DE3700382C2

DE3700382C2 -

Info

Publication number: DE3700382C2
Application number: DE19873700382
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8770 Lohr De Pieper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1989-01-19
Also published as: DE3700382A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschäumen von glasbil denden mineralischen Stoffen, insbesondere Abfallstoffen wie Flug asche, Schlick, Kiesschlamm, Flotationsrückständen, Müllaschen etc., die in großen Mengen anfallen. Eine Wiederverwendung dieser Stoffe ist nur begrenzt möglich und die sonst erforderliche Depo nie dieser Stoffe ist mit hohen Aufwendungen verbunden. Insgesamt kann sogar gesagt werden, daß die Verwertung bzw. Beseitigung dieser Abfallstoffe mit erheblichen umweltbelastenden Problemen verbunden ist.

Aus "Sprechsaal 1981", Seiten 344 bis 346 ist es bereits bekannt, u. A. SiC und Si₃N₄ als Blähmittel bei der Erzeugung von Schaum glas einzusetzen. Der Einsatz dieser Blähmittel ist allerdings mit dem Nachteil verbunden, daß ihr Preis relativ hoch ist und daß das geschäumte Produkt oft eine ungleichmäßige oder offenporige Zellstruktur aufweist, daß spezifische Gewicht des erzeugten Körpers nicht genau einstellbar ist und die Mischung zwischen dem Blähmittel und dem Grundmaterial Schwierigkeiten bereitet.

In der DE-OS 33 24 936 wird weiterhin angegeben, zum Aufschäumen von Schaumglas Ferrosiliziumnitrit zu verwenden. Dieses Schäummit tel kann allerdings nicht verwendet werden, da es gasförmig ist und daher eine Einbringung in den Grundstoff nicht im ausreichen den Maße möglich ist. Zur Erfüllung des angegebenen Zweckes ist es daher ungeeignet.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaf fen, welches die bekannten Verfahren verbessert und es gestattet, die eingangs genannten Abfallstoffe als wertvollen Grundstoff einer Weiterverwendung zuzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren soll imstande sein, aus den glasbildenden Abfallstoffen zu Bau zwecken oder als Betonzuschlagstoff verwendbar Strukturkörper zu schaffen, die leicht sind, wirtschaftlich herstellbar sein sollen und die insbesondere als Isolationskörper auch bei sehr hohen Temperaturen von mehr als 1000°C verwendbar sein können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Abfallstoffen Ferrosiliziumnitrid zugemischt wird und das Gemisch bei Erweichungstemperatur der Abfall stoffe aufgeschäumt wird.

Diese Erweichungstemperatur liegt über 1000°C und unter 1300°C, vorteilhaft beträgt sie ca. 1000-1250°C.

Es ist für den Fachmann überraschend, daß nicht nur das Aufschäumen von glasbildenden Abfallstoffen zu Struktur körpern möglich ist, wobei diese Strukturkörper nach träglich durch Schneiden in jede gewünschte Form ge bracht werden können, sondern insbesondere, daß die erzeugten Schaumstrukturkörper eine sehr geringe Dichte aufweisen, die zwischen 0,20 und 0,80 g/cm³ liegen kann. Für den Fachmann überraschend weisen die erfindungsgemäß erzeugten Strukturkörper eine sehr hohe Druckfestigkeit auf und da sie praktisch keinen oder einen sehr geringen Alkaligehalt aufweisen, sind sie als Betonzuschlagstoffe besonders geeignet, da sie als betonverträglich bezeich net werden können.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird derart ausgeführt, daß nach Mischung von fein vorliegenden oder feingemah lenen mineralischen Abfallstoffen mit 0,5-3 Gew.-% Ferrosiliziumnitrid die Mischung in Formen oder auf einem Sinterband oder in anderen, geeigneten Behältern oder Öfen bei Temperaturen von 1000-1300°C aufge schäumt wird.

Es hat sich gezeigt, daß Flugasche aus der letzten Stufe der Filterung besonders leicht zu schäumen ist, die Flugasche aus anderen Stufen der Filterung bzw. Mischun gen der Flugasche aus verschiedenen Filterungsstufen sind ebenfalls, wenn auch unter Umständen bei leicht abweichenden Temperaturen, schäumbar. Die Schäumtempera tur ist je nach der Art der Flugasche, die in Abhängig keit von der verwendeten Kohle verschiedene Zusammenset zung hat, einzustellen. Sie liegt aber generell über 1000° und unter 1300°C, z. B. zwischen 1100 und 1250°C.

Es ist erfindungswesentlich, daß die Schäumtemperatur, die empirisch je nach Art des Abfallstoffes zu bestimmen ist, genau eingehalten wird. Dabei reagiert das Ferro siliziumnitrid mit der Glasphase, sobald diese die ent sprechende Viskosität erreicht hat. Dadurch kann mit dem gleichen Schäummittel bei unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet werden, weil die Gasbildung durch Reaktion und nicht durch Dissoziation erfolgt. Unterhalb der Schäumtemperatur sind die Abfallstoffe noch nicht genü gend erweicht, oberhalb der sehr kleinen Spanne der Schäumtemperatur sind die Abfallstoffe aber bereits so flüssig, daß das entstandene Gas entweicht, ohne die gewünschten Poren zu bilden.

Das Gemisch aus Abfallstoffen und den genannten 0,5-3 Gew.-% Ferrosiliziumnitrid (je nach Art der Stoffe können auch abweichende Gewichtsanteile des Schäummit tels verwendet werden) wird in Formen gefüllt oder auf ein Sinterband aufgegeben und dann kurzzeitig der ermit telten Schäumtemperatur ausgesetzt. Nach dem Aufschäumen wird sehr rasch die Temperatur erniedrigt und danach wird der erzeugte Schaum- oder Strukturkörper isoliert und sich selbst überlassen, um langsam abzukühlen. Eine Abkühlung in einem speziellen Kühlofen ist im Gegensatz zur Herstellung von Schaumglas nicht erforderlich, da der erzeugte Strukturkörper einen sehr niedrigen Ausdeh nungskoeffizienten aufweist.

Die erzeugten Strukturkörper können nach Schneiden in jede gewünschte Form (Platte) gebracht werden und als Baumaterial, als Isolationsmaterial, z. B. von Flach dächern und Fassaden, verwendet werden, sie können aber auch als Isolationsmittel bei technischen Gegenständen, z. B. Industrieöfen auch bei recht hohen Temperaturen bis zu 1000-1200°C Verwendung finden.

Da die erzeugten Strukturkörper, die z. B. auch die Form von Kügelchen haben können, fast keinen Alkaligehalt aufweisen, sind sie als betonverträglich auch als Beton zuschlagstoff verwendbar.

Die Wichte der erzeugten Strukturkörper kann durch die Schäumtemperatur sowie den Anteil des Ferrosilizium nitrids eingestellt werden, sie liegt zwischen 0,2 und 0,8 g/cm³.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, zusätzlich zu dem Ferrosiliziumnitrid ein Oxidationsmit tel wie MnO₂ zu verwenden. Bei sehr hohen Schmelzpunkten kann dem Gemisch auch noch ein Flußmittel wie Natron lauge oder Soda zugesetzt werden.

Für den Fachmann ist überraschend, daß aus den scheinba ren Abfallstoffen ein hochwertiger Isolationskörper bzw. Baustoff gewonnen werden kann. Verwendbar sind in diesem Zusammenhang nicht nur Flugaschen, sondern eine große Zahl von glasbildenden Abfallstoffen.

Besonders vorteilhaft ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren einfach durchführbar ist und einen derzeitigen Abfallstoff in einen hochwertigen Baustoff umzuwandeln vermag. Es kann also von einer idealen Lösung der an stehenden Probleme gesprochen werden, da die Abfallstof fe bei diesem Prozeß bis zu einer Temperatur aufgeheizt werden, bei welcher ein erheblicher Prozentsatz an Glas phase entsteht und dadurch in diesen Abfallstoffen ent haltene Schwermetalle als Silikate in das Glas eingebun den werden, wodurch sie vollkommen ungiftig werden.

Claims

1. Verfahren zum Aufschäumen von glasbildenden Mineral stoffen, insbesondere Abfallstoffen wie z. B. Flug aschen, Schlick, Kiesschlamm, Flotationsrückständen, Müllaschen etc., dadurch gekennzeichnet, daß den Stoffen Ferrosiliziumnitrid beigemischt und die Mischung bei der Erweichungstemperatur der Stoffe aufgeschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Ferrosiliziumnitrids an der Mischung 0,5 bis 3 Gew.-% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schäumtemperatur über 1000 und unter 1300°C liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumtemperatur 1100-1250°C beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumung in einer Form oder auf einem Sinterband erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Schaumkörper gegen Wärmeverlust isoliert bei Raum temperatur abgekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flugasche die der letzten Stufe der Flugaschefilterung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung des Prozesses ein Schäummittelgemisch aus Ferrosiliziumnitrid, Oxidationsmittel und Flußmittel den zu schäumenden Stoffen beigemischt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abfallstoffen enthaltende Schwermetalle als Silikate in die Glasphase inte griert und damit ungiftig und ungefährlich werden.

10. Verwendung der Abfallstoffe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Einsatz als Betonzuschlagstoff.