HU221101B1

HU221101B1 - Production of mineral fibres

Info

Publication number: HU221101B1
Application number: HU9603445A
Authority: HU
Inventors: Soren Lund Jensen; Lone Moller Sorensen
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2002-08-28
Also published as: WO1995034516A1; ATE174881T1; PL317858A1; SK280605B6; SK160496A3; HUT75976A; CA2192966A1; DE69506870T2; DE69506870D1; ES2125622T3; HU9603445D0; GB9412011D0; FI964953A0; EP0766653A1; CZ364296A3; FI964953A; EP0766653B1; AU2674095A

Abstract

A találmány tárgya eljárás mesterséges üvegrostok előállításáraformázott brikettek szemcsés ásványanyagból történő kialakítására, abrikett-tartalmú sarzs kemencében végzett megolvasztása útján olvadékképzése és az olvadékból rostok kialakítása útján, mely szerint olyanolvadékot és rostokat képeznek, melyek oxid-, ezen belül Al2O3-tartalma 4 tömeg% alatt van és a briketteket szennyezett öntödeihomokot tartalmazó szemcsés ásványanyagból alakítják ki. ŕ

Description

A találmány tárgyát eljárás képezi mesterségesen előállított, olyan üvegrostok („Mán made Vitreons Tibres”; MMVF) gyártására, amelyek biológiailag oldhatók, vagyis amelyeknek fiziológiás sóoldatokban elfogadható, biológiailag hasznosítható a bomlási sebessége.

Jól ismert egy ásványolvadéknak egy kemencében, mint elektromos vagy boltíves kemencében történő előállítása és ennek az olvadéknak különböző ipari célokra történő felhasználása. Az ásványolvadék általában olyan ásványi anyagkeverékből készül, amely a megkívánt olvadáspontéi és egyéb, a végső felhasználás szempontjából előnyös tulajdonságokkal rendelkező olvadékot ad. Az ásványanyagok szokásos módon frissen gyártott vagy bányászott anyagok, mint őrölt kőzet vagy őrölt salak és homok.

Az A-508 589 számú európai szabadalmi leírás több szilárd anyagból kialakított olvadékot javasol, és ezeket a szilárd anyagokat bizonyos, meghatározott arányokban tartalmazza. Ezek között a hulladék anyagok között említi meg a városi szemétégetők, a veszélyes hulladékanyag-égetők hamuit, a zsákoló- vagy lecsapóüzemi port, az acélművek porát, a galvanizáló művek iszapját, az elektrokémiai megmunkálásnál képződő iszapot, a kohászati homokhulladékokat, a szennyezett talajokat, szárított és szennyezett derítőüzemi szilárd anyagokat, a cementipari és szénégető művek szállóporát, szervetlen pigmentfesték hulladékokat és tűzálló anyaghulladékokat. A kemence olyan típusú kokszfűtésű kemence lehet, amelyet a szürkevas-öntödei iparban használnak. Az olvadékot olyan körülmények között eresztik le a kemencéről, melyek lehetővé teszik a szabad fémnek az oxidoldatoktól történő elválasztását, mely fémet azután szerszámokba öntenek vagy megedzenek.

Ha MMV rostokat olvadékból képezünk, a rostok összetétele befolyásolja azok tulajdonságait. Ismeretes, hogy az MMV rostok oldhatósága fiziológiás sóoldatokban az olvadék összetételének megfelelő megválasztásával növelhető. Általában a legjobb eredményeket akkor kapjuk, ha az olvadékban az alumínium-oxidokban mért mennyisége kisebb mint 3 vagy 4 A1₂O₃ tömeg%. Ennek megfelelően, ha biológiai oldhatóságot követelünk meg, akkor a brikettek kialakítására szolgáló ásványanyagot és minden, a sarzsba beépített további anyagot úgy kell megválasztani, hogy azok megfeleljenek mind a kis alumíniumtartalom szerinti, mind annak a követelménynek, hogy az olvadéknak megfelelő olvadéktulajdonságai legyenek. így a sarzsnak megfelelődnek kell legyen(ek) az olvadáspontja és viszkozitási tulajdonságai, úgyhogy az olvadék megfelelő rostképző tulajdonságokkal rendelkezzen.

Az ásványi rostokat általában olyan eljárással állítják elő, amely a következő lépésekből áll: a szemcsés ásványanyagból szerszámban, formázott briketteket készítenek, az ezeket a briketteket tartalmazó ásványianyag-sarzs kemencében történő megolvasztása útján olvadékot képeznek és az olvadékból rostokat állítanak elő. Az ásványianyag-sarzs komponenseit úgy kell megválasztani, hogy megfelelő olvadéktulajdonságokkal és rostképző tulajdonságokkal rendelkező olvadékot szolgáltassanak, és ez a felhasználható anyagok tekintetében megszorításokat jelent. Ha azt kívánjuk, hogy az olvadéknak kis alumíniumtartalmúnak kell lennie, akkor ez az ásványianyag-sarzs anyagainak megválasztása tekintetében további megszorításokat jelent. A kis alumíniumtartalmú és a célra alkalmasnak ígérkező anyagok meglehetősen drágák, ezek közül egyes anyagok nem megfelelő olvadéktulajdonságokkal rendelkező olvadékot szolgáltatnak, így például meglehetősen magas az olvadáspontjuk. Ezért a gyakorlatban a biológiailag oldható MMV rostok előállítására igen drága anyagkeverékeket kell felhasználni és ez komoly akadálya az ilyen rostok beszerezhetőségének.

Ezért kívánatos lenne, ha olyan ásványanyagokat tudnánk kiválasztani, amelyek sokkal könnyebben hozzáférhetők, olcsók és mégis alkalmasak arra, hogy kis Al₂O₃-tartalmú rostképző olvadékot szolgáltassanak.

A találmány szerint az MMV rostokat olyan eljárással állítjuk elő, amely a következő lépésekből áll: szemcsés ásványanyagból formázott briketteket alakítunk ki, a briketteket tartalmazó sarzs kemencében végzett megolvasztásával olvadékot képezünk és az olvadékból rostokat alakítunk ki, mimellett ennél az eljárásnál az olvadéknak és a rostoknak a mért oxidtartalma - ezen belül alumínium-oxid (Al₂O₃)-tartalma - 4 tömeg% alatt van és a briketteket szennyezett öntödei homokot tartalmazó szemcsés ásványanyagból alakítjuk ki.

A szennyezett öntödei homok olyan öntödei homok, amelyet öntödei szerszám készítésére használtak fel, és amely öntödei szerszámként történt felhasználása után még mindig szennyezett az öntödei homokban jelen lévő szennyező anyagokkal. így szennyezve van a kötőanyag, mint fenol-formaldehid-gyanta, furán, bentonit vagy más öntödei kenőanyagok maradékával és gyakran az öntési műveletből származó fémmaradékokkal. Ezeknek a különböző szennyezéseknek a jelenléte miatt általában úgy tekintik, hogy az öntödei homok egyetlen eljárásban sem használható fel anélkül, hogy azt először ne vetnék alá egy termomechanikus regenerálási eljárásnak, amely az őrlés, szitálás, mosás, hamvasztás lépéseit foglalja magában a szennyező anyagok és finomszemcsés anyagok eltávolítása céljából. Az ilyen regenerálási eljárások azonban igen költségesek és így gazdaságtalanná teszik a regenerált homok felhasználását. Ilyen eljárást ír le például Bauer közleménye a Mineral Processing című folyóirat, 8. számú, 456-462. oldalán (1987. augusztus), melynek során jelentős eljárási lépés az örvényágyas mágneses elválasztással történő kezelés és az ellenáramú terelés („baffling”).

A jelen találmány szerint a szennyezett öntödei homokot jelentős előzetes regenerálási művelet nélkül használjuk fel. Ha végzünk is regenerálási műveletet, az szokásos módon csupán a homok szitálására korlátozódik.

Ily módon a találmány egyidejűleg két problémát old meg, nevezetesen a szennyezett öntödei homok gazdaságos felhasználásának egyik módját oldja meg, másrészt annak igényét elégíti ki, hogy olyan olcsó ásványanyagot találjunk, amely kis alumínium-oxid2

HU 221 101 Β1 tartalmú rostok rostképző olvadékban történő gyártására alkalmas.

A találmány egyik előnye az a tény, hogy felhasználás előtt a szennyezett öntödei homokból nem kell eltávolítani a finomszemcsés anyagokat. Mint ezt a fentiekben említettük, ezt korábban mindig szükségesnek tartották, ha az öntödei homokot újra fel kívánták használni. A szennyezett öntödei homoknak ezt a különösen gazdaságos felhasználását a jelen találmány teszi lehetővé.

Valójában a finomszemcsés anyag a találmány szerint előnyös lehet. A finomszemcsés anyagoknak kitűnőek az olvadási tulajdonságaik a szokásos módon alkalmazott olvasztási eljárások során. Ez annak tulajdonítható, hogy adott olvasztási hőfokon kisebb tartózkodási időt igényelnek, mint a nagyobbszemcsés öntödei homok.

Ez azt jelenti, hogy nagyobb mennyiségű magas olvadáspontú anyag, így szennyezett öntödei homok használható a sarzsban, mint az különben lehetséges volna. A finomszemcsés anyag jelenléte csökkenti vagy megszünteti a folyósítószerek használatát is, így elkerüli azokat a megszorításokat, amelyek a kémiai összetétel megválasztásával kapcsolatosak.

A szennyezett öntödei homok mennyisége előnyös módon legalább 10 tömeg%, szokásosan az összes ásványanyag-tartalomra számított legalább 20 tömeg%, gyakran 30 tömeg%. Általában nem több mint 75 tömeg% és az össz-ásványanyagtartalomra számított 20-40 vagy 45 tömeg%.

Az olvadék CaO-tartalma 10-40 tömeg% és MgOtartalma 5-30 tömeg% (gyakran 7-20 tömeg%). A CaO- és az alkálifém-tartalom 10-48 tömeg% és az összes MgO+FeO-tartalom 7-30 tömeg%. Az SiO₂mennyiség általában 35-75 tömeg%. A keverék előnyösen olyan, hogy összes alumínium-oxid-tartalma 3 tömeg% alatt van, gyakran 1 tömeg% alatt. A keverék a fent említett alumínium-oxidon, CaO-on, MgO-on, alkálifémen, FeO-on és SiO₂-on kívül különböző további vegyületeket tartalmazhat. így tartalmazhat egyéb elemeket, mint foszfort, bőrt, titánt, ezek mindegyikét oxid alakban mért legfeljebb 10% mennyiségben.

Úgy tűnik, nem megfelelő olyan brikettek felhasználása, melyek mindegyikének nagy a szilícium-dioxidtartalma és nagyon kicsi a CaO- és/vagy MgO-tartalma, különösen azért, mert az ilyen brikett valószínűleg meglehetősen magas olvadáspontú. Ennek megfelelően előnyös, ha lényegében mindegyik brikett Al₂O₃-tartalma 0-4 tömeg%, MgO-tartalma 5-30 tömeg% és CaO-tartalma 5-40 tömeg%, minden esetben a brikett tömegére számítva.

A megkívánt vegyi összetétel úgy érhető el, hogy a szilícium-dioxid-homokot olivinhomokkal és valamilyen CaO-forrással keverünk, ahol a homok teljes mennyisége szennyezett öntödei homok, bizonyos mennyisége azonban nem szennyezett homok is lehet. A briketteket azonban gyakran egy vagy több szennyezett öntödei homok egyéb szervetlen anyaggal képezett keverékéből alakítjuk ki, ez utóbbi lehet valamilyen ipari hulladék anyag. Alkalmas ipari hulladék anyagok e célra a konvertersalak, az üveg, azbesztmentes cement, fahamu és acélművi poranyag, valamint MMV rosttermékek, például kötőanyagot tartalmazó rosttermékek. Ez a rostanyag lehet az eljárásból újra felhasznált anyag vagy korábban gyártott anyag hulladéka.

A kemence töltete állhat csupán szennyezett öntödei homokból vagy szokásosabb módon 30 tömeg%, gyakran legalább 50 tömeg%, és tipikusan 80 tömeg%-ig terjedő vagy több ilyen brikett egyéb szemcsés anyaggal képezett keverékéből. Ez az egyéb anyag lehet szennyezett öntödei homoktól mentes brikett és/vagy egyéb, az olvadékba bedolgozható ásványi anyag. Ez a további ásványanyag lehet a fent említett ipari hulladék vagy lehet a korábban fel nem használt anyag.

A nem brikett töltet részeként felhasznált vagy brikettkomponensként felhasznált anyag lehet többek között dolomit, vasérc, rutil, magnezit, magnetit, brucit, égetett mész, salak vagy egyéb rostképző olvadék képzésére is alkalmas anyag. A szennyezett öntödei homokból, egyéb ipari hulladék anyagból és más ásványi anyagból álló keveréknek olyannak kell lennie, hogy az olvadéknak és a rostoknak a kívánt összetétele legyen.

A brikettek bármilyen alkalmas módszerrel készíthetők. Általában úgy állítjuk elő őket, hogy a szervetlen anyagot egy kötőanyaggal ragasztjuk össze, gyakran nyomás alkalmazásával. A kötőanyag lehet hidraulikus kötőanyag, mint cement vagy lehet alkalikus szerrel aktivált salak, mint a 92/04289 számú nemzetközi szabadalmi leírásban szereplő kötőanyag. Lehet a kötőanyag adott esetben egy, vízforrás jelenlétében melegítéssel hidratált égetett mész is, mint ez a mész/homokkő eljárásából ismert. Alternatív esetben a kötőanyag szerves kötőanyag is lehet, például olyan lignin kötőanyag is, amelyet kalcium-lignoszulfonátnak szemcsés anyaggal, víz jelenlétében végzett összekeverésével úgy állítunk elő, hogy megvárjuk, míg a térhálósodás megindul, majd a részben térhálósodott keveréket szerszámban, például hengeres présgépben sajtoljuk.

Előnyös szerves kötőanyagot használni, mert ezzel elkerüljük alumínium-oxidnak vagy más szervetlen komponensnek bevitelét, ami további korlátozást jelenthetne a sarzsban felhasználható anyagok tekintetében.

A brikettek szokásos méretűek, minimális méretük például legalább 5 mm, gyakran legalább 20 mm és szokásos módon legalább 40 mm és legnagyobb méretük maximálisan 300 mm, de általában nem több mint körülbelül 150 vagy 200 mm.

A kemence szokásos módon fűthető, például úgy, mint egy villamos vagy egy tartálykemence vagy méginkább, mint tüzelőanyaggal fűtött boltíves kemence. Az olvadáspont függ a használt ásványanyagoktól és a rostképzési technikától, de általában 1200 és 1600 °C között, gyakran az 1400 és 1550 °C közötti tartományban van.

A rostképzés bármilyen szokásos technikával, mint fonócsésze-technikával vagy előnyös módon úgy történhet, hogy az olvadékot legalább két, egymással együtt működő fonórokkából álló fonófejre öntjük, amint azt a 92/06047 számú nemzetközi szabadalmi leírás leírja. így

HU 221 101 Β1

a rostok úgy készíthetők, hogy az olvadékot egy első fo-		20% ásványgyapot stb.
nórokkára öntjük, ami az olvadékot egy vagy több ez-		7% vasérc.
után elrendezett fonórokkára szórja, amely(ek)ről a ros-
tok leszóródnak.		4. példa
A találmány szerinti termékek bármilyen szokásos	5	89% brikett és 77% mészkő (37%, ipari hulladék)
MMV rost felhasználási területen felhasználhatók, így		brikettösszetétel:
hőszigetelésre, hangszigetelésre vagy -szabályozásra,		12% cement
tűzvédelemre, termesztőközegként, erősítő- vagy töltő-		42% szilícium-dioxid öntödei homok
anyagként.		46% dolomit.
Az alábbiakban néhány, a találmány szerinti példát	10
írunk le.		5. példa 100% brikett (60% ipari hulladék)
1. példa		20% olivin
100% brikettsarzs (85% ipari hulladék)		31% szilícium-dioxid öntödei homok
15% cement	15	31% mészkő
37% szilícium-dioxid öntödei homok		9% égetett mész.
19% olivin öntödei homok
29% konverter salak.		6. példa 100%> brikett (54%o ipari hulladék)
2. példa	20	20% szilícium-dioxid öntödei homok
100% brikettsarzs (57%, ipari hulladék)		46% dolomit
13% cement		14% üveghulladék
21% üveghulladék		20% ásványgyapot stb.
26% szilícium-dioxid öntödei homok
10% olivin öntödei homok	25	7. példa
21% dolomit		100% brikett (65% ipari hulladék)
9% vasérc.		12% cement 36% szilícium-dioxid homok
3. példa		17% olivin homok
100% brikettsarzs (63% ipari hulladék)	30	11% dolomit
12% cement		12% vasérc
18% dolomit		12% ásványi gyapot stb.
23% szilícium-dioxid öntödei homok		A példákban felhasznált hulladék anyagok kémiai
10% olivin öntödei homok		összetételét az I. táblázat, a sarzs és a termékek jellem-
10% üveghulladék	35	zőit minden példa esetében a II. táblázat tünteti fel.

I. táblázat

Oldható rostok kémiai összetétele/hulladék anyagai

Komponens tömeg%-ban	SiO₂ %	A1₂O₃ %	TiO₂ %	FeO %	CaO %	MgO %	Na₂O %	K₂O %	P₂O₃ %	Zn°₂ %	MnO %
Öntödei homok (szilícium-dioxid- homok)	98,6	1,4
Öntödei homok (olivinhomok)	49,5			11,5		36,9
Konverter salak	11,1	1,6	1,7	25,3	49,1	2,1	0,1	0,1	2,9
Üveghulladék	71,4	1,1	0,1	0,2	10,8	1,3	13,1	0,7
Azbesztmentes rostcement	20,3	3,2	0,2	1,5	41,4	5,3	0,5	0,2
Fahamu	1,2			0,7	82,0	1,0		11,8	1,7		1,6
Acélművi por	3,4			54,8	18,2	4,9	2,7	0,8		10,8	6,6

HU 221 101 Β1

II. táblázat A példák jellemzői

	Brikettmennyiség a sarasban, tömeg%	Ipari hulladék a sarasban, tömeg%	Öntödei homok a sarasban, tömeg%	A saras Ártartalma, tömeg%	A saras CaOtartalma, tömeg%	A saras CaO-tartalma +alkálifém- tartalma, tömcg%	A saras MgOtartalma, tömeg%	A saras MgO+FcOtartalma, tömcg%
1. példa	100	85	56	1,6	25,4	25,9	10,5	17,1
2. példa	100	57	36	1,4	21,1	25,3	10,3	17,7
3. példa	100	63	33	2,0	21,1	23,6	12,6	19,5
4. példa	89	37	42	1,3	35,5	36,8	9,3	9,8
5. példa	100	60	60	0,6	25,6	26,0	18,0	19,7
6. példa	100	54	20	0,9	29,6	33,0	14,4	14,7
7. példa	100	65	53	3,2	16,3	17,4	12,3	19,2

* öntödei homok: szilícium-dioxid és olivin

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás mesterséges üvegrostok előállítására, amely a következő lépésekből áll: szemcsés ásványanyagból formázott briketteket alakítunk ki, a briketteket tartalmazó sarzs kemencében végzett megolvasztásával olvadékot képezünk és az olvadékból rostokat alakítunk ki, azzal jellemezve, hogy olyan olvadékot és rostokat képezünk, melyeknek mért oxidtartalma, beleértendőén alumínium-oxid (Al₂O₃)-tartalma, 4 tömeg% alatt van és a briketteket szennyezett öntödei homokot tartalmazó szemcsés ásványanyagból alakítjuk ki.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a briketteket olyan szemcsés anyagból alakítjuk ki, amely az összes ásványi sarzsra számított, legalább 10 tömeg% szennyezett öntödei homokot tartalmaz.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a briketteket olyan szemcsés anyagból alakítjuk ki, amely az összes ásványi sarzsra számított 10-70% szennyezett öntödei homokot tartalmaz.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan briketteket alakítunk ki, melyek mindegyike 5-30 tömeg% magnézium-oxidot és 5-40 tömeg% kalcium-oxidot tartalmaz.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan olvadékot és rostokat képezünk, amelyeknek legfeljebb 4 tömeg% alumínium-oxid-, 10-40 tömeg% kalcium-oxid-, 5-30 tömeg% magnézium-oxid-, 25-75 tömeg% szilíciumdioxid és 20 tömeg%-nál kevesebb egyéb oxidtartalma van.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan olvadékot és rostokat képezünk, amelyeknek kalcium-oxid- és alkálifém-tartalma 10-48 tömeg% és magnézium-oxid-, valamint vas-oxid-tartalma 7-30 tömeg%.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a brikettek kialakítására még további ipari hulladék anyagokat, mint konverter salakot, üveget, azbesztmentes rostcementet, fahamut, acélművi port és mesterséges rosttermékeket is felhasználunk, mimellett a szennyezett öntödei homoknak és egyéb ipari hulladéknak összmennyisége az ásványi sarzs összmennyiségének legalább 50 tömeg%-a.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megolvasztásra boltíves kemencét használunk.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rostokat úgy alakítjuk ki, hogy az olvadékot egy első fonórokkára öntjük, ami az olvadékot egy vagy több ezután elrendezett fonórokkára szórja, amely(ek)ről a rostok leszóródnak.