Dämmstoffe aus Mineralfasern werden aus silikatischen Schmelzen hergestellt.

Hierzu wird ein silikatisches Ausgangsmaterial, beispielsweise Gläser, natürliches oder künstliches Gestein einem Schmeizaggregat, beispielsweise einem Kupolo- fen oder einem Schachtofen zugeführt. Die hieraus gewonnene silikatische Schmelze wird sodann einem Zerfaserungsaggregat zugeführt, in dem die silikat- sche Schmelze in mikrofeine Mineralfasern zerfasert wird. Die sodann einer Sammelkammer zugeleiteten Mineralfasern werden in der Regel mit Binde- und/oder Imprägnierungsmitteln benetzt und auf einer unterhalb der Sammel- kammer angeordneten Fördereinrichtung, in der Regel handelt es sich hierbei um ein Förderband, abgelegt. Die mit Binde-und/oder Imprägniermitteln benetzten Mineralfasern bilden auf dem Fördermittel ein Mineralfaservlies, welches in nach- geschalteten thermischen und/oder mechanischen Einrichtungen in an sich be- kannter Weise bearbeitet wird, um Dämmstoffe in Form von Bahnen, Platten, Formkörpern oder dergleichen herzustellen. Demzufolge bestehen Mineralfaser- Dämmstoffe aus glasig erstarrten Fasern, die mit geringen Bindemitteln punktwei- se miteinander verbunden sind.

Bei den Dämmstoffen aus Mineralfasern werden solche aus Glaswolle von sol- chen aus Steinwolle unterschieden. Mineralfaser-Dämmstoffe aus Glaswolle wer- den aus silikatischen Schmelzen mit relativ hohe Anteilen an Netzwerkwandlern, insbesondere Alkalien und Bor hergestellt. Die Rohstoffe werden in öl-oder gas- befeuerten Wannenöfen aufgeschmolzen. Die Zerfaserung erfolgt beispielsweise mit Hilfe des sogenannten TEL-Verfahrens, bei dem die Schmelze unter Einwir- kung von Fliehkräften durch Öffnungen in den Wandungen eines rotierenden Kör-

pers geleitet wird. iviit diesem Verfahren werden relativ isnge und gfa'Fasen) erzeugt.

Steinwolle-Dämmstoffe wurden ursprünglich aus Gesteinen, wie Diabas, Basalt und Kalkstein, Dolomit erschmolzen. Zwischenzeitlich ist man vermehrt dazu ü- begangen, diese natürlichen Gesteine durch künstliche Gesteine zu ersetzen o- der zusammen mit künstlichen Gesteinen dem Schmeizvorgang zuzuführen. In diesen künstlichen Gesteinen werden insbesondere Abfälle der Produktion verar- beitet, wobei die Abfälle auch aus erstarrten Schmelzen bestehen können, die bei der regelmäßigen Entleerung des Schmeizaggregats anfallen. Neben diesen Ab- fällen werden auch fehlerbehaftete Produktionschargen verarbeitet. Die Abfälle werden in einem ersten Schritt zerkleinert, anschließend mit Portlandzement als Bindemittel und Gesteinssplitt vermischt und schließlich zu künstlichen Gesteinen, sogenannten Formsteinen gepresst.

Die grobkörnigen Gesteine und/oder die entsprechend geformten Formsteine wer- den zusammen mit grobstückigem Koks als Primärenergieträger in das Schmelz- aggregat, in der Regel in den Kupolofen eingefüllt. Weiterhin werden Zuschläge zugegeben, die ein Korngrößenspektrum von etwa 80 bis 200 mm aufweisen.

Durch ein Beaufschlagen der Rohstoff-Koksäule von unten, d. h. nach dem Ge- genstromprinzip mit der für die Verbrennung benötigten Luft wird der Koks ober- halb des Ofenbodens abgebrannt. Im Bereich der Lufteinleitung erreicht die Ofen- temperatur eine Höhe, bei der die Gesteine und die Zuschläge aufschmelzen.

Hierbei erhöht der Anteil bereits glasig erstarrter Abfälle die Schmelzgeschwindig- keit. Nach oben hin sinkt die Temperatur im Ofen ab, da die Wärmeenergie an die Gesteine und den Primärenergieträger abgegeben wird. Gleichzeitig sinkt der Sauerstoffgehalt im Ofen.

Durch eine nachträgliche Erhitzung der Abluft werden schädliche Kohlenstoffver- bindungen in weniger schädliche oder unschädliche Verbindungen umgewandelt.

Der Energieinhalt der Abluft wird anschließend mit Hilfe von Wärmetauschern an die Verbrennungsluft abgegeben.

Die in das Schmeizsggregst eingebrachten schmetzftüssigert Bestsndteiie der Rohstoffe sinken auf den Boden des Schmelzaggregates ab. Es kommt hierbei zu einer Saigerung, in der sich das vornehmlich aus den Gesteinen herausreduzierte Eisen am Boden sammelt und die zur Herstellung der Fasern benötigte, spezifisch leichtere Schmelze durch einen oberhalb des Bodens angeordneten Auslass aus- getragen wird. Die hier ausgetragene Schmelze wird anschließend einem Zerfase- rungsaggregat zugeführt und zerfasert. Von der dem Zerfaserungsaggregat zuge- führten Schmelze wird lediglich ein Anteil von 50% in Fasern umgewandelt. Die gröberen nichtfaserigen Bestandteile werden durch Windsichtung von den faseri- gen Bestandteilen getrennt.

Das sich im Bereich des Bodens ansammelnde Eisen muß regelmäßig abgelas- sen werden. Während des Ablassen des Eisens wird die Faserproduktion unter- brochen. Die zu diesem Zeitpunkt im Schmelzaggregat enthaltene Schmelze ist nach erneutem Anfahren des Schmeizaggregates nicht für die direkte Produktion von Dämmstoffen geeignet und wird demzufolge als Abfall im Zuge des Recyc- lings aufbereitet und der Produktion zugeführt.

Bei dem zumeist in Kupolöfen durchgeführten Schmelzvorgang besteht eine star- ke Abhängigkeit zwischen der Viskosität und der Temperatur. Ferner ist die Keim- bildungszahl und somit die Neigung zur Kristallisation sehr hoch. Diese Eigen- schaften führen bei der Bildung der Mineralfasern auf sogenannten Kaskaden- Spinnmaschinen zu relativ kurzen und in sich verwirbelten Mineralfasern. Die ein- zelnen Mineralfasern selbst sind glasig erstarrt. Aufgrund ihrer Zusammensetzung ist die Temperaturbeständigkeit der Mineralfasern aus einer Gesteinsschmeize höher als bei Dämmstoffen aus Glaswolle.

Von Bedeutung bei der Herstellung und Beurteilung von Mineralfasern ist die Bio- löslichkeit, d. h. die Verweildauer der Mineralfasern im menschlichen Organismus.

Die Biolöslichkeit von Dämmstoffen aus Steinwolle wird durch den Gehalt von Al203 maßgeblich beeinflußt. Mit zunehmenden Anteilen Al203 steigt zum einen die Temperaturbeständigkeit der Fasern und zum anderen in überraschender Weise auch die Biolöslichkeit.

Eine typische Zusammensetzung von bioiöstichen Mineraifasern aus Steinwotte weist einen Anteil von Si02 zwischen 35 und 43 Masse-%, einen Antei ! At20s von 17,5 bis 23,5 Masse-%, einen Anteil von TiOsvon 0, 1 bis 3 Masse-%, einen Anteil von FeO von 1, 7 bis 9,3 Masse-%, einen Anteil CaO + Mg0 von 23,5 bis 32 Mas- se-% und einen Anteil von K20 + Nach von 1,3 bis 7 Masse-% auf.

Für die Wirtschaftlichkeit der als Massenprodukt angewendeten Dämmstoffe aus Steinwolle ist der Einsatz von Rohstoffen bedeutsam, die einen hohen Anteil an A) 20s aufweisen. Natürliche Gesteine enthalten zwar vielfach Alumosilikate, diese liegen aber häufig nicht in den erforderlichen Konzentrationen bzw. nur zusammen mit unerwünschten Mineralien vor. Calcinierte Bauxite sind demgegenüber relativ teuer. Aus diesem Grunde werden vielfach Reststoffe verwertet, die bisher häufig ausschließlich deponierfähig waren und die wegen des Gehaltes an löslichen Stof- fen nicht unerhebliche Risiken für die Umwelt darstellen. Gleichzeitig werden diese Reststoffe, die beispielsweise bei der Steinwolle-Herstellung anfallen, in Form von Schmelzenresten, abgetrennten, nicht faserigen Partikeln, Filterstäuben, fehlerhaf- ten Produktionen oder dergleichen in einem primären Reststoff-Kreislauf fast voll- ständig wiederverwertet. Diese Reststoffe werden vor ihrer Verwertung entspre- chend den Anforderungen der maschinellen Einrichtung, insbesondere der Schmeizaggregate aufbereitet. Beispielsweise werden die Reststoffe zur Verwer- tung zerkleinert und in unterschiedlichen Korngrößen miteinander bzw. mit ande- ren splittigen Rohstoffen vermischt, mit Bindemitteln, wie beispielsweise Zement versetzt und zu ausreichend großen Formkörpern verpresst, bevor diese Form- körper als grobstückige Rohstoffe einem Schachtofen bzw. einem Kupolofen zu- geführt werden. Aus der EP 0 765 295 C1 ist beispielsweise bekannt, geeignete Formkörper aus feinkörnigen Rohstoffen auch mit Hilfe von Lignin zu binden. In der WO 94/12007 werden entsprechende Formköper mit molassehaltigem Binde- mittel beschrieben.

Wie bereits ausgeführt wird als Primärenergieträger Koks eingesetzt. Die für das Aufschmelzen der Rohstoffe erforderliche Primärenergie beträgt bis zu 2 Mega- watt pro Tonne Schmelze. Je nach Herkunft der für die Verkokung verwendeten

Kohie beträgt der Gehatt an anorganischen Bestandtei ! en des Kokses (Aschege- halt) zwischen 6 und 10 Masse-%. Die nichtbrennbare) « standteile des Kokses werden in die silikatische Schmelze eingebunden.

Aus der US 4 822 388 ist es bekannt, den Koks zumindest überwiegend durch eine Ofenauskleidung von Öfen für die Herstellung von Aluminium zu ersetzen.

Hierbei wird ein vollständiger Ersatz des Kokses als erstrebenswert dargestellt, wobei aber zumindest 60 % des Primärenergieträgers aus den Rückständen der Ofenauskleidung bestehen soll.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein erfindungsgemäßes Verfahren derart weiterzuentwicklen, dass durch die Verwendung kostengünstiger Primärenergieträger ein preiswerteres Ver- fahren durchgeführt werden kann, welches gleichzeitig aber gute Schmelzresultate ohne Verunreinigungen der Schmelze erbringt.

Die L ö s u n g dieser Aufgabenstellung sieht bei einem gattungsgemäßen Ver- fahren vor, dass als Primärenergieträger ein beim thermischen Kracken von Erd- ölen entstehender Rückstand aus annähernd reinem Kohlenstoff verwendet wird.

Beim thermischen Kracken von Erdölen entstehende Rückstände aus fast reinem Kohlenstoff werden beispielsweise als Feuerungsmaterial bei der Herstellung von Spezialstählen verwendet. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Petrolkoks, der im sogenannten Delayed-Cooking-Verfahren, einem endothermen Verfahren hergestellt wird. Diesem Verfahren werden Rückstände aus der Rohöldestillation, beispielsweise von schwerem Heizöl in einem Ofen schnell aufgeheizt und an- schließend in einer Reaktionszone bei bestimmten Temperatur-und Druckverhält- nissen eingeleitet. Der beim Verlassen des Ofens gecrackte und zum Teil ver- dampfte Rückstand wird in der Reaktionszone in flüchtige Kohlenwasserstoffe und Petrolkoks konvertiert. Oblicherweise fällt dieser Petrolkoks stückig mit Korngrö- ßen zwischen 1 und 300 mm an.

Der erfindungsgemäß bei der Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern zu<BR> Der erfindungsgemäß bei der Herstellung von Dämmstoffen aus Mineralfasern zu verwendende Petrolkoks ist ein sehr hartes, rohes Kohlenstoffprodukt mit folgen- den charakteristischen Eigenschaften :

Heizwert 30. 000 bis 40.000 kJ/kg Wassergehalt < 12% Aschegehaft 1% Flüchtig@ s 12% Bestand. Schwefel s3, 5% Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Petrolkoks den üblichen Primärenergieträger Gießereikoks bei der Herstellung von Dämm- stoffen aus Mineralfasern teilweise substituiert. Hierbei hat sich ein Petrolkoks in stückiger Form mit Korngrößen zwischen 50 und 300 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.

Insgesamt kann ein als Primärenergieträger dienendes Gemenge bis zu 75 % aus Petrolkoks bestehen, wobei die verbleibenden 25 % weiterhin als Gießereikoks eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird der Petrolkoks im Kupolofen weiter aufkalziniert, d. h. der Pet- rolkoks verliert sein Restwasser und reichert das Gichtgas mit Kohlenwasserstof- fen an. Diese Kohlenwasserstoffe führen zu einer Erhöhung der latenten Wärme im Abgas und werden in nachfolgenden Nachverbrennungsanlagen zusammen mit dem erzeugten Kohlenmonoxyd zu C02 oxidiert. Der Energiebedarf der Nach- verbrennungsanlagen wird hierdurch reduziert.

Gleichzeitig durchläuft der Petrolkoks Temperaturzonen, die zu einer Kalzinierung des Petrolkokses führen. Die Kalzinierung erfolgt in einem endothermen Prozess,

nämlich einem Pyrolyseprocess, bei dem unter Ausschluss von Sauerstoff oder in<BR> nämlich einem Pyrolyseprocess, bei dem unter Ausschluss von Sauerstoff oder in einer reduzierenden Atmosphäre bei Temperaturen von 1250 bis 1500°C ein An- teil an Kohlenwaerstoffen reduziert wird. Während des Pyrolyseprozesses fin- den die Verfahrensschritte Aufheizen, Trocknen, Austreiben und Sintern statt.

Gleichzeitig zur Kalzinierung erfolgt eine teilweise Entschwefelung des Kokses.

Dabei kann aber nur der thermisch nicht stabile Schwefel, der ca. 50 % des Ge- samtschwefelgehaltes des Petrolkokses ausmacht, entfernt werden. Eine Anrei- cherung der Gichtgase mit schwefelhaltigen Verbindungen kann bei Bedarf durch Additiveinträge in das Gichtgas, beispielsweise Ca (OH) 2 reduziert werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die bei der Erwär- mung des Petrolkokses frei werdenden Kohlenwasserstoffe zum Teil verbrannt werden und damit zur notwendigen Prozesswärme beitragen. Die verbleibenden Kohlenwasserstoffe werden in der thermischen Nachverbrennung verbrannt.

Kern der Erfindung ist die Substitution des konventionellen Primärenergieträgers durch stückigem Petrolkoks, wobei bis zu 75 % des konventionellen Primären- energieträgers, beispielsweise Gießereikoks durch Petrolkoks ersetzt werden können. Der Petrolkoks wird im Kupolofen verschiedenen Temperaturzonen aus- gesetzt, durch welche ein natürlicher Kalziniervorgang des Petrolkokses mit hoher Dichte durchgeführt wird, wobei der Petrolkoks neben der Eigenschaft des Ener- gieträgers auch eine Stützfunktion im Kupolofensumpf hat.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemä- ßen Schmelze ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Ausführungsbeispiel Einem Kupolofen wird zur Erzeugung einer Schmelze ein grobstückiges Aufgabe- gut zugeführt, das jeweils zur Hälfte aus einem Primärenergieträger und Gestei- nen als Rohstoff für eine silikatische Schmelze besteht. Die Gesteine enthalten 85% Kunststeine und 15% natürliche Steine, wie Diabas und Basalt. Die Kunst- steine bestehen zu 60% aus Recyclingmaterial und zu 40% aus rückgebauten Mi-

@erali@@er Dämmstoffen, wobei das Recylingmaterial dem Produktionsprozeß in Form von Abschnitten bzw.-quaiitativ-minderwertigen Produkten entnommen wird.

Die Kunststeine werden aus feinkörnigem Material und den für die Kunststeine erForderlichen Feststoffen zusammen mit als Stützkorn verwendeten Gesteinen mit latenthydraulischen Stoffen zu grobstückigen Körpern verpresst.

Der Primärenergieträger besteht zu 70% aus Petrolkoks und zu 30% aus Gieße- reikoks.

Der Petrolkoks hat einen Heizwert von 35.000 kJ/kg, einen Wassergehalt von 8%, einen Aschegehalt von 0, 75%, einen Schwefelgehalt von 2% und 11% flüchtige Bestandteile.

Der in dem Kupolofen angeordneten Säule aus Rohstoff und Primärenergieträger wird im Gegenstromprinzip die benötigte Verbrennungsluft zugeführt, so dass der Primärenergieträger oberhalb des Schachtbodens abbrennt. Im Bereich der Einlei- tung der Verbrennungsluft erreicht die Temperatur im Kupolofen Werte, die für das Aufschmelzen des Rohstoffs ausreichen.

Die aus dem Kupolofen abgeführte und einem Zerfaserungsaggregat zugeführte Schmelze besteht aus einem Anteil SiO2 von 38 Masse-%, einem Anteil Al2O3 von 22 Masse-%, einem Anteil von Ti02von 2,6 Masse-%, einem Anteil von FeO von 3, 4 Masse-%, einem Anteil CaO + MgO von 31,5 Masse-% und einen Anteil von K20 + Na2O von 2,5 Masse-%. Aus dieser Schmelze hergestellte Mineralfasern für Dämmstoffe sind als biolöslich klassifiziert.