DE2060699A1

DE2060699A1 - Verfahren zur Verwertung von Schlacke

Info

Publication number: DE2060699A1
Application number: DE19702060699
Authority: DE
Inventors: Karl-Helmut Ihlefeld; Hans Kummermehr
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1972-06-22
Also published as: FR2117647A5; NL7115817A; BE773374A; DE2060699B2

Description

Dr. Helga Weissenfeia ρ 546 D

67 Ludwigshafen/Rhein 3. 12. 1970

AP-Dr.W/S

Anmelderin; GRÜKZWEIG & HARiEMAHH AETIENGESELISCHAi¹T 67 Ludwigshafen am Khein

Verfahren zur Verwertung von Schlacke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren aur Verarbeitung kalkarmer Schlacke, z. B. Schmelzkammerschlacke, die durch Hochtemperaturverbrennung in ihren wesentlichen Bestandteilen verglast ist, zu porenhaltigen leichten Formkörpern oder Granulaten.

Kesselschlacke fällt bei der Verbrennung von Kohle in großen Mengen an. Daher hat es bisher nicht an Bemühungen gefehlt, sie in nutzbringender Form wenigstens kostendeckend zu verwerten. Die bisherigen Ergebnisse waren aus verschiedenen Gründen nicht befriedigend.

In modernen Großraumkesseln werden bei der Verbrennung von Kohle Temperaturen von 1500⁰C und mehr erreicht. Die dabei anfallende flüssige Schlacke wird meistens in einem Wasserbad schnell abgekühlt, wobei kleine Teilchen, daa Schlackengranulat, entstehen. Die im wesentlichen aus Glas bestehenden Teilchen sind dicht und haben eine glatte Oberfläche. Das Granulat war bisher als Rohprodukt nur beschränkt verwertbar und wurde zum größten Teil in Halden abgelagert. Verfluche, das Kesselschlackengranulat zu Bausteinen zu verarbeiten, scheiterten, weil an der glosigen Oberfläche

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hydraulische Bindemittel nur sehr schlecht haften. Weitere Nachteile sind das hohe Gewicht und die sohlechte Isolierwirkung, weil das Material keine Poren enthält.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, auch Kohlenschlacken im schmelzflüssigen Zustand ähnlich wie Hochofenschlacke aufzuschäumen. Geschäumte Kqhlenschlaeke hat aber im Vergleich zur Hochofenschlacke sehr niedrige mechanische Festigkeiten, jdie darauf zurückzuführen sind, daß geschäumte Kohlensb&lacke aus Bläschen mit dünnen, brüchigen Wandungen gebildet ist.

Es ist bekannt, granulierte Flugasche durch Sintern auf dem Sinterband oder im Schachtofen zu einem Sintergranulat zu brennen. Im Gegensatz zu Kesselschlacke, die durch Hochtemperaturverbrenaung in ihren wesentlichen Bestandteilen verglast ist, enthält Flugasche einen Restgehali an Kohlenstoff, der beim Sintern als Brennstoff dient. Ist der Kohlenstoffgehalt zu hoch, so setzt man der Flugasche Magerungsmittel wie Sand,ν fön oder andere Stoffe ²^, die sich beim Sinterprozess mi^/der Flugasche verbinden. Mit Hilfe dieser Verfahren erhält ioaη ein Granulat, das' eitte gewisse Eigenporigkeit aufweist. Sie erhaltenen Poren sind; durch Äusbrennen des Kohlenstoffs und Vertreiben des Kcubatitujfcionswassers des Granulats eitstanden und daher von kapillarer Struktur, Das Ergebnis des Sinterprozesses ist ein haufwerk von Partikeln in der Gr^ße des aufgegebenen Rohgtanulatö mit vielfach aufgebrochener Oberfläche, ausreichender Festigkeit und hoher Sichte. Sas Sintergranulat ist in Se¹InCn Eigenschaften Natur- oder Hüttenbims vergleichbar uftd ,kann dither nicht zu höheren Preisen'verkauft wqrden. Seine/Anwendung im Bauwesen ist ebenfalls ^begrenzt. ^K ■' f

Aus der Herstellung von Blähton sind Granulate und Formkörper mit einem hohen Gehalt an im wesentlichen geschlossenzelligen

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Poren, einer dichten Oberfläche und einstellbarem Raumgewicht bekannt. Blähtöne finden vor allem im Bauwesen bei der Hersteilung von Leichtbetonen verschiedener Dichte und Festigkeiten Anwendung. Bekannt ist ebenfalls die Herstellung von Glasschaum in Form von Granalien sowie Blöcken und Platten. Geschäumtes Glas zeichnet sich durch eine niedrige Wärmeleitzahl und geringe Wasseraufnähme aus und ist deshalb für Isolierzwecke besonders geeignet. Von Nachteil sind jedoch seine hohen Herstellungskosten.

Die genannten Produkte gelten als Maßstab für die Anforderungen, die an im Bau- und Isoliersektor eingesetzten Stoffe gestellt werden. Die Schlackenveredelung ist deshalb nur dann zweckmäßig, wenn dadurch ein Produkt mit entsprechenden Qualitätsmerkraalen hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verwertung von Kesselschlacke zu erarbeiten, das ermöglicht, auf einfache und kostensparende Weise hochwertige Schlackenveredelungsprodukte herzustellen, die für zahlreiche Anwendungszwecke, insbesondere auf dem Bau- und Isoliersektor, geeignet sind.

Bei der Lösung dieser Aufgabe lag es scheinbar nahe, die beim Blähtonbrennen gewonnenen Erkenntnisse für die Schlackenveredelung nutzbar zu machen. Es stellte sich jedoch sehr bald heraus, daß hier andere Gestzmäßigkeiten vorliegen, da die Schlacke anders als bei natürlich vorkommenden Tonen durch Hochtemperaturverbrennung im wesentlichen verglast ist und keine blähfähigen Bestandteile aufweist.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zur Verarbeitung von Schlacke vorgeschlagen, wobei diese durch Zugabe geeigneter Mineralien blähfähig gemacht wird. Dabei hat es sich geseig-t, daß sich die kalkarme Schlacke, z. E. Kesselschlacke, zu porenhaitigen, leichten Formkörpern oder Granulaten mit überraschend guten Eigenschaften verarbeiten lässt, wenn die ver-

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glaste, abgekühlte Schlacke bis zu einem Feinheitegrad von mindestens 4OOO cm /g vermählen und mit 10 bis 40 # eines illitischen und/oder montmorillonitisdhen Tones etwa gleicher Feinheit vermischt wird oder die ungemahlenen

Substanzen gemeinsam in dem angegebenen Misehuηgsverhaiίο nis bis zu einem Feinheitsgrad von mindestens 4000 cm /g vermählen werden, wonach das Gemenge gfs. unter Zusatz von etwas Wasser zu Platten, Granalien oder Pellets geformt und thermisch aufgebläht wird. Der CaO-Gehalt der Schlacke soll hierbei nicht mehr als 6 - 8 fi betragen.

Durch die Zugabe der genannten Tone zur Schlacke wird ihr Schmelzverhalten und ihre Blähfähigkeit sprunghaft verbessert, was aus der chemischen Zusammensetzung der erhaltenen Mischung nicht zu erklären ist. Die Ursache ftir die Wirkung ist daher im mineralogischen Zustand zu suchen, in dem sich beide Stoffe befinden. Kesselschlacke ist ein entgastes Glas, in dem die für den Blähvorgang wichtigen Eisenverbindungen in reduzierter Form vorliegen, in der sie unwirksam sind. Im Ton Jedoch liegen die Eisenverbindungen in reduzierbarer Form vor und können daher den für den Blähvorgang notwendigen Sauerstoff freisetzen. TJm eine möglichst große Kontaktfläche der Komponenten sicherzustellen, ist es erforderlich, daß die Rohstoffe

fe einen Feinheitsgrad von mindestens 4000 cm /g aufweisen und sehr gut vermischt werden. Je nach Mahleigenschaften werden die Rohstoffe entweder einzeln vermählen und dann in einer Mischapparatur in mehlfeinem Zustand gemischt oder gemeinsam in eine Mahlanlage aufgegeben, wobei die Durchmischung während des Mahlens erfolgt. Das erhaltene Rohmehl wird dann entsprechend den Abmessungen des gewünschten Endproduktes ggfs. unter Zugabe von etwas Wasser geformt. Die Verformung der Granalien erfolgt mit Hilfe bekannter Vorrichtungen wie Granulierteller oder Pelletpresse. Die Verwendung eines Bindemittels, wie %. B. Wasserglas, ist dabei sieht notwendig, da durch Zugabe von Ton die Rohgranalien bereite bei den angegebenen Mindestmengen an Ton die

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notwendige Festigkeit erhalten und nicht zerfallen.

Die Granalien werden auf einer Brennanlage getrocknet, erhitzt und gebrannt, wobei das Trocknen ausreichend langsam bei Temperaturen nicht über 25O⁰C erfolgen muß, damit die Granalien nicht durch auftretende Dampfspannungen zerplatzen, während die Erhitzung bis kurz vor dem Erweichungspunkt schnell erfolgen und das Brennen unter Vermeidung von Temperaturspitzen ausreichend lang ausgedeht wird, bis das gewünschte Raumgewicht erreicht 1st. Bei der Kühlung des geblähten Granulats ist zu beachten, daß die Abkühlung zu Beginn mit einem Temperatürsprung und dann langsam erfolgt, um den bei der wesentlich glasähnlicheren Struktur der geblähten Schlacken gegenüber Blähton notwendigen Spannungsausgleich sicherzustellen.

In ähnlicher Weise lassen sich auch Platten aus geblähten Schlacken herstellen. Dabei wird nach dem Granulieren aus den feuchten Granalien ein Kuchen gepresst, der eine Brennanlage durchläuft, welche die gleichen, bereits geschilderten Yerfahrensschritte ermöglicht.

Die rohen Granalien können auch auf einem an sich bekannten Sinterband kontinuierlich aufgebläht werden, in dem sie auf das Band aufgestreut und schichtweise erhitzt werden, bis sie durch Anschmelzen und Aufschäumen eine homogene poröse Tafel bilden, die nach Bedarf zugeschnitten wird.

Die erfindungsgemäß veredelten und aufbereiteten Schlacken ergeben hochwertige Produkte:

1. Füll-, Isolier- und Zuschlagstoffe in Granulatform In eineteilbaren Größen von 0,5, bis 30 mm mit geschlossener Oberfläche und Schüttgewichten von 100 bis 800 kg/m³.

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2. Isolierplatten mit Schaumstruktur mit hoher Dampfdichte und Haumgewichten von 100 kg/nr an aufwärts.

Der Anwendungsbereich erstreckt sich von Isoliermassen mit geringen Raumgewichten, hohem Porenanteil und geringen Festigkeiten über leichtzuschläge für Hohlblocksteine bis zu Konstruktionsleichtbeton mit hohen Festigkeiten.

Beispiel :

Eine feinvermahlene Kesselschlacke folgender Zusammensetzung:

SiO₂	49,7	*
Al₂O,	30,9	*
Pe₂O,	0,9	*
PeO	6,3	*
CaO	3,9	*
MgO	1,8	*
Na₂O	0,8
K₂O	4,3
so₃	0,2
P₂O₅	1,0

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wird vermischt mit etwa 25 Gtew-ji Ton gleichen Peinheitsgra-des der Zusammensetzung:

SiO₂ 56,90 $

Al₂O₃ 18,66 $

Fe₂O₃ 14,60 $

PeO 1,06 Ji

TiO₂ 1,06 j,

CaO 1,14 +

MgO 2,18 f>

P₂O₅ 0,30 #

MnO 0,30 i»

3O₃ 0,17* 209826/0272

K₂O 2,33 $

Na₂O 1,30 %

100,00 i»

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Das Rohmehl wird auf einem Granulierteller unter Zugabe kleiner Mengen Wassers granuliert und in einem Drehofen erhitzt. Das Schmelzverhalten der Granalien ist gut die Erweichung der Granalien im pyroplastischen Zustand erfolgt ohne Klebrigwerden der Oberfläche. Das geblähte Produkt zeichnet sich durch eine geschlossene Oberfläche und hohe Porosität aus, wobei die. Poren im wesentlichen geschlossenzellig und gleichmäßig verteilt sind. Das Produkt ist dank seiner Zusammensetzung gegen das sogenannte Alkalitreiben resistent^und kann deshalb mit hydraulischen Bindemitteln wie Portlandzement verarbeitet werden.

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Claims

Patentansprüche P 546 JD

Verfahren zur Verarbeitung von kalkarmer Schlacke, z. B. Schmelzkammerkesselschlacke, die durch Hochtemperaturverbrennung in ihren wesentlichen Bestandteilen verglast ist, zu porenhaltigen leichten Formkörpern oder Granulaten, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte glasige Schlacke, deren Gehalt an CaO eine Menge von 6 - 8 # nicht übersteigt, bis zu einem Peinheitsgrad von min-

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destens 4OOO cm /g vermählen und mit 10 bis 40 Gew-#

eines illitischen und/oder montmorillonitischen Tones von etwa gleicher Feinheit vermischt wird oder die un- w gemahlenen Substanzen gemeinsam in dem angegebenen Mischungsverhältnis bis zu einem Feinheitsgrad von mindestens 4000 cm /g vermählen werden, wonach das Gemenge gfs. unter Zusatz von Wasser zu Platten, Granalien oder Pellets geformt und thermisch gebläht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu Granalien geformte Gemenge aus Schlacken- und !Donmehl auf einer an sich bekannten Brennanlage gebläht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . das zu Platten geformte Gemenge aus Schlacken- und und Tonmehl in einem bekannten «Drehherdofen gebläht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien aus Schlacken-Tonmehl-Gemisch schichtweise auf einem Sinterband so lange erhitzt werden, bis sie durch Anschmelzen und Aufblähen eine homogene poröse Tafel bilden, die gfs. zugeschnitten wird.

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Ludwigshafen/Rhejin, den 3. 12. 1970 AP-Dr. VT/S

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