandt werden. Die neuen Briketts können eine Analyse innerhalb der gleichen Bereiche aufweisen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung für die Fasern und gegebenenfalls für die Briketts besteht aus 32-48% SiO&sub2;, 10-30% Al&sub2;O&sub3;, 10-30% CaO, 2-20% MgO, 2-15% FeO, 0-10% Na&sub2;O - K&sub2;O, 0-6% TiO&sub2;, 0-16% P&sub2;O&sub5; + B&sub2;O&sub3; und 0-15% anderen Elementen. Gewöhnlich beträgt die Menge an Al&sub2;O&sub3; über 18%, sie kann jedoch weniger betragen, in welchem Fall die Menge an P&sub2;O&sub5; + B&sub2;O&sub3; gewöhnlich mindestens 1% beträgt. Vorzugsweise beträgt SiO&sub2; 34-45%, Al&sub2;O&sub3; 19-28%, CaO 14- 25% und MgO 5-15%. SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3; betragen oft 60-75%, vorzugsweise 61-63%. Die Zusammensetzung ist vorzugsweise derart, daß sie eine Viskosität bei 1400ºC von 10 bis 70 Poise und eine Auflösungsgeschwindigkeit von mindestens 20 nm pro Tag, gemessen bei einem pH von 4,5, aufweist.
Die in der Erfindung verwendeten Briketts können ihre Festigkeit in dem Ofen im wesentlichen beibehalten, bis ein Schmelzen eintritt, obwohl die Schmelztemperatur gewöhnlich mindestens 1100ºC und oft mindestens 1200ºC beträgt. Demzufolge kann die Charge aus Briketts und gegebenenfalls anderem festem grobem Material als selbsttragende Säule bereitgestellt werden, die über die Schmelze am Boden des Ofens hinausragt, und die Briketts können ihre Unversehrtheit beibehalten, während sie auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperaturen erhitzt werden. Statt unter Bildung von Feinstgut innerhalb der Säule aus fester Charge zu zerfallen, wodurch die Durchlässigkeit der Charge erheblich verringert und die Charge in der Regel zum Einstürzen gebracht wird, beginnen die Briketts erst bei etwa der Temperatur zu zerfallen, bei der merkliches Schmelzen eintritt. Somit zerfällt die Charge nicht in der Säule oberhalb des Schmelzbereichs, sondern behält statt dessen ihre grobe offene teilchenförmige Beschaffenheit bei, bis sie in den Schmelzbereich in dem Ofen einsinkt und schmilzt.
Wenn z. B. die Festigkeit verschiedener Briketts unter ansteigenden Temperaturen gemessen wird, stellt man fest, daß die Briketts in der Erfindung nur bei Temperaturen oberhalb 1000ºC, z. B. bei oder oberhalb 1100ºC, eine erhebliche Verschlechterung der Festigkeit zu zeigen beginnen, wobei es sich in etwa um den gleichen Bereich handelt wie der Bereich, bei dem mit herkömmlichen hydraulischen Bindemitteln gebundene Briketts merklich an Festigkeit zu verlieren beginnen.
Es ist sehr überraschend, daß die Verwendung eines brennbaren organischen Materials, nämlich Melasse, zu einem Bindemittelsystem beitragen kann, das seine Festigkeit bis zu Temperaturen oberhalb 1000 oder etwa 1100ºC im wesentlichen beibehält. Es scheint, daß es zu einer gewissen Wechselwirkung zwischen der Melasse und der Mischung von Elementen, welche notwendigerweise in dem teilchenförmigen anorganischen Material vorhanden ist, welches in der feuchten Mischung, die Formpressen unterzogen wird, enthalten ist, kommen kann.
Das Bindemittel umfaßt Melasse, womit Melasse allein oder Reaktionsprodukte von Melasse mit Additiven gemeint sind. Es kann auch ein sekundäres Bindemittel beinhalten, welches anorganisch oder organisch sein kann. Z. B. kann das Melasse- Bindemittel in Kombination mit einem sekundären organischen Bindemittel, wie z. B. Stärke, synthetischem Harz, wie z. B. Phenolformaldehyd, oder Lignin (vorzugsweise Calciumlignophosphat) verwendet werden. Die Melasse (einschließlich Additiven, die mit der Melasse reagieren) macht vorzugsweise mindestens 30% und gewöhnlich mindestens 60% (Trockengewicht) des gesamten Bindemittelsystems in den Briketts aus.
Das Melasse-Bindemittel umfaßt einen Aktivator, der ein Borat oder ein Phosphat, vorzugsweise Phosphorsäure, alternativ jedoch ein Phosphat, wie z. B. ein Natrium oder Calciumphosphat, bereitstellt. Vorzugsweise umfaßt das Melasse-Bindemittel jedoch Kalk als Aktivator und vorzugsweise ist das Bindemittel im wesentlichen frei von zugegebenem Phosphat oder Phosphorsäure oder Borat. In einigen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, Phosphat einzuschließen, wenn gewünscht wird, daß die Fasern Phosphor beinhalten.
Vorzugsweise besteht das Bindemittel aus Melasse und Kalk ohne Zugabe eines anderen Aktivators. Der Kalk kann als Calciumoxid oder Calciumhydroxid, z. B. als gebrannter Kalk, ungelöschter Kalk oder gelöschter Kalk, zugegeben werden.
Die Menge an Kalk beträgt vorzugsweise 50 bis 150% der stöchiometrischen Menge, die für die Reaktion zwischen Zuckern in der Melasse und Calcium unter Bildung eines Zucker-Calcium-Komplexes erforderlich ist. Somit beträgt die Menge an Kalk, gemessen als CaO, im allgemeinen mindestens 0,1 Gewichtsteile pro Gewichtsteil Melasse und gewöhnlich mindestens 0,5 Teile. Im allgemeinen besteht keine Notwendigkeit, daß sie mehr als etwa 0,7 Teile beträgt, sie kann jedoch sogar 0,9 oder sogar 1, 2 Teile betragen.
Bei der Melasse kann es sich um irgendeine herkömmliche Melasse handeln. Sie enthält gewöhnlich etwa 40-55% Zucker, 5-15% Mineralien, 20-30% Wasser, 5-20% andere organische Stoffe. Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, doch falls gewünscht kann die Melasse einen höheren Wassergehalt aufweisen, in welchem Fall die Menge an Melasse, die verwendet wird, proportional über die unten angegebenen Mengen hinaus erhöht werden kann. Die Gesamtmenge an Melasse liegt gewöhnlich im Bereich von 1 bis 15%, oft etwa 2 oder 3 bis 8%, am meisten bevorzugt etwa 5% bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung. Die Menge an Kalk, gemessen als CaO, liegt gewöhnlich im Bereich von 1 bis 10%, oft 2 bis 5% bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.
Die Gesamtmenge an freier Feuchtigkeit in der Mischung zum Zeitpunkt des Formpressens liegt gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 10%, vorzugsweise etwa 1 bis 5%, am meisten bevorzugt 1 bis 3% bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung. Ein Teil dieser Feuchtigkeit wird von der Melasse bereitgestellt, doch der Rest kann in Verbindung mit dem teilchenförmigen anorganischen Material bereitgestellt oder durch absichtliche Zugabe von Feuchtigkeit zugegeben werden.
Die Briketts werden normalerweise durch Mischen des teilchenförmigen anorganischen Materials und Fasern (wie z. B. Pflanzenfasern) mit der Melasse und Kalk oder anderem Aktivator, Erstarrenlassen der resultierenden Mischung und anschließendes Formen der Mischung hergestellt. Wenn ein zusätzliches Bindemittel verwendet wird, ist es im allgemeinen als Mischung mit der Melasse enthalten oder es kann vor oder nach der Zugabe der Melasse in die Mischung eingeschlossen werden. Das Erstarren der Mischung und des Bindemittels führt dazu, daß das Produkt vor dem Pressen im wesentlichen einheitlich klebrig und viskoser und mischfester wird. Die Herstellung der Mischung zum Pressen wird beschleunigt, wenn die Mischung eine erhöhte Temperatur hat, und ein geeigneter Temperaturanstieg kann durch Anwendung mechanischer Energie oder Wärmeenergie auf die Mischung oder durch exotherme Reaktion, z. B. zwischen dem Kalk und Wasser und/oder Melasse bewirkt werden.
Wenn das gesamte teilchenförmige anorganische Material die gewünschte feine Teilchengröße aufweist, kann die Bildung der Mischung durch bloßes Mischen des teilchenförmigen Materials mit Bindemittelsystem, im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 70ºC, erzielt werden. Wenn jedoch ein Teil oder das gesamte teilchenförmige Material zu grob ist, wird es vorzugsweise vor oder während des Mischens der Melasse zerkleinert, und dieses Zerkleinern erzeugt Wärmeenergie, die den gewünschten Temperaturanstieg bewirkt. Das teilchenförmige Material kann z. B. durch Verwendung einer Stabmühle gleichzeitig gemischt, zerkleinert und erhitzt werden.
Die Melasse kann der Mischung in der Stabmühle zugegeben und in diese eingemischt werden, doch im allgemeinen ist es bequemer, die Mischung von teilchenförmigem Material und Fasern durch Zerkleinern und Mischen in einer Stabmühle zu bilden und die Melasse dann in einer anschließenden Mischstufe, z. B. in einem herkömmlichen Schaufelmischer oder Zementmischer, zuzugeben.
Der Kalk kann vor oder nach der Zugabe der Melasse in die Mischung eingeschlossen werden. Z. B. kann der Kalk während der Stabmisch- oder einer anderen Zerkleinerungsstufe zugegeben werden oder er kann nach dem Zerkleinern und vor der Zugabe von Melasse zugegeben werden oder er kann nach der Zugabe von Melasse zugegeben werden. Falls zweckmäßig, kann er gleichzeitig mit der Melasse zugegeben werden.
In einem bevorzugten Verfahren wird die gesamte Mischung (unter Ausschluß von Kalk und Melasse) in einer Stabmühle zerkleinert, wodurch ein Temperaturanstieg bewirkt wird, dann wird die Mischung in einen herkömmlichen Mischer, wie z. B. Zementmischer oder Schaufelmischer, überführt, die Melasse unter Mischen zugegeben, um eine im wesentlichen homogene Mischung zu ergeben, und dann wird der Kalk zugegeben.
Der Einschluß des Kalks bewirkt im allgemeinen eine exotherme Reaktion, z. B. zwischen Calciumoxid und Wasser. Diese kann zur Verringerung des Gehalts an freier Feuchtigkeit der Mischung vor oder nach der Zugabe von Melasse verwendet werden, und insbesondere kann sie verwendet werden, um die Temperatur der Mischung zu erhöhen, um ein Erstarren vor dem Pressen zu fördern. Z. B. kann die Verwendung von 45 bis 82% gebranntem Kalk (bezogen auf die Menge an Melasse) leicht einen Temperaturanstieg auf etwa 60ºC bewirken.
Die Mischung wird bei einer geeigneten erhöhten Temperatur gehalten, um ein Fortschreiten des Erstarrens aufgrund einer Reaktion zwischen Melasse und Kalk zu erlauben, und dies kann entweder in dem anfänglichen Mischer oder in einer Vorbeschickungseinrichtung, in der sie vor der Überführung in die Pressapparatur einige Minuten (z. B. % bis 5 oder 10 Minuten) lang gehalten wird, erfolgen.
Das Pressen kann mit Hilfe irgendeines geeigneten Kompressionsverfahrens erfolgen. Es ist jedoch äußerst bevorzugt, daß das Pressen mit Hilfe einer Walzenpresse erfolgt. Eine Walzenpreßform umfaßt ein Paar Walzen, die gemeinsam rotieren, um einen Walzenspalt zu definieren, mit Formvertiefungen in mindestens einer der Walzen oder üblicherweise mit zusammengehörigen Formvertiefungen in beiden Walzen. Die Walzen können eine beträchtliche Achslänge aufweisen oder es kann sich um Räder handeln. Walzen- Brikettierpressen dieses allgemeinen Typs sind für die Zwecke der Pelletisierung von Tiernahrung oder zur Herstellung von Brennstoffbriketts wohlbekannt.
Der auf die Mischung in der Form aufgebrachte Druck liegt oft im Bereich von 10 bis 50 kN pro cm Linie.
Die Abmessungen der Vertiefungen bestimmen die Abmessungen der Briketts, die erhalten werden. Im allgemeinen weist jedes Brikett eine Mindestabmessung von mindestens 5 mm und gewöhnlich mindestens 40 mm auf. Die Maximalabmessung kann z. B. bis zu 200 mm betragen, beträgt jedoch gewöhnlich nicht mehr als 150 mm. Eine typische Größe ist 100 mm mal 50 mm.
Die Briketts können innerhalb weniger Minuten nach Einfüllen der Mischung in die Presse oder die Vorbeschickungseinrichtung aus der Presse entnommen werden. In dieser Stufe weisen die in der Erfindung hergestellten Briketts ausreichende Grünfestigkeit auf, um eine vernünftige Handhabung unmittelbar nach der Entnahme aus den Formen zu erlauben. Es ist nicht erforderlich, sie in einem Ofen zu erhitzen, um ausreichende Festigkeit zu erzielen. Vorzugsweise läßt man sie dann (gewöhnlich unter atmosphärischen Bedingungen) kurze Zeit, z. B. ¹/&sub4; bis 2 Stunden, im allgemeinen etwa ¹/&sub2; Stunde oder bis zu einer Stunde, stehen, nach welcher Zeit sie zusätzliche Festigkeit erlangt haben. Dann können die Briketts auf herkömmliche Weise gehandhabt werden. Demzufolge erfordern die Briketts keine längere Lagerung (wie bei herkömmlichen Bindemitteln erforderlich), um das Eintreten hydraulischer Bindung zu erlauben, sondern können fast unmittelbar nach dem Pressen gehandhabt und verwendet werden.
Die Briketts können aus teilchenförmigen anorganischen Materialien gebildet werden, die herkömmlicherweise zur Bildung MMVF-bildender Briketts verwendet werden, obwohl die Materialien feiner als gewöhnlich sein können und, falls gewünscht, einen geringen Aluminiumoxid-Gehalt liefern können.
Bei Verwendung eines hydraulischen Bindemittels ist es erforderlich, eine größere Menge an grobem Material in die Mischung einzuschließen, damit das Brikett ausreichende Festigkeit besitzt. In der Erfindung ist dies jedoch nicht erforderlich und somit kann das teilchenförmige Material im wesentlichen aus Material mit einer Teilchengröße, die kleiner als für MMVF-Briketts üblich ist, bestehen. Obwohl es möglich ist, die Erfindung nutzbringend mit teilchenförmigem Material mit einer Größe von mindestens 90% unter 2 mm durchzuführen, ist die Größe des teilchenförmigen Materials somit vorzugsweise geringer als diese. Z. B. sind gewöhnlich mindestens 98% (bezogen auf das Gewicht) und vorzugsweise 100 Gew.-% kleiner als 2 mm. Insbesondere sind vorzugsweise mindestens 80%, z. B. 50-80%, kleiner als 1 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 0,5 mm. Das Vorhandensein ein wenig gröberen Materials, z. B. mindestens 20% größer als 1 mm, kann wünschenswert sein. Das teilchenförmige Material ist oft überwiegend größer als 0,1 mm und gewöhnlich größtenteils größer als 0,2 mm.
Die Verwendung der relativ feinen Teilchengröße hat zwei wesentliche Vorteile Erstens erlaubt sie bei gleichen Verweilzeit- und Temperaturbedingungen in dem Ofen ein schnelleres Schmelzen als mit herkömmlichen Materialien mit gröberer Teilchengröße zulässig ist, und sie erlaubt die Verwendung von Materialien mit höherem Schmelzpunkt. Z. B. kann es sich bei mindestens 70 Gew.-% der Komponenten des anorganischen Materials um Materialien mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1450ºC handeln. Zweitens erlaubt sie die Verwendung von Materialien mit geringem Al&sub2;O&sub3; Gehalt oder anderen Materialien, die leicht in feiner teilchenförmiger Form erhältlich sind, vor allem Sand. Somit kann in der Erfindung, falls gewünscht, das gesamte teilchenförmige Material in den Briketts. Sand sein. Die feine Teilchengröße minimiert oder eliminiert auch die Notwendigkeit, Flußmittel einzuschließen, und vermeidet somit die Beschränkungen, die diese der Auswahl der chemischen Zusammensetzung auferlegen.
Geeignetes Feinstgut, das verwendet werden kann, beinhaltet Gestein-Feinstgut (wie z. B. Schlacke-Feinstgut, das herkömmlicherweise bei der Herstellung von Minerialien für die Herstellung mineralischer Schmelzen gebildet wird), Glasabfall, Eisenerz und verbrauchten Formsand. Verschiedene MMV-Faserabfallmaterialien, bei denen es sich z. B. um Abfall aus dem Faserbildungsverfahren oder unverbrauchte oder Abfall-Endprodukte handelt, können in die Briketts eingeschlossen werden. Vor der Erfindung war es oft nicht möglich, MMV-Abfall in größeren Mengen zu verwenden. Derartige faserförmige Materialien beinhalten Spinnabfall aus dem Spinnverfahren und der Spinnkammer, trockenen Wollabfall, bei dem es sich um gehärtete Faserabfallprodukte, wie z. B. Abfallteile von Platten, Walzen, Rohrabschnitte usw. handelt, nassen Wollabfall, bei dem es sich um aufgrund von Unterbrechungen beim Herstellungsverfahren und anderen Unstetigkeiten bei der Herstellung nicht getrocknete Wolle handelt, und Filtermatten.
Statt oder zusätzlich zum Einschluß anorganischer Fasern ist es wünschenswert, organische Faser in die Mischung, aus der die Briketts gebildet werden, einzuschließen. Bevorzugte organische Fasern sind Pflanzenfasern (einschließlich Holzfasern), insbesondere Papierfasern, Algenfasern, Citrusfruchtabfall und Stroh. Die Verwendung von Stroh ist insofern vorteilhaft, als es trocken eingebracht werden kann und somit den Feuchtigkeitsgehalt der Mischung, aus der die Briketts gebildet werden, nicht beeinflußt, wohingegen die anderen Fasern am zweckmäßigsten in nasser Form eingebracht werden können, in welchem Fall ihr Einschluß in die Mischung den Feuchtigkeitsgehalt der Mischung beeinflußt. Die Verwendung der Pflanzenfasern kann eine verbesserte Grünfestigkeit in den Briketts zur Folge haben und kann dazu führen, daß zufriedenstellende oder verbesserte Grünfestigkeit innerhalb eines breiteren Bereichs von Feuchtigkeitsgehalten erhalten wird. Die Menge an Pflanzenfasern oder anderen organischen Fasern beträgt im allgemeinen 0,2 bis 10 Teile, oft etwa 0,5 bis 5 Teile, pro Gewichtsteil Melasse. Das Stroh wird gewöhnlich auf eine Länge von nicht mehr als etwa 5 oder 10 mm geschnitten oder zerhackt und dies ist ein geeignetes Maximum für alle Pflanzenfasern.
Das teilchenförmige mineralische Material zur Bildung der Briketts kann zerkleinertes mineralisches Material oder natürlich vorkommendes feines teilchenförmiges mineralisches Material sein. Geeignete Materialien sind bei hoher Temperatur schmelzende Komponenten, wie z. B. Quarz, Olivinsand, Kalkstein, Dolomit, Rutil, Bauxit, Eisenerz, Magnesit, Magnetit und Brucit. Andere herkömmliche Komponenten für MMVF-Briketts, wie z. B. andere Schlacke-, Gesteins- und Mineralprodukte wie Diabas und Basalt, können verwendet werden.
Die zur Bildung der Briketts gewählten mineralischen Materialien werden mit Hinblick auf die chemische Analyse und die Schmelzeigenschaften, die erforderlich sind, ausgewählt. Im allgemeinen schmelzen weniger als 75% und oft weniger als 20 Gew.-% des Briketts bei 1250ºC, doch gewöhnlich ist das Brikett bei 1300ºC und oft bei 1375ºC vollständig geschmolzen.
Die mineralische Charge in dem Ofen kann nur aus den durch Melasse gebundenen Briketts bestehen oder ein Teil (z. B. bis zu 70 Gew.-%, gewöhnlich nicht mehr als 50 Gew.-%) der mineralischen Charge kann in irgendeiner anderen Form eingebracht werden. Z. B. kann ein Teil der Charge auf irgendeine andere Weise, z. B. unter Verwendung von Zement, gebundene Briketts enthalten oder er kann herkömmliche Komponenten zur Bildung von MMV-Faserschmelzen, wie z. B. Gesteins-, Schlacke-, Glasabfall, und andere herkömmliche Materialien enthalten. Wenn der Rest der Charge nicht als Briketts eingebracht wird, wird er normalerweise in einer Form eingebracht, die eine Teilchengröße von im allgemeinen im Bereich von 40 mm bis 160 mm aufweist. Wenn ein geringer Aluminiumoxid-Gehalt in den fertigen Fasern erforderlich ist, weisen die zusätzlichen Materialien im allgemeinen einen Gehalt an Aluminiumoxid von nicht mehr als 6 Gew.-%, vorzugsweise unter 4%, auf und sind vorzugsweise derart, daß die gesamte Charge einen Aluminiumoxid-Gehalt von unter 4%, vorzugsweise unter 2%, aufweist. Wenn ein hoher Aluminiumoxid-Gehalt erforderlich ist, wird die gesamte Charge so gewählt, daß sie die gewünschte Zusammensetzung ergibt.
Die durch Melasse gebundenen Briketts oder der Rest der Charge können Komponenten beinhalten, die bekanntermaßen zur Förderung der Löslichkeit von Nutzen sind, wie z. B. Phosphor- und Borverbindungen, im allgemeinen in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 10 bis 20% (gemessen als Oxide).
Bei dem Ofen kann es sich um irgendeinen Ofen handeln, in dem die Schmelze durch Schmelzen einer selbsttragenden Säule aus festem grobem mineralischem Material, welches die Briketts umfaßt, bereitgestellt wird. Diese Säule ist oft mindestens einen Meter hoch. Bei dem Ofen kann es sich um einen Elektroofen oder einen Wannenofen handeln oder vorzugsweise handelt es sich um einen Kupolofen, in dem brennbares Material in der Charge enthalten ist. Die Schmelztemperatur hängt von den verwendeten Materialien und dem Faserbildungsverfahren ab, liegt jedoch im allgemeinen im Bereich von 1200 bis 1600ºC, oft etwa 1400 bis 1550ºC.
Die Faserbildung kann mit Hilfe herkömmlicher Verfahren, wie z. B. Spinnbecherverfahren, oder vorzugsweise durch Gießen auf einen Spinnapparat, der mindestens zwei gemeinsam betriebene Spinnräder umfaßt, wie z. B. in WO92/06047 beschrieben, erfolgen. Somit können die Fasern durch Gießen der Schmelze auf einen ersten Rotor, von dem die Schmelze nacheinander auf einen oder mehrere nachfolgende Rotoren geschleudert wird, von welchen die Fasern abgeschleudert werden, hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Produkte können für jeden der herkömmlichen Verwendungszwecke von MMV-Fasern, wie z. B. thermische Isolierung, Geräuschdämmung und -regulierung, Feuerschutz, Wachstumsmedien, Verstärkung und Füllstoffe, verwendet werden.
In jedem der folgenden Beispiele werden das mineralische Material und der organische und anorganische Abfall zerkleinert und in einer Stabmühle gemischt. Aufgrund der beim Zerkleinern freigesetzten Energie kommt es in der Stabmühle zu einem Temperaturanstieg. Die Mischung wird in einen herkömmlichen Zementmischer überführt und die Melasse wird unter Mischen zugegeben. Innerhalb von etwa 2 Minuten ist die Mischung homogen und dann wird gebrannter Kalk zugegeben. Dies bewirkt eine exotherme Reaktion und die Mischung erreicht eine Temperatur von etwa 60ºC. Dann wird die Mischung in eine Vorbeschickungseinrichtung überführt und darin einige Minuten lang gehalten, bevor sie in die Formhohlräume einer Walzenpresse überführt wird, in der die Mischung bei einem Druck oberhalb 20 kN pro cm Linie zu Briketts gepreßt wird, die typischerweise eine Größe von 100 mm mal 50 mm aufweisen. Die Briketts werden innerhalb weniger Minuten nach der Zufuhr der anfänglichen Mischung in die Vorbeschickungseinrichtung und die Formen aus dieser Presse entnommen. Bei der Entnahme besitzen die Briketts eine glatte glänzende Oberfläche und scheinen eine hohe Dichte zu haben. Sie haben eine derartige Grünfestigkeit, daß sie im wesentlichen alle unmittelbar nach der Entnahme aus den Formen einen Test bestehen, bei dem sie aus 2 Metern Höhe fallengelassen werden.
Sie werden etwa ¹/&sub2; Stunde lang stehengelassen. Entweder unmittelbar oder nach irgendeinem angemessenen Lagerungszeitraum werden die Briketts in einen Kupolofen gegeben, der außerdem mit Koks als Brennstoff und gegebenenfalls mit anderem grobem anorganischem Material beschickt wird. Vorgewärmte Luft wird nahe dem Boden in den Ofen eingespritzt und das durch bewirkte Erhitzen und Verbrennen von Koks leitet den Schmelzvorgang an der Unterseite der Säule aus Briketts und anderer Charge ein. Das Verfahren wird unter Materialzufuhr fortgesetzt, so daß die Schmelztemperatur etwa 1510ºC beträgt. Die Schmelze läuft von dem Ofen zu dem oberen Rotor eines Spinnapparats, der in groben Zügen wie in WO92/06047 beschrieben ist. Die resultierenden MMV-Fasern werden als Matte gesammelt und können unter Verwendung von organischem Bindemittel auf herkömmliche Weise gebunden werden.
In allen Experimenten der Erfindung behält die Säule aus Briketts eine durchlässige Struktur bei und es kommt im wesentlichen zu keinem nennenswerten Zerfall der Briketts vor dem Schmelzen. Dies steht insofern im Gegensatz zu dem, was passiert, wenn thermisch instabile Briketts verwendet werden, als sie dazu neigen, sich während des Vorwärmens zu zersetzen, wenn sie eine Temperatur von nur einigen hundert ºC haben, und dies bewirkt, daß die Säule dicht und relativ undurchlässig ist. Dies hat eine Zunahme des Drucks in dem Ofen zur Folge, was dazu führt, daß Schmelze stoßweise aus der Austrittsöffnung des Ofens fließt. In den Experimenten der Erfindung fließt die Schmelze gleichmäßig aus der Ofenaustrittsöffnung, was darauf hindeutet, daß die Säule durchlässig ist und in dem Ofen konstanter Druck vorherrscht.

Beispiel 1

Die Charge wird aus 45% Diabas, 7% Dolomit und 48% Briketts gebildet. Die Briketts weisen einen anorganischen Gehalt von 23% Bauxit, 18% Konverterschlacke, 35% Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung, 20% flugasche und 3% gebranntem Kalk auf und 5% Melasse (bezgoen auf das Gesamtgewicht der Mischung) werden als Bindemittel verwendet. Der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung zum Zeitpunkt des, Formpressens beträgt 9%. Die Faserzusammensetzung besteht aus
SiO&sub2; 38,7%
Al&sub2;O&sub3; 22,0%
TiO&sub2; 1,9%
FeO 6,8%
CaO 16,9%
MgO 9,1%
Na&sub2;O 1,9%
MnO 0,3%
P&sub2;O&sub3; 0,3%

Beispiel 2

Die Charge wird aus 45 Gew.-% Briketts vom Typ A und 55 Gew.-% Briketts vom Typ B gebildet. Briketts vom Typ A werden aus 39% Quarzsand, 16% Olivinsand, 28% Konverterschlacke, 14% Eisenerz und 3% gebranntem Kalk zusammen mit 5% Melasse bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung hergestellt. Diese Briketts weisen eine geschätzte Schmelztemperatur von etwa 1264ºC auf.
Die Briketts vom Typ B werden aus 38% Quarzsand, 35% Olivinsand, 15% Apatit, 8% Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung und 3% gebranntem Kalk zusammen mit 5% Melasse gebildet. Diese Briketts weisen eine Schmelztemperatur von etwa 1363ºC auf.
Die Analyse der Fasern besteht aus.
SiO&sub2; 53,9%
Al&sub2;O&sub3; 1,8%
TiO&sub2; 0,5%
FeO 6,8%
CaO 16,7%
MgO 14,7%
Na&sub2;O 0,2%
K&sub2;O 0,4%
MnO 0,4%
P&sub2;O&sub5; 3,6%

Beispiel 3

Die Charge wird aus 45% Briketts vom Typ C und 55% Briketts vom Typ D gebildet. Die Briketts vom Typ C werden aus 6% Zitronenabfall, 14% Eisenerz, 3% gebranntem Kalk, 26% Konverterschlacke, 35% Quarzsand und 16% Olivinsand gebildet. Die Briketts werden mit 5% (bezogen auf den Rest der Mischung) Melasse gebunden.
Die Briketts vom Typ D werden aus 15% Apatit, 36% Quarzsand, 37% Olivinsand, 9% Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung und 3% gebranntem Kalk zusammen mit 5% Melasse gebildet.
Die resultierenden Fasern haben die folgende Zusammensetzung
SiO&sub2; 53,2%
Al&sub2;O&sub3; 1,9%
TiO&sub2; 0,5%
FeO 7,6%
CaO 15,5%
MgO 15,5%
Na&sub2;O 0,2%
K&sub2;O 0,4%
MnO 0,4%
P&sub2;O&sub5; 3,8%
In den folgenden Beispielen werden die Eigenschaften der Briketts 60 Minuten nach Beginn des Mischens bestimmt. Alle Feuchtigkeitsgehalte werden zum Zeitpunkt der Zugabe des Kalks bestimmt.

Beispiel 4

Briketts werden aus 3 Teilen (bezogen auf das Gewicht) Quarzsand, 15 Teilen Olivinsand, 3 Teilen Bauxit, 73 Teilen Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung, 6 Teilen Apatit, 4 Teilen gelöschtem Kalk und 3 Teilen Melasse zusammen mit verschiedenen Additiven gebildet und Feuchtigkeit wird zugegeben, um vorgeschriebene Feuchtigkeitsgehalte zum Zeitpunkt des Formpressens zu ergeben.
Wenn kein zusätzliches Additiv zugegeben wird, besitzen die Briketts eine Festigkeit von etwa 4,5 kN, wenn die Feuchtigkeit etwa 2% beträgt, und etwa 3 kN, wenn die Feuchtigkeit etwa 5% beträgt.
Wenn 9 Teile Zitronenpectin-Abfall zugegeben werden, besitzen die Briketts eine Festigkeit von etwa 10 kN bei 2% Feuchtigkeit oder bei 4% Feuchtigkeit und etwa 6 kN bei 7% Feuchtigkeit.
Wenn 11 Teile Algenpectin zugegeben werden, besitzt das Produkt eine Festigkeit von etwa 22 kN bei 1% Feuchtigkeit und 13 kN bei 5% Feuchtigkeit.
Wenn vorgetrockneter nasser Papierabfall zugegeben wird, erhöht sich die Festigkeit beträchtlich auf Werte zwischen 6 und 11 kN innerhalb eines Bereichs von Feuchtigkeitsgehalten von 2 bis 5%.
Diese Ergebnisse zeigen, daß die faserförmigen Additive eine Zunahme der Grünfestigkeit und eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber der Menge an freier Feuchtigkeit in der Mischung zur Folge haben.
Wenn die Festigkeit der Briketts gemessen wird, wenn die Briketts erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, stellt man fest, daß die ohne jegliche Additive hergestellten Briketts bei etwa 825ºC einen geringen und unbedeutenden Verlust an Festigkeit erfahren, einen beträchtlichen Verlust an Festigkeit jedoch erst bei Temperaturen zwischen 1122 und 1167ºC erfahren. Wenn der gleiche Test unter Verwendung von mit den Pectin- oder Papier-Additiven hergestellten Briketts durchgeführt wird, werden im allgemeinen ähnliche Ergebnisse erhalten.

Beispiel 5

Briketts werden aus 6 Teilen Quarzsand, 30 Teilen Olivinsand, 6 Teilen Bauxit, 46 Teilen Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung und 12 Teilen Apatit mit 4 Teilen Kalk und 3 Teilen Melasse gebildet.
Wenn 4 Teile geschnittenes Stroh zu der Mischung gegeben werden, beträgt die Festigkeit 9 kN bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 2,5% und 6,5 kN bei einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 4%, wenn geschnittenes Stroh mit einer Länge von etwa 5 mm verwendet wird, und eher weniger als dies, wenn zerkleinertes Stroh verwendet wird. Ohne das Stroh beträgt die Festigkeit 4,5 kN bei 2% Feuchtigkeit und 2 kN bei 4% Feuchtigkeit.

Beispiel 6

Briketts werden aus 100 Teilen (bezogen auf das Gewicht) Quarzsand, 50 Teilen Olivinsand, 10 Teilen Bauxit, 10 Teilen Abfall aus der Mineralwoll-Herstellung und 20 Teilen Apatit zusammen mit 10 Teilen Melasse hergestellt.
In einer Versuchsreihe werden Briketts mit 4% gelöschtem Kalk und gegebenenfalls mit 2% vorgelatinisierter Stärke hergestellt. Die Festigkeit nach 60 Minuten ab Beginn des Mischens ist bei gleichbleibendem Feuchtigkeitsgehalt etwa 0,5 bis 1,5 kN höher, wenn die Stärke vorhanden ist, als wenn sie weggelassen wird.
In einer anderen Versuchsreihe wird die Mischung bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 4,75% entweder mit 4% gelöschtem Kalk oder 4% Zement gebildet. Die Festigkeit wird 1 Stunde nach dem Mischen und in unterschiedlichen Abständen von bis zu 50 Stunden bestimmt. Die mit Kalk gebildete Mischung besitzt in diesem Test eine anfängliche Festigkeit von etwa 3 kN nach 1 Stunde und diese erhöht sich auf etwa 8 kN nach 48 Stunden, während die unter Verwendung von Zement hergestellte. Mischung eine anfängliche Festigkeit nach 1 Stunde von etwa 0,5 kN aufweist und diese sich nach 48 Stunden auf 4,2 kN erhöht. Somit ergibt der Einschluß von Kalk eine viel höhere Festigkeit, als unter Verwendung von Zement erzielt werden kann. Daraus kann der Schluß gezogen werden, daß der Kalk mit der Melasse in Wechselwirkung stehen muß, statt als hydraulisches Bindemittel zu wirken.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von MMV-Fasern, umfassend das Bilden einer Schmelze durch Schmelzen einer mineralischen Charge in einem Ofen und Bilden von MMV-Fasern aus der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die mineralische Schmelze gepreßte Briketts aus durch ein Bindemittel, welches Melasse umfaßt, gebundenem teilchenförmigem anorganischem Material beinhaltet und worin die Briketts Fasern und einen aus Kalk-, Borat- und Phosphat-Aktivatoren ausgewählten Aktivator für die Melasse beinhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Bilden der gepreßten Briketts durch Mischen des teilchenförmigen anorganischen Materials, des Aktivators, der Fasern und der Melasse in Gegenwart von Feuchtigkeit, Erstarrenlassen der Mischung bei einer erhöhten Temperatur und dann Pressen der erstarrten Mischung unter Druck und anschließenden Einschluß der Briketts in die mineralische Charge, Bilden der Schmelze aus dieser Charge und Bilden von MMV-Fasern aus der Schmelze.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Pressen der Briketts durch Formpressen bei 10 bis 50 kN/cm erfolgt.

4. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das Pressen der Briketts durch Walzen erfolgt.

5. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin mindestens 90% des teilchenförmigen mineralischen Materials eine Größe unter 2 mm aufweisen und die gepreßten Briketts mindestens 50 Gew.-% der Charge in dem Ofen ausmachen.

6. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Ofen ein Kupolofen ist.

7. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Briketts MMV-Faserabfall und Kalk beinhalten.

8. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Charge und die Fasern einen Gehalt (gemessen als Oxidgewicht) von unter 4% Al&sub2;O&sub3;, über 30% SiO&sub2; und 20 bis 50% CaO + MgO aufweisen.

9. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Schmelze und die Fasern einen Gehalt, gemessen als Oxide, von unter 4 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; aufweisen und es sich bei mindestens 50 Gew.-% der mineralischen Charge um durch Melasse gebundene Briketts handelt, die einen Gehalt von unter 4% Al&sub2;O&sub3; aufweisen, und das Verfahren das Bilden der Briketts durch Formpressen einer Mischung von teilchenförmigem mineralischem Material umfaßt, bei dem mindestens 90 Gew.-% eine Größe von unter 2 mm aufweisen und welches Kalk, MMVF-Fasern und Bindemittel beinhaltet, welches im wesentlichen frei von Aluminium ist und Melasse umfaßt.

10. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Briketts durch Mischen des teilchenförmigen anorganischen Materials, Kalk, Fasern und Melasse, Erstarrenlassen der Mischung und anschließendes Pressen der erstarrten Mischung unter Druck hergestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin das teilchenförmige anorganische Material und die Fasern und der Kalk in einer feuchten Mischung gemischt werden, wodurch ein Anstieg der Temperatur der Mischung bewirkt wird, und Melasse vor, während oder nach der Zugabe des Kalks zu der Mischung gegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, worin das Mischen des Kalks und der Melasse in Gegenwart von Feuchtigkeit eine exotherme Reaktion bewirkt.

13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 12, worin der Kalk gebrannten Kalk umfaßt.

14. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13, worin die als CaO gemessene Menge an Kalk 0,1 bis 1 Gewichtsteil pro Gewichtsteil Melasse beträgt.

15. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Fasern aus organischen Fasern und anorganischen Fasern und Mischungen davon ausgewählt sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, worin die organischen Fasern Pflanzenfasern in einer Menge von 0,2 bis 10 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Melasse beinhalten.

17. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 oder 16, worin die organischen Fasern aus Papierfasern, Algenfasern, Citrusfruchtabfall und Stroh ausgewählt sind.

18. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 17, worin die anorganischen Fasern MMV-Fasern beinhalten.

19. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Fasern einen Gehalt, gemessen als Oxidgewicht, von 45-60% SiO&sub2;, 0,5-4% Al&sub2;O&sub3;, 0,1-4% TiO&sub2;, 5-12% FeO, 10-25% CaO, 8-18% MgO, 0-4% Na&sub2;O, 0-2% K&sub2;O, 0- 6% Na&sub2;O + K&sub2;O, 2-10% P&sub2;O&sub5; und 0-10% anderer Stoffe aufweisen.

20. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Fasern, gemessen als Oxidgewicht, 32- 48% SiO&sub2;, 10-30% Al&sub2;O&sub3;, 10-30% CaO, 2-20% MgO, 2-15% FeO, 0-10% Na&sub2;O + K&sub2;O, 0-6% TiO&sub2;, 0-16% P&sub2;O&sub5; + B&sub2;O&sub3; und 0-15% andere Elemente enthalten.

21. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Ofen ein Ofen ist, in dem die Schmelze durch Schmelzen einer selbsttragenden Säule aus festem grobem mineralischem Material, das die Briketts umfaßt, bereitgestellt wird.

22. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die MMV-Fasern gebildet werden durch Gießen der Schmelze aus dem Ofen auf einen ersten Rotor, von dem die Schmelze nacheinander auf einen oder mehrere nachfolgende Rotoren geschleudert wird, von welchen die Fasern abgeschleudert werden.