Herstellung neuartiger, geschlossenzellig expandierter Perlit
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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, office@bublon.at • Beschreibung des Forschungsprojektes • Definition • Gewinnung und Aufbereitung • Herausforderungen • BUBLON • Systematische Versuchsreihen und Untersuchungen • Weiterentwicklungen • Ausblick 2 Teil I * Dr. Alexander Schmiderer – Geschäftsführung AINOVIS OG Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 3 Die Konzerneingliederung Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 4 Das Konzern - Produktportfolio Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 5 BUBLON Technologie / Anwendungen BUBLON-Technologie Rohperliteaufbereitung 1. Rohperlitekonditionierung (Sandklassen) (Zerkleinerung, Aufheizung) 2. Perlit-Expansion (Turmofen) 3. Verpackung des Expansionsprodukts (auf volumetrischer Basis) Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 7 Das BUBLON-Verfahren Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 8 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 9 Einflussnahme auf die Produktqualität durch mechanische Aufbereitung (Brechen, Sieben, Mahlen) durch thermische Vorbehandlung (Temperatur und Verweilzeit) durch Temperaturprofil im Turmofen Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 10 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 % Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 11 Verschiedene Produktqualitäten mit nur einer Anlage Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 12 Probeprismen auf Basis einer Mischung mit Kalk und Zement Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 13 Die Versuchsanlage Bild: Aufgabe Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at Bild: Expansionsschacht aus Keramikgewebe 14 Die Versuchsanlage Bild: Turmofen mit Aufgabestation Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at Bild: Turmofen mit Fertigproduktsilo 15 Die Versuchsanlage Bild: Turmofen Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at Bild: Thermische Vorkonditionierung 16 Typisches Anlagen – Lay Out Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 17 Typisches Anlagen – Lay Out Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 18 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 19 Teil II * Dr. Alexander Schmiderer – Geschäftsführung AINOVIS OG Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 20 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 21 Definition Petrographisch: Saures, glasreiches, vulkanisches Gestein mit perlitischem Gefüge Technischer Begriff: Glasreiche vulkanische Gesteine, die gebundenes Wasser enthalten und „expandierbar“ sind Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 22 Gewinnung und Aufbereitung Gewinnung erfolgt im Tagebau durch Reißen oder Sprengen Ein- oder zweistufige Kreislaufzerkleinerung Klassierung in Produktgruppen Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 23 Herausforderungen Geschlossenzellig expandierte Produkte Vermeidung chemischer „Coatings“ Bild: Expandierter Perlit aus herkömmlicher Produktion Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 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] Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 25 Versuchsreihe I Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 26 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 27 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 28 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 29 Heiztischmikroskopie Expansionsprozessbeschreibung ~ 350°C – Vergrößerung vorhandener Risse ~ 450°C – Entstehung neuer Risse ~ 800°C – Beginn der Expansion Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 30 Expansionsprozess Nur ca. 0,3% (insgesamt ~ 5% Feuchte) werden zur Volumensvergrößerung benötigt (isenthalper Expansionsprozess) → Thermische Konditionierung ist bis zu diesem Wassergehalt hin theoretisch möglich Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 31 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 32 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 33 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 34 Gegenüberstellung der thermischen Konditionierung mittels Drehrohr und Fließbett 92,66 Versuchsreihe Fließbett - Probe II 83,01 Versuchsreihe I Drehrohr 75 80 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 36 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 Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 37 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 38 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 Erwin.brunnmair@bublon.at A-8700 Leoben Franz-Josef-Straße 18 Tel.: +43-3842-402-1800 Helmut.Flachberger@unileoben.ac.at Dr. Alexander Schmiderer Geschäftsführung Ainovis OG A-8724 Spielberg Uferweg 17, Tel.: +43 664 75054542 a.schmiderer@ainovis.at Bublon GmbH, Grazer Straße 19-25, A-8200 Gleisdorf Tel.: +43-3112-20562, Fax: +43-3112-20562-430, office@bublon.at 39
