| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Metoder til genanvendelse af farvede glasskår til produktion af tegl og beton og til vejbygning

3 Glas til teglproduktion

Anvendelsen af farvet glas i tegl opdeles her i to forskellige teknikker:

	Anvendelse i selve teglmaterialet (skærven)
	Anvendelse i glasurer

3.1 Anvendelse i skærv

3.1.1 Generelle krav

Glas vil afhængigt af primært kornstørrelse og smelteegenskaber, kunne forventes at have forskellige virkninger.

Kornstørrelsesfordelingen vil være afgørende for stryge- og tørreegenskaber. Normalt sigter man på danske teglværker efter at have bestemte placeringer i Winkler-diagrammet (bilag A). Knusning og formaling vil kunne bestemme glassets egenskaber her. På danske teglværker er valseværker med spaltevidder ned til 0,8 mm efterhånden almindelige. Så glas, der tilsættes lerblandingen før valseværker, vil blive nedknust til denne størrelse.

Glas vil normalt have lavere smeltepunkt end både lerblandingerne og de enkelte bestanddele af lerblandingerne. Derfor vil glas kunne påvirke sintringsforholdene i tegl. Disse er i forvejen forskellige fra lertype til lertype. Således har rødt dansk tegl et jævnt fortløbende sintringsforløb, hvor længdeændringen starter ved ca. 1000°C og slutter ved ca. 1100°C. Enkelte sydvestjyske lertyper har et højere liggende sintringsinterval, og er modsat normalt rødbrændende dansk ler anvendeligt til produktion af klinker.

Gult dansk tegl begynder først at sintre omkring 1040°C, samtidig med at den gule farve udvikles. Men sintringsintervallet er meget brat, og materialet kan smelte allerede under 1100°C, afhængigt af kalkindholdet.

Der er altså to principielt forskellige sintringsforløb, som glas kan påvirke. Og der kan derfor forventes vidt forskellige virkninger, afhængigt af om glas anvendes i rødbrændende eller i gulbrændende ler.

En yderligere parameter er mængden af glas i forhold til ler.

	Er glas den overvejende bestanddel, kan der blive tale om en form for sinterglas med ler som konsistensmiddel i formgivningsfasen.
	Er ler den overvejende bestanddel, vil der være tale om mere traditionel tegl (eller evt. andet traditionelt keramisk materiale).

For det anvendte glasmateriale kan følgende egenskaber være relevante:

	Kemisk sammensætning på oxid-basis
	Oprindelse og oparbejdning
	Smelteegenskaber og dilatometriske egenskaber: halvkuglepunkt, glastransformationspunkt, vigepunkt
	Opløselighed i vand. Denne burde være omtrent 0% i de aktuelle glastyper, men finformaling kan evt. give øget opløselighed
	Farve
	Krystallisationstendens under afkøling. Køleforløbet er betydelig længere ved teglfremstilling end ved glasfremstilling
	Styrke- og elasticitetstal for glasmaterialet

For den anvendte lertype karakteriseres om muligt følgende egenskaber:

	Lertype (f.eks. rød- eller gulbrændende)
	Kornstørrelsesfordelig
	Mineralogisk sammensætning
	Normalt anvendelsesområde
	Normal brændingstemperatur

For den færdige blanding angives om muligt:

	Blandingsteknologi
	Formgivningsteknlogi (strygemetode)
	Tørringsteknologi
	Brændingsteknologi(ovntype, temperaturforløb, ovnatmosfære)

For det færdige produkt angives om muligt:

	Styrke
	Porøsitet, vandoptaagelse
	Densitet
	Farve
	Tendens til misfarvning
	Andet udseende
	Tendens til revnedannelse

Der er principielt mange muligheder for at anvende restprodukter ved teglfremstilling /1, 2, 3/. Men pga. kompleksiteten i teglfremstillingen vil der altid være større eller mindre problemer, der oftest har den effekt, at mulighederne ikke bliver udnyttet. I de aktuelle referencer nævnes glas som en af disse muligheder, der faktisk i visse tilfælde udnyttes i praksis.

I det følgende refereres konkrete erfaringer fra et antal kilder. Der er tale om ret forskellige glasmaterialer, der er anvendt i de forskellige undersøgelser, især varierer kornstørrelsen på det anvendte glas. Desuden er det meget forskelligt hvor store mængder glas, der er anvendt. Diagrammet i Figur 5 giver et overblik over de forskellige undersøgelser.

Figur 5:
Oversigt over undersøgelser.

3.1.2 Anvendelse af glas i egentlig tegl

Et dansk teglværk har gennemført tre forsøg med anvendelse af glas. Der er tale om principielt meget forskellige forsøg /4/.

I det første forsøg blev der anvendt glasmel fra et tysk firma der leverer til brug i klinkerproduktion. Glasmelets kornstørrelse opgives til 0 – 100 µm, med en sigterest på denne sigte på 7%. Den kemiske sammensætning ses i Tabel 2.

Tabel 2:
Kemisk sammensætning af glas til forsøg.

Karakteristiske temperaturer for glasset er:

	Transformationstemperatur 527°C
	Vigepunkt 590°C
	Halvkuglepunkt 980°C

Glasmelet blev tilsat i en mængde på 1 vægt% til værkets normale gulbrændende lerblanding. Formålet med forsøget var at opnå et mindre porøst klinkerlignende materiale, men der kunne ikke konstateres nogen virkning på stenenes vandoptagelse.

I det andet forsøg blev samme glasmel anvendt, men nu i meget kraftig overdosering. Resultatet var at stenene blev lyserøde på overfladen i stedet for gule, og at overfladen efter brændingen var dækket med saltudfældninger.

Værket undersøgte derpå vandopløseligheden af glasmelet. 1 kg glasmel blev oprørt i 1 l vand. Vandfasen blev herefter isoleret og inddampet. Den viste sig at indeholde en hel del opløst materiale.

I det tredje forsøg anvendtes glasaffald fra Holmegårds Glasværk. Det var leveret som 15 – 20 mm store skår i en mængde på 10 t. Glasset blev tilsat til rødbrændende ler i en mængde på ca. 10%. Glasskårene blev tilsat før valseværk. Formålet var at opnå en visuel effekt. Efter brændingen sås at glasmaterialet havde dannet halvkugleformede udblæringer på overfladerne.

Det førnævnte tyske firma der leverer glasmel til teglproduktion er Robert Reidt Glasmineralwerk. Firmaet markedsfører en række glasprodukter, bl.a. Sintermehl N-Glas til brug i teglindustrien. Ifølge firmaets for tiden gældende datablad /5/ har materialet følgende egenskaber, se Tabel 3:

Tabel 3:
Kemisk sammensætning af glas til forsøg /5/.

Karakteristiske temperaturer:

	Transformationstemperatur ca. 522°C
	Vigepunkt ca. 578°C
	Halvkuglepunkt ca. 920°C

Produktet leveres i forskellige finheder:

	N-220: 0 – 90 µm
	N-230: 0 – 80 µm
	N-240: 0 – 63 µm
	N-300: 0 – 45 µm

Sigterest i alle tilfælde 3%.

Ved indledende laboratorieundersøgelser anbefales tilsætninger på 3, 6 og 9%.

I bilag B ses resultaterne af en laboratorieundersøgelse af N-240.

Ud fra indholdene af BaO og SrO må det antages, at glasmelet er fremstillet ved formaling af fjernsynsskærme el. lign. /6/.

I en række forsøg er der til de fem mest anvendte lertyper til teglproduktion i UK tilsat op til 10% fint formalet glaspulver /7/. Der var tale om laboratorieforsøg, som indikerede, at der kan opnås styrker som i normalt tegl, men ved 50°C lavere brændingstemperaturer. Det kan give mulighed for mindre energiforbrug til brænding, til gengæld vil der være et energiforbrug til formaling af glas. Muligheden for at anvende glas i sandstørrelse nævnes. Her vil der ikke være samme energiforbrug til formaling, men heller ikke nogen væsentlig flusvirkning.

Det vil heller ikke være økonomisk tillokkende pga. de lave priser på normale råmaterialer til tegl. Det nævnes, at fluoridemission evt. kan reduceres, da glas ikke vil være fluoridholdigt. Det skal her bemærkes, at den ovennævnte potentielle sænkning af brændingstemperaturen ved anvendelse af glaspulver kan have samme effekt. Det nævnes, at egentlige produktionsforsøg med 20 ton glas skal sættes i gang, og at det involverede værk er ved at indrette et doseringsanlæg.

I et konkret tilfælde er anvendelse af fint formalet glas ved fremstilling af lerrør (clay pipes) til dræn- og kloakformål undersøgt /7/. Laboratorieforsøg viste, at brændingstemperaturen kunne reduceres, og det ville kunne løse ikke nærmere beskrevne brændingsproblemer. Fuldskala-forsøg stod foran start.

P.t. oplyses at førnævnte forsøg ikke har resulteret i, at nogen teglproducent har anvendt glas, samt at endnu et projekt er sat i gang /8/. Her opstilles yderligere et økonomisk overslag over, hvilke besparelser der kan opnås ved tilsætning af glas, og hvilken pris det må have. De tekniske krav vil være, at glasset skal formales til en kornstørrelse < 75 µm. Til gengæld vil de normale glastyper: planglas, flasker og beholdere, farvet eller ufarvet glas alle være anvendelige.

3.1.3 Anvendelse af glas i tegllignende materialer

Brown & Mackenzie /9, 10, 11/ har gennemført forsøg med blanding af formalet affaldsglas med ikke nærmere angivet sammensætning og ler (halloysit). Af blandingen blev der presset fliser. Glassets vigepunkt opgives til 720°C. Indflydelsen af glassets kornstørrelse og af blandingsforholdet mellem glas og ler på en række keramiske parametre blev undersøgt. Interessante iagttagelser er:

	Råstyrken falder med stigende kornstørrelse for glas
	Råstyrken stiger med stigende lerindhold og dermed faldende glasindhold
	Brændt styrke falder med stigende kornstørrelse af glas
	Brændingssvind stiger med stigende kornstørrelse af glas
	Densiteten falder med stigende kornstørrelse af glas, porøsiteten stiger tilsvarende
	Brændt styrke falder med stigende lerindhold
	Brændingssvind falder med stigende lerindhold
	Densiteten falder med stigende lerindhold, porøsiteten stiger tilsvarende

Brændingsforsøg blev udført på en blanding af 90% glas formalet finere end 353 µm og 10% ler (halloysit). Resultaterne var bl.a.:

	Ved opvarmningshasigheder < 50°C /time opnåedes mindre styrker, svind og densitet og tilsvarende højere porøsitet. Holdetiden var 30 min ved 915°C.
	Med stigende brændingstemperatur opnåedes højere styrker, større densiteter, større svind og lavere porøsiteter, temperaturområdet var 820 - 960°C
	Længere holdetid gav større styrke, mens densitet, porøsitet og svind ikke påvirkedes væsentligt

Da der er tale om en principielt anderledes proces end ved teglfremstilling, kan resultaterne ikke bruges direkte, men f.eks. det forhold at en langsom opvarmning giver mindre styrker er interessant. Det forklares med, at der sker en afglasning (devitrification), hvorved der dannes mineralerne devitrit (Na₂O.3CaO.6SiO₂) og cristobalit (SiO₂). Herved påvirkes viscositeten og sintringen hæmmes. Forholdene er interessante, fordi opvarmningshastigheden i en teglværks tunnelovn generelt vil være < 50°C /time. Tilsvarende vil afkølingshastigheden også generelt være < 50°C /time, men pga. styrtkølingen der hurtigt bringer temperaturen under ca. 600°C må det vurderes, at mulighederne for devitrifikation/afglasning er størst under opvarmningen. Det kan ikke umiddelbart afgøres, hvilke virkninger en sådan afglasning vil have på et teglmateriale indeholdende glas, men f.eks. vil cristobalit have en længdeændring svarende til kvartsspringet, blot kraftigere og ved en anden temperatur (180 – 230°C). Afglasning under opvarmning vil desuden muligvis kunne ophæves ved gensmeltning når temperaturen når højere op.

En række andre undersøgelser følger samme princip, d.v.s. man fremstiller et keramisk materiale med højt glasindhold og relativt lavt lerindhold i forhold til tegl.

En blanding af 50% glas med lermineraler og mineralsk filler kan således formes til fliser der ved brænding til 1095°C får meget lav vandoptagelse /12, 13/.

3.1.4 Specielle glastyper

En speciel glastype nævnes af og til som muligt råmateriale til teglfremstilling. Det drejer sig om glas opstået ved forbrænding af affald eller slam ved meget høj temperatur /14, 15/.

3.2 Anvendelse i glasur

Glasur er i princippet et glasmateriale der i mere eller mindre forsmeltet (frittet) tilstand påføres et keramisk materiale, hvorefter det ved efterfølgende brænding danner et glaslag på materialets overflade.

Glas er i forvejen et smeltet materiale, og svare dermed til de fritter der i forvejen er afgørende for glasurers anvendelighed til tegl og andre lavtbrændte keramiske produkter.

Knust eller formalet glas er derfor et potentielt råmateriale til anvendelse i glasurer. Anvendeligheden kan på forhånd siges at afhænge af følgende forhold:

	Glassets smelteegenskaber
	Dilatometriske egenskaber: glastransformationstemperatur og termisk længdeudvidelse, der vil bestemme tendensen til krakeleringer
	Farve
	Reaktion med skærv
	Krystallisationstendens under afkøling. Her kan være tale om både positive og negative effekter

Clifford har udført forsøg med anvendelse af glas i glasurer /16/. Der er anvendt planglas (plate glass), der i USA p.t. ikke har nogen værdi som genanvendelsesmateriale. Materialets relativt høje MgO-indhold kan gøre det attraktivt i glasurer hvor det kan erstatte dolomit og talk. 25 – 50% glas i glasurer til 1200 - 1260°C har været mest vellykket. Derimod har resultaterne ved 1040 - 1100°C været mere skuffende.

Snorre Stephensen har gennemført en række forsøg med anvendelse af forskellige glasursammensætninger på dansk tegl /17/. Formålet var bl.a. at finde alternativer til blybaserede glasurer. I forsøgene blev glasmel anvendt som råvare. Glasmelet havde følgende sammensætning:

Segerformel (opgivet):

0,41 CaO

Vægt% (beregnet):

Det manglende indhold af farvende oxider (Fe₂O₃ m.fl.) samt prøvernes udseende viser, at der er tale om en farveløs glas. De forskellige glasursammensætninger blev påført forskellige danske tegltyper, som herefter blev brændt på forskellige danske teglværker. Der bliver udvalgt 9 forskellige glasurer som de bedste alternativer til blyholdige glasurer. Glasmel indgår ikke i nogen af disse. Brændte prøver af Snorre Stephensens forsøg er stadig til stede på Teknologisk Institut, Murværk. I bilag C ses mikroskopibilleder af overfladen på glasurprøver hvori glasmel indgår. Det ses at der er tale om meget forskellig tendens til smeltning.

Stefanov & Batschwarov /18/ omtaler glasskår som muligt råmateriale til glasurer til tegl og andre keramiske produkter med lignende brændingstemperaturer. En glasur der anbefales til 920 – 960°C har følgende blandingsforhold:

	glasskår 70%
	ler 15%
	kridt 15%

Matthes /19/ opstiller grænseformler for glasurer til forskellige brændingstemperaturer. Relevant for tegl vil være borfrie alkaliglasurer og bor – alkaliglasurer. Glasmel skal i givet fald indgå som råmateriale i sådanne glasurer. Ud fra normale glassammensætninger må det forventes at det relevante temperaturområde for glas i glasurer er 1200 – 1240°C, men Matthes omtaler ikke glas som muligt råmateriale. Det samme gælder andre bøger om glasur.

3.3 Potentiale

Anvendelse i skærv, dvs. i selve teglmaterialet og dermed i lerblandingen må betegnes som mest relevant.

Her er der 2 principielt forskellige muligheder:

	Tilsætning som et relativt fint materiale der forventes at have en sintrende effekt og dermed giver mulighed for lavere brændingstemperatur, større styrke eller lavere porøsitet.
	Tilsætning som et relativt groft materiale, der erstatter en del af det anvendte sand.

Da der altid vil være et vist interval for en hvilken som helst kornstørrelsesfordeling, kan de 2 tilfælde ikke helt holdes ude fra hinanden.

Dansk teglindustri anvender ca. 100.000 t sand årligt. Kun forsøg kan afgøre, hvor meget der kan erstattes af glas.

Røde blødstrøgne sten vil formentlig være det mest oplagte materiale til forsøg. Her tilsættes ofte meget sand, og der kan direkte være muligheder for forbedring af produktkvaliteten, da glas modsat sand ikke er følsomt over for kvartsspringet ved 572°C. Ved præcis denne temperatur ændrer kvarts dimension. Det udvider sig ca. 1% under opvarmning og trækker sig tilsvarende sammen under afkøling. Da kvarts er et dominerende mineral i dansk teglværksler, er der stor risiko for revnedannelse ved 572°C. Risikoen er størst under afkøling af røde blødstrøgne sten. Risikoen kan nedsættes ved at anvende chamotte (knust, brændt tegl) i stedet for sand, der har et højt kvartsindhold. Chamotte er dyrere end sand og det kan være svært at skaffe. Da chamotte er et teglmateriale, indeholder det også kvarts, om end mindre end sand. Derimod indeholder glas slet ikke kvarts.

Nedknusning, formaling og i det hele taget styring af glassets kornstørrelsesfordeling må anses for et afgørende punkt. Fremstilling af glaspulver vil kræve formaling, og dermed udstyr og energiforbrug. Fremstilling af en fraktion i sandstørrelse vil til dels kunne ske i det eksisterende tilberedningsudstyr på teglværker.

Glassets farve forventes ikke at have væsentlig betydning. Ligeledes vil en vis forurening med andre keramiske materialer kunne accepteres.

Fremstilling af sinterglaslignende materialer, f.eks. til fliser med højt glasindhold og tilsvarende lavt lerindhold, er principielt meget forskelligt fra teglfremstiling og vurderes ikke at være relevant.

Glas kan anvendes til fremstilling af glasur, men glasurerne vil ligge i et højere temperaturområde end det der er aktuelt for tegl.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |