WO2006042756A2 - Formkörper für die erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen schmelze zur herstellung von dämmstoffen aus mineralfasern - Google Patents

Formkörper für die erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen schmelze zur herstellung von dämmstoffen aus mineralfasern Download PDF

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WO2006042756A2
WO2006042756A2 PCT/EP2005/011294 EP2005011294W WO2006042756A2 WO 2006042756 A2 WO2006042756 A2 WO 2006042756A2 EP 2005011294 W EP2005011294 W EP 2005011294W WO 2006042756 A2 WO2006042756 A2 WO 2006042756A2
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sheath
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Gerd-Rüdiger Klose
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Deutsche Rockwool Mineralwoll Gmbh & Co. Ohg
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
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    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/02—Pretreated ingredients
    • C03C1/026—Pelletisation or prereacting of powdered raw materials

Definitions

  • the invention relates to a molded body for the production of a mineral melt to be fibrillated for the production of insulating materials from mineral fibers, in particular rockwool, consisting of a molded block of mineral fibers bound to zu ⁇ least one binder from production-related residues and / or dismantled mineral fiber insulation materials.
  • the invention also relates to a process for the production of a shaped body for the production of a mineral melt to be fibrillated for the production of insulating materials from mineral fibers, in particular from rock wool, in which a molded block of mineral fibers bound from at least one binder from production-related residues and or a degraded mineral fiber insulating materials, or a process for producing a shaped body for the production of a mineral melt to be fibrillated for the production of insulation from Mi ⁇ neralfasern, especially rockwool, using production-related residues and / or dismantled mineral fiber -Dämmstoffen.
  • binders organically modified silanes, water glass or phosphate binders are used, for example, in thermally stable insulation materials.
  • insulating materials made of glass wool or rock wool are distinguished.
  • An essential distinguishing feature between these two types of insulating material is their different temperature resistance.
  • stone wool insulation 4102 Part 17 700 0 C melting point to DIN of> virtue of their chemical composition mix melt glass wool insulation already in Tem ⁇ temperatures 1000 0C.
  • Rock wool insulation materials can be produced exclusively from rocks such as diabase or basalt, whereby limestone and / or dolomite can be added as corrective additives. These aggregates may also be wholly or partially replaced by blast furnace slags and / or other iron industry slags.
  • slag wool Another starting material for the production of insulating materials from mineral fibers is so-called slag wool, which is melted from basic blast furnace hoses with silicate correction additives. These slag wools also meet the criteria according to DIN 4102 Part 17.
  • Raw materials for the production of mineral fiber insulation materials have become scarcer and more expensive in recent years. The manufacturers of these insulating materials are therefore also required by the circular economy and waste laws to find alternative sources of raw materials. In various branches of industry an ⁇ falling waste materials can be used as so-called secondary raw materials in the production of insulation materials made of mineral fibers, in particular in the production of insulating materials from mineral fibers.
  • the raw materials for the production of insulating materials from mineral fibers are melted with preferably high-quality foundry coke as the primary energy source in cupolas.
  • Cupolas are on their inner walls smooth shaft wells with consistent over their inner diameters of about 0.9 m to about 2.5 m and heights of about 4 m to about 6 m.
  • feed material the raw materials to be melted and fiberized and a primary energy source are introduced into the cupola furnace, wherein usually coke as primary energy carrier with a proportion of about 12 to about 17% by mass. of the feed material is used.
  • the raw materials have diameters of about 80 mm to about 200 mm.
  • the feedstock from raw materials and coke is poured periodically as a bed via ei ⁇ ne Gatt istsstrom in evenly distributed as possible in the cupola ge.
  • a supply of air is required, which is injected over approximately 4 to 20, uniformly distributed over the circumference of the shaft furnace Wind ⁇ forms with pressures up to about 10 kPa in countercurrent to the cupola.
  • the cupola has upper furnace areas in which a slight negative pressure is generated and maintained.
  • the Gatt istстsstrom closes the cupola from the top down and allows a controlled discharge of the exhaust gases, which contain, inter alia, CO gas.
  • the exhaust gases are fed to a downstream cleaning and Nachverbrennungs ⁇ system, so that the energy content of the exhaust gases used in a subsequent combustion chamber and at the same time harmful compounds, for example by oxidation or destruction in less harmless compounds um ⁇ be converted.
  • the energy required for the subsequent combustion is supplied for example in the form of natural gas.
  • the energy content of the heated exhaust gases is used in each case via heat exchangers both for preheating the exhaust gases in front of the combustion chamber, but essentially for heating the supplied air.
  • the air is usually heated in combination with exhaust gas purification systems to temperatures of about 600 0 C, by additional heating devices to a maximum of about 800 ° C.
  • a hot blast resulting therefrom can additionally be enriched with oxygen.
  • oxygen nozzles are arranged distributed directly in a combustion plane on the circumference of the cupola furnace. These oxygen nozzles can act continuously or impulse-like act on the primary energy sources by regular opening and closing.
  • the oxygen nozzles may be arranged on slidable lances.
  • the primary energy source burns in the area of the bottom of the cupola furnace.
  • the combustion ends in a zone about 0.5 m above the tuyeres.
  • Temperatures of> 1500 0 C zone having the oxygen of the combustion air is used up. Above this zone is followed by an area of low altitude, for example ⁇ 1 m, in which a temperature of up to about 1000 ° C. is reached. It is fundamentally advantageous to limit the range of high and very high temperatures above the tuyeres to a low level in order to avoid so-called upper fires.
  • the rocks arranged at a height of up to 1 m above the tuyeres melt and release their energy content into the area above this zone to the feed material arranged in this area, so that the components of the slipping task are preheated.
  • the rocks and / or slags used as lumpy raw materials must not soften plastically at elevated temperatures, as does the energy carrier, since this increases the flow resistance of the bed and drastically reduces the melting performance. As a consequence, the coupler could become clogged.
  • the constituents of the bed must therefore be dimensionally stable at least up to temperatures of about 1000 ° C.
  • the temperature distribution in the cupola described above is therefore preceded by slow-reacting energy carriers, which burn off only after reaching a certain temperature level.
  • Fuels such as hard coal and lignite, which release many volatile constituents at low temperatures and thus promote top-fire, are considered in principle unsuitable here; The same applies, moreover, to coke varieties, such as those used, for example, for home-made cooking.
  • silicate formed melt in which, among other things ash components of Primdocer ⁇ gieehrs are melted.
  • siphon outlet disposed designed as a siphon outlet is th the amount of up to about 155o 0 C heated silicate melt constant gehal ⁇ and in a substantially uniform mass flow to the Kupolo- downstream fiberizing fen passed.
  • cascade fiberizing machines may be used.
  • a nozzle-blow process is also known, in which the melt is blown out through nozzles and defibered.
  • the melt is blown out through nozzles and defibered.
  • cascade Zerfaserungsmaschinen not only the mineral fibers but also considerable amounts of non-fibrous particles are produced, which are in accordance with the mineral fibers after cooling in glass form.
  • the coarser of these often spherical and columnar particles can be separated from the bulk of the mineral fibers.
  • insulating materials produced in this way contain about 25 to 30% by mass of non-fibrous particles ⁇ 125 ⁇ m.
  • the mineral fibers are deposited after their exit from the Zerfaserungsvortechnische on a conveyor as an endless insulation web.
  • This Dämm ⁇ material web is processed in subsequent processing stations, for example, folded and / or compressed. Furthermore, the edges of the insulating material web are trimmed in the longitudinal direction.
  • Waste and the take-back of damaged insulating materials cause larger amounts of waste.
  • the internal wastes are broken and ground and mixed in this form with fine to medium-grained rocks, Abfallstof ⁇ fen, recycled materials or other additives and with binders and pressed into moldings.
  • Suitable waste or recycling materials which are processed here to so-called secondary raw materials, are, for example, blast furnace or steelworks slags and / or slags from the hard coal power plants in the form of so-called melt chamber granules.
  • Other additives may be alumina carriers, such as calcined raw bauxite or upgraded slags, dross and dusts from the aluminum industry.
  • the binders used are usually hydraulically hardening binders, for example Portland cements, in particular finely ground high-strength types of Portland cements, high-hydraulic limes and / or latently hydraulic substances, such as, for example, calcined sewage sludge, ashes from animal rendering, residues from desulfurization plants of traveling grate boilers Pierverbrennung with appropriate exciters, such as quicklime.
  • binders for example Portland cements, in particular finely ground high-strength types of Portland cements, high-hydraulic limes and / or latently hydraulic substances, such as, for example, calcined sewage sludge, ashes from animal rendering, residues from desulfurization plants of traveling grate boilers Pierverbrennung with appropriate exciters, such as quicklime.
  • the shaped articles can have up to about 45% by mass of insulation waste which, however, because of their water-repellent properties, in particular the mineral oil impregnated with mineral oils, does not form solid bonds with the binders of the molded articles, so that the proportion of binders is increased in order to obtain storage and transport, in particular pourable Form ⁇ body.
  • the moldings are therefore densified to densities of about 1,200 to about 2,000 kg / m 3 , preferably to densities of about 1,450 to about 1,700 kg / m 3 .
  • the moldings contain organic constituents, in particular in the form of very finely divided organic binders, which are pyrolyzed even at relatively low temperatures, so that their energy content is not directly usable for the actual melting process in the cupola furnace, but in the flue gas purification systems or the like coupled heating systems for heating the combustion air with corresponding increases in efficiency at least the
  • the porous microcracked bodies easily absorb water so that they should be protected against precipitation and thus also against exposure to low temperatures.
  • the drying of the moldings takes place under atmospheric conditions, although preferably under protective roofs.
  • Tied crystal water requires appropriate levels of coke or other Energyträgem.
  • the steam formation can improve the heat transfer in the upper regions of the cupola furnace, it also has undesirable side effects on the gas budget.
  • the water vapor loads downstream thermal exhaust air purification systems.
  • the concrete bodies used in the building materials industry are used for pressing the shaped bodies from relatively dry masses. Because of the higher positional stability of the patch and for visual reasons, concrete paving stones often have a hexagonal
  • the shape, size and weight of correspondingly formed moldings are suitable for treatment in the existing conveying and storage facilities and, on the other hand, do not adversely affect the flow resistance of the bed in the cupola furnace.
  • the individual weights of the moldings are also similar to the coke particles, so that separations in the bed can be avoided.
  • the shaped bodies should not differ significantly from the coarse-grained homogeneous natural rocks and thus do not plastically soften at elevated temperatures or form melting eutectics at low temperatures. Both, however, may be desirable as a local appearance within the moldings.
  • the moldings are the cupola furnace usually abandoned together with coarse fractions of the bed and the equivalent sized primary energy coke.
  • the moldings may be a cube shape with edge lengths of, for example, 80 mm to about 150 mm or in corresponding brick formats, for example, normal format or double format according to DIN 105. Larger moldings generally require longer drying times and thus often too long from an economic point of view.
  • there is a risk during oven travel that the water vapor released during the dehydration of the hydrosilicates, aluminates and ferroalates contained in the cement matrix will burst the shaped body too soon from the inside, if the mass is too dense and thus less permeable would.
  • the fine-grained components would be blown out of the furnace by the combustion air or the flue gases.
  • the solid high-temperature coke to be used as the primary energy carrier in particular the foundry coke known by way of example, is scarce and therefore relatively expensive and, moreover, exposed to severe price fluctuations on the world market, especially in the required grain classes.
  • Petroleum coke is used, among other things, for the cathodic lining as well as for the anodes of aluminum smelting furnaces. Analogously, this also applies to other coarse carbonaceous residues from coal distillation in the form of amorphous carbon up to crystalline graphite which no longer contains any volatile constituents. In this case, even components with a diameter between 50 mm and 80 mm can be accepted if their shares remain limited.
  • the release of gaseous constituents including high levels of vapor, the swelling of the coals at elevated temperatures, and the resulting decrease in strength also preclude the direct use of briquettes or lignites in briquetted or pelletized form.
  • Carbon stones or corresponding masses are refractory building materials, which are first bound with tar pitch. At high temperatures, volatile constituents are expelled, so that particles of the refractory building materials or of an outbreak fractured therefrom can be treated to a large extent, such as coke and graphite particles.
  • Teer-bound basic dolomite, magnesia or bound chromium-magnesia stones and ramming masses contain the formed graphite in pores after the volatiles have fumed.
  • Industrial pellets of conditioned natural biomass consist of wood and / or mixtures with other renewable raw materials, such as trays, vegetable residues. These biomasses are pressed, for example, as pellets with briquettes or other shaped bodies, with particle sizes of up to about 30 mm.
  • Posidonia schist is known, which is named after the mussel Posidonia Bronni considered to be the leading fossil.
  • Posidonia schists of the Lias formation in southern Germany can contain about 10% by weight, in some horizons up to 20% by weight of organic material, which in turn is 80-90% in the form of so-called kerogens.
  • Kerogens are high molecular weight, at the same time high-polymer hydrocarbon compounds from which low-molecular substances with petroleum-like Properties arise. At very high pressures, natural gas can also be formed in catalytic reactions. Due to the genesis, however, relatively high levels of pyrites are present. Organic constituents burn off in fractions of fractured rocks in the form of a smoldering kiln, whereby leaking oil can be obtained. This form of oil extraction can also be done in shaft furnaces in which the burnup is controlled from top to bottom by a rectified guidance of the combustion air. These limestone rocks and marls, which are falsely referred to as oil shales, are currently used for the production of Portland oil shale cement. The rock is burned in fluidized bed ovens.
  • the calorific value of the slate is given with a average content of organic substance of 11.2 mass% with about 3900 kJ / m 3 .
  • the calorific values of hard coal are approx. 29,300 kJ / kg, of brown coal approx. 8,000 kJ / kg.
  • the finely ground burnout is latently hydraulic to hydraulic and, after joint grinding with Portland cement clinker, produces a reddish-brown colored cement whose strength level is, however, lower than that of normal Portland cements.
  • Finely milled slate is burnt together with limestone, quartz sand and clay in the rotary kiln to cement clinker, which naturally here the sulfide content in the slate for the product are not detrimental.
  • the finely ground burned out stones were used as strengthening additives in the manufacture of construction boards or
  • Refractory building materials are gebun ⁇ with water glasses or phosphate binders. Carbon-containing refractory building materials in the form of shaped bodies or staple masses are bound with coal tar, the volatile constituents being driven off either at a place of use by a heating process or by careful heating.
  • binder Portland cement is provided in an amount of 8 to 35% of the dry weight of the briquette.
  • the oxide-containing mineral particles are selected from the materials sand, slag, stone dust, fly ash, kaikkstein dust, dolomite dust, silicon dioxide, slag wool sawdust or any other waste materials obtained from slag wool.
  • DE 195 25 022 A1 discloses a heatable, solid shaped article and method for its production, the main constituents of which are coke particles and cement.
  • the coke particles are formed by coke breeze.
  • the previously known shaped bodies are only conditionally suitable for replacing the primary energy carriers or the raw material, since their strength leads to an inadequately abrasion-resistant or dimensionally stable shaped body due to the materials or mass fractions used.
  • the invention is therefore based on the invention to provide a generic molded article, which does not have the disadvantages of the known from the prior art be ⁇ moldings and in particular has a high strength in terms of abrasion and breakage. It is further to the invention a further development of a method for the production of a generic, with the molding with the above-mentioned high strengths in terms of abrasion and breakage in a simple and economical manner can be produced.
  • the shaped block has an envelope made of a binder, which is arranged wholly or partially on at least one outer surface of the shaped block.
  • the shaped block is arranged as a filling in a load-bearing and / or temperature-resistant sheathing.
  • the invention is therefore essentially characterized in that the shaped body consists of a molded block and an envelope and / or a casing, so that the shaped brick is additionally protected in a simple manner against abrasion.
  • the envelope or sheath preferably completely surrounds the shaped brick.
  • the shaped block can thus be coated with a layer of a binding agent, in particular a thin layer of a cement paste.
  • a binding agent in particular a thin layer of a cement paste.
  • the layer of cement paste on the shaped brick also prevents or prevents the oxidation of the primary energy carrier by the carbon dioxide CO 2 formed during the reduction of the iron oxides.
  • the thin layer of cement paste can be reinforced by additions of ground mineral fibers together with the comminuted non-fibrous particles which are optionally contained therein. Their proportion is limited with respect to the binder to a maximum of 20% by mass, but preferably ⁇ 8% by mass.
  • the reactivity of the primary energy carrier can be delayed, so that the firing takes place in deeper areas of the cupola furnace and the formation of top fire is at least reduced.
  • the shaped brick can subsequently be immersed in a suitable binder-containing slurry or sprayed on this slurry.
  • the binder is preferably arranged in a thin layer fully or partially on the molded block.
  • the binder consists of waterglass, phosphate binder, phosphate cement as a mixture of metal oxides with phosphoric acid and / or organically modified silanes.
  • Binder provided as a coating in a carbon-containing fraction from Hochtempera ⁇ turkoks, petroleum coke, pitch coke and / or graphite.
  • the coated molded block is inserted into the sheathing in order to further improve the strength of the shaped body.
  • This alternative has proven to be particularly advantageous if the molded block has a volume that is smaller than the volume of the envelope, so that relative movements of the molded block to the jacket would lead to abrasion of the molded block.
  • the shaped block may have a carbon-containing fraction having at least two particle size classes, of which a particle size class is at least 50% by mass, which has a particle size of ⁇ 25 mm and thus fills intermediate spaces which are arranged between the particles of particle size class ⁇ 25 mm.
  • a particle size class is at least 50% by mass
  • the packing density of ⁇ 1,250 kg / m 3 of Be ⁇ interpretation since this packing density is achieved by a pressing process in which in conjunction with the particle size distribution can produce a molded body, the by its abrasion and shape strength for the mentioned purpose is particularly suitable.
  • This molded block is coated with a sheath or inserted into a sheath, as will be described in detail hereinafter.
  • fine-grained fractions When freshly produced coke is broken, about 50% by weight of fine-grained fractions are formed, but they can not be used as fine-grained constituents for the operation of a cupola.
  • the fine-grained fraction of the coke or another solid carbon-containing primary energy source for example refractory outbreaks or anodic linings of smelting furnaces or electrode material with coarser carbonaceous particles, which form a scaffold for receiving the fine-grained fraction, it is possible to to provide a pourable and low abrasion molded body which is in particular usable as a primary energy source for the production of mineral wool melts. Since the primary energy source in the fire must be stable for a long time, a thermally stable binder is provided.
  • Portland cements including Portland oil shale cements, Tonerdeschmelzze ⁇ elements and latent hydraulic substances can be used with appropriate exciters as a binder for Hochtemperaturkoks- or graphite fractions.
  • the selection of the binder also depends on the desired strength development of the moldings, the alumina cements very quickly develop sufficiently high strengths, which may justify their much higher price under certain circumstances.
  • Coke and graphite particles with grain sizes ⁇ 50 mm, preferably ⁇ 25 mm were ⁇ the intensively mixed with the hydraulic binders.
  • the particle size distribution of the carbon-containing fraction is selected such that the coarser constituents form a scaffold, while the finer particles only fill the intermediate spaces to such an extent that a sufficient packing density and thus a load-bearing molded body result, but at the same time has a certain permeability , It is advantageous in this case to use a carbon-containing fraction having a broad particle size range different grain size classes and to mix these in corresponding gradations and different proportions in order to press the corresponding shaped bodies from them.
  • the mixing process can be carried out in two stages, by first admixing the carbonaceous particles with Portland cement, if appropriate with the addition of redispersible wetting agents and / or adhesion-promoting and strength-increasing redispersible plastics, before subsequently adding mixing water in the next mixing stage.
  • the cement content is about 12 to about 30 mass%, preferably ⁇ 25 mass%.
  • the carbonaceous fraction is then pressed into shaped bricks.
  • the gross densities of these conglomerates are more than about 1250 kg / m 3 .
  • the bulk density can be increased.
  • the carbon-containing fraction may be formed as fine-grained and made of coke, graphite and / or carbon-containing compounds, in particular refractory Outbreaks or anodic linings of smelting furnaces and / or vor ⁇ preferably used electrode material consist.
  • the binder is thermally stable and preferably consists of Portland cement, Portlandölschieferzement, Tonerdeschmelzzement and / or la ⁇ tenthydraulischen substances with stimulators, in particular free lime-containing substances, such as hydrated lime or cement.
  • the carbon-containing fraction and / or the binder means redispersible wetting agents, for example surface-active substances and / or adhesion-promoting and / or strength-increasing redispersible plastics, such as, for example, acrylate, styrene acrylate and / or copolymers.
  • redispersible wetting agents for example surface-active substances and / or adhesion-promoting and / or strength-increasing redispersible plastics, such as, for example, acrylate, styrene acrylate and / or copolymers.
  • the carbon-containing fraction is preferably bonded with 12 to 30% by mass, in particular with 15 to 25% by mass of binder, so that the excellent melting properties in the region of a cupola furnace are retained in this shaped article.
  • a support particle having a particle size of less than 25 mm, in particular less than 10 mm is contained in a proportion of less than 30% by mass.
  • the supporting grain consists of suitable minerals, in particular rockwool, suitable rock and / or secondary raw materials for producing a mineral melt to be shredded for the production of insulating materials. This embodiment ensures as far as possible residue-free melting, wherein constituents of the primary energy carrier pass into the melt and contribute to the formation of the mineral fibers.
  • carbon coke is suitable in that its proportion can remain limited to ⁇ 30% by weight of the foundry coke or graphite or a mixture of both, and the support structure made of solid dense high-temperature coke or graphite, optionally supplemented by supporting granules of rocks or comparable secondary substances.
  • the cube-shaped moldings can have edge lengths up to about 300 mm. Edge lengths of approximately 200 to 250 mm have proven to be advantageous, since the shaped bodies are still dimensionally stable with such edge lengths and do not disintegrate in the cupola furnace even under the influence of temperature.
  • the carbon-containing fraction with the binder and the optionally present supporting grain and / or the optionally present casing is arranged as a filling in a load-bearing and / or temperature-resistant casing.
  • the carbonaceous fraction bound in this way with hydraulic binders can thus be treated with raw material-containing, i. the desired melt-forming masses together form a shaped body.
  • raw material-containing i. the desired melt-forming masses
  • special shapes of the molded articles from the primary energy source and the raw material can advantageously have an effect on the melting process. Such shapes will be described below.
  • the shaped bodies can also consist of natural rocks and / or other secondary raw materials, if appropriate with fractions of primary energy sources and suitable binders.
  • the Umman ⁇ tion has a cavity having a volume which is greater than the volume of the filling volume, which comprises the carbon-containing fraction, wherein the volume ratio of a proportion of in contains the carbon-containing fraction, is dependent on heating volatile components.
  • the filling is arranged in briquetted form or as a bed in the sheathing.
  • the sheathing at least in some areas, has an air permeability for the controlled degassing of the filling, in order to avoid excessive pressure in the sheathing.
  • Such a pressure could lead to damage or destruction of the Ummanteiung, so that a controlled release of energy or a kon ⁇ trollATORs melting of the raw material is not possible.
  • the casing consists of a stone fraction, in particular of mineral rock to be fibrillated for the production of a mineral melt to be fibrillated, preferably of rockwool, of suitable mineral and / or secondary raw materials, which are bound with hydraulic binders.
  • This embodiment provides a shaped body which serves both as a primary energy carrier and as a raw material carrier.
  • the casing has an outer casing surface on which a coating layer of hydraulic binders, in particular having fine-grained rocks and / or mineral fibers, is arranged.
  • the casing has according to a further feature an opening which can be closed with a lid.
  • an opening which can be closed with a lid.
  • a separate production of casing and filling is possible, which are then connected ver ⁇ together. Different fillings can thus be introduced into the sheathings in order to take into account different requirements of the melting process.
  • a thus formed casing has a high abrasion resistance and is particularly suitable for the pouring of a cupola furnace.
  • the hydraulically hardening binders are partially substituted by hydraulically setting or latently hydraulic secondary raw materials or by latently hydraulic pozzolans, tufts with stimulators, in particular free lime-containing substances, for example carbohydrate or cement.
  • Jacket has a length and / or a diameter, the ratio of each other is 1: 1, preferably 1, 2: 1 to 2.5: 1.
  • the casing and / or the molded block has a center of gravity which is arranged eccentrically on the longitudinal axis of the shaped body.
  • the complete and firm enclosure of the filling in the casing is achieved by the fact that the lid, which is preferably formed from a material which corresponds to the material of the casing, is pressed into the casing after it has been filled with the filling.
  • the lid has at least one predetermined breaking point at which the lid breaks at a certain pressure.
  • the sheath has at least two chambers for receiving under ⁇ different fillings.
  • the chambers are separated by a wall of ground mineral fibers and / or of cement-bonded molding compounds which conform to the material of the casing.
  • the chambers are subdivided transversely to the longitudinal axis of the sheathing. Furthermore, the invention can be further developed was ⁇ that the sheath is divided by extending parallel to the longitudinal axis webs into individual chambers.
  • the casing has in the region of a wall a perforated disk or at least one opening through which volatile constituents can escape.
  • the filling and / or the casing are rotationally symmetrical. It has proved to be particularly advantageous here for the filling and / or the sheathing to have a cylindrical or prism-shaped cross-section and preferably a curved to hemispherical end face and a contact surface arranged opposite the end face. Both the storage and the orientation of the moldings in the cupola furnace can thereby be influenced in a particularly advantageous manner.
  • the filling and / or the sheathing have the shape of a rhombic disphenoid.
  • water glass for the production of the shaped body and in particular of the sheathing and of the shaped brick, water glass, phosphate binders, phosphate cements as mixtures of metal oxides with phosphoric acid and organically modified silanes as binders may be used instead of hydraulically setting substances.
  • phosphate binders for the production of the shaped body and in particular of the sheathing and of the shaped brick, water glass, phosphate binders, phosphate cements as mixtures of metal oxides with phosphoric acid and organically modified silanes as binders may be used instead of hydraulically setting substances.
  • high temperature coke petroleum coke
  • Pitch coke or graphite are used, which have solid surfaces.
  • the reinforced surface layer of the described, usable as filling shaped blocks forms the transition to the load-bearing and temperature-resistant
  • Sheath where the sheath and the filling in the sense of small reactors are to be understood.
  • these small reactors may contain, in particular, primary energy carriers which, on heating, release volatile substances and thereby inflate. Such reactions are to be considered in the design of the sheathing body and the respective degree of filling.
  • the volatile constituents released can substantially intensify the melting process or replace part of the primary energy carriers in the furnace bed.
  • the energy-containing volatiles are withdrawn in the upper part of the Ku ⁇ polofen and burned in a downstream combustor. The energy content ultimately serves to preheat the combustion air.
  • Various primary energy carriers can be introduced into this casing as shaped blocks, in bonded, for example in briquetted form, or as a fine-grained packing.
  • shaped blocks which are to be used in the sheathings
  • naturally fine coal is suitable for briquetting or coal tar pitch.
  • polysaccharides, Me ⁇ can be used or the like.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a shaped body in a sectional side view shown
  • Figure 2 shows a second embodiment of a shaped body in a sectional side view shown
  • Figure 3 shows a third embodiment of a shaped body in a sectional side view shown
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of a shaped body in a sectional plan view shown
  • Figure 5 shows a first embodiment of a molded block in side view
  • FIG. 6 shows the molded block according to FIG. 5 in plan view
  • Figure 7 shows a second embodiment of a molded block in side view
  • FIG. 8 shows the molded block according to FIG. 7 in plan view
  • FIG. 9 shows a third embodiment of a molded block in a sectional side view
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of a molded block in a sectional side view
  • Figure 11 shows a fifth embodiment of a molded block in a sectional side view
  • FIG. 12 shows the molded block according to FIG. 11 in plan view
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of a molded block in a sectional side view
  • FIG. 14 shows the molded block according to FIG. 13 in plan view
  • Figure 15 shows a seventh embodiment of a molded block in plan view
  • FIG. 16 shows a fifth embodiment of a shaped body in plan view
  • FIG. 17 shows the shaped body according to FIG. 16 in a sectioned view along the section line VXII - XVII in FIG. 16;
  • FIG. 18 shows the shaped body according to FIG. 16 in a sectional view cut along the section line VXIII-XVIII in FIG. 16;
  • Figure 19 shows an eighth embodiment of a molded block in plan view
  • FIG. 20 shows the shaped block according to FIG. 19 in a sectional view cut along the section line XX-XX in FIG. 19 and FIG
  • Figure 21 shows a sixth embodiment of a shaped body in a sectional side view.
  • FIG. 1 shows a shaped body 1 which can be used as a primary energy source for the production of a mineral melt to be fiberized for the production of insulation materials from mineral fibers, in particular from rock wool.
  • the molded body 1 can be used as a primary energy source for the production of a mineral melt to be fiberized for the production of insulation materials from mineral fibers, in particular from rock wool.
  • the carbon-containing fraction consists of a molded block 1 'made of a bound with a binder fine-grained and carbon-containing fraction.
  • the carbon-containing fraction has a maximum particle size of 50 mm, wherein at least half of the carbon-containing fraction has a particle size ⁇ 25 mm.
  • the coarser constituents of the carbon-containing fraction form a support framework, not shown in more detail, while the finer constituents with a particle size ⁇ 25 mm fill in the interstices in the support framework.
  • the carbonaceous fraction and the binder have a packing density of 1,250 kg / m 3 .
  • FIG. 1 furthermore shows a casing 4, which has a receiving space 5, in which the shaped brick is completely inserted, so that inner wall surfaces 6 of the receiving space 5 rest against the outer wall 7 of the shaped brick V as far as possible.
  • the casing 4 is cylindrical and has a circumferential wall 8 and a transverse to the longitudinal direction of the wall 8 extending bottom 9.
  • the bottom 9 has an increased material thickness in relation to the wall 8 and moreover has a conical depression 10, which is formed corresponding to the conical section 3 of the molded block.
  • a lid 11 is arranged, which closes the receiving space 5 above the molded block V.
  • the molded block 1 'thus represents a filling 12.
  • the casing 4 consists of rock fractions and / or secondary raw materials which are produced in the production of mineral fiber insulating materials in the course of the production process as, for example, sections, faulty products or the like. Furthermore, such secondary raw materials may also be available in the course of recycling demolished mineral fiber insulating materials.
  • the casing 4 has a high mechanical and thermal stability at the same time high air permeability.
  • the rock fractions and / or secondary raw materials are bound together by hydraulic binders.
  • the air permeability of the casing 4 enables a controlled degassing of the molded block 1 ', which is located within the receiving space 5 and represents the filling 12, which serves as an energy source in a melting process in a cupola (not shown).
  • a regulated gas pressure within the casing 4 for example the expansion pressure of coal, low-temperature coke or others
  • energy carriers serve to support the casing 4. The strength of the casing 4 can consequently be reduced in order to make the casing 4 so permeable to air that delayed energy release of the molded block 1 'is possible.
  • the casing 4 on the wall 8, the bottom 9 and / or the lid 11 may have a thin layer of a hydraulic Bin ⁇ not shown in detail.
  • This hydraulic binder can be reinforced by fine-grained rock fractions or secondary raw materials, namely in particular waste fibers. Such a layer can be applied by dipping or spraying the Um ⁇ sheath 4.
  • the casing 4 is pressed as a body open on one side. Subsequently, the shaped brick 1 'is inserted into the body of the casing 4 and the casing 4 is closed by the lid 11.
  • the cover 11 has circumferentially a projection 13 which engages in a korrespondie ⁇ ing recess 14 formed in the inner wall surface 6 of Ummante ⁇ ment 4.
  • the recess 14 may be formed, for example, as an undercut, which is introduced in the region of an upper edge of the casing 4 with a friction screw press.
  • the sheath 4 may also consist of haufwerkporigem mortar or concrete, with aggregates of rocks, slags and mineral fiber waste and hydraulically hardening
  • Binders such as Portland cements can be provided.
  • the hydraulically hardening binders can be at least partially substituted by hydraulically setting or latent-hydraulic secondary raw materials, respectively latent-hydraulic pozzolans or tufts with corresponding exciters, if a sufficiently long storage time for hardening is granted.
  • the wall 8 is formed with a smaller wall thickness, as the bottom 9.
  • the material thickness of the lid 11 corresponds to the material thickness of the wall 8. Basically, the wall thickness to the required Strength of the molded block V and the sheath 4 tuned, in particular the transport and storage of the combination of molded block V and sheath 4 and on the stresses during the furnace journey rinse ⁇ view is to take.
  • the configuration of the base 9 with the conical deepening 10 in combination with the conical portion 3 of the shaped block 1 'and the high packing density results in the combination of Ummante ⁇ not particularly in the bed in that lung 4 and molded block 1 1 aligned closer dar ⁇ put cupola in the desired manner, so that the combination of molded block 1 'and sheath 4 is arranged substantially in the orientation shown in Figure 1 in the bed.
  • the combination of molded block 1 'and sheath 4 shown in FIG. 1 has a ratio of length to diameter of 1: 1. By changing this ratio up to 2.5: 1, the above-described effects with regard to alignment in the cupola furnace can be further improved.
  • the above-described molded block 1 ' which may consist of a primary energy source, for example coke or another carbon-containing fraction, is preformed and pressed. But there is also the possibility of the primary energy source or another carbon-containing
  • the recess 14 at the upper edge of the casing 4 is particularly advantageous if the lid 11 is formed of a low compared to the wall 8 or bottom 9 permeable molding compound or a pourable and finally strongly dwindling mass. See through the positive connection between the lid 11 and the sheath 4 prevents the lid
  • the lid 11 at the different stresses during storage, transport and loading of the cupola is separated from the casing 4.
  • the lid 11 may also be dimensioned such that it tears under thermal loads, namely at too high an internal pressure, but does not fall out of its anchoring in the casing 4.
  • the lid 11 may have a predetermined breaking point, not shown. The cover 11 thus prevents falling out of the molded block V or a comparable bed of material from the casing 4.
  • the combination of the shaped block V and the casing 4 constitutes a so-called small reactor whose energy output is matched to the temperature distribution curve over the height of the cupola.
  • the volatile constituents of the molded block V are released only after sufficient heating of the coating 4 and preferably via the bottom 9 and the wall 8. As a result, they are first burned in an area of the cupola in which a
  • Activated carbon or soot can also be wood waste, bark, waste wood, shavings and dusts from wood and paper processing, chipboard shavings and chips, Textil ⁇ snippets, peanut shells, cotton stalks in briquetted form as a shaped stone 1 'or filling 12 are used.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a shaped body 1 with a shaped stone 1 ', which is formed in two parts and has sections, wherein a separating layer 15, which extends transversely to the longitudinal axis of the shell 4, is arranged between the sections of the shaped block 1' and to the interior walls training area 6 of the casing 4 connects.
  • the two sections of the Form ⁇ stone 1 ', which are separated by the separation layer 15 from each other, may be identical or different. This applies in particular with regard to the composition of the primary energy source or of an alternative carbon-containing fraction.
  • a deviating lid 11 can be seen, which is essentially T-shaped in cross section, so that the lid rests on an end face 16 of the wall 8 of the casing 4, while one with the inside diameter the sheathing 4 ein ⁇ tuning section 17 sealingly engages in the receiving space 5 of the casing 4.
  • a positive connection according to FIG. 1 can also be provided, in which case a corresponding projection 13 and a corresponding recess 14 are integrated into the inner wall surface 6 and the lid 11, respectively ,
  • the shaped block 1 'can consist of a pelletized, briquetted or otherwise compressed energy carrier and can be stretched by broken kerogens containing the slate and / or ground insulation waste and thus be braked in its reactivity.
  • a similar effect is achieved by the Trenn ⁇ layer 15, which divides the shaped block T into two sections.
  • the separating layer 15 thus results in a combination of a shaped block 1 'and a casing 4, in which the casing 4 has a multi-chamber structure.
  • FIG. 4 has a polygonal cross-section casing 4 whose receiving space 5 is subdivided into four chambers by right-angled partition walls 18, each receiving part of a molded block V.
  • the individual parts of the Formed stone 1 ' may in turn be identical or different, in particular, different compositions of the individual parts of the molded block V may be provided.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a shaped block Y arranged in a casing 4, wherein it can be seen that, unlike the embodiment according to FIG. 1, the bottom 9 is designed as a perforated plate with degassing openings 19 and inserted into an opening of the casing 4 in a form-fitting manner is.
  • the bottom 9 in the region of its edge on a circumferential projection 20 which in a corresponding recess 21 of
  • the projection 20 and the recess 21 are formed in a semi-circular cross-section to facilitate the insertion of the bottom 9 in the casing 4.
  • degassing openings 19 in the bottom are arranged in the lid 11, the configuration of which otherwise coincides with the lid 11 according to FIG.
  • the degassing opening 19 in the lid 11 is arranged centrally. It can be seen that the degassing openings 19, which are arranged centrally in the cover 11 and in the bottom 9, are conical and constrict towards the shaped block 1 '. On the other hand, the degassing openings arranged eccentrically in the bottom 9 are cylindrical. A defined degassing of the molded block 1 'is possible via the degassing openings 19 in order to regulate the gas pressure within the casing 4.
  • the shaped stone 1 'described above and arranged in the casing 4 will be explained in more detail below, as far as this shaped stone V is of course also without sheath 4 as the primary energy source for the production of a mineral melt to be shredded for the production of insulating materials from mineral fibers, especially from rock wool is usable.
  • the previously described and mentioned raw materials, as well as the coke have due to their respective internal structure and the applied Auftungs ⁇ process on irregular forms.
  • the raw and secondary raw materials which form the melt and the primary energy sources can be introduced into the cupola furnace completely or substantially in the form of shaped bodies 1.
  • the shape of these individual melt-containing shaped bodies 1 and those of the energy-carrying shaped blocks V may vary in terms of shape, size, weight and strength, and coordination with one another is possible.
  • the shape of the cupola, the distribution of the moldings 1 in the oven, the transport of the moldings 1 to the oven and the feed plays an essential
  • the moldings 1 are mechanically loaded in this case and should in particular be made resistant to abrasion and breakage.
  • a molded block V is shown in a side view (FIG. 5) and in a plan view (FIG. 6).
  • the molded block 1 ' is designed in the shape of a double-pyramidal truncated shape and consists of a primary energy source.
  • the shaped block 1 ' has a cuboid central region 22 with a square base surface.
  • Truncated pyramid-shaped elements 23 are arranged on both sides of the middle region 22, wherein a truncated pyramid-shaped element 23 can consist of a primary energy carrier and the further truncated pyramidal element 23 of a melt-forming substance.
  • the truncated pyramidal elements 23 have square end surfaces 24th
  • the molded block 1 'can also ei ⁇ NEN middle region in the form of a circular disk, wherein the elements 23 can then be frusto-conical.
  • the molded block 1 ' accordinging to FIGS. 5 and 6 represents a simple geometric shape with which hybrid forms can be realized by bonding bonded energy carriers with melt-forming substances.
  • FIGS. 7 and 8 show further embodiments of a rotationally symmetrical shaped block 1 '.
  • the elements 23 are formed with concave surfaces.
  • the elements 23 have a round or polygonal cross-section, but extend in each case as far as an end face 24.
  • the edge regions of the molded block 1 ' are formed with increased edge strength.
  • the shaped block V can additionally ne parallel to the longitudinal axis extending opening 25, which serves for the degassing of the molded block 1 'or flow through the molded block 1'.
  • the concave surfaces of the elements 23 serve to improve the degassing and flow through a arranged in a cupola not shown bed of moldings 1, as by the concave surfaces dense concerns neighboring mold blocks 1 'is not possible.
  • Central portion 26 has, which is designed as einschaliger Rotationshyperboloid.
  • a circular disc portion 27 is arranged an ⁇ , wherein the material thickness of the disc sections 27 may be identical or un ⁇ different formed, for example, an orientation of the molded block V in the introduction of the molded block 1 'as a bed in Kupolo ⁇ fen to be able to.
  • FIG. Hier ⁇ it is a molded block V with a round or polygonal cross-section, wherein the shaped block V is formed in particular of bound Hochtemperatur ⁇ coke and / or graphite.
  • the shaped brick 1' has an opening 25 extending in its longitudinal direction.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a molded block 1 ', which may have a round or polygonal cross-section.
  • the molded block 1 ' according to FIG. 11 has two disk sections 27 and a central section 26, wherein the diameter or the width of the central section 26 is smaller than the diameter or width of the disk sections 27 the central portion 26 facing the end of an inclined surface 28, wherein the central portion 26 is aligned centrally to the disk portions 27.
  • An opening 25 is provided transversely to the longitudinal axis of the middle section 26 which in turn serves to improve the flowability of a bed formed from such moldings V in a cupola furnace.
  • FIG. 12 shows a shaped block V with a polygonal or circular cross section, which consists of a plurality of disks 29, 30 and 31, wherein the disks 29, 30 and 31 are arranged concentrically to one another and have different diameters or widths, so that a step-shaped one Structure of the molded block V yields.
  • the disks 29 to 31 have a circumferential edge bead, which increases the edge strength of the disks 29 to 31.
  • Edge bead is also the position of such a molded block 1 'stabilized within ei ⁇ ner furnace bed.
  • the shaped brick 1 'can in turn have an opening 25 for improving the flowability of the shaped block 1' or a bed formed from a plurality of shaped blocks 1 'in a cupola furnace.
  • Such openings 25 also serve to improve the heat transfer, since the shaped brick V is also heated from the inside through the openings.
  • moisture can escape from the shaped brick 1 'via the opening 25.
  • FIGS. 13 and 14 show a further embodiment of a molded block 1 ', wherein FIG. 14 shows a top view and FIG. 13 shows a sectional side view of the molded block V according to FIG.
  • the molded block 1 'according to FIGS. 13 and 14 has a substantially elliptical cross section and consists of a body which is homogeneous in terms of its density or of a body with a partially different mass.
  • the shaped block V has an opening 25 for the purposes already described above.
  • other shapes are also possible, up to rotational ellipsoids.
  • the advantage of such shaped bricks 1 'having an elliptical cross section is that such shaped bricks 1' can be arranged in a stable flat position in the cupola furnace. Therefore, the openings 25 in the case of such shaped blocks Y, they are also aligned at right angles to the longitudinal extent of the shaped stones 1 '.
  • FIG. 15 shows another simple embodiment of a molded block 1 ', which is particularly suitable for the use in question here.
  • Formed block Y according to FIG. 15 has the known form of a domestic fire brigade and is therefore easy to stack and transport. Due to its shape form several blocks Y a highly permeable bed in a cupola. Another embodiment of a shaped block Y is shown in FIGS. 16 to 18. This molded block 1 'is particularly suitable for insertion into the
  • the molded block 1 ' has six surfaces 32, in which gas guide channels 33 are formed.
  • the gas guide channels 33 are open to the surfaces 32 and connect in each case oppositely disposed and parallel aligned surfaces 32nd
  • the large surfaces 32 each have four gas guide channels 33, of which two are aligned in parallel.
  • In the formed as narrow sides surfaces 32 each have two gas guide channels 33 are formed.
  • bores 34 are additionally arranged which, for example, have an oval, round or cloverleaf-shaped cross section.
  • the holes 34 connect opposing surfaces 32 to each other.
  • the molded block Y according to FIGS. 16 to 18 may have a height between 50 and 500 mm and side lengths between 150 and 500 mm.
  • the shaped brick 1 'according to FIGS. 16 to 18 preferably has a square base surface, wherein in FIG. 16 the wrapping is additionally represented as a coating 35 adhering to the surfaces 32, for example a binder, such as a cement paste.
  • the binder may additionally comprise mutated gemm ⁇ lene insulation fibers to the abrasion resistance of the molding 1 to increase.
  • this coating 35 is arranged only in the region of one half on the surfaces 32 of the molded block 1 'designed as narrow sides.
  • the coating 35 thus likewise serves to displace the center of gravity of the shaped body 1, so that the shaped body 1 is aligned in a particular arrangement when a cupola is subjected to a load.
  • FIGS. 19 and 20 show a further embodiment of a molded block 1 'which, in the region of its two large surfaces 36, has grooves 37 that are substantially U-shaped in cross-section. These grooves 37 in turn serve to guide air and gas during the melting process inside the cupola furnace.
  • the molded block 1 'according to Figures 19 and 20 is cuboid.
  • FIG. 21 shows an element 39 which has a shaped body 1 in a casing 4, wherein the casing 4 is arranged with the casing 4 arranged therein
  • Form stone 1 'forms a central element 38, to which smaller elements 40 are connected via webs 41.
  • the smaller elements 40 correspond in their construction to the central element 38 and consequently also have a shaped block 1 'in a casing 4
  • Jacket 4 consists of a melt-forming mass, while the molded block V represents an energy source. With a plurality of elements 39 according to FIG. 21, a very permeable furnace filling can be produced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Formkörper für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, bestehend aus einem Formstein, der aus mit zumindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbedingten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen. Um einen gattungsgemäßen Formkörper zu schaffen, der insbesondere über eine hohe Festigkeit im Hinblick auf Abtrieb und Bruch aufweist, ist vorgesehen dass der Formstein als Füllung in einer tragfähigen und/oder temperaturbeständigen Ummantelung angeordnet ist.

Description

Formkörper für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern
Die Erfindung betrifft einen Formkörper für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, bestehend aus einem Formstein, der aus mit zu¬ mindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbedingten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen. Die Erfindung be¬ trifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers für die Erzeugung ei- ner zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, bei dem ein Formstein aus mit zumindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbeding¬ ten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen gepresst wird, bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mi¬ neralfasern, insbesondere aus Steinwolle, unter Verwendung von produktionsbe¬ dingten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen.
Bei der Herstellung von Dämmstoffe aus Mineralfasern werden glasig erstarrte Mineralfasern mit geringen Mengen an zumeist organischen Bindemitteln zu elas¬ tisch-federnden Dämmstoffen in Form von Platten und/oder Bahnen verbunden, wobei die Platten in der Regel von einer endlosen Bahn aus Mineralfasern abge¬ trennt werden. Als Bindemittel werden beispielsweise bei thermisch beständigen Dämmstoffen organisch modifizierte Silane, Wasserglas oder auch Phosphatbin- dem eingesetzt.
Handelsüblich werden Dämmstoffe aus Glaswolle oder Steinwolle unterschieden. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zwischen diesen beiden Dämmstoff- Sorten ist deren unterschiedliche Temperaturbeständigkeit. Aufgrund ihrer che- mischen Zusammensetzung schmelzen Glaswolle-Dämmstoffe bereits bei Tem¬ peraturen < ca. 7000C, während sogenannte Steinwolle-Dämmstoffe einen Schmelzpunkt nach DIN 4102 Teil 17 von > 10000C aufweisen. Dämmstoffe aus Steinwolle können ausschließlich aus Gesteinen wie Diabas oder Basalt hergestellt werden, wobei Kalkgestein und/oder Dolomit als korrigie¬ renden Zuschlägen hinzugefügt werden können. Diese Zuschläge können auch vollständig oder teilweise durch Hochofenschlacken und/oder andere Schlacken aus der Eisenindustrie ersetzt werden.
Ein weiteres Ausgangsmaterial für die Herstellung von Dämmstoffen aus Mineral¬ fasern stellt sogenannte Schlackenwolle dar, die aus basischen Hochofenschla¬ cken mit silikatischen Korrektur-Zuschlägen erschmolzen werden. Auch diese Schlackenwollen erfüllen die Kriterien nach DIN 4102 Teil 17.
Rohstoffe für die Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern sind in den letz¬ ten Jahren knapper und insbesondere teurer geworden. Die Hersteller dieser Dämmstoffe sind daher auch durch Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetze gefor- dert, alternative Rohstoffquellen aufzutun. In verschiedenen Industriezweigen an¬ fallende Abfallstoffe können als sogenannte Sekundärrohstoffe bei der Herstel¬ lung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere bei Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern eingesetzt werden.
Die Rohstoffe für die Herstellung der Dämmstoffe aus Mineralfasern werden mit vorzugsweise hochwertigem Gießereikoks als Primärenergieträger in Kupolöfen aufgeschmolzen. Kupolöfen sind an ihren Innenwandungen glatt ausgebildete Schachtöfen mit über ihre Höhe gleichbleibenden Innendurchmessern von ca. 0,9 m bis ca. 2,5 m und Höhen von ca. 4 m bis ca. 6 m. Als Aufgabegut werden die zu schmelzenden und zu zerfasernden Rohstoffe und ein Primärenergieträger in den Kupolofen eingefüllt, wobei üblicherweise Koks als Primärenergiet'räger mit einem Anteil von ca. 12 bis ca. 17 Masse-%. des Aufgabegutes verwendet wird. Die Rohstoffe weisen Durchmesser von ca. 80 mm bis ca. 200 mm auf. Hinsicht¬ lich der Größen und Korngrößenverteilung der Rohstoffe und des Kokses wird ein enges Kornspektrum angestrebt, um den Strömungswiderstand der Schüttung niedrig zu halten. Das Aufgabegut aus Rohstoffen und Koks wird periodisch als Schüttung über ei¬ ne Gattierungsanlage in möglichst gleichmäßiger Verteilung in den Kupolofen ge¬ schüttet.
Sowohl die Rohstoffe wie auch der Koks sind bruchrauh und weisen deshalb kei¬ ne regulären Formen auf, so dass sich das Porenvolumen und die Porengrößen in der Schüttung laufend ändern. Um eine Vorstellung von den Anteilen der bei¬ den Hauptkomponenten in der Schüttung zu geben, wird von idealisierten kugel¬ förmigen Körpern mit Durchmessern von jeweils 120 mm ausgegangen. Bei ei- nem Masseanteil als Koks mit einer Rohdichte von 1.900 kg/m3 ausgebildeten
Energieträger von 12 % und einem als Gestein mit einer Rohdichte von 3.000 kg/m3 ausgebildeten Rohstoff kommen somit fünf Gesteinskörper auf einen Ener¬ gieträger. Durch die beträchtlichen Unterschiede im spezifischen Gewicht des Energieträgers und des Rohstoffs werden die Kokspartikel bei der Gattierung leicht von den schwereren Gesteinspartikeln weggedrückt. Es kommt somit zu
Separationen des Aufgabegutes, bei denen die Gesteinspartikel vom Rohstoff ge¬ trennt werden. Hierdurch wird der Schmelzvorgang negativ beeinträchtigt, soweit diese Separationen zu einer annähernd vollständigen Trennung des Aufgabegu¬ tes führen. Diese Separationen können in engen Grenzen durch eine Vergröße- rung der Korngröße des Primärenergieträgers kompensiert werden.
Für den Schmelzvorgang ist eine Zufuhr von Luft erforderlich, die über ca. 4 bis 20, gleichmäßig über den Umfang des Schachtofens verteilt angeordnete Wind¬ formen mit Drücken bis ca. 10 kPa im Gegenstrom in den Kupolofen eingeblasen wird. Der Kupolofen weist obere Ofenbereichen auf, in denen ein leichter Unter¬ druck erzeugt und aufrechterhalten wird.
Die Gattierungsanlage schließt den Kupolofen nach oben hin ab und ermöglicht eine kontrollierte Abführung der Abgase, die unter anderem CO-Gas enthalten. Die Abgase werden einer nachgeschalteten Reinigungs- und Nachverbrennungs¬ anlage zugeführt, so dass der Energiegehalt der Abgase in einer nachfolgenden Brennkammer genutzt und gleichzeitig schädliche Verbindungen, beispielsweise durch Oxidierung oder Zerstörung in weniger bis unschädliche Verbindungen um¬ gewandelt werden. Die für die nachträgliche Verbrennung erforderliche Energie wird beispielsweise in Form von Erdgas zugeführt. Der Energieinhalt der erhitzten Abgase wird jeweils über Wärmetauscher sowohl zur Vorwärmung der Abgase vor der Brennkammer, im wesentlichen aber zur Erhitzung der zuzuführenden Luft genutzt. Die Luft wird üblicherweise in Kombination mit Abgas-Reinigungs- anlagen auf Temperaturen um ca. 6000C, durch zusätzliche Heiz-Vorrichtungen bis maximal ca. 800 °C aufgeheizt. Ein hieraus entstehender Heißwind kann zu¬ sätzlich mit Sauerstoff angereichert werden. Vielfach aber werden Sauerstoff- Düsen direkt in einer Verbrennungsebene auf dem Umfang des Kupolofens ver¬ teilt angeordnet. Diese Sauerstoff-Düsen können kontinuierlich wirken oder durch regelmäßiges Öffnen und Schließen impulsartig auf die Primärenergieträger ein¬ wirken. Die Sauerstoff-Düsen können auf verschiebbaren Lanzen angeordnet sein.
Der Primärenergieträger verbrennt im Bereich des Bodens des Kupolofens. Die Verbrennung endet in einer Zone etwa 0,5 m oberhalb der Windformen. In dieser,
Temperaturen von > 15000C aufweisenden Zone ist der Sauerstoff der Verbren¬ nungsluft aufgebraucht. Oberhalb dieser Zone schließt sich ein Bereich geringer Höhe, beispielsweise < 1 m an, in der eine Temperatur bis ca. 10000C erreicht wird. Es ist grundsätzlich vorteilhaft, den Bereich hoher und sehr hoher Tempera- turen oberhalb der Windformen auf eine geringe Höhe zu begrenzen, um soge¬ nanntes Oberfeuer zu vermeiden.
Durch die hohen Temperaturen schmelzen die in einer Höhe von bis zu 1 m ober¬ halb der Windformen angeordneten Gesteine an bzw. auf und geben ihren Ener- gieinhalt in den Bereich oberhalb dieser Zone an das in diesem Bereich angeord¬ nete Aufgabegut ab, so dass die Bestandteile des nachrutschenden Aufgabegu¬ tes vorgewärmt werden.
Die als stückige Rohstoffe verwendeten Gesteine und/oder Schlacken dürfen bei erhöhten Temperaturen ebenso wenig plastisch erweichen, wie der Energieträ¬ ger, da hierdurch der Strömungswiderstand der Schüttung erhöht und die Schmelzleistung drastischen reduziert würde. Als Folge könnte sich der Kupolo¬ fen zusetzen. Die Bestandteile der Schüttung müssen daher zumindest bis zu Temperaturen von ca. 10000C formbeständig sein. Die voranstehend beschriebene Temperaturverteilung im Kupolofen setzt daher träge reagierende Energieträger voraus, die erst nach Erreichen eines bestimm¬ ten Temperaturniveaus abbrennen. Brennstoffe wie Stein- und Braunkohlen, die bei niedrigen Temperaturen viele flüchtige Bestandteile abgeben und somit Ober¬ feuer begünstigen, werden als hier prinzipiell nicht geeignet angesehen; dasselbe gilt im übrigen auch für Kokssorten, wie sie beispielsweise für den Hausbrand ver¬ wendet werden.
Als Folge der Boudouard-Reaktion C(S) + CO2(g) → CO(g) werden rund 30 % der in den Gesteinen enthaltenen Eisenoxide zu metallischem Eisen reduziert und als Roheisenschmelze auf dem Boden des Kupolofens gesammelt, so dass diese zumeist zwei- bis dreimal pro Tag durch eine verschließbare Öffnung in einer Bo¬ denklappe bzw. einer hier vorhandenen feuerfesten Ausmauerung abgelassen wird.
Die voranstehend beschriebenen Kupolöfen werden zudem wegen der notwendi¬ gen Reinigungen der nachgeschalteten Produktionsanlagen zumeist im Wochen¬ rhythmus herunter gefahren, wobei der verbliebene Inhalt des Kupolofens, beste- hend aus der Schmelze und mehr oder weniger angeschmolzenen oder verbrann¬ ten Bestandteilen des Aufgabegutes durch die dazu geöffnete Bodenklappe ent¬ fernt werden kann.
Auf der Roheisenschmelze schwimmt die spezifisch leichtere, silikatisch ausge- bildete Schmelze, in die unter anderem auch Aschebestandteile des Primärener¬ gieträgers eingeschmolzen sind. Durch einen zwischen den Windformen und dem Boden des Kupolofens befindlichen, als Siphon ausgebildeten Auslauf wird die Höhe der bis auf ca. 155O0C aufgeheizten silikatischen Schmelze konstant gehal¬ ten und in einem weitgehend gleichmäßigen Massenstrom auf eine dem Kupolo- fen nachgeschaltete Zerfaserungsvorrichtung geleitet.
Als Zerfaserungsvorrichtung können beispielsweise Kaskaden-Zerfaserungs- maschinen verwendet werden. Es ist aber auch ein Düsen-Blas-Verfahren be¬ kannt, bei dem die Schmelze über Düsen ausgeblasen und zerfasert wird. Sowohl beim Düsen-Blas-Verfahren, als auch bei der Verwendung von Kaskaden-Zer- faserungsmaschinen werden neben den Mineralfasern auch erhebliche Anteile nichtfaseriger Partikel erzeugt, die in Übereinstimmung mit den Mineralfasern nach dem Abkühlen in Glasform vorliegen. Die gröberen dieser häufig kugeligen und stengeligen Partikel können von der Masse der Mineralfasern abgetrennt werden. Dennoch enthalten derart hergestellte Dämmstoffe ca. 25 bis 30 Masse- % nichtfaserige Partikel < 125 μm.
Die Mineralfasern werden nach ihrem Austritt aus der Zerfaserungsvorrichtung auf eine Fördereinrichtung als endlose Dämmstoffbahn abgelegt. Diese Dämm¬ stoffbahn wird in nachfolgenden Bearbeitungsstationen bearbeitet, beispielsweise gefaltet und/oder komprimiert. Ferner werden die Ränder der Dämmstoffbahn in Längsrichtung besäumt.
Bei der Besäumung der endlosen Dämmstoffbahn und, durch die Produktion von
Ausschuss sowie durch die Rücknahme beschädigter Dämmstoffe fallen größere Abfallmengen an. Die innerbetrieblich anfallenden Abfälle werden gebrochen und aufgemahlen und in dieser Form mit fein- bis mittelkörnigen Gesteinen, Abfallstof¬ fen, Recyclingstoffen oder sonstigen Zuschlägen sowie mit Bindemitteln vemischt und zu Formkörpern verpresst. Geeignete Abfall- oder Recyclingstoffe, die hier zu sogenannten Sekundärrohstoffen verarbeitet werden, sind beispielsweise Hoch¬ ofen- oder Stahlwerksschlacken und/oder Schlacken aus den Steinkohle-Kraft¬ werken in Form sogenannten Schmelzkammergranulaten. Sonstige Zuschläge können Aluminiumoxidträger, wie beispielsweise calcinierter Rohbauxit oder auf- bereitete Schlacken, Krätzen und Stäube aus der Aluminiumindustrie sein.
Als Bindemittel dienen zumeist hydraulisch erhärtende Bindemittel, wie beispiels¬ weise Portlandzemente, insbesondere feingemahlene frühhochfeste Typen der Portlandzemente, hochhydraulische Kalke und/oder latent hydraulische Stoffe, wie beispielsweise calcinierte Klärschlämme, Aschen aus der Tierkörperbeseiti¬ gung, Rückstände aus Entschwefelungsanlagen von Wanderrostkessel zur Pa¬ pierverbrennung mit entsprechenden Anregern, wie beispielsweise gebranntem Kalk. Die Formkörper können bis ca. 45 Masse-% Dämmstoffabfälle aufweisen, die a- ber wegen ihrer wasserabweisenden Eigenschaften, insbesondere der mit Mine¬ ralölen imprägnierten Oberflächen der Mineralfasern keine feste Verbindungen mit den Bindemitteln der Formkörper eingehen, so dass der Anteil an Bindemitteln erhöht werden muss, um lager- und transport-, insbesondere schüttfähige Form¬ körper zu erhalten.
Weiterhin müssen relativ grobe, wenn auch absolut gesehen feinkörnige Ge¬ steins- oder Schlackekomponenten < 10 mm als Stützkorn eingesetzt werden. Dadurch wird zum einen die erforderliche Menge an Bindemitteln mit ca. 10 bis ca. 20 Masse-% Portlandzement oder äquivalent wirkender Bindemittel auf ein wirtschaftliches Niveau begrenzt und zum anderen erhalten die Formkörper eine ausreichende Gesamt-, insbesondere eine genügende Kantenfestigkeit.
Es wird eine Druckfestigkeit > 0,8 N/mm2, vorzugsweise jedoch > 1 N/mm2 der
Formkörper angestrebt. Die Formkörper werden deshalb auf Rohdichten von ca. 1.200 bis ca. 2.000 kg/m3, bevorzugt auf Rohdichten von ca. 1.450 bis ca. 1.700 kg/m3 verdichtet.
Die Formkörper enthalten organische Bestandteile, insbesondere in Form von sehr fein verteilten organischen Bindemitteln, die bereits bei relativ niedrigen Temperaturen pyrolisiert werden, so dass ihr Energieinhalt für den eigentlichen Schmelzprozess im Kupolofen nicht direkt nutzbar ist, aber in den Rauchgasreini¬ gungsanlagen bzw. den damit gekoppelten Aufheizanlagen zur Erwärmung der Verbrennungsluft mit entsprechenden Wirkungsgraderhöhungen zumindest dem
Gesamtsystem erhalten bleibt.
Die porösen, mit Mikrorissen durchsetzten Formkörper nehmen leicht Wasser auf, so dass sie gegen Niederschläge und damit auch vor der Einwirkung tiefer Tem- peraturen geschützt werden sollten. Die Trocknung der Formkörper erfolgt unter atmosphärischen Bedingungen, wenn auch vorzugsweise unter Schutzdächern. Die Erwärmung und Verdampfung des Anteils an freiem Wasser in Formkörpem unter normalen Lagerungsbedingungen in der Größenordnung von ca. 7 bis 15 Masse-% und das Austreiben von durch Hydratisierung von Zementminerale ge- bundenem Kristallwasser erfordert entsprechende Zusatzmengen an Koks oder anderen Energieträgem. Die Wasserdampfbildung kann zwar den Wärmeüber¬ gang in den oberen Bereichen des Kupolofens verbessern, hat aber auch uner¬ wünschte Nebenwirkungen auf den Gashaushalt. Der Wasserdampf belastet nachgeschaltete thermische Abluftreinigungsanlagen.
In der praktischen Umsetzung werden zum Pressen der Formkörper aus relativ trockenen Massen die in der Baustoffindustrie weit verbreiteten Beton-Pflaster¬ stein-Pressen verwendet. Wegen der höheren Lagestabilität des Pflasters und aus optischen Gründen weisen Beton-Pflastersteine häufig einen hexagonalen
Querschnitt auf. Der Abstand der parallelen Seitenflächen zueinander und die Höhe der Beton-Pflastersteine beträgt ca. 100 mm.
Form, Größe und Gewicht entsprechend ausgebildeter Formkörper sind zum ei- nen für die Behandlung in den bestehenden Förder- und Lagereinrichtungen ge¬ eignet und wirken sich zum anderen nicht ungünstig auf den Strömungswider¬ stand der Schüttung im Kupolofen aus. Die Einzelgewichte der Formkörper sind zudem ähnlich wie die Kokspartikel, so dass sich Separationen in der Schüttung vermeiden lassen.
Die Formkörper sollten sich hinsichtlich ihres Schmelzverhaltens nicht wesentlich von den grobstückigen homogenen natürlichen Gesteinen unterscheiden und so¬ mit bei erhöhten Temperaturen nicht plastisch erweichen oder bei niedrigen Tem¬ peraturen schmelzende Eutektika bilden. Beides kann aber als lokale Erschei- nung innerhalb der Formkörper erwünscht sein.
Die Formkörper werden dem Kupolofen zumeist zusammen mit grobstückigen Anteilen der Schüttung und dem äquivalent dimensionierten Primärenergieträger Koks aufgegeben. Die Formkörper können eine Würfelform mit Kantenlängen von beispielsweise 80 mm bis ca. 150 mm oder in entsprechenden Ziegelformaten, beispielsweise Normalformat oder Doppelformat nach DIN 105 ausgebildet sein. Größere Formkörper erfordern generell längere und damit unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten häufig zu lange Trocknungszeiten. Außerdem besteht während der Ofenreise die Gefahr, dass der bei der Dehydra- tation der in der Zementmatrix enthaltenden Hydrosilikate, -aluminate und -ferro- aluminate freiwerdende Wasserdampf bei einem zu dichten und damit wenig per¬ meablen Haufwerk den Formkörper zu früh von innen her sprengen würde. Dabei würden insbesondere die feinkörnigen Bestandteile durch die Verbrennungsluft bzw. die Rauchgase aus dem Ofen herausgeblasen werden.
Für die Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern können auch auf Wal¬ zenpressen hergestellte, aus mit Polysacchariden gebundenen Massen beste- hende Formkörper geeignet sein, wobei deren Anteil an der Ofencharge aber deutlich begrenzt ist, während zementgebundene Formkörper mit geeigneten Zu¬ sammensetzungen, natürliche Gesteine nahezu vollständig als Bestandteil einer Schüttung substituieren können.
Der als Primärenergieträger zu verwendende feste Hochtemperaturkoks, insbe¬ sondere der beispielhaft genannte Gießereikoks ist allgemein und im besonderen in den benötigten Kornklassen knapp und deshalb verhältnismäßig teuer und dar¬ über hinaus starken Preisschwankungen des Weltmarkts ausgesetzt.
Aus diesem Grund wird versucht, zumindest einen Teil dieses Kokses durch ge¬ eignete kohlenstoffhaltige Abfallstoffe aus anderen Industriezweigen, insbesonde¬ re durch beispielsweise ascharmen Petrolkoks zu ersetzen. Petrolkoks wird unter anderem für die kathodische Auskleidung sowie für die Anoden von Aluminium- Schmelzöfen verwendet. Sinngemäß gilt das auch für andere grobstückige koh- lenstoffhaltige Rückstände aus der Kohledestillation in Form von amorphem Koh¬ lenstoff bis hin zu kristallinem Graphit, die keine flüchtigen Bestandteile mehr ent¬ halten. Dabei können sogar Bestandteile mit einem Durchmesser zwischen 50 mm und 80 mm in Kauf genommen werden, wenn deren Anteile limitiert bleiben.
Nachfolgend werden weitere mögliche Ersatzstoffe beschrieben:
Koksabrieb oder andere feinkörnige kohlenstoffhaltige Rückstände mit mittleren Korndurchmessern von ca. 0,2 bis ca. 3 mm, die arm an flüchtigen Bestandteilen sind, können in untergeordneten Mengen zusammen mit anderen Abfallstoffen und Bindemitteln vermischt, zu den bereits erwähnten Formsteinen verpresst werden.
Schwelkoks aus Braunkohle oder Steinkohle, der bei rund 5000C verkokt wird, kann wegen der hohen Gehalte an flüchtigen Bestandteilen nicht direkt eingesetzt werden. Die Freisetzung von gasförmigen Bestandteilen einschließlich hoher Dampfmengen, das Aufblähen der Kohlen bei erhöhten Temperaturen und der dabei eintretende Festigkeitsabfall schließen auch die direkte Verwendung von Stein- oder Braunkohlen in brikettierter oder pellettisierter Form aus.
Kohlenstoffsteine oder entsprechende Massen sind feuerfeste Baustoffe, die zu¬ nächst mit Teerpech gebunden werden. Bei hohen Temperaturen werden flüchti¬ gen Bestandteile ausgetrieben, so dass hieraus gebrochene Partikel der feuerfes¬ ten Baustoffe bzw. eines Ausbruchs weitgehend wie Koks- und Graphitpartikel behandelt werden können.
Mit Teer gebundener basischer Dolomit, Magnesia, bzw. gebundene Chrom- Magnesia-Steine und Stampfmassen enthalten nach einem Verschwelen der flüchtigen Bestandteile den gebildeten Graphit in Poren.
Industriepellets aus konditionierter naturbelassener Biomasse bestehen aus Holz und/oder Mischungen mit anderen nachwachsenden Rohstoffen, wie Schalen, pflanzlichen Rückständen. Diese Biomassen werden beispielsweise als Pellets mit Briketts oder sonstigen Formkörpern, mit Korngrößen bis ca. 30 mm ver- presst.
Schwarzschiefer sind Sedimentgesteine Bekannt ist beispielsweise Posidonien- schiefer, der nach der als Leitfossil betrachteten Muschel Posidonia Bronni be¬ nannt ist. Posidonienschiefer der Lias-Formation in Süd-Deutschland können ca. 10 Masse-%, in einigen Horizonten bis zu 20 Masse-% organisches Material ent¬ halten, das wiederum zu 80 - 90 % in Form sogenannter Kerogene vorliegt.
Kerogene sind hochmolekulare, gleichzeitig hochpolymere Kohlenwasserstoff- Verbindungen, aus denen beim Erhitzen niedermolekulare Stoffe mit erdölartigen Eigenschaften entstehen. Bei sehr hohen Drücken kann sich auch in katalyti- schen Reaktionen Erdgas bilden. Aufgrund der Genese sind jedoch auch relativ hohe Anteile an Schwefelkies (Pyrit) vorhanden. Organischen Bestandteile bren¬ nen in Meilern aus gebrochenen Gesteinen in Form eines Schwelbrands ab, da- bei kann auslaufendes Öl gewonnen werden. Diese Form der Ölgewinnung kann auch in Schachtöfen erfolgen, in denen der Abbrand von oben nach unten durch eine gleichgerichtete Führung der Verbrennungsluft gesteuert wird. Diese fälschli¬ cherweise als Ölschiefer bezeichneten Kalkgesteine und Mergel werden derzeit für die Herstellung von Portlandölschieferzement verwendet. Das Gestein wird in Wirbelschichtöfen verbrannt. Der Heizwert des Schiefers wird bei einem durch¬ schnittlichen Gehalt an organischer Substanz von 11 ,2 Masse-% mit ca. 3900 kJ/m3 angegeben. Im Vergleich dazu betragen die Heizwerte von Steinkohle ca. 29.300 kJ/kg, von Braunkohle ca. 8.000 kJ/kg. Der feingemahlene Ausbrand ist latent-hydraulisch bis hydraulisch und ergibt nach dem gemeinsamen Aufmahlen mit Portlandzementklinker einen rotbraun gefärbten Zement, dessen Festigkeits¬ niveau allerdings geringer ist als das normaler Portlandzemente. Feingemahlener Schiefer wird zusammen mit Kalkgestein, Quarzsand und Ton im Drehrohrofen zu Zementklinker gebrannt, wobei naturgemäß hier die Sulfidgehalte in dem Schiefer für das Produkt nicht nachteilig sind. Die feingemahlenen ausgebrannten Gestei- ne wurden als verfestigende Zuschläge bei der Herstellung von Bauplatten oder
Porenbeton verwendet.
Feuerfeste Baustoffe werden mit Wassergläsern oder Phosphatbindern gebun¬ den. Kohlenstoffhaltige feuerfeste Baustoffe in Form von Formkörpern oder Stapfmassen werden mit Steinkohlenteer gebunden, wobei die flüchtigen Be¬ standteile entweder durch einen Erhitzungsprozess oder durch vorsichtiges Erhit¬ zen am Ort der Verwendung ausgetrieben werden.
Aus der AT-PS 38 685 ist ein Verfahren zur Herstellung von Briketts bekannt, die sich als Zusatzbrennstoff von mineralischem Material bei der Herstellung von
Schlackenwolle eignen und Koks- und/oder Kohlepartikel sowie ein hydraulisches Bindemittel enthalten, wobei die Briketts mindestens 8% des Trockengewichts Bindemittel enthalten und die in den Briketts enthaltenen feinen Koks- und/oder Kohlepartikel eine Körngröße von mehr als 2 mm aufweisen und ferner als weite- ren Bestandteile feine oxidhaltige, mineralische Partikel mit einer Korngröße unter 2 mm aufweist. Als Bindemittel ist Portlandzement in einer Menge von 8 bis 35% des Trockengewichts des Briketts vorgesehen. Die oxidhaltigen mineralischen Partikel sind aus den Stoffen Sand, Schlacke, Steinstaub, Flugasche, KaIk- Steinstaub, Dolomitstaub, Siliziumdioxid, Schlackenwolle-Sägemehl oder beliebi¬ gen anderen, bei der Schlackenwolle anfallenden Abfallstoffen ausgewählt.
Weiterhin ist aus der DE 195 25 022 A1 ein verheizbarer, fester Formkörper und en Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, dessen Hauptbestandteile Koksteil- chen und Zement sind. Die Koksteilchen sind durch Koksgrus gebildet.
Die vorbekannten Formkörper sind aber nur bedingt zum Ersatz der Primärener¬ gieträger bzw. des Rohstoffs geeignet, da ihre Festigkeit aufgrund der verwende¬ ten Materialien bzw. der Massenanteile zu einem nicht ausreichend abriebfesten bzw. formstabilen Formkörper führen.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, einen gattungsgemäßen Formkörper zu schaffen, der die Nachteile der aus dem Stand der Technik be¬ kannten Formkörper nicht aufweist und insbesondere über eine hohe Festigkeit im Hinblick auf Abrieb und Bruch aufweist. Es ist ferner A u f g a b e der Erfin¬ dung ein Verfahren zur Herstellung eine gattungsgemäßen weiterzubilden, mit dem Formkörper mit den voranstehend genannten hohen Festigkeiten im Hinblick auf Abrieb und Bruch in einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellbar sind.
Gemäß einer ersten L ö s u n g ist bei einem gattungsgemäßen Formkörper vor¬ gesehen, dass der Formstein eine Umhüllung aus einem Bindemittel aufweist, die voll- oder teilflächig auf zumindest einer Außenfläche des Formsteins angeordnet ist.
Nach einer zweiten alternativen und/oder ergänzenden L ö s u n g ist vorgese¬ hen, dass der Formstein als Füllung in einer tragfähigen und/oder temperaturbe¬ ständigen Ummantelung angeordnet ist. Die Erfindung ist daher im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Form¬ körper aus einem Formstein und einer Umhüllung und/oder einer Ummantelung besteht, so dass der Formstein ergänzend in einfacher Weise gegen Abrieb ge¬ schützt ist. Die Umhüllung bzw. Ummantelung umgibt den Formstein vorzugswei- se vollständig.
Erfindungsgemäß kann der Formstein somit mit einer Schicht aus einem Binde¬ mittel, insbesondere einer dünnen Schicht eines Zementleims überzogen sein. Diese Schicht verhält sich beim Aufprall des Formkörpers im wesentlichen zäh elastisch und neigt nur im unmittelbaren Deformationsbereich zum Abplatzen.
Beim Aufheizen der Formkörper können sowohl der Wasserdampf wie auch die verschwelenden organischen Bestandteile entweichen, ohne Sprengwirkungen zu entfalten. Die Schicht Zementleim auf dem Formstein be- oder verhindert auch die Oxidation des Primärenergieträgers durch das bei der Reduktion der Eisen- oxide gebildete Kohlendioxid CO2. Die dünne Schicht Zementleim kann durch Zu¬ sätze an gemahlenen Mineralfasern mitsamt den zerkleinerten nichtfaserigen Par¬ tikeln, die gegebenenfalls darin enthalten sind, verstärkt werden. Deren Anteil wird in Bezug auf die Bindemittel auf maximal 20 Masse-%, vorzugsweise jedoch < 8 Masse-% begrenzt.
Mit Hilfe einer verstärkten Schicht auf dem Formstein, kann beispielsweise die Reaktionsfähigkeit des Primärenergieträgers verzögert werden, so dass der Ab- brand in tieferen Bereichen des Kupolofens erfolgt und das Entstehen von Ober¬ feuer zumindest abgemindert wird. Dazu kann der Formstein nachträglich in eine geeignete bindemittelhaltige Schlämme getaucht oder diese Schlämme aufge¬ sprüht werden.
Das Bindemittel ist vorzugsweise in einer dünnen Schicht voll- oder teilflächig auf dem Formstein angeordnet.
Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bindemittel aus Wasserglas-, Phosphatbinder, Phosphatzement als Mischung aus Metalloxiden mit Phosphor¬ säure und/oder organisch modifizierten Silanen besteht. Insbesondere ist das Bindemittel als Überzug bei einer kohlenstoffhaltigen Fraktion aus Hochtempera¬ turkoks, Petrolkoks, Pechkoks und/oder Graphit vorgesehen.
Es besteht alternativ die Möglichkeit, dass der umhüllten Formstein in die Um- mantelung eingesetzt ist, um die Festigkeit des Formkörpers weiter zu verbes¬ sern. Diese Alternative hat sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn der Formstein ein Volumen hat, dass kleiner ist, als das Volumen der Umhüllung, so dass Relativbewegungen des Formsteins zur Ummantelung zu einem Abrieb des Formsteins führen würden.
Beispielsweise kann der Formstein eine kohlenstoffhaltige Fraktion mit zumindest zwei Körngrößenklassen aufweisen, von denen eine Korngrößenklasse zumin¬ dest 50 Masse-% ausmacht, die eine Korngröße ≤ 25 mm aufweist und somit Zwischenräume ausfüllt, die zwischen den Partikeln der Korngrößenklasse ≥ 25 mm angeordnet sind. Hierbei ist die Packungsdichte von ≥ 1.250 kg/m3 von Be¬ deutung, da diese Packungsdichte durch einen Pressvorgang erzielt wird, bei dem sich in Verbindung mit der Korngrößenverteilung sich ein Formkörper her¬ stellen lässt, der durch seine Abrieb- und Formfestigkeit für den genannten Einsatzzweck in besonderem Maße geeignet ist. Dieser Formstein ist mit einer Umhüllung beschichtet oder in eine Ummantelung eingesetzt, wie es nachfolgen¬ der detailliert beschrieben wird.
Beim Brechen von frisch hergestelltem Koks entstehen ca. 50 Masse-% feinkör¬ nige Anteile an, die aber als feinkörnige Bestandteile für den Betrieb eines Kupo- lofens nicht nutzbar sind. Durch die Merkmalskombination der feinkörnigen Frak¬ tion des Kokses oder eines anderen festen kohlenstoffhaltigen Primärenergieträ¬ gers, beispielsweise feuerfester Ausbruchsstoffe oder anodische Auskleidungen von Schmelzöfen oder Elektrodenmaterial mit gröberen kohlenstoffhaltigen Parti¬ keln, die ein Stützgerüst zur Aufnahme der feinkörnigen Fraktion bilden, ist es möglich, einen schüttfähigen und abriebarmen Formkörper zu schaffen, der ins¬ besondere als Primärenergieträger für die Herstellung von Mineralwolle- Schmelzen einsatzfähig ist. Da der Primärenergieträger im Feuer lange standfest sein muss, ist ein thermisch stabiles Bindemittel vorzusehen. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass Portlandzemente einschließlich Portlandölschieferzemente, Tonerdeschmelzze¬ mente sowie latenthydraulische Stoffe mit entsprechenden Anregern als Bindemittel für Hochtemperaturkoks- oder Graphitfraktionen verwendet werden können. Die Auswahl der Bindemittel hängt auch von der gewünschten Festigkeitsentwicklung der Formkörper ab, wobei die Tonerdeschmelzzemente sehr schnell ausreichend hohe Festigkeiten entwickeln, was unter Umständen ihren wesentlich höheren Preis rechtfertigen kann.
Koks- und Graphitpartikel mit Korngrößen < 50 mm, vorzugsweise < 25 mm wer¬ den dazu intensiv mit den hydraulischen Bindemitteln vermischt. Die Korngrößen¬ verteilung der kohlenstoffhaltigen Fraktion wird so gewählt, dass die gröberen Be¬ standteile ein Stützgerüst bilden, während die feineren Partikel nur soweit die Zwischenräume auffüllen, dass sich eine ausreichende Packungsdichte und damit ein tragfähiger Formkörper ergibt, der aber gleichzeitig eine gewisse Permeabilität aufweist. Es ist hierbei vorteilhaft, eine kohlenstoffhaltige Fraktion mit einem brei¬ ten Korngrößenspektrum unterschiedliche Korngrößenklassen zu verwenden und diese in entsprechenden Abstufungen und unterschiedlichen Anteilen zu mischen, um daraus die entsprechenden Formkörper zu pressen.
Der Mischvorgang kann zweistufig erfolgen, indem erst die kohlenstoffhaltigen Partikel mit Portlandzement, gegebenenfalls unter Zusatz redispergierbarer Netz¬ mittel und/oder haftvermittelnder und festigkeitserhöhender redispergierbarer Kunststoffe vermischt werden, bevor anschließend Anmachwasser in der nächs¬ ten Mischstufe hinzugefügt wird. Der Zementanteil beträgt ca. 12 bis ca. 30 Mas- se-%, vorzugsweise < 25 Masse-%.
Die kohlenstoffhaltige Fraktion wird anschließend zu Formsteinen verpresst. Die Rohdichten dieser Formsteine betragen mehr als ca. 1250 kg/m3. Durch eine Er¬ höhung des Zementanteils kann die Rohdichte gesteigert werden.
Die kohlenstoffhaltige Fraktion kann feinkörnig ausgebildet sein und aus Koks, Graphit und/oder kohlenstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere feuerfesten Ausbruchstoffen oder anodischen Auskleidungen von Schmelzöfen und/oder vor¬ zugsweise verbrauchtem Elektrodenmaterial bestehen.
Das Bindemittel ist thermisch stabil ausgebildet und besteht vorzugsweise aus Portlandzement, Portlandölschieferzement, Tonerdeschmelzzement und/oder la¬ tenthydraulischen Stoffen mit Anregern, insbesondere freien Kalk enthaltende Stoffe, beispielsweise Kalkhydrat oder Zement.
Gemäß den voranstehenden Erläuterungen ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion und/oder das Bin¬ demittel redispergierbare Netzmittel, beispielsweise oberflächenaktive Substan¬ zen und/oder haftvermittelnde und/oder festigkeitserhöhende redispergierbare Kunststoffe, wie beispielsweise Acrylat, Styrolacrylat und/oder Copolymerisate aufweist.
Die kohlenstoffhaltige Fraktion ist vorzugsweise mit 12 bis 30 Masse-%, insbe¬ sondere mit 15 bis 25 Masse-% Bindemittel gebunden, so dass die hervorragend Schmelzeigenschaften im Bereich eines Kupolofens bei diesem Formkörper er¬ halten bleiben.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass neben der koh¬ lenstoffhaltigen Fraktion und dem Bindemittel ein Stützkorn mit einer Korngröße von weniger als 25 mm, insbesondere von weniger als 10 mm in einem Anteil von weniger als 30 Masse-% enthalten ist. Gemäß einer Weiterbildung dieses Merk- mals ist vorgesehen, dass das Stützkorn aus für die Erzeugung einer zu zerfa¬ sernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineral¬ fasern, insbesondere aus Steinwolle, geeignetem Gestein und/oder aus Sekun¬ därrohstoffen besteht. Diese Ausgestaltung stellt eine möglichst rückstandsfreie Aufschmelzung sicher, wobei Bestandteile des Primärenergieträgers in die Schmelze übergehen und zur Bildung der Mineralfasern beitragen.
Für die Herstellung erfindungsgemäßer Formkörper ist Schwelkoks insofern ge¬ eignet, dass sein Anteil auf < 30 Masse-% des Gießereikokses oder des Graphits bzw. eines Gemenges aus beiden, begrenzt bleiben kann und das Stützgerüst aus festem dichten Hochtemperaturkoks oder Graphit, gegebenenfalls ergänzt durch Stützkorn aus Gesteinen oder vergleichbaren Sekundärstoffen, besteht.
Wegen der anzustrebenden Homogenität der Formkörper und der Verteilung der Bindemittel kann der beispielsweise würfelförmige Formkörper Kantenlängen bis ca. 300 mm aufweisen. Als vorteilhaft haben sich Kantenlängen von ca. 200 bis 250 mm erwiesen, da die Formkörper bei derartigen Kantenlängen noch ausrei¬ chend formstabil sind und auch unter Temperatureinwirkung nicht im Kupolofen zerfallen.
Um einen Formkörper mit hoher Festigkeit und gutem Verbrennungsverhalten zu schaffen ist vorgesehen, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion mit dem Bindemittel und dem gegebenenfalls vorhandenen Stützkorn und/oder der gegebenenfalls vorhandenen Umhüllung als Füllung in einer tragfähigen und/oder temperaturbe- ständigen Ummantelung angeordnet ist.
Die auf diese Weise mit hydraulischen Bindemitteln gebundene kohlenstoffhalti¬ gen Fraktion kann auf diese Weise mit rohstoffhaltigen, d.h. die gewünschte Schmelze bildenden Massen zusammen einen Formkörper bilden. Hierbei kön- nen sich spezielle Formgebungen der Formkörper aus dem Primärenergieträger und dem Rohstoff vorteilhaft auf den Schmelzvorgang auswirken. Derartige Formgebungen werden nachfolgend noch beschrieben. Die Formkörper können auch aus natürlichen Gesteinen und/oder sonstigen Sekundärrohstoffen, gegebe¬ nenfalls mit Anteilen von Primärenergieträgern und geeigneten Bindemitteln be- stehen.
Es ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Umman¬ telung einen Hohlraum mit einem Volumen aufweist, das größer ist, als das Vo¬ lumen der Füllung, welche die kohlenstoffhaltige Fraktion umfasst, wobei das Vo- lumenverhältnis von einem Anteil von in der kohlenstoffhaltigen Fraktion enthalte¬ nen, bei Erwärmung flüchtigen Bestandteilen abhängig ist. Durch diese Ausges¬ taltung wird eine Beschädigung oder Zerstörung der Ummantelung durch eine Ausdehnung der Füllung und/oder durch Gasdruck vermieden. Vorzugsweise ist die Füllung in brikettierter Form oder als Schüttung in der Um- mantelung angeordnet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ummante- lung zumindest in Teilbereichen eine Luftdurchlässigkeit für die kontrollierte Ent¬ gasung der Füllung aufweist, um einen zu hohen Druck in der Ummantelung zu vermeiden. Ein derartiger Druck könnte zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Ummanteiung führen, so dass eine kontrollierte Energieabgabe bzw. ein kon¬ trolliertes Schmelzen des Rohstoffs nicht möglich ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ummantelung aus einer Ge¬ steinsfraktion, insbesondere aus für die Erzeugung einer zu zerfasernden minera¬ lischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, vorzugs¬ weise aus Steinwolle, geeignetem Gestein und/oder Sekundärrohstoffen besteht, die mit hydraulischen Bindemitteln gebunden sind. Diese Ausgestaltung stellt ei¬ nen Formkörper bereit, der sowohl als Primärenergieträger, als auch als Rohstoff¬ träger dient.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Ummantelung eine Außenmantelfläche auf- weist, auf der eine, insbesondere feinkörnige Gesteine und/oder Mineralfasern aufweisende Überzugsschicht aus hydraulischen Bindemitteln angeordnet ist.
Die Ummantelung weist gemäß einem weiteren Merkmal eine Öffnung auf, die mit einem Deckel verschließbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist eine getrennte Ferti- gung von Ummantelung und Füllung möglich, die anschließend miteinander ver¬ bunden werden. Es können somit unterschiedliche Füllungen in die Ummantelun¬ gen eingebracht werden, um unterschiedliche Anforderungen des Schmelzpro¬ zesses zu berücksichtigen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ummante¬ lung aus haufwerkporigem Mörtel und/oder Beton mit Zuschlägen aus Gesteinen, Schlacken und/oder Mineralfasern besteht, wobei die Zuschläge mit hydraulisch erhärtenden Bindemitteln, insbesondere mit Portlandzement gebunden sind. Eine derart ausgebildete Ummantelung weist eine hohe Abriebfestigkeit auf und ist für die schüttende Beaufschlagung eines Kupolofens in besonderem Maße geeignet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die hydraulisch erhärtenden Bindemittel teilweise durch hydraulisch abbindende oder latent hydraulische Sekundärrohstof¬ fe bzw. durch latent hydraulische Puzzolane, Tuffen mit Anregern, insbesondere freien Kalk enthaltende Stoffe, beispielsweise Kallkhydrat oder Zement, substitu¬ iert sind.
Als vorteilhaft hat sich eine Geometrie der Ummantelung erwiesen, bei der die
Ummantelung eine Länge und/oder einen Durchmesser aufweist, deren Verhält¬ nis zueinander 1 : 1 , vorzugsweise 1 ,2 : 1 bis 2,5 : 1 beträgt.
Um eine vorteilhafte Ausrichtung der zu schüttenden Formkörper im Kupolofen zu erzielen, bei der die Formkörper in vorgesehener Weise im Kupolofen angeordnet sind, ist vorgesehen, dass die Ummantelung und/oder der Formstein einen Schwerpunkt aufweist, der aussermittig auf der Längsachse des Formkörpers angeordnet ist.
Der vollständige und feste Einschluss der Füllung in der Ummantelung wird da¬ durch erzielt, dass der vorzugsweise aus einem mit dem Material der Ummante¬ lung übereinstimmenden Material ausgebildete Deckel nach dem Einfüllen der Füllung mit derselben verpresst ist.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Ummantelung eine
Ausnehmung aufweist, die der Aufnahme des Deckels dient.
Zur Steuerung des Schmelzprozesses ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Deckel zumindest eine Sollbruchstelle aufweist, an der der Deckel bei einem bestimmten Druck zerbricht.
Weiterhin zur gezielten Steuerung des Schmelzprozesses dient das vorteilhafte Merkmal, dass die Ummantelung zumindest zwei Kammern zur Aufnahme unter¬ schiedlicher Füllungen aufweist. Bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kammern durch eine Wandung aus gemahlenen Mineralfasern und/oder aus mit dem Material der Ummantelung übereinstimmenden zementgebundenen Pressmassen getrennt sind.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kammern quer zur Längsachse der Um¬ mantelung unterteilt sind. Ferner kann die Erfindung dadurch weitergebildet wer¬ den, dass die Ummantelung durch parallel zur Längsachse verlaufende Stege in einzelne Kammern unterteilt ist.
Zur Regulierung des Gasdruckes in der Ummantelung kann gemäß einem weite¬ ren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ummantelung im Bereich einer Wandung eine Lochscheibe oder zumindest eine Öffnung aufweist, über die flüchtige Bestandteile austreten können.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füllung und/oder die Ummantelung rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Füllung und/oder die Ummante- lung einen zylindrischen oder prismenförmigen Querschnitt sowie vorzugsweise eine gewölbte bis halbkugelförmige Stirnfläche und eine der Stirnfläche gegenü¬ berliegend angeordnete Aufstandfläche haben. Sowohl die Lagerung, als auch die Ausrichtung der Formkörper im Kupolofen sind hierdurch in besonders vorteil¬ hafter Weise beeinflussbar.
Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Füllung und/oder die Ummantelung die Form eines rhombischen Disphenoiden aufweisen.
Für die Herstellung des Formkörpers und insbesondere der Ummantelung und des Formsteins können anstelle von hydraulisch abbindenden Stoffen auch Was¬ serglas-, Phosphatbinder, Phosphatzemente als Mischungen aus Metalloxiden mit Phosphorsäure sowie organisch modifizierte Silane als Bindemittel Vorzugs- weise in Verbindung mit Hochtemperaturkoks; Petrolkoks; Pechkoks oder Graphit eingesetzt werden, die feste Oberflächen aufweisen.
Die verstärkte Oberflächenschicht der beschriebenen, als Füllung verwendbaren Formsteine bildet den Übergang zu der tragfähigen und temperaturbeständigen
Ummantelung, wobei die Ummantelung und die Füllung im Sinne von Klein- Reaktoren zu verstehen sind. Diese Klein-Reaktoren können neben bei hohen Temperaturen vorbehandelten Kohlen insbesondere Primärenergieträger enthal¬ ten, die bei der Erwärmung flüchtige Stoffe frei setzen und sich dabei aufblähen. Derartige Reaktionen sind bei der Gestaltung der Ummantelungskörper und dem jeweiligen Füllgrad zu berücksichtigen.
Die frei werdenden flüchtigen Bestandteile können wegen der Intensivierung der Energieübertragung auf die Rohstoffpartikel den Schmelzvorgang wesentlich in- tensivieren oder einen Teil der Primärenergieträger in der Ofenschüttung erset¬ zen. Die energiehaltigen flüchtigen Bestandteilen werden im oberen Teil des Ku¬ polofens abgezogen und in einer nachgeschalteten Brennkammer verbrannt. Der Energieinhalt dient letztlich der Vorwärmung der Verbrennungsluft.
In diese Ummantelung können verschiedene Primärenergieträger als Formsteine, in gebundener, beispielsweise in brikettierter Form, oder als feinkörnige Schüt¬ tung eingebracht werden. Für die Bindung von Formsteinen, die in den Ummante¬ lungen verwendet werden sollen, kommen neben den bereits erwähnten anorga¬ nischen und organischen Bindemitteln naturgemäß Feinkohle bei der Brikettie- rung oder Steinkohlenteerpech in Frage. Weiterhin können Polysaccharide, Me¬ lasse oder dergleichen verwendet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen¬ den Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungs- formen der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Formkörpers in geschnitten dargestellter Seitenansicht; Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines Formkörpers in geschnitten dargestellter Seitenansicht;
Figur 3 eine dritte Ausführungsform eines Formkörpers in geschnitten dargestellter Seitenansicht;
Figur 4 eine vierte Ausführungsform eines Formkörpers in geschnitten dargestellter Draufsicht;
Figur 5 eine erste Ausführungsform eines Formsteins in Seitenansicht;
Figur 6 den Formstein gemäß Figur 5 in Draufsicht;
Figur 7 eine zweite Ausführungsform eines Formsteins in Seitenansicht;
Figur 8 den Formstein gemäß Figur 7 in Draufsicht;
Figur 9 eine dritte Ausführungsform eines Formsteins in geschnitten dar¬ gestellter Seitenansicht;
Figur 10 eine vierte Ausführungsform eines Formsteins in geschnitten dargestellter Seitenansicht;
Figur 11 eine fünfte Ausführungsform eines Formsteins in geschnitten dargestellter Seitenansicht;
Figur 12 den Formstein gemäß Figur 11 in Draufsicht;
Figur 13 eine sechste Ausführungsform eines Formsteins in geschnitten dargestellter Seitenansicht;
Figur 14 den Formstein gemäß Figur 13 in Draufsicht;
Figur 15 eine siebte Ausführungsform eines Formsteins in Draufsicht; Figur 16 eine fünfte Ausführungsform eines Formkörpers in Draufsicht;
Figur 17 den Formkörper gemäß Figur 16 in geschnitten dargestellter Sei- tenansicht entlang der Schnittlinie VXII - XVII in Figur 16;
Figur 18 den Formkörper gemäß Figur 16 in geschnitten dargestellter Sei¬ tenansicht entlang der Schnittlinie VXIII - XVIII in Figur 16;
Figur 19 eine achte Ausführungsform eines Formsteins in Draufsicht;
Figur 20 den Formstein gemäß Figur 19 in geschnitten dargestellter Sei¬ tenansicht entlang der Schnittlinie XX - XX in Figur 19 und
Figur 21 eine sechste Ausführungsform eines Formkörpers in geschnitten dargestellter Seitenansicht.
Figur 1 zeigt einen Formkörper 1 , der als Primärenergieträger für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle verwendbar ist. Der Formkörper
1 besteht aus einem Formstein 1' aus einer mit einem Bindemittel gebundenen feinkörnigen und kohlenstoffhaltigen Fraktion. Die kohlenstoffhaltige Fraktion hat eine maximale Korngröße von 50 mm, wobei zumindest die Hälfte der kohlen¬ stoffhaltigen Fraktion eine Korngröße < 25 mm aufweist. Bei dem Formstein 1 ' ist vorgesehen, dass die gröberen Bestandteile der kohlenstoffhaltigen Fraktion ein nicht näher dargestelltes Stützgerüst bilden, während die feineren Bestandteile mit einer Korngröße < 25 mm die Zwischenräume im Stützgerüst ausfüllen. Die kohlenstoffhaltige Fraktion und das Bindemittel weisen eine Packungsdichte von 1.250 kg/m3 auf.
Der Formkörper 1 ist im Querschnitt rund ausgebildet und hat an seinem einen Ende 2 einen konischen Abschnitt 3. Figur 1 zeigt weiterhin eine Ummantelung 4, die einen Aufnahmeraum 5 aufweist, in den der Formstein vollständig eingesetzt ist, so dass Innenwandungsflächen 6 des Aufnahmeraums 5 möglichst voilflächig an der Außenwandung 7 des Form¬ steins V anliegen.
Die Ummantelung 4 ist zylindrisch ausgebildet und weist eine umlaufende Wand 8 und einen sich quer zur Längsrichtung der Wand 8 erstreckenden Boden 9 auf. Der Boden 9 hat eine gegenüber der Wand 8 vergrößerte Materialstärke und weist darüber hinaus eine konische Vertiefung 10 auf, die entsprechend dem ko- nischen Abschnitt 3 des Formsteins ausgebildet ist. Zwischen den freien Enden der Wand 8 ist ein Deckel 11 angeordnet, der den Aufnahmeraum 5 oberhalb des Formsteins V verschließt. Der Formstein 1' stellt somit eine Füllung 12 dar.
Die Ummantelung 4 besteht aus Gesteinsfraktionen und/oder Sekundärrohstof- fen, die bei der Herstellung von Mineralfaserdämmstoffen im Zuge des Herstel¬ lungsprozesses als beispielsweise Abschnitte, fehlerhafte Produkte oder derglei¬ chen anfallen. Des Weiteren können derartige Sekundärrohstoffe auch im Zuge des Recyclings rückgebauter Mineralfaserdämmstoffe zur Verfügung stehen.
Die Ummantelung 4 weist eine hohe mechanische und thermische Stabilität bei gleichzeitig hoher Luftdurchlässigkeit auf. Die Gesteinsfraktionen und/oder Se¬ kundärrohstoffe sind durch hydraulische Bindemittel miteinander gebunden.
Die Luftdurchlässigkeit der Ummantelung 4 ermöglicht eine kontrollierte Entga- sung des sich innerhalb des Aufnahmeraums 5 befindenden, die Füllung 12 dar¬ stellenden Formsteins 1 ', der als Energieträger in einem Schmelzprozess in ei¬ nem nicht näher dargestellten Kupolofen dient.
Die kontrollierte Entgasung des Formsteins 1' erfolgt über die Wand 8, den De- ekel 11 und den Boden 9. Hierdurch wird verhindert, dass der sich gegebenenfalls unter Temperatureinwirkung ausdehnende Formstein Y die Ummantelung 4 mit erhöhtem Gasdruck beaufschlagt, so dass es zu einer Beschädigung der Um¬ mantelung 4 kommt. Ein regulierter Gasdruck innerhalb der Ummantelung 4, bei¬ spielsweise der Expansionsdruck von Kohle, Niedertemperaturkoks oder anderen Energieträgern dient demgegenüber zur Abstützung der Ummantelung 4. Die Festigkeit der Ummantelung 4 kann demzufolge verringert werden, um die Um¬ mantelung 4 derart luftdurchlässig auszubilden, dass eine verzögerte Energieab¬ gabe des Formsteins 1' möglich ist.
Ergänzend kann die Ummantelung 4 auf der Wand 8, dem Boden 9 und/oder dem Deckel 11 eine dünne Schicht eines nicht näher dargestellten hydraulischen Bin¬ demittels aufweisen. Dieses hydraulische Bindemittel kann durch feinkörnige Ge¬ steinsfraktionen oder Sekundärrohstoffe, nämlich insbesondere Abfallfasern ver- stärkt sein. Eine derartige Schicht kann durch Tauchen oder Sprühen der Um¬ mantelung 4 aufgebracht werden.
Die Ummantelung 4 wird als einseitig offener Körper gepresst. Anschließend wird der Formstein 1 ' in den Körper der Ummantelung 4 eingesetzt und die Ummante- lung 4 durch den Deckel 11 verschlossen.
Der Deckel 11 weist umlaufend einen Vorsprung 13 auf, der in eine korrespondie¬ rend ausgebildete Ausnehmung 14 in der Innenwandungsfläche 6 der Ummante¬ lung 4 eingreift. Die Ausnehmung 14 kann beispielsweise als Hinterschneidung ausgebildet sein, die im Bereich eines oberen Randes der Ummantelung 4 mit ei¬ ner Friktions-Spindelpresse eingebracht ist.
Neben den voranstehend angegebenen Materialien kann die Ummantelung 4 auch aus haufwerkporigem Mörtel bzw. Beton bestehen, wobei Zuschläge aus Gesteinen, Schlacken und Mineralfaserabfällen sowie hydraulisch erhärtende
Bindemittel, beispielsweise Portlandzemente vorgesehen sein können. Die hyd¬ raulisch erhärtenden Bindemittel können durch hydraulisch abbindende oder la¬ tent-hydraulische Sekundärrohstoffe, respektive latent-hydraulische Puzzolane oder Tuffe mit entsprechenden Anregern zumindest teilweise substituiert werden, wenn eine ausreichend lange Lagerzeit zur Erhärtung gewährt wird.
Wie voranstehend ausgeführt, ist die Wand 8 mit einer geringeren Wandstärke ausgebildet, als der Boden 9. Die Materialstärke des Deckels 11 entspricht der Materialstärke der Wand 8. Grundsätzlich ist die Wandstärke auf die erforderliche Festigkeit des Formsteins V und der Ummantelung 4 abgestimmt, wobei insbe¬ sondere der Transport und die Lagerung der Kombination aus Formstein V und Ummantelung 4 sowie auf die Beanspruchungen während der Ofenreise Rück¬ sicht zu nehmen ist. Die Ausgestaltung des Bodens 9 mit der konischen Vertie- fung 10 in Kombination mit dem konischen Abschnitt 3 des Formsteins 1' sowie der hohen Packungsdichte führt dazu, dass sich die Kombination aus Ummante¬ lung 4 und Formstein 11 insbesondere bei der Schüttung in den nicht näher dar¬ gestellten Kupolofen in gewünschter Weise ausrichtet, so dass die Kombination aus Formstein 1 ' und Ummantelung 4 im Wesentlichen in der in Figur 1 darge- stellten Ausrichtung in der Schüttung angeordnet wird.
Die in Figur 1 dargestellte Kombination aus Formstein 1 ' und Ummantelung 4 hat ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1 :1. Durch eine Veränderung die¬ ses Verhältnisses bis hin zu 2,5 : 1 können die voranstehend beschriebenen Ef- fekte hinsichtlich der Ausrichtung im Kupolofen weiter verbessert werden.
Der voranstehend beschriebene und dargestellte Formstein 1', der aus einem Primärenergieträger, beispielsweise Koks oder einer sonstigen kohlenstoffhalti¬ gen Fraktion bestehen kann, ist vorgeformt und gepresst. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Primärenergieträger oder eine andere kohlenstoffhaltige
Fraktion in mehreren Stufen als lose Schüttung bis zu einer bestimmten Höhe in die Ummantelung 4 einzufüllen und dort zu verpressen. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, den Primärenergieträger bzw. die kohlenstoffhaltige Frak¬ tion vollständig in die Ummantelung 4 zu schütten und anschließend zu verpres- sen, bevor in beiden Fällen der Deckel 11 dadurch gebildet wird, dass eine Mör¬ tel/Beton-Mischung einer mit der Ummantelung 4 übereinstimmenden Zusam¬ mensetzung abschließend eingefüllt und mit dem Primärenergieträger bzw. der kohlenstoffhaltigen Fraktion und der Ummantelung 4 verpresst wird. Der Deckel 11 kann alternativ eine von der Ummantelung 4 abweichende Zusammensetzung aufweisen. Durch die voranstehend dargestellte Vorgehensweise werden sämtli¬ che Komponenten auf die durch die Art der Stoffe und ihre Korngrößenverteilung mögliche und angestrebte Rohdichte verdichtet. Die Ausnehmung 14 am oberen Rand der Ummantelung 4 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Deckel 11 aus einer im Vergleich zur Wand 8 bzw. Boden 9 geringer permeablen Pressmasse oder einer gießfähigen und abschließend stark schwindenden Masse ausgebildet ist. Durch die formschlüssige Verbindung zwi- sehen dem Deckel 11 und der Ummantelung 4 wird verhindert, dass der Deckel
11 bei den unterschiedlichen Beanspruchungen während der Lagerung, dem Transport und der Beschickung des Kupolofens von der Ummantelung 4 getrennt wird. Der Deckel 11 kann darüber hinaus derart dimensioniert sein, dass er unter thermischen Belastungen, nämlich bei zu großem Innendruck aufreißt, aber nicht aus seiner Verankerung in der Ummantelung 4 herausfällt. Diesbezüglich kann der Deckel 11 eine nicht näher dargestellte Sollbruchstelle haben. Der Deckel 11 verhindert derart das Herausfallen des Formsteins V oder einer damit vergleich¬ baren Schüttung aus der Ummantelung 4.
Die Kombination aus dem Formstein V und der Ummantelung 4 stellt einen soge¬ nannten Klein-Reaktor dar, dessen Energieabgabe auf die Temperaturvertei¬ lungskurve über die Höhe des Kupolofens abgestimmt ist. Die flüchtigen Bestand¬ teile des Formsteins V werden erst nach ausreichender Durchwärmung der Um¬ mantelung 4 und bevorzugt über den Boden 9 und die Wand 8 abgegeben. Hier- durch werden diese erst in einem Bereich des Kupolofens verbrannt, in dem ein
Überschuss an Sauerstoff vorliegt, so dass eine vollständigere Verbrennung er¬ folgen kann. Von Vorteil ist hierbei eine Reduzierung des freien Wassers im Formstein 1 ' sowie in der Ummantelung 4.
Neben den bereits voranstehend erwähnten Energieträgern Kohle, Koks, Graphit,
Aktivkohle oder Russ können auch Holzabfälle, Rinde, Altholz, Späne und Stäube aus der Holz- und Papierverarbeitung, Spanplattenspäne und -schnipsel, Papier¬ schnipsel, Erdnussschalen, Baumwollstängel in brikettierter Form als Formstein 1' oder Füllung 12 eingesetzt werden.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Formkörpers 1 mit einem Form¬ stein 1' dargestellt, der zweiteilig ausgebildet ist und Abschnitte aufweist, wobei zwischen den Abschnitten des Formsteins 1' eine Trennschicht 15 angeordnet ist, die sich quer zur Längsachse der Ummantelung 4 erstreckt und an die Innenwan- dungsfläche 6 der Ummantelung 4 anschließt. Die beiden Abschnitte des Form¬ steins 1 ', weiche durch die Trennschicht 15 voneinander getrennt sind, können identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Zusammensetzung des Primärenergieträgers oder einer alternativen kohlen- stoffhaltigen Fraktion.
Weiterhin ist in Figur 2 im Unterschied zur Figur 1 ein abweichend ausgebildeter Deckel 11 zu erkennen, der im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig ausgebildet ist, so dass der Deckel auf einer Stirnfläche 16 der Wand 8 der Ummantelung 4 aufliegt, während ein mit dem Innendurchmesser der Ummantelung 4 überein¬ stimmender Abschnitt 17 dichtend in den Aufnahmeraum 5 der Ummantelung 4 eingreift.
Ergänzend zu einer reibschlüssigen Verbindung des Deckels 11 mit der Wand 8 der Ummantelung 4 kann auch eine formschlüssige Verbindung gemäß Figur 1 vorgesehen sein, wobei dann ein entsprechender Vorsprung 13 und eine ent¬ sprechende Ausnehmung 14 in die Innenwandungsfläche 6 bzw. den Deckel 11 integriert sind.
Der Formstein 1' kann aus einem pelletisierten, brikettierten oder in anderer Form verpressten Energieträger bestehen und durch gebrochene Kerogene enthalten¬ den Schiefer und/oder gemahlene Dämmstoff-Abfälle gestreckt und somit in sei¬ ner Reaktionsfähigkeit gebremst sein. Ein ähnlicher Effekt ist durch die Trenn¬ schicht 15 erzielt, welche den Formstein T in zwei Abschnitte unterteilt. Die Trennschicht 15 führt somit zu einer Kombination aus einem Formstein 1' und ei¬ ner Ummantelung 4, bei der die Ummantelung 4 einen Mehrkammeraufbau auf¬ weist.
Neben der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, den Aufnahmeraum 5 der Ummantelung 4 auch in weitere Kammern zu unterteilen.
Es wird diesbezüglich auf die Figur 4 verwiesen, die eine im Querschnitt polygo¬ nal ausgebildete Ummantelung 4 aufweist, deren Aufnahmeraum 5 durch recht¬ winklig zueinander ausgerichtete Trennwände 18 in vier Kammern unterteilt ist, die jeweils einen Teil eines Formsteins V aufnehmen. Die einzelnen Teile des Formsteins 1' können wiederum identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein, wobei insbesondere unterschiedliche Zusammensetzungen der einzelnen Teile des Formsteins V vorgesehen sein können.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines in einer Ummantelung 4 ange¬ ordneten Formsteins Y, wobei zu erkennen ist, dass im Unterschied zur Ausfüh¬ rungsform gemäß Figur 1 der Boden 9 als Lochplatte mit Entgasungsöffnungen 19 ausgebildet und formschlüssig in eine Öffnung der Ummantelung 4 eingesetzt ist. Zu diesem Zweck weist der Boden 9 im Bereich seines Randes einen umlau- fenden Vorsprung 20 auf, der in eine korrespondierende Ausnehmung 21 der
Wand 8 eingreift. Der Vorsprung 20 und die Ausnehmung 21 sind im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet, um das Einsetzen des Bodens 9 in die Ummantelung 4 zu erleichtern.
Neben den Entgasungsöffnungen 19 im Boden ist eine weitere Entgasungsöff¬ nung 19 im Deckel 11 angeordnet, dessen Ausgestaltung im Übrigen mit dem Deckel 11 gemäß Figur 2 übereinstimmt. Die Entgasungsöffnung 19 im Deckel 11 ist zentrisch angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die im Deckel 11 und im Boden 9 zentrisch angeordneten Entgasungsöffnungen 19 konisch ausgebildet sind und sich zum Formstein 1' hin verengen. Demgegenüber sind die im Boden 9 außer¬ mittig angeordneten Entgasungsöffnungen zylindrisch ausgebildet. Über die Ent¬ gasungsöffnungen 19 ist ein definiertes Entgasen des Formsteins 1' möglich, um den Gasdruck innerhalb der Ummantelung 4 zu regulieren. Der voranstehend be¬ reits beschriebene und in der Ummantelung 4 angeordnete Formstein 1 ' wird nachfolgend näher erläutert, soweit dieser Formstein V selbstverständlich auch ohne Ummantelung 4 als Primärenergieträger für die Erzeugung einer zu zerfa¬ sernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineral¬ fasern, insbesondere aus Steinwolle verwendbar ist.
Die bisher beschriebenen und genannten Rohstoffe, wie auch der Koks weisen aufgrund ihrer jeweiligen inneren Struktur und des angewendeten Aufbereitungs¬ verfahrens irreguläre Formen auf. Die Schmelze bildenden Roh- und Sekundär¬ rohstoffe sowie die Primärenergieträger können vollständig oder in wesentlichen Teilen in Form von Formkörpern 1 in den Kupolofen eingebracht werden. Die Formgestaltung dieser individuellen schmelzstoffhaltigen Formkörper 1 und die der energietragenden Formsteine V können in Form, Größe, Gewicht und Festig¬ keit unterschiedlich sein, wobei eine Abstimmung aufeinander möglich ist. Hierbei spielt die Form des Kupolofens, die Verteilung der Formkörper 1 im Ofen, der Transport der Formkörper 1 zum Ofen und die Beschickungsart eine wesentliche
Rolle. Die Formkörper 1 werden hierbei mechanisch belastet und sollen insbe¬ sondere abrieb- und bruchfest ausgebildet sein.
In den Figuren 5 und 6 ist ein Formstein V in einer Seitenansicht (Figur 5) und in einer Draufsicht (Figur 6) dargestellt. Der Formstein 1 ' ist doppel-pyramiden- stumpfförmig ausgebildet und besteht aus einem Primärenergieträger. Der Form¬ stein 1 ' weist einen quaderförmigen Mittelbereich 22 mit quadratischer Grundflä¬ che auf. Beiderseits des Mittelbereichs 22 sind pyramidenstumpfförmige Elemen¬ te 23 angeordnet, wobei ein pyramidenstumpfförmiges Element 23 aus einem Primärenergieträger und das weitere pyramidenstumpfförmige Element 23 aus einem Schmelze bildenden Stoff bestehen können.
Die pyramidenstumpfförmigen Elemente 23 haben quadratische Stirnflächen 24.
Abweichend von der dargestellten Ausgestaltung kann der Formstein 1 ' auch ei¬ nen Mittelbereich in Form einer Kreisscheibe aufweisen, wobei die Elemente 23 dann kegelstumpfförmig ausgebildet sein können.
Der Formstein 1 ' gemäß den Figuren 5 und 6 stellt eine einfache geometrische Form dar, mit der sich Hybridformen realisieren lassen, indem gebundene Ener¬ gieträger mit Schmelze bildenden Stoffen verbunden sind.
In den Figuren 7 und 8 sind weitere Ausführungsformen eines rotationssymmetri¬ schen Formsteins 1 ' dargestellt. Im Vergleich zur Ausführungsform gemäß den Figuren 5 und 6 sind die Elemente 23 mit konkaven Flächen ausgebildet. Insbe¬ sondere in Figur 8 ist zu erkennen, dass die Elemente 23 einen runden oder po¬ lygonalen Querschnitt aufweisen, sich jeweils aber bis zu einer Stirnfläche 24 erstrecken. Durch diese Ausgestaltung werden die Randbereiche des Formsteins 1 ' mit erhöhter Kantenfestigkeit ausgebildet. Der Formstein V kann ergänzend ei- ne parallel zur Längsachse verlaufende Öffnung 25 aufweisen, die der Entgasung des Formsteins 1 ' bzw. Durchströmung des Formsteins 1 ' dient.
Darüber hinaus dienen auch die konkav ausgebildeten Flächen der Elemente 23 der Verbesserung der Entgasung und Durchströmung einer in einem nicht näher dargestellten Kupolofen angeordneten Schüttung aus Formkörpern 1 , da durch die konkav ausgebildeten Flächen ein dichtes Anliegen benachbarter Formsteine 1 ' nicht möglich ist.
In Figur 9 ist ein Formstein V zylindrischer Ausgestaltung dargestellt, der einen
Mittelabschnitt 26 hat, der als einschaliger Rotationshyperboloid ausgebildet ist. Beiderseits des Mittelabschnitts 26 ist ein kreisrunder Scheibenabschnitt 27 an¬ geordnet, wobei die Materialstärke der Scheibenabschnitte 27 identisch oder un¬ terschiedlich ausgebildet sein kann, um beispielsweise eine Orientierung des Formsteins V bei der Einbringung des Formsteins 1' als Schüttung in den Kupolo¬ fen herbeiführen zu können.
Eine einfache Ausgestaltung eines Formsteins 1' ist in Figur 10 dargestellt. Hier¬ bei handelt es sich um einen Formstein V mit rundem oder polygonalem Quer- schnitt, wobei der Formstein V insbesondere aus gebundenen Hochtemperatur¬ koks und/oder Graphit ausgebildet ist. Zur besseren Durchströmung einer aus derartigen Formsteinen 1' aufgebauten Schüttung in einem Kupolofen ist vorge¬ sehen, dass der Formstein 1' eine in seiner Längsrichtung verlaufende Öffnung 25 aufweist. Ein derartiger Formstein 1' kann selbstverständlich auch aus ande- ren Energieträgem und insbesondere auch aus Schmelze bildenden Materialien aufgebaut, insbesondere gepresst werden. Figur 11 zeigt eine weitere Ausfüh¬ rungsform eines Formsteins 1', der einen runden oder polygonalen Querschnitt haben kann. Der Formstein 1' gemäß Figur 11 hat zwei Scheibenabschnitte 27 und einen Mittelabschnitt 26, wobei der Durchmesser bzw. die Breite des Mit- telabschnitts 26 geringer ist, als der Durchmesser bzw. die Breite der Scheiben¬ abschnitte 27. Die Scheibenabschnitte 27 haben an ihrem dem Mittelabschnitt 26 zugewandten Ende eine Schrägfläche 28, wobei der Mittelabschnitt 26 zentrisch zu den Scheibenabschnitten 27 ausgerichtet ist. Quer zur Längsachse des Mittelabschnitts 26 ist eine Öffnung 25 vorgesehen, die wiederum der Verbesserung der Durchströmbarkeit einer aus derartigen Form¬ steinen V gebildete Schüttung in einem Kupolofen dient.
Figur 12 zeigt einen Formstein V mit polygonalem oder kreisrundem Querschnitt, der aus mehreren Scheiben 29, 30 und 31 besteht, wobei die Scheiben 29, 30 und 31 konzentrisch zueinander angeordnet sind und unterschiedliche Durch¬ messer bzw. Breiten aufweisen, so dass sich ein treppenförmiger Aufbau des Formsteins V ergibt. Die Scheiben 29 bis 31 weisen einen umlaufenden Rand- wulst auf, der die Kantenfestigkeit der Scheiben 29 bis 31 erhöht. Durch diesen
Randwulst wird ferner auch die Lage eines derartigen Formsteins 1 ' innerhalb ei¬ ner Ofenschüttung stabilisiert. Zentrisch kann der Formstein 1 ' wiederum eine Öffnung 25 zur Verbesserung der Durchströmbarkeit des Formsteins 1' bzw. eine aus mehreren Formsteinen 1 ' gebildeten Schüttung in einem Kupolofen aufwei- sen. Derartige Öffnungen 25 dienen auch der Verbesserung der Wärmeübertra¬ gung, da der Formstein V durch die Öffnungen auch von innen erwärmt wird. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als eine Öffnung 25 in ei¬ nem entsprechenden Formstein V vorzusehen. Über die Öffnung 25 kann weiter¬ hin Feuchtigkeit aus dem Formstein 1' entweichen.
In den Figuren 13 und 14 ist eine weitere Ausführungsform eines Formsteins 1' dargestellt, wobei die Figur 14 eine Draufsicht und die Figur 13 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht des Formsteins V gemäß Figur 14 zeigt. Der Formstein 1' gemäß den Figuren 13 und 14 ist im Querschnitt im Wesentlichen elliptisch ausgebildet und besteht aus einem hinsichtlich seiner Dichte homogenen Körper oder aus einem Körper mit partiell unterschiedlicher Masse.
In seinem Mittelbereich weist der Formstein V eine Öffnung 25 zu den voranste¬ hend bereits dargestellten Zwecken auf. Neben der dargestellten elliptischen Ausgestaltung des Formsteins V sind auch weitere Formgebungen bis hin zu Ro¬ tationsellipsoiden möglich. Der Vorteil derartiger Formsteine 1 ' mit elliptischem Querschnitt besteht darin, dass derartige Formsteine 1 ' in einer stabilen Flachla¬ gerung im Kupolofen angeordnet werden können. Daher sind die Öffnungen 25 bei derartigen Formsteine Y auch rechtwinklig zur Längserstreckung der Form¬ steine 1 ' ausgerichtet.
Figur 15 zeigt eine weitere einfache Ausführungsform eines Formsteins 1', der sich in besonderer Weise für die hier in Rede stehende Verwendung eignet. Der
Formstein Y gemäß Figur 15 hat die an sich bekannte Form eines Hausbrandbri¬ ketts und ist daher gut Stapel- und transportfähig. Durch seine Formgebung bilden mehrere Formsteine Y eine hochdurchlässige Schüttung in einem Kupolofen. Ei¬ ne weitere Ausführungsform eines Formsteins Y ist in den Figuren 16 bis 18 dar- gestellt. Dieser Formstein 1' eignet sich insbesondere für das Einsetzen in den
Kupolofen und kann sowohl als Hybridformkörper, wie auch als monolithischer Formstein 1', d.h. primär Schmelze bildend oder als Energieträger ausgebildet sein. Der Formstein 1' weist sechs Flächen 32 auf, in denen Gasführungskanäle 33 ausgebildet sind. Die Gasführungskanäle 33 sind zur Flächen 32 hin geöffnet und verbinden jeweils gegenüberliegend angeordnete und parallel zueinander ausgerichtete Flächen 32.
Die großen Oberflächen 32 weisen jeweils vier Gasführungskanäle 33 auf, von denen jeweils zwei parallel verlaufend ausgerichtet sind. In den als Schmalseiten ausgebildeten Flächen 32 sind jeweils zwei Gasführungskanäle 33 ausgebildet.
Im Bereich von Kreuzungspunkten der rechtwinklig zueinander ausgerichteten Gasführungskanäle 33 der als große Oberflächen ausgebildeten Flächen 32 sind darüber hinaus Bohrungen 34 angeordnet, die beispielsweise einen ovalen, run- den oder kleeblattförmigen Querschnitt aufweisen. Die Bohrungen 34 verbinden gegenüberliegende Flächen 32 miteinander.
Der Formstein Y gemäß den Figuren 16 bis 18 kann eine Höhe zwischen 50 und 500 mm und Seitenlängen zwischen 150 und 500 mm aufweisen. Vorzugsweise weist der Formstein 1' gemäß den Figuren 16 bis 18 eine quadratische Grundflä¬ che auf, wobei in Figur 16 die Umhüllung ergänzend als eine an den Flächen 32 anhaftende Beschichtung 35 aus beispielsweise einem Bindemittel, wie insbe¬ sondere ein Zementleim dargestellt ist. Das Bindemittel kann ergänzend gemah¬ lene Dämmstofffasern aufweisen, um die Abriebfestigkeit des Formkörpers 1 zu erhöhen. Gemäß Figur 16 ist diese Beschichtung 35 lediglich im Bereich einer Hälfte auf den als Schmalseiten ausgebildeten Flächen 32 des Formsteins 1 ' an¬ geordnet. Die Beschichtung 35 dient somit ebenfalls zu einer Verlagerung des Schwerpunktes des Formkörpers 1 , so dass der Formkörper 1 bei der Beauf- schlagung eines Kupolofens in bestimmter Anordnung ausgerichtet wird.
In den Figuren 19 und 20 ist eine weitere Ausführungsform eines Formsteins 1 ' dargestellt, der im Bereich seiner beiden großen Oberflächen 36 im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildete Nuten 37 aufweist. Diese Nuten 37 die- nen wiederum der Führung von Luft und Gas während dem Schmelzprozess in¬ nerhalb des Kupolofens. Im Übrigen ist der Formstein 1 ' gemäß den Figuren 19 und 20 quaderförmig ausgebildet.
Schließlich zeigt Figur 21 ein Element 39, welches einen Formkörper 1 in einer Ummantelung 4 aufweist, wobei die Ummantelung 4 mit dem darin angeordneten
Formstein 1 ' ein Zentralelement 38 bildet, an welches kleinere Elemente 40 über Stege 41 angeschlossen sind.
Die kleineren Elemente 40 entsprechen in ihrem Aufbau dem Zentralelement 38 und haben demzufolge ebenfalls einen Formstein 1' in einer Ummantelung 4. Die
Ummantelung 4 besteht jeweils aus einer Schmelze bildenden Masse, während der Formstein V einen Energieträger darstellt. Mit einer Vielzahl von Elementen 39 gemäß Figur 21 lässt sich eine sehr permeable Ofenfüllung herstellen.

Claims

Ansprüche
1. Formkörper für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmel- ze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus
Steinwolle, bestehend aus einem Formstein, der aus mit zumindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbedingten Reststof¬ fen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1') eine Umhüllung aus einem Bindemittel aufweist, die voll- oder teilflächig auf zumindest einer Außenfläche des Formsteins (1') angeordnet ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1') eine Würfelform mit einer Kantenlänge von maximal 300 mm, insbesondere von 200 bis 250 mm aufweist.
3. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus Zementleim besteht und in einer insbesondere dünnen Schicht voll- oder teilflächig aufgetragen ist.
4. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel gemahlene Dämmstofffasern, vorzugsweise bis zu 20 Masse-%, insbesondere bis zu 8 Masse-% des Bindemittels enthält.
5. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus Wasserglas-, Phosphatbinder, Phosphatzement als Mischung aus Metalloxiden mit Phosphorsäure und/oder organisch modi¬ fizierten Silanen besteht, das vorzugsweise als Überzug bei einer kohlen- stoffhaltigen Fraktion aus Hochtemperaturkoks, Petrolkoks, Pechkoks und/oder Graphit vorgesehen ist.
6, Formkörper für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmel¬ ze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, bestehend aus einem Formstein, der aus mit zumindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbedingten Reststof¬ fen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1') als Füllung (12) in einertragfähigen und/oder tempe¬ raturbeständigen Ummantelung (4) angeordnet ist.
7. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) einen Aufnahmeraum (5) mit einem Volumen aufweist, das größer ist, als das Volumen der Füllung (12), welche die koh¬ lenstoffhaltige Fraktion umfasst, wobei das Volumenverhältnis von einem Anteil von in der kohlenstoffhaltigen Fraktion enthaltenen, bei Erwärmung flüchtigen Bestandteilen abhängig ist.
8. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) in brikettierter Form oder als Schüttung in der Ummantelung (4) angeordnet ist.
9. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) zumindest in Teilbereichen eine Luftdurchlässig- keit für die kontrollierte Entgasung der Füllung (12) aufweist.
10. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) aus einer Gesteinsfraktion, insbesondere aus für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstel¬ lung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, vorzugsweise aus Steinwolle, ge¬ eignetem Gestein und/oder Sekundärrohstoffen besteht, die mit hydrauli¬ schen Bindemitteln gebunden sind.
11. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) eine Außenmantelfläche aufweist, auf der eine, insbesondere feinkörnige Gesteine und/oder Mineralfasern aufweisende Überzugsschicht aus hydraulischen Bindemitteln angeordnet ist.
12. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) eine Öffnung aufweist, die mit einem Deckel (11) verschließbar ist.
13. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) aus haufwerkporigem Mörtel und/oder Beton mit Zuschlägen aus Gesteinen, Schlacken und/oder Mineralfasern besteht, wo¬ bei die Zuschläge mit hydraulisch erhärtenden Bindemitteln, insbesondere mit Portlandzement gebunden sind.
14. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch erhärtenden Bindemittel teilweise durch hydraulisch abbindende oder latent hydraulische Sekundärrohstoffe bzw. durch latent hydraulische Puzzolane, Tuffen mit Anregern, insbesondere freien Kalk ent¬ haltende Stoffe, beispielsweise Kallkhydrat oder Zement, substituiert sind.
15. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) eine Länge und einen Durchmesser aufweisen, deren Verhältnis zueinander 1 :1, vorzugsweise 1 ,2 : 1 bis 2,5 : 1 beträgt.
16. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) und/oder der Formstein [Y) einen Schwerpunkt aufweist, der außermittig auf der Längsachse angeordnet ist.
17. Formkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus einem mit dem Material der Ummantelung (4) übereinstimmenden Material ausgebildete Deckel (11) nach dem Einfüllen der Füllung (12) mit derselben verpresst ist.
18. Formkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) eine Ausnehmung (14) aufweist, die der Aufnah¬ me des Deckels (11) dient.
19. Formkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (11 ) zumindest eine Sollbruchstelle aufweist, an der der
Deckel (11 ) bei einem bestimmten Druck zerbricht.
20. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) zumindest zwei Kammern zur Aufnahme unter¬ schiedlicher Füllungen (12) aufweist.
21. Formkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern durch eine Wandung (15) aus gemahlenen Mineralfasern und/oder aus mit dem Material der Ummantelung (4) übereinstimmenden zementgebundenen Pressmassen getrennt sind.
22. Formkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern quer zur Längsachse der Ummantelung (4) unterteilt sind.
23. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) durch parallel zur Längsachse verlaufende Trennwände (18) in einzelne Kammern unterteilt ist
24. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) im Bereich einer Wandung eine Lochscheibe oder zumindest eine Öffnung (19) aufweist, über die flüchtige Bestandteile austreten können.
25. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) und/oder die Ummantelung (4) rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
26. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) und/oder die Ummantelung (4) einen zylindrischen oder prismenförmigen Querschnitt sowie vorzugsweise eine gewölbte bis halbkugelförmige Stirnfläche und eine der Stirnfläche gegenüberliegend angeordnete Aufstandfläche haben.
27. Formkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) und/oder die Ummantelung (4) die Form eines rhombi¬ schen Disphenoiden aufweisen.
28. Formkörper nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1') eine mit einem Bindemittel gebundene feinkörnige und kohlenstoffhaltige Fraktion aufweist, wobei die kohlenstoffhaltige Frakti- on eine maximale Korngröße von 50 mm hat, wobei zumindest 50 Masse-% der kohlenstoffhaltigen Fraktion eine Korngröße < 25 mm aufweist, so dass die gröberen Bestandteile ein Stützgerüst bilden, während die feineren Be¬ standteile mit einer Korngröße ≤ 25 mm die Zwischenräume ausfüllen und wobei die kohlenstoffhaltige Fraktion und das Bindemittel eine Packungs- dichte > 1.250 kg/m3 aufweist.
29. Formkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion feinkörnig ausgebildet ist und aus Koks, Graphit und/oder kohlenstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere feuerfes¬ ten Ausbruchstoffen oder anodischen Auskleidungen von Schmelzöfen und/oder vorzugsweise verbrauchtem Elektrodenmaterial besteht.
30. Formkörper nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel thermisch stabil ausgebildet ist und vorzugsweise aus Portlandzement, Portlandölschieferzement, Tonerdeschmelzzement und/oder latenthydraulischen Stoffen mit Anregern, insbesondere freien Kalk enthaltende Stoffe, beispielsweise Kallkhydrat oder Zement besteht.
31. Formkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion und/oder das Bindemittel redispergierba- re Netzmittel, beispielsweise oberflächenaktive Substanzen und/oder haft- vermittelnde und/oder festigkeitserhöhende redispergierbare Kunststoffe, wie beispielsweise Acrylat, Styrolacrylat und/oder Copolymerisate aufweist.
32. Formkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion mit 12 bis 30 Masse-%, insbesondere mit 15 bis 25 Masse-% Bindemittel gebunden ist.
33. Formkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass neben der kohlenstoffhaltigen Fraktion und dem Bindemittel ein Stütz¬ korn mit einer Komgrößer von weniger als 25 mm, insbesondere von weni¬ ger als 10 mm in einem Anteil von weniger als 30 Masse-% enthalten ist.
34. Formkörper nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützkorn aus für die Erzeugung einer zu zerfasernden minerali¬ schen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, ins¬ besondere aus Steinwolle, geeignetem Gestein und/oder aus Sekundärroh- Stoffen besteht.
35. Formkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Fraktion aus einem Anteil von weniger als 30 Masse-% Schwelkoks und des weiteren aus Gießereikoks und/oder Graphit besteht, wobei das Stützgerüst aus festem und dichtem Hochtemperatur¬ koks und/oder Graphit ausgebildet ist, der vorzugsweise durch Stützkorn aus für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Her¬ stellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, geeignetem Gestein und/oder aus Sekundärrohstoffen ergänzt ist.
36. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers für die Erzeugung einer zu zer¬ fasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, bei dem ein Formstein aus mit zumindest einem Bindemittel gebundenen Mineralfasern aus produktionsbe¬ dingten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffen ge- presstwird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Formstein (1') nach dem Pressen eine Umhüllung aus einem
Bindemittel aufgebracht wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1 ') in eine Würfelform mit einer Kantenlänge von ma¬ ximal 300 mm, insbesondere von 200 bis 250 mm gepresst wird.
38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel, vorzugsweise ein Zementleim in einer insbesondere dünnen Schicht voll- oder teilflächig aufgetragen wird.
39. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel gemahlene Dämmstpfffasern, vorzugsweise bis zu 20
Masse-%, insbesondere bis zu 8 Masse-% beigefügt werden.
40. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Wasserglas-, Phosphatbinder, Phosphatzement als Mi¬ schung aus Metalloxiden mit Phosphorsäure und/oder organisch modifizier¬ ten Silanen als Überzug auf eine kohlenstoffhaltige Fraktion aus Hochtempe- raturkoks, Petrolkoks, Pechkoks und/oder Graphit aufgebracht wird.
41. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung auf den Formstein (1') aufgesprüht wird.
42. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (1 ') zur Ausbildung der Umhüllung in ein mit der Umhül- lung in flüssiger Form gefülltes Tauchbad getaucht wird und der Formkörper anschließend einem Trocknungsvorgang unterzogen wird.
43. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers für die Erzeugung einer zu zer- fasernden mineralischen Schmelze zur Herstellung von Dämmstoffen aus
Mineralfasern, insbesondere aus Steinwolle, unter Verwendung von produk¬ tionsbedingten Reststoffen und/oder rückgebauten Mineralfaser- Dämmstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die produktionsbedingten Reststoffe und/oder rückgebauten Mineralfa¬ ser-Dämmstoffe als Füllung (12) in eine formstabile Ummantelung (4) einge¬ bracht werden.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) als Schüttung in die Ummantelung (4) eingebracht werden.
45. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) aus einem die produktionsbedingten Reststoffe und/oder rückgebauten Mineralfaser-Dämmstoffe und zumindest ein Binde¬ mittel aufweisenden Formstein geformt, insbesondere gepresst und in die Ummantelung (4) eingesetzt wird.
46. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) temperaturbeständig ausgebildet wird.
47. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) in einem Aufnahmeraum (5) der Ummantelung (4) an¬ geordnet wird, dessen Volumen größer ist, als das Volumen der Füllung (12).
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) mit einer kohlenstoffhaltigen Fraktion ausgebildet wird, wobei das Volumenverhältnis Füllung (12) zu Aufnahmeraum (5) von einem
Anteil von in der kohlenstoffhaltigen Fraktion enthaltenen, bei Erwärmung flüchtigen Bestandteilen abhängig ist.
49. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) zumindest in Teilbereichen mit einer Luftdurch¬ lässigkeit für die kontrollierte Entgasung der Füllung (12) ausgebildet wird.
50. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) aus einer Gesteinsfraktion, insbesondere aus für die Erzeugung einer zu zerfasernden mineralischen Schmelze zur Herstel¬ lung von Dämmstoffen aus Mineralfasern, vorzugsweise aus Steinwolle, ge¬ eignetem Gestein und/oder Sekundärrohstoffen ausgebildet wird, die mit hydraulischen Bindemitteln gebunden werden.
51. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) mit einer Außenmantelfläche ausgebildet wird, auf der eine, insbesondere feinkörnige Gesteine und/oder Mineralfasern aufweisende Überzugsschicht aus hydraulischen Bindemitteln angeordnet wird.
52. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (12) durch eine Öffnung in die Ummantelung (4) einge¬ bracht wird, wobei die Öffnung nach dem Füllvorgang mit einem Deckel (11 ) verschlossen wird.
53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus einem mit dem Material der Ummantelung (4) übereinstimmenden Material ausgebildete Deckel (11) nach dem Einfüllen der Füllung (12) mit derselben verpresst wird.
54. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel mit der Ummantelung (4) formschlüssig verbinden wird, wobei insbesondere in der Ummantelung (4) eine Ausnehmung (14) ausge¬ bildet wird, die der Aufnahme des Deckels (11 ) dient.
55. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Füllung (12) in die Ummantelung (4) eingesetzt wird.
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