Herstellung neuartiger, geschlossenzellig expandierter Perlit

Herstellung neuartiger, geschlossenzellig
expandierter Perlit-Produkte
präsentiert durch AINOVIS
1
Inhaltsübersicht
Teil I
Teil II
• Konzern/Produktportfolio
• BUBLONTechnologie/Anwendungen
• Stand der Technik
• BUBLON-Verfahren
• Produkte
• Versuchsanlage
• Typisches Anlagenlayout
• Ziele
Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf
Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, [email protected]
• Beschreibung des
Forschungsprojektes
• Definition
• Gewinnung und Aufbereitung
• Herausforderungen
• BUBLON
• Systematische Versuchsreihen
und Untersuchungen
• Weiterentwicklungen
• Ausblick
2
Teil I
* Dr. Alexander Schmiderer – Geschäftsführung AINOVIS OG
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Die Konzerneingliederung
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Das Konzern - Produktportfolio
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BUBLON Technologie / Anwendungen
BUBLON-Technologie
Rohperliteaufbereitung
1. Rohperlitekonditionierung
(Sandklassen)
(Zerkleinerung, Aufheizung)
2. Perlit-Expansion
(Turmofen)
3. Verpackung des
Expansionsprodukts
(auf volumetrischer Basis)
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BUBLON-Anwendungen
LeichttrockenWerkmörtel
(Innen- und
Außenputze)
Ziegelindustrie
Platten- und
Formteilherstellung
(Isolierplatten,
feuerfest)
Brandschutz
Isolierschüttungen
Kryotechnik
(Behälterisolierung)
6
Der Stand der Technik beim Expandieren von Perlit
Dust
Cyclone
Perlite sand
Feed
Baghouse
Filter
Furnace
Dust
Product – Expanded Perlite
Unexpanded
Particles
Unexpanded
Particles







mineralischer Leichtstoff
Schüttdichten 50 bis 100 kg/m³
stark hygroskopisch
geringe Druckfestigkeit
niedrige Formstabilität
offene Zellstruktur
im Handling stark staubbelastend
Burner
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Das BUBLON-Verfahren
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Das BUBLON-Verfahren





mineralischer Leichtstoff
Schüttdichten 50 bis 400 kg/m³
geringe Wasseraufnahmefähigkeit
hohe Druckfestigkeit
hohe Formstabilität (in Abhängigkeit der Schüttdichte)
 geschlossene Zellstruktur
 im Handling gering staubbelastend
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Einflussnahme auf die Produktqualität
 durch mechanische Aufbereitung
(Brechen, Sieben, Mahlen)
 durch thermische Vorbehandlung
(Temperatur und Verweilzeit)
 durch Temperaturprofil im
Turmofen
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Wesentliche Unterschiede zum Stand der Technik







Energieverbrauch zum Expandieren ca. 35 kWh / 100 kg
Kornform rund bis oval
Granulat mit geschlossener Oberfläche
Wasserdampfdiffusionswiderstand µ 5 - 6
Staubgehalt < 200 µm < 5 %
Druckspannung bei 10 % Stauchung > 5 N/mm²
Setzmaß unter Erschütterung < 5 %
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Verschiedene Produktqualitäten mit nur einer Anlage
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Probeprismen auf Basis einer Mischung mit Kalk und Zement
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Die Versuchsanlage
Bild: Aufgabe
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Bild: Expansionsschacht aus
Keramikgewebe
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Die Versuchsanlage
Bild: Turmofen mit Aufgabestation
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Bild: Turmofen mit Fertigproduktsilo
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Die Versuchsanlage
Bild: Turmofen
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Bild: Thermische Vorkonditionierung
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Typisches Anlagen – Lay Out
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Typisches Anlagen – Lay Out
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Unsere Ziele
 Die BUBLON-Technologie ist der ökologische Maßstab in der
Baustoffindustrie
 Mit der BUBLON-Technologie expandierte Perlite sind weltweiter
Standard
 Neue Grundstoffe auf Recyclingbasis werden mit der BUBLONTechnologie expandiert
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Teil II
* Dr. Alexander Schmiderer – Geschäftsführung AINOVIS OG
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Projektbeschreibung
 Kooperation zwischen Binder+Co (Bublon GmbH) und dem Lehrstuhl für
Aufbereitung und Veredlung
 Ziel: Weiterentwicklung des aus China importierten Prozesses zur
Herstellung qualitativ hochwertiger expandierter Perlite
 Ein Teil des Projektes wird von der Österreichischen
Forschungsförderungsgesellschaft finanziert
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Definition
 Petrographisch: Saures, glasreiches, vulkanisches Gestein mit
perlitischem Gefüge
 Technischer Begriff: Glasreiche vulkanische Gesteine, die gebundenes
Wasser enthalten und „expandierbar“ sind
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Gewinnung und Aufbereitung
 Gewinnung erfolgt im Tagebau durch Reißen oder Sprengen
 Ein- oder zweistufige Kreislaufzerkleinerung
 Klassierung in Produktgruppen
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Herausforderungen
 Geschlossenzellig expandierte Produkte
 Vermeidung chemischer „Coatings“
Bild: Expandierter Perlit aus herkömmlicher Produktion
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Bild: Expandierter Perlit hergestellt mit dem
BUBLON-Verfahren
24
Versuchsreihe I
Experimental series
parameter
default settings
1
0
360
420
880
970
980
990
990
1040
1060
2,7
102
x
x
x
temperature rotary furnace 1 [°C]
rotary
temperature rotary furnace 2 [°C]
furnace
temperature rotary furnace 3 [°C]
temperature shaft furnace 1 [°C]
temperature shaft furnace 2 [°C]
temperature
plant
temperature shaft furnace 3 [°C]
shaft
temperature shaft furnace 4 [°C]
furnace
temperature shaft furnace 5 [°C]
temperature shaft furnace 6 [°C]
temperature shaft furnace 7 [°C]
mass stream feed mass stream feed
[kg/min]
Produkt bulk density
[kg/m³]
2
3
4
5
Series
6
7
8
9
10
without
without
without
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
without
without
x
Tabelle: Türkischer Perlitsand 0/0,5 -> Produktqualitäten: 70-100 [g/l]
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Versuchsreihe I
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Conclusio – Versuchsreihe I
 Drehrohrofen:
Einfluss der thermischen Konditionierung konnte nachgewiesen werden
 Turmofen:
 Niedrigere Temperaturen - hohe Produktschüttdichten
 Höhere Temperaturen - niedrige Produktschüttdichten
 Zu hohe Temperaturen - Zerbersten der Partikel
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Dichteunterschied von herkömmlich
expandierten Perlit zu BUBLON-Produkt
Probe
Dichte [kg/m³]
BUBLON– Produkt geschlossenzellig
337,22
BUBLON– Produkt zermahlen
1811,10
Herkömmliches Perlitprodukt
1262,57
Herkömmliches Perlit zermahlen
1910,56
*Die Bestimmung der Dichte erfolgte mittels Heliumpyknometer am Lehrstuhl für
Aufbereitung und Veredlung
→
Nachweis der Geschlossenzelligkeit
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Heiztischmikroskopie
Tu: 106,0 °C Tm: 94,8°C
Tu: 366,0 °C Tm: 344,4°C
Tu: 842,0 °C Tm: 785,7°C
Tu:
869,0 °C Tm: 801,8°C
13:20:28 – Temperatur: 869 °C
13:12:47 – Temperatur: 106,0 °C
13:20:12 – Temperatur 842,0 °C
13:15:26 – Temperatur 366,0 °C
Tu: 471,0 °C Tm: 440,8°C
Tu: 612,0 °C Tm: 577,1°C
Tu:
926,0 °C Tm: 850,4°C
13:21:02 – Temperatur 926,0 °C
Tu:13:23:22
1040,0
°C Tm: 934,0°C
– Temperatur: 1048 °C
13:16:29 – Temperatur 471,0 °C
13:17:54 – Temperatur 612,0 °C
Tu – Umgebungstemperatur; Tm - Materialtemperatur
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Heiztischmikroskopie
 Expansionsprozessbeschreibung
 ~ 350°C – Vergrößerung vorhandener Risse
 ~ 450°C – Entstehung neuer Risse
 ~ 800°C – Beginn der Expansion
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Expansionsprozess
 Nur ca. 0,3% (insgesamt ~ 5% Feuchte) werden zur Volumensvergrößerung benötigt (isenthalper Expansionsprozess)
→ Thermische Konditionierung ist bis zu diesem Wassergehalt hin
theoretisch möglich
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Weiterentwicklungen
 Basierend auf Ergebnissen der Versuchsreihe I wurden folgende
Maßnahmen umgesetzt:
 Thermische Konditionierung des Perlitsandes im Fließbett
 Verbesserte Prozesskontrolle durch Temperatursensoren im
Fließbett
 Neuer Schacht für die Expansion des Perlitsandes in
Leichtbauweise
 Geschlossene Bauweise zwischen thermischer Konditionierung
und Turmofen
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Gegenüberstellung der thermischen
Konditionierung mittels Drehrohr und Fließbett
 Originalexpansionsverfahren aus China diente als Messlatte für die zu
erzielenden Verbesserungen Produkte der beiden Versuchsreihen
wurden hinsichtlich
 Schüttdichte
 Anteil an nicht expandiertem Material
 Anteil an zerborstenem Material
miteinander verglichen
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Gegenüberstellung der thermischen
Konditionierung mittels Drehrohr und Fließbett
 Ziel : Herstellung eines 100 g/l Produktes durch Veränderung der
folgenden Parameter:
 Überlaufwehrhöhe am Ende des Fließbettes
 Temperatur
 Volumenstrom
 Herstellung einer möglichst hohen / niedrigen Produktschüttdichte
 Überprüfung der Produktqualität mittels Schwimm-Sink-Analyse
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Gegenüberstellung der thermischen
Konditionierung mittels Drehrohr und Fließbett
92,66
Versuchsreihe Fließbett
- Probe II
83,01
Versuchsreihe I Drehrohr
75
80
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85
90
Schwimmgutgehalt, %
95
35
Gegenüberstellung der thermischen
Konditionierung mittels Drehrohr und Fließbett
 Der Schwimmgutgehalt bei der Konditionierung mittels Fließbett (ρsch:
~90 gl) liegt deutlich über dem Schwimmgutgehalt des Produktes aus der
Versuchsreihe I (ρsch: ~100 g/l)
→ Verbesserung der Produktqualität bei thermischer
Konditionierung mittels Fließbett
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Ausblick
 Systematische Versuchsreihen an der BUBLON– Anlage
 Parameterstudie – Bestimmung des Einflusses von Temperatur,
Verweilzeit und thermischer Konditionierung auf die
Produktqualität
 Bestimmung der Möglichkeiten und Grenzen der Herstellung
verschiedener Produktqualitäten aus einem Rohstoff
 Herstellung geschlossenzellig geblähter Produkte aus
verschiedenen Rohstoffen
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37
DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
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Kontakt
Dr. Erwin Brunnmair
Geschäftsführung Bublon GmbH
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont Helmut Flachberger
Leiter des Departments Mineral Resources and
Petroleum Engineering
A-8200 Gleisdorf
Grazer Straße 19-25
Tel.: +43-3112-20562
[email protected]
A-8700 Leoben
Franz-Josef-Straße 18
Tel.: +43-3842-402-1800
[email protected]
Dr. Alexander Schmiderer
Geschäftsführung Ainovis OG
A-8724 Spielberg
Uferweg 17,
Tel.: +43 664 75054542
[email protected]
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