SI9520066A

SI9520066A - Production of mineral fibres.

Info

Publication number: SI9520066A
Application number: SI9520066A
Authority: SI
Inventors: Lone Moller Sorensen; Vermund Rust Christensen; Soren Lund Jensen; Hans Hoyer; Thomas Heldegaard; Jorgen Faarborg; Philip Sweeny
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1997-08-31
Also published as: HUT75970A; CZ289822B6; WO1995034517A1; EP0765295B1; ES2144130T3; CZ364096A3; EP0765295A1; HUT77447A; DE69508759T2; FI964952A0; DE69508759T3; SK282198B6; SK160396A3; DE69516002T2; FI964952A; GB2303625B; FI964954A0; FI964954A; HU218046B; HU9603438D0

Description

-1ROCKMOOL INTERNATIONAL A/S

501 Hovedgaden

2640 Hedehusene

Danska

IZDELAVA MINERALNIH VLAKEN

Predloženi izum se nanaSa na izdelavo umetno narejenih steklenih vlaken (MMVF). Zlasti se nanaša na metodo, ki obsega tvorbo taline s taljenjem v peci mineralne Sarže, ki vsebuje oblikovane brikete anorganskega materiala, sestajajočega iz različnih delcev (v orig.: partieulate inorganic material) in tvorbo MMV vlaken iz taline, šarža lahko sestoji samo iz oblikovanih briketov ali lahko vsebuje neko zmes briketov z drugim anorganskim materialom. Izum se tudi nanaSa na nove brikete.

Mnoge metode so poznane za tvorbo oblikovanih vezan ih teles iz mineralnega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev. Mineralna ruda se, na primer, lahko peletira z valjenjem sem in tja z nekim vezivom v prisotnosti vlage, oblikovani briketi pa se lahko naredijo z različnimi tehnikami. SploSen pregled teh tehnik oblikovanja je podal John D. Higginbotham na sreCanju v Seattlu, ZDA, v oktobru 1993, v Članku z naslovom Molasses as an Environmental1y Acceptable Briquette and Agglomerate Binder”. V tem Članku je dr. Higginbotham dal poročilo o uporabi, na primer škroba, polivinil alkohola, lignin sulfonata, apna, smol in melase kot veziv za briketiranje vrste anorganskih materialov, sestajajoCih iz različnih delcev.

Posebno je opisal, da se je melasa uporabljala kot vezivo v briketih premoga, toda dala je slabo zeleno trdnost, razen

Ce učinka niso izboljšali z nekim dodatkom in, da je uporaba melase z apnom imela za posledico povečano zeleno trdnost,

--2dala pa je oslabljene brikete po kasnejšem sušenju v peči. Opisuje uporabo fosforne kisline kot dodatka za izboljšanje učinka melase, vendar je preiskoval tudi različne druge aditive. Pojasnil je, da lignin, Ce se aglomerirajo saje, zaCne razpadati pri 250 °C, melasa pa je vzdržala temperaturo 300 °C. Pripomnil je tudi, da se lahko odpadki drobnega jeklenega materiala aglomerirajo z uporabo veziva melasaapno, da pa se lahko rezu!tirajoči kosi uporabljajo samo za recikliranje drobnega materiala v peci za bazično železovo oksidno rudo, ker bi višje temperature, okoli 1100 °C, v plavžu za izdelavo jekel generirale drobne košCke. Poleg tega izgleda, da vezivo melasa apno tudi vključuje nekaj fosforne kisi i ne.

V US 2,578,110 se briketi steklene šarže izdelajo iz zelo drobno porazdeljenega anorganskega materiala, vode in po izbiri glukoze, bentonita ali drugega materiala kot veziva in se segrevajo v neki peci 1/2 ure do 3 ur. Rezu!tirajoCi briketi se talijo v kadi, da se pripravi steklena talina. V US 2,970,924 se soli 1ignosulfonske kisline uporabljajo kot vezivo pri peletiranju steklene šarže za izdelavo vlaknatega stekla. Potemtakem se to ne tiCe izdelave briketov z oblikovanjem. Namen je, da se peleti talijo hitreje in bolj enakomerno in da se prenos toplote skozi taljeno šaržo izboljša. Briketi in peleti se pri teh dveh referencah dodajajo v talino in ni potrebno, da so signifikantno samonosilni, medtem ko se tali jo.

V običajnih peCeh za pripravo taline, iz katere se tvorijo MMV vlakna, se talina naredi s taljenjem samonosi1 nega stolpca trdnega grobega mineralnega materiala v peci. Ta trdni, grobi material lahko sestoji iz surove drobljene kamnine, vendar cesto vsebuje brikete, oblikovane iz finejšega mineralnega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev. Potrebno je, da je stolpec samonosilen, da bi držal trdni material nad talino v podnožju peci. Zato je potrebno, da bi vsi briketi, ki so vključeni v šaržo, zadržali svojo integriteto, medtem ko se segrevajo do temperature blizu temperatur taljenja (ki presegajo 1,000 °C). Dezintegracija briketov pri nižjih temperaturah, samo nekaj sto °C, je nezadovoljiva, ker bodo briketi razpadli v prah in bo stolpec grobega materiala stremel k temu, da se zruši, kar bo imelo za posledico povečano upornost za zrak za zgorevanje, poveCan tlak in spremembe tlaka v dnu, kar moti pretok taline skozi izstop.

Zato je potrebno, da bi bili briketi toplotno odporni v tem smislu, da bi le-ti obdržali svojo briketno strukturo tako dolgo, kot je le mogoCe, medtem ko se segrevajo v peci proti temperaturi tališča. Potrebno je tudi, da bi bilo možno narediti brikete z enostavnim procesom, ki se izogne (več dni) dolgemu Času sušenja, potrebnem 2a hidravlična veziva. Bilo bi zaželeno, da bi briketi imeli visoko zeleno trdnost, to se pravi, zaželeno bi bilo, da bi se dalo rokovati z briketi zelo kmalu po izdelavi, brez kakršnegakoli procesa sušenja in brez nevarnosti, da bi sveži briketi razpadli.

V US 2,976,162 se briketi izdelajo z uporabo zmesi gline (kot na primer bentonit) in škroba, čeprav bi se lahko mislilo, da to daje primerno zeleno trdnost in trdnost v peci (zaradi gline), se ta sistem pokaže kot nezadovoljiv in ni bil sprejet v veliki meri. Namesto tega je bilo doseganje primerne toplotne odpornosti in trdnosti običajno doseženo z vezanjem briketov z uporabo hidravliCnega veziva, običajno cementa.

Uporaba hidravličnih vezivnih sistemov daje zadovoljive rezultate, vendar dopušča nekatere pomanjkljivosti. Ena od pomanjkljivosti je, da je postopek relativno počasen, ker se tvori in oblikuje mokra zmes in jo je nato treba pustiti sušit i veC dni.

4Druga slaba stran je, da mora biti material, sestajajoC iz različnih delcev, relativno grob, Ce je treba dobiti zadovoljivo trdnost z uporabo običajnih veziv, kot na primer cement. Na primer najmanj 10 % (masni delež) delcev mora biti navadno nad 2 mm ali celo 5 mm in Cesto mora biti 30 % nad 1 mm. S hidravličnimi ali drugimi konvencionalnimi vezivi se ne dobijo zadovoljivi rezultati, Ce je velikost delcev enakomerno majhna, na primer pod 1 mm. Ker se mora sestavek taliti v peCi v vnaprej določenem Času, morajo relativno grobi delci imeti sestavo, ki se bo hitro talila pri temperaturi peCi in/ali morajo biti asociirani s talilnim sredstvom. Težko je zagotoviti uporabne, relativno grobe materiale ali zmesi, ki izpolnjujejo vse te zahteve, posebno, Ce je zaželeno, da bi imela talina nizko vsebnost aluminijevega oksida, ker mnogi materiali z malo aluminijevega oksida nagibajo k temu, da imajo zelo majhno velikost delcev in visoko tališCe.

Druga slaba stran je, da hidravlično vezivo prispeva k anorganski elementni analizi konCne taline in vlaken. Na primer, cement ali glina neizogibno prispevata v brikete aluminijev oksid in to je nezaželeno, Ce se briketi morajo uporabiti za izdelavo vlaken z majhno vsebnostjo aluminijevega oksida.

Znano je, da se topnost mineralnih vlaken v fizioloških slanih raztopinah lahko poveCa s primerno izbiro sestave taline. Kot splošno veljavno, se najboljši rezultati pri pH 7,5 vCasih navajajo, Ce je količina aluminija v talini, preračunana kot oksidi, pod 3 ali 4 % (prednostno ne veC kot 1 ali 2 % (masni delež)) Αΐ2θ3« če se zahteva biološka topnost v slani raztopini pri pK 7.5, mora biti potemtakem mineralni material za tvorbo briketov in ves dodatni material, ki je vključen v šaržo, izbran tako, da ustreza obema, zahtevani nizki vsebnosti aluminija in zahtevi, da ima talina ustrezne lastnosti za talino. Potemtakem mora šarža imeti za posledico talino, ki ima primerno temperaturo taljenja in take karakteristike viskoznosti, da ima talina ustrezne lastnosti za tvorbo vlaken.

Mnogi minerali, za katere bi se sicer moglo smatrati, da so primerni za izdelavo MMV vlaken z nizkim AI2O3, imajo neko vsebnost aluminijevega oksida, ki je dovolj visoka, da bi imela končna analiza MMV vlaken vrednost aluminijevega oksida, ki je višja od 3 ali 4 %-ne meje, ki je zaželena, celo če bi bili ti materiali uporabljeni sami. Dejstvo, da je v praksi potrebno dodati tudi običajna anorganska veziva za briketiranje, kot na primer cement ali alkalna žlindra ali glina, postavlja nadaljnjo omejitev na minerale, sestajajoCe iz različnih delcev, ki se lahko uporabljajo.

Zato bi bilo zaželeno, da se zagotovijo briketi, ki bi omogočili enostavnejše izdelavne postopke, kot obstajajoče tehnike briketiranja, ki uporabljajo hidravlična veziva, čeprav zagotavljajoč, da se rezultirajoči briketi ne zrušijo signifikantno v peči pred taljenjem. Zaželeno bi bilo nadalje, da se zagotovi sistem briketiran j a, ki bi lahko uporabljal anorganske materiale, sestajajoče iz različnih delcev, ki nagibajo k temu, da so v obstaječih sistemih briketiranja nezadovoljivi in/ali ki so posebno primerni za izdelavo vlaken z nizko vsebnostjo aluminijevega oksida.

V skladu s tem izumom se MVV vlakna naredijo z metodo, ki obsega tvorbo taline s taljenjem v peči neke mineralne šarže, ki vsebuje tlačno oblikovane brikete iz anorganskega materiala, sestajajočega iz različnih delcev, vezane z vezivnim sredstvom, ki vsebuje melaso in tvorbo vlaken iz taline.

Izum je uporaben za izdelavo katerihkoli MMV vlaken, narejenih iz steklene taline, kot na primer iz kamnine, žlindre, stekla ali druge mineralne taline. Anorganski material, sestajajoC iz različnih delcev, iz katerega so izdelani briketi in celotna Sarža, se potemtakem lahko formulira tako, da imajo vlakna zaželeno analizo. Na splošno vsebuje zmes, iz katere so izdelani briketi, znatne količine (preračunano v masnih deležih anorganskih oksidov) Si0₂ in oksidov zemeljsko alkalijskih in/ali alkalijskih kovin.

Vsebnost Si0₂ je običajno najmanj 30 § in Cesto najmanj 38 % ali 40 %. Celotna vsebnost oksidov zemeljsko alkalijskih in/ali alkalijskih kovin je navadno nad 20 % in prednostno nad 30 %. Posebno prednostno je, da je vsebnost CaO + MgO v območju 20 do 50 % in je vsebnost CaO Cesto v območju 10 do 35 I. Zmes lahko tudi vključuje polivalentne kovinske okside, kot na primer FeO, Α1₂θ3 in Ti0₂ v količini nad 1 %. Količina teh polivalentnih kovinskih oksidov je lahko tako velika, kot na primer 35 % ali 40 %, vendar je Cesto pod 15 % ali 20 Š.

če se zahteva visoka topnost pri pH 7.5, je količina večinoma pod 10 % in prednostno pod 5 %, vsebnost AI2O3 v briketih pa je prednostno pod 4 Š, posebno prednostno pod 2 %. Kombinirana količina Na20 in K2O na splošno ni veCja od 6 % in je prednostno pod 4 %. Kombinirana količina FeO + MgO + CaO je prednostno pod 50 %. Celotna Sarža je lahko prav tako v teh območjih. Prednostna sestava tega tipa je 45-60 % Si0₂, 0.5-4 Z Al₂0₃, 0.1-4 I Ti0₂, 5-12 % FeO, 10-25 % CaO,

8-18	%	MgO, 0-4 Z Na₂0,	0-2 1 K₂0	, 0-61 Na₂	0 + K₂0, 2-10 1
^p2°5	i n	0-10 Z drugih.
Izum	se	lahko prav tako	koristno	uporabi ja	za izdelavo MMV
vi aken,	ki imajo višjo	vsebnost	A1₂ 0 3, na	primer do 30 %.

Novi briketi lahko imajo analizo znotraj istih območij.

Prednostna sestava za vlakna in po izbiri za brikete je 3248 I Si0₂, 10-30 Z Al₂0₃, 10-30 % CaO, 2-20 ξ MgO, 2-15 Z % drugih elementov. Običajno je količina Αΐ2θ3 ^na<1 lahko pa je nižja, pri Čemer je celo količina Ρ2θ5 ⁺ θ2θ3 navadno najmanj 1 I. Prednostno je S1O2 34-45 %, AI2O3 je 19-28 %, CaO je 14-25 %, MgO je 5-15 %. SiO₂ + Α1₂θ3 Je Cesto 60-75 %, prednostno 61-63 I. Sestava je prednostno taka, da ima viskoznost pri 1,400 °C od 10 do 70 poisov in hitrost raztapljanja najmanj 20 mm na dan, Ce se meri pri pK 4.5.

Briketi, uporabljeni pri tem izumu, lahko stvarno ohranijo svojo trdnost v peci, dokler ne pride do taljenja, pa Čeprav je temperatura taljenja navadno najmanj 1100 °C in Cesto najmanj 1200 °C. šarža briketov in po izbiri drugega trdnega grobega materiala se potemtakem lahko pripravi kot samonosilen stolpec, ki se podaljšuje nad talino v podnožju peci, briketi pa lahko obdržijo svojo integriteto, medtem ko se segrevajo preko temperatur taljenja. Namesto zrušenja, da bi se generira! droben material znotraj stolpca trdne šarže, na ta naCin signifikantno zmanjšajoC permeabi1nost šarže in stremeč k zrušitvi šarže, se začnejo briketi rušiti samo okoli temperature, pri kateri zaCne nastopati signifikantno taljenje. Potemtakem se šarža ne zruši v stolpcu nad območjem taljenja, ampak namesto tega obdrži svojo grobo odprto, iz različnih delcev sestajajoCo naravo, dokler ne zdrsne v področje taljenja v peci in se ne stali.

Na primer, Ce smo trdnost različnih briketov merili pri naraščajoči temperaturi, smo ugotovili, da briketi po tem izumu lahko začnejo utrpeti signifikantno kvarjenje trdnosti samo pri temperaturah nad 1000 °C, na primer pri ali nad 1100°C, kar je približno isto območje, kot je območje, pri katerem briketi, vezani z običajnimi hidravličnimi vezivi začnejo signifikatno izgubljati trdnost.

Zelo presenetljivo je, da uporaba gorljivega organskega materiala, namreC melase, lahko prispeva k vezivnemu siste8materiala, namreC melase, lahko prispeva k vezivnemu sistemu, da zanesljivo obdr2i svojo trdnost do temperatur nad 1000 ali nad 1100 °C. Izgleda, da bi utegnila biti pomembna interakcija med melaso in zmesjo elementov, ki je nujno prisotna v anorganskem materialu, sestajajoCem iz različnih delcev, ki je vključen v vlažno zmes, ki se podvrže tlačnemu obli kovanju.

VezoCe sredstvo vsebuje melaso, s katero smatramo melaso samo ali reakcijske produkte melase z dodatki. Lahko tudi vključuje neko sekundarno vezivo, ki je lahko anorgansko ali organsko. Melasno vezivo, se na primer lahko uporablja v kombinaciji z nekim drugim organskim vezivom, kot na primer Škrob, sintetična smola, kot na primer f eriol formal dehi d ali lignin (prednostno kalcijev 1ignosulfonat). Melasa (vključno aditivi, ki reagirajo z melaso) prednostno zagotavlja najmanj 30 t in običajno najmanj 60 % (suha teža) totalnega vezivnega sistema v briketih.

Melasno vezivo lahko vključuje nek aktivator, ki zagotavlja nek borat ali nek fosfat, prednostno fosforno kislino, alternativno pa nek fosfat, kot na primer natrijev ali kalcijev fosfat. Prednostno pa melasno vezivo vključuje apno kot aktivator in prednostno je vezivo v bistvu brez dodanega fosfata ali fosforne kisline ali borata. Vendar je v nekaterih primerih lahko zaželeno, da se vključi fosfat, kadar je zaželeno, da vlakna vsebujejo fosfor.

Prednostno sestoji vezivo iz melase in apna brez kakršnega koli drugega dodanega aktivatorja. Apno lahko dodamo kot kalcijev oksid ali kalcijev hidroksid, na primer žgano apno, živo apno ali hidratizirano apno.

Količina apna je prednostno 50 do 150 I stehiometrične količine, zahtevane za reakcijo med sladkorji v melasi in kalcijem, da se tvori sl adkorno-kalcijev kompleks. Tako je

9koliCina apna, preračunanega kot CaO, običajno najmanj 0.1 masni delež na masni delež melase in je navadno najmanj 0.5 deležev. Običajno ni potrebe, da bi bila veC kot 0.7 deležev, vendar je lahko tudi 0.9 ali celo 1.2 deleža.

Melasa je lahko katerakoli običajna melasa. Vsebnost je navadno okoli 40-55 % sladkorjev, 5-15 % mineralov, 20-30 % vode, 5-20 % drugih organskih snovi. Običajno ni potrebno, Ce pa je zaželeno, ima lahko melasa višjo vsebnost vode, v tem primeru se količina melase, ki se uporablja, lahko poveCa proporcionalno nad območji, navedenimi spodaj. Celotna količina melase je običajno v območju 1 do 15 Š, Cesto okoli 2 al i 3 do 8 š, posebno prednostno okoli 5 %, na podlagi celotne teže zmesi.

Količina apna, preračunana kot CaO, je navadno v območju 1 do 10 %, Cesto 2 do 5 %, na podlagi celotne teže zmesi.

Celotna količina proste vlage v zmesi v Času tlačnega oblikovanja je običajno v območju 0.5 do 10 I, prednostno okoli 1 do 5 t, posebno prednostno 1 do 3 I, na podlagi celotne teže zmesi. Nekaj te vlage se zagotavlja z melaso, vendar se preostanek lahko zagotovi asociirario z anorganskim materialom, sestajajoCim iz različnih delcev ali se lahko doda kot nek nameren dodatek vlage.

Briketi se običajno naredijo z mešanjem anorganskega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev (in po izbiri rastlinskih vlaken) z melaso (in apnom), dopušCajoC, da se rezu!tirajoCa zmes zgosti in nato z oblikovanjem zmesi, če se uporabi dodatno vezivo, se običajno vključi kot zmes z melaso ali se lahko vključi v zmes pred ali po dodajanju melase. Zgoščevanje zmesi in veziva ima za posledico, da produkt postane v bistvu enakomerno lepljiv in bolj viskozen in rezistenten na mešanje, pred oblikovanjem. Pripravo zmesi za oblikovanje pospešimo, Ce ima zmes neko povišano temper-10aturo, nek primeren dvig toplote pa lahko zagotovimo z usmerjanjem mehanske energije ali toplotne energije v zmes ali z eksotermno reakcijo» na primer med apnom in vodo in/ali melaso.

če ima anorganski material, sestajajoC iz različnih delcev, ves neko zaželeno drobno velikost zrn, lahko dosežemo tvorbo zmesi samo z mešanjem materiala, sestajajočega iz različnih delcev z vezivnim sistemom, običajno pri neki temperaturi v območju 20 do 70 °C. če pa je nekaj materiala, sestajajočega iz različnih delcev, pregrobega ali ves, se prednostno drobi pred ali med mešanjem melase ali to drobljenje proizvaja toplotno energijo, ki bo povzročila zaželeni dvig temperature. Na primer material, sestajajoč iz različnih delcev, lahko hkrati mešamo, drobimo in segrevamo z uporabo paličnega mlina.

Melaso lahko dodajamo in mešamo v zmes v paličnem mlinu, vendar je običajno bolj ugodno, da tvorimo zmes materiala, sestajajočega iz različnih delcev (in po izbiri rastlinskih vlaken) z drobljenjem in mešanjem v paličnem mlinu in nato dodamo melaso v naslednji stopnji mešanja, na primer v običajnem kolenastem mešalniku ali cementnem mešalniku.

Apno lahko vključimo v zmes pred ali po dodajanju melase. Apno, na primer, lahko vključimo med mletjem v paličnem mlinu ali v drugi stopnji drobljenja ali lahko dodamo po drobljenju in pred dodajanjem melase ali lahko dodamo po dodajanju melase, če je umestno, ga lahko dodamo hkrati z melaso.

V prednostnem procesu drobimo celotno zmes (izključujoč apno in melaso) v paličnem mlinu, s tem generirajoč dvig temperature, zmes nato prenesemo v običajen mešalnik, kot na primer cementni mešalnik ali drug kolenast mešalnik, dodamo melaso z mešanjem, da dobimo v bistvu homogeno zmes in nato dodamo apno.

Vključitev apna ima običajno za posledico eksotermno reakcijo, na primer med kalcijevim oksidom in vodo. To se lahko uporabi za zmanjšanje vsebnosti proste vlage zmesi pred ali po dodajanju melase, posebno pa se lahko uporabi za povečanje temperature zmesi, da se pospeši zgoščevanje med oblikovanjem. Na primer uporaba 45 do 82 I žganega apna (glede na količino melase) lahko zlahka povzroči dvig temperature na okoli 60 °C.

Zmes vzdržujemo pri neki primerni povišani temperaturi, da dopustimo zgoščevanje zaradi napredovanja reakcij med melaso in apnom in to lahko izvajamo bodisi v začetnem mešalniku ali v dodajalniku, kjer se zadržuje nekaj minut (na primer 1/2 do 5 ali 10 minut) pred prenosom v aparat za oblikovanje.

Oblikovanje je lahko karkršnakoli primerna tehnika stiskanja. Vendar je moCrio prednostno, da je oblikovanje s pomočjo valjčne stiskalnice. Kalup valjčne stiskalnice obsega par valjev, ki rotirata skupaj, da tvorita prijem, z vdolbinami kalupa v najmanj enem od valjev ali običajno z usklajenimi vdolbinami za kalup v obeh valjih. Valji imajo lahko znatno dolžino osi ali so lahko kolesa. Valjčne briketirne stiskalnice tega običajnega tipa so dobro poznane za namene peletiranja živalske hrane za obroke ali za izdelavo briketov kuriva.

Tlak, usmerjen na zmes v kalupu, je Cesto v območju 10 do 50 kN na cm.

Dimenzije vdolbin diktirajo dimenzije briketov, ki jih dobimo. Običajno ima vsak briket minimalno dimenzijo najmanj mm in navadno najmanj 40 mm. Maksimalna dimenzija je lahko do, na primer 200 mm, vendar običajno ni več kot 150 mm.

-12Brikete lahko izpraznimo iz stiskalnice v nekaj minutah potem, ko smo zmes napolnili v stiskalnico ali dodajalriik. V tej stopnji imajo briketi, narejeni po izumu, primerno zeleno trdnost, da dopuščajo primerno rokovanje takoj po odstranjevanju iz kalupov. Segrevanje le-teh v peci, da bi dosegli primerno trdnost, ni potrebno. Prednostno jih nato pustimo stati (običajno izpostavljene atmosferi) za kratko Časovno dobo, na primer 1/4 do 2 uri, običajno okoli 1/2 ure ali do ene ure in v tem Času dosežejo zahtevano dodatno trdnost. Z briketi lahko nato rokujemo na običajen način. Potemtakem briketi ne zahtevajo podaljšanega hranjenja (kot se zahteva z običajnimi vezivi), da bi se dopustilo, da bi nastopilo hidravlično vezanje, ampak lahko namesto tega z njimi rokujemo in jih uporabljamo skoraj takoj po oblikovanju.

Brikete lahko izdelamo iz anorganskih materialov, sestajajoCih iz različnih delcev, ki so običajni za izdelavo MMVF-formirajočih briketov, Četudi so lahko materiali finejši kot običajno in lahko, Ce je zaželeno, zagotovijo nizko vsebnost aluminijevega oksida.

če uporabimo neko hidravlično vezivo, je potrebno, da v zmes vključimo signifikatno količino grobega materiala, da bi briketi imeli primerno trdnost. Vendar se po izumu tega ne zahteva in lahko tako material, sestajajoC iz različnih delcev, v bistvu sestoji iz materiala, ki ima velikost delcev manjšo od običajne za MMVF brikete. Potemtakem, Čeprav je mogoCe izum koristno izvajati z materialom, sestajajoCim iz različnih delcev, ki ima velikost delcev najmanj 90 % pod 2 mm, je prednostno velikost materiala, sestajajoCega iz različnih delcev, manjša kot ta. Na primer običajno je najmanj 98 % (masni delež) in prednostno 100 Z (masni delež) pod 2 mm. Zlasti je najmanj 80 %, na primer 50-80 % prednostno pod 1 mm in posebno prednostno pod 0.5 mm. Pri-13prednostno pod 1 mm in posebno prednostno pod 0.5 mm. Prisotnost nekaj bolj grobega materiala, ria primer najmanj 20 % nad 1 mm, je lahko zaželena. Material, sestajajoC iz različnih delcev, je često v glavnem nad 0.1 mm in običajno v glavnem nad 0.2 mm.

Uporaba relativno fine velikosti delcev ima dve signifikantni prednosti. Prvič, pri enakih časih bivanja in temperaturnih pogojih v peči, omogoča hitrejše taljenje, kot je dopustno z bolj običajnimi materiali z bolj grobo velikostjo delcev in omogoča uporabo materialov z višjim tališčem. Na primer najmanj 70 % (masni delež) komponent anorganskega materiala so lahko materiali s tališčem nad 1450 °C. Drugič, to dopušča uporabo materialov z nizkim A1203 ali drugih, ki so promptrio na razpolago v obliki, sestajajoči iz različnih finih delcev, predvsem peska, če je želeno, je lahko potemtakem po izumu ves material, sestajajoč iz različnih delcev, v briketih pesek. Fina velikost delcev tudi zmanjšuje ali eliminira potrebo po vključevanju talilnih sredstev in tako se izogne omejitvam, ki jih ti določajo pri izbiri kemijske sestave.

Primeren droben material, ki se lahko uporablja, vključuje droben material iz kamna (kot na primer droben material iz žlindre, običajno generirane pri pripravi mineralov za proizvodnjo mineralnih talin), steklene odpadke, železovo rudo, uporabljen livarski pesek in različne MMV odpadne vlaknate materiale, na primer, ki so odpadki iz procesa izdelave vlaken, ali so neuporabljeni ali odpadni končni produkt. Pred tem izumom često ni bilo mogoče uporabljati MMV odpadkov v signifikantnih količinah. Taki vlaknati materiali vključujejo odpadke predilnega stroja iz procesa predenja in iz predilne komore, odpadke suhe volne, to je odpadne sušene vlaknate produkte, kot na primer odpadni deli tankih plošč, zvitkov, delov cevi in tako dalje, mokre volnene odpadke, ki so nesušena volna zaradi ustavitev v

-14izdelavnem procesu in drugih diskontinuitet v proizvodnji in filtrirne preproge.

Namesto ali poleg vključitve anorganskih vlaken, je zaželeno, da se vključuje v zmes, iz katere se izdelujejo briketi, organsko vlakno. Prednostna organska vlakna so rastlinska vlakna (vključno volna), posebno papirna vlakna, vlakna iz morskega rastlinja, odpadki citrusov in slama. Uporaba slame je prednostna, ker se lahko uvede suha in tako ne vpliva na vsebnost vlage zmesi, iz katere se izdelujejo briketi, medtem ko se druga vlakna lahko uvajajo najprimerneje v mokri obliki, pri kateri bo celo njihovo uvajanje v zmes vplivalo na vsebnost vlage v zmesi. Uporaba rastlinskih vlaken ima lahko za posledico izboljšano zeleno trdnost pri briketih in ima lahko za posledico zadovoljivo ali izboljšano zeleno trdnost, ki se doseže preko povečanega območja vsebnosti vlage. Količina rastlinskih ali drugih organskih vlaken je običajno od 0.2 do 10 deležev, Cesto okoli 0.5 do 5 deležev na masni delež melase. Slamo običajno režemo ali sekamo na dolžino ne veC kot okoli 5 ali 10 mm in to je primerni maksimum za vsa rastlinska vlakna.

Mineralni material, sestajajoC iz različnih delcev, za izdelavo briketov, je lahko drobljen mineralni material ali naravno nastopajoči droben mineralni material, sestajajoC iz različnih delcev. Primerni materiali so komponente z visoko temperaturo taljenja, kot na primer kvarc, pesek iz olivina, apnenec, dolomit, rutil, boksit, železova ruda, magnezit, magnetit in brucit. Druge običajne komponente za MMVF brikete, kot na primer drugi žlindrini, kamninski in mineralni produkti, kot diabaz ali bazalt, se lahko uporabljajo.

Mineralni materiali, Izbrani za izdelavo briketov, se bodo izbrali z ozirom na kemijsko analizo in lastnosti taljenja, ki se zahtevajo. Običajno se pod 75 Z in Cesto pod 20 % (masni delež) briketa tali pri 1250 °C, navadno pa se briket

-15popolrioma stali pri 1300 °C in Cesto pri 1375 °C.

Mineralna šarža v peci lahko sestoji samo iz z melaso vezanih briketov ali se lahko nekaj (na primer do 70 % (masni delež), običajno ne veC kot 50 % (masni delež)) mineralne šarže uvede v neki drugi obliki. Na primer nekaj šarže lahko vključuje brikete, vezane na nek drug način, na primer 2 uporabo cementa ali lahko vključuje običajne komponente za tvorbo talin za MMV vlakna, kot na primer kamnina, žlindra, stekleni odpadki in drugi običajni materiali, če se preostanek šarže ne uvede kot briketi, se običajno uvede v obliki, ki ima velikost delcev običajno v območju 40 mm do 160 mm. če se v končnih vlaknih zahteva nizka vsebnost aluminijevega oksida, običajno dodatni material ne bo imel vsebnosti aluminijevega oksida veCje od 6 % (masni delež), prednostno pod 4 % In bo prednostno tak, da Ima celotna šarža vsebnost aluminijevega oksida pod 4 %, prednostno pod 2 t. če se zahteva visoka vsebnost aluminijevega oksida, bo celotna šarža izbrana tako, da bo dala zaželeno sestavo.

Z melaso vezani briketi ali preostanek šarže lahko vključuje komponente, ki so poznane koL koristne za pospeševanje topnosti, kot na primer fosforjeve ali borove spojine, običajno v celotni količini ne veC kot 10 do 20 % (preračunano kot oksidi).

PeC je lahko vsaka peC, v kateri se talina pripravi s taljenjem samonosilnega stolpca trdnega grobega mineralnega materiala, ki vključuje brikete. Ta stolpec je Cesto najmanj 1 meter visok. Pec je lahko neka električna peC ali kadria peč ali je prednostno kupolna peC, v kateri je gorljivi material vključen v šaržo. Temperatura taljenja bo odvisna od uporabljenih mineralov in tehnike za tvorbo vlaken, običajno pa je v območju med 1200 do 1600 °C, Cesto okoli 1400 do 1550 °C.

-16Tvorba vlaken je lahko po običajnih tehnikah, kot na primer tehnika s predilno skodelo ali, prednostno, z ulivanjem na predilni stroj, ki obsega najmanj dvoje sodelujočih predilnih koles, na primer, kot je opisano v W092/06047. Vlakna se potemtakem lahko naredijo z ulivanjem taline na prvi predilni rotor, iz katerega se talina vrže po vrsti na en ali več naslednjih predilnih rotorjev, iz katerih se odmetavajo vlakna.

Produkti tega izuma se lahko uporabljajo za kakršnokoli od običajnih uporab MMV vlaken, kot na primer za toplotno izolacijo, zmanjševanje in regulacijo hrupa, zaščito pred ognjem, rastni medij, ojačitve in polnila.

Izum vključuje tudi nove brikete in metode za njihovo izdelavo. Izum posebno vključuje tlačno oblikovane brikete, izdelane iz anorganskega materiala, ki zagotavljajo (preračunano kot masni deleži oksidov) nad 30 % S i 0 2, nad 20 % oksidov zemeljsko a1 k a1i j s k i h i n/a1i alkalijskih kovin in ki po izbiri vsebujejo rastlinska vlakna iri ki vsebujejo neko melasrio vezivo.

V vsakem od naslednjih primerov drobimo in mešamo mineralni material in organske ter anorganske odpadke v paličnem mlinu. Zaradi energije, sproščene pri drobljenju, pride v paličnem mlinu do dviga temperature. Zmes prenesemo v običajni cementni mešalnik in med mešanjem dodamo melaso. V okoli dveh minutah je zmes homogena iri dodamo žgano apno. To povzroči neko eksotermrio reakcijo in zmes doseže temperaturo okoli 60 °C. Zmes nato prenesemo v dodajalnik in jo držimo v tem nekaj minut, preden jo prenesemo v oblikovalne vdolbine valjčne stiskalnice, v kateri se zmes stisne s tlakom nad 20 kN na (linijski) cm v brikete, ki imajo tipično velikost 100 mm krat 50 mm. Brikete izpraznimo iz te stiskalnice v nekaj minutah po polnjenju začetne zmesi v dodajalnik in kalupe. Po izpraznjenju imajo briketi gladko, svetlečo površino in

-17so videti, kot da imajo visoko gostoto. Imajo zeleno trdnost tako, da realno vsi vzdržijo test s padcem iz 2 m takoj po izpraznitvi iz kalupa.

Pustimo jih stati okoli 1/2 ure. Bodisi takoj ali po neki primerni periodi hranjenja polnimo brikete v kupolno peč, ki je tudi napolnjena s koksom kot gorivom in po izbiri z drugim grobim anorganskim materialom. Predgret zrak se v peč injektira blizu njenega podnožja in s tem povzročeno segrevanje in izgorevanje koksa, začne proces taljenja pri bazi stolpca briketov in druge polnitve. Proces se nadaljuje z dobavljanjem materiala tako, da je temperatura taline okoli 1,510 °C. Talina teče od peči do zgornjega predilnega rotorja predilnega stroja neovirano, kot je opisano v W092/06047. Rezultirajoča MMV vlakna se zbirajo kot preproga in se lahko vežejo z uporabo organskega veziva na običajen način.

V vseh eksperimenih izuma vzdržuje stolpec briketov prepustno strukturo in realno ni nikakršne zrušitve briketov signifikantno pred taljenjem. To je v nasprotju s tem, kar se zgodi, če se uporabljajo toplotno nestabilni briketi, ker ti nagibajo k razpadanju med predgrevanjem, ko imajo temperaturo samo nekaj sto °C, to pa povzroči, da je stolpec gost in relativno nepropusten. To vodi do povečanja tlaka znotraj peči, kar ima za posledico sunke taline, ki teče iz izhoda peči. V poskusih tega izuma talina teče enakomerno iz izhoda peči in s tem kaže, da je stolpec propusten in da je znotraj peči konstanten tlak.

Primer 1

Saržo formiramo iz 45 % diabaza, 7 % dolomita in 48 % briketov. Briketi imajo anorgansko vsebnost 23 % boksita, 19 % konverterske žlindre, 35 % odpadkov od izdelave mineralne volne, 20 % letečega pepela in 3 % žganega apna, 5 % melase ~ 18 (na podlagi celotne teže zmesi) pa se uporabi kot vezivo. Vsebnost vlage zmesi v Času tlačnega oblikovanja je 9 t.

Sestava vlaken je

T i 0₂

FeO

CaO

MgO

Na₂0

MnO

38,7 % 22.0 %

1.9 %

6.8 %

16.9 % 9.1 %

1.9 % 0.3 % 0.3 %

Primer 2

Saržo formiramo iz 45 % (masni delež) briketov tipa A in 55 % (masni delež) briketov tipa 8. Briketi tipa A so narejeni iz 39 % kvarCnega peska, 16 % peska iz olivina, 28 % konverterske žlindre, 14 % železove rude in 3 % žganega apna, skupaj s 5 % melase, na podlagi celotne teže zmesi. Ti briketi Imajo ocenjeno temperaturo taljenja okoli 1264 °C.

Briketi tipa B so izdelani iz 38 % kvarCnega peska, 35 I peska iz olivina, 15 Z apatita, 9 % odpadkov pri izdelavi mineralne volne in 3 % žganega apna, skupaj s 5 % melase. Ti briketi imajo temperaturo taljenja okoli 1363 °C.

Analiza vlaken je ^S102

TiO₂

FeO

CaO

MgO

53.9 I

1.8 % 0.5 %

6.8 %

16.7 %

14.7 š

Na₂0	0.2	%
K₂0	0.4	%
MnO	0.4	%
^P2°5	3.6	o, *

P r i mef 3 šaržo formiramo iz 45 I briketov tipa C in 55 % briketov tipa D. Briketi tipa C so izdelani iz 6 Z odpadkov limon, 14 % železove rude, 3 % žganega apna, 25 I konverterske žlindre, 35 % kvarCnega peska in 16 Z peska iz olivina. Briketi so vezani s 5 % (na podlagi preostanka zmesi) melase.

Briketi tipa D so izdelani iz 15 % apatita, 36 I kvarCnega peska, 37 % peska iz olivina, 9 % odpadkov iz proizvodnje mineralne volne in 3 % žganega apna, skupaj s 5 % melase.

RezultirajoCa vlakna imajo sestavo

SiO₂

A1 2 θ 3

T i 0_?

FeO

CaO

MgO

Na₂0

K₂0

MnO ^P2°5 n o o

O * Z 'o

1.9 % 0.5 l

7.6 %

15.5 %

15.5 l 0.2 %

0.4 % 0.4 Z

3.8 %

Pri naslednjih primerih se lastnosti briketov določijo 60 minut po začetku mešanja. Vse vsebnosti vlage se določijo v času dodatka apna.

20Brikete izdelamo iz 3 delov (masni deleži) kvarCnega peska, 15 delov peska iz olivina, 3 delov boksita, 73 delov odpadkov iz proizvodnje mineralne volne, 6 delov apatita, 4 delov hidratiziranega apna in 3 delov melase, skupaj z različnimi aditivi in dodano vlago, da dajo specificirane vsebnosti proste vlage v Času tlačnega oblikovanja.

če ni vključenega nobenega dodatnega aditiva, imajo briketi trdnost okoli 4.5 kN, Ce je vlage okoli 2 % in okoli 3 kN, Ce je vlage okoli 5 %.

če je vključenih 9 delov pektinskih odpadkov limon, imajo

briketi trdnost okoli	10 kN	pri 2 %	vlage	al i	pri 4	% vlage
in okoli 6 kN pri 7 %	vlage.
če je vključenih 11	del ov	pektina	morskega	rastii n j a,	i ma
produkt trdnost okoli	22 kN	pri 1 %	vi age	i n	13 kN	pri	5 %

viage.

če so	vkljuCeni	predsušen i	odpadki	mokrega	papirja,	se
trdnost	pomembno	poveča na	vrednosti	med 6	in 11 kN	v
območju	vsebnosti	vlage od 2	do 5 %.
Ti rezultati prikazujejo,	da imajo	viaknen i	aditivi	za

posledico povečanje zelene trdnosti in zmanjšano občutljivost na vsebnost proste vlage v zmesi.

Če se trdnost briketov izmeri, ko so briketi izpostavljeni poveCani temperaturi, se ugotovi, da briketi, ki so narejeni brez kakršnihkoli aditivov, utrpijo majhno in nepomembno izgubo trdnosti pri okoli 825 °C, vendar pa utrpijo signifikantno izgubo trdnosti pri temperaturah med 1122 in 1167 °C. če se izvede isti test z uporabo briketov, narejenih z dodatki pektina ali papirja, se dobijo običajno podobni rezultati.

-21rezultat i.

P r i me r 5

Brikete izdelamo iz 6 delov kvarčnega peska, 30 delov peska iz olivina, 6 delov boksita, 46 delov odpadkov pri izdelavi mineralne volne in 12 delov apatita, s 4 deli apna in 3 deli melase.

če vključimo v zmes 4 dele rezane slame, je trdnost 9 kN pri

2.5 % vsebnosti vlage in 6.5 kN pri vsebnosti vlage okoli 4 %, če uporabimo rezano slamo, ki ima dolžino okoli 5 mm in precej marij kot to, če uporabimo drobljeno slamo. B r e 2 slame je trdnost 4.5 kN pri 2 % vlage in 2 kN pri 4 Z vlage.

Primer 6

Brikete izdelamo iz 10 delov (masni deleži) kvarčnega peska, 50 delov peska iz olivina, 10 delov boksita, 10 delov odpadkov iz izdelave mineralne volne in 20 delov apatita, skupaj z 10 deli melase.

V eni seriji eksperimentov naredimo brikete s 4 % h i d r a t i z i ranega apna in po izbiri z 2 % predželatiniziranega Škroba. Pri konstantni vsebnosti vlage je trdnost po 60 minutah po začetku mešanja okoli 0.5 do 1.5 kN višja, če je škrob prisoten, kot če ga izpustimo.

V drugi seriji eksperimentov Izdelamo zmes ob 4.75 % vsebnosti vlage bodisi s 4 % bidr at iz 1 ranega apna ali 4 Z cementa. Trdnost določimo eno uro po mešanju in v različnih intervalih do 50 ur. Zmes, izdelana z apnom, ima pri tem testu začetno trdnost okoli 3 kN po 1 uri, po 48 urah pa le-ta naraste na okoli 8 kN, medtem ko ima zmes, narejena z

-22se ta po 48 urah poveča na 4.2 kN. Potemtakem daje vključitev apna precej večjo trdnost, kot je dosegljiva z uporabo cementa. Lahko se zaključi, da apno gotovo raje interaktira z melaso, kot deluje kot hidravlično vezivo.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek za izdelavo MMV vlaken, ki obsega tvorbo taline s taljenjem mineralne S a r ž e v p e C i in oblikovanje MMV vlaken iz taline, označen s tem, da mineralna šarža vključuje tlačno oblikovane brikete iz anorganskega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev, vezanega z nekim vezivom, ki vsebuje melaso in pri katerem briketi vključujejo vlakna In aktivator za melaso, Izbran iz apna, b o r a t n i h in fosfatnih a k t i v a t o r j e v.
2. Postopek v skladu z zahtevkom 1, ki obsega izdelavo tlačno oblikovanih briketov z mešanjem anorganskega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev, aktivatorja, vlaken in melase v prisotnosti vlage, dopuščajoč, da se zmes zgosti pri neki povišani temperaturi, nato pa oblikovanje zgoščene zmesi pod tlakom in nato vključenje briketov v mineralno šaržo, tvorbo taline iz te šarže in tvorbo MMV vlaken iz tali n e.
3. Postopek v skladu z zahtevkom 1 ali 2, pri katerem je oblikovanje briketov s tlaCriim oblikovanjem pri 10 do 50 kN/cm.
4. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je oblikovanje briketov z oblikovanjem z valji.
5. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem ima mineralni material, sestajajoC iz različnih delcev, velikost najmanj 90 % pod 2 mm in tlačno oblikovani briketi zagotavljajo najmanj 50 % (masni delež) šarže v peci.

-246. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je peč neka kupolna peC.
7. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem briketi vključujejo odpadna MMV vlakna in apno.
8. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem imajo šarža in vlakna vsebnost pod 4 t Αΐ2θ3> nad 30 % SiC>2 in 20 do 50 % CaO + MgO (preračunano kot masni deleži oksidov).
9. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem imajo talina in vlakna vsebnost, preračunano kot oksidi, pod 4 % Αΐ2θ3 najmanj 50 % (masni delež) mineralne šarže je z melaso vezanih briketov, ki imajo vsebnost pod 4 % Αΐ2θ-3» proces pa obsega izdelavo briketov s tlačnim oblikovanjem zmesi mineralnega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev, ki ima velikost najmanj 90 I (masni delež) pod 2 mm in ki vključuje apno, MMVF vlakna in vezivo, ki je stvarno brez aluminija in ki vsebuje melaso.
10. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem so briketi narejeni z mešanjem anorganskega materiala, sestajajoCega iz različnih delcev, apna, vlaken in melase, dopuščajoč, da se zmes zgosti in nato z oblikovanjem zgoščene zmesi pod tlakom.
11. Postopek v skladu z zahtevkom 10, pri katerem se mešajo anorganski material, sestajajoC iz različnih delcev in vlakna ter apno v vlažno zmes, na ta način povzroCujoC dvig temperature zmesi, melasa pa se doda v zmes pred, med ali po dodajanju apna.
12. Postopek v skladu z zahtevkom 10 ali 11, pri katerem

25eksotermno reakcijo.
13. Postopek v skladu s katerimkoli od zahtevkov 8 do 12, pri katerem apno vsebuje žgano apno.
14. Postopek v skladu s katerimkoli od zahtevkov 8 do 13, pri katerem je vsebnost apna, preračunana kot CaO, 0.1 do 1 masni delež na masni delež melase.
15. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem so vlakna izbrana iz organskih vlaken in anorganskih vlaken ali njihovih zmesi,
16. Postopek v skladu z zahtevkom 15, pri katerem organska vlakna vključujejo rastlinska vlakna v količini od 0.2 do 10 deležev na masni delež melase.
17. Postopek v skladu s katerimkoli od zahtevkov 15 ali 16, pri katerem so organska vlakna izbrana iz papirnih vlaken, vlaken morskega rastlinja, odpadkov citrusov in slame.
18. Postopek v skladu s katerimkoli od zahtevkov 15 do 17, pri katerem anorganska vlakna vključujejo MMV vlakna.
19. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem imajo vlakna vsebnost, preračunano v masnih deležih oksidov, 45-60 % Si02» 0.5-4 % Αΐ2θ3» 0.1-4 % Τίθ2>

5-12 % FeO, 10-25 l CaO, 8-18 l MgO, 0-4 Z Na₂0, 0-2 % K₂0, 0-6 % Na20 + «20, 2-10 t P2O5 i^fi 0-10 % drugih.
20. Postopek v skladu z zahtevkom 1, pri katerem vlakna vsebujejo, preračunano v masnih deležih oksidov, 32-48 % Si0₂, 10-30 % Al₂0₃, 10-30 I CaO, 2-20 % MgO, 2-15 % FeO, 010 % Na₂0 + K₂0, 0-6 % Ti0₂, 0-16 I P₂0₅ + B₂0₃ in 0-15 % drugih elementov.

2621. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je peC neka peč, v kateri se pripravlja talina s taljenjem samonosilnega stolpca trdnega grobega mineralnega materiala, ki vsebuje brikete.
22. Postopek v skladu s katerimkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem so MMV vlakna narejena z ulivanjem taline iz pedi na prvi p r e d i1 n i rotor, iz katerega se talina vrže v zaporedju na enega ali v e C naslednjih p r e d i1 n i h rotorjev, iz katerih se odmetavajo vlakna.