DE1941938C3

DE1941938C3 - Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge

Info

Publication number: DE1941938C3
Application number: DE1941938A
Authority: DE
Inventors: Joachim Geilich; Hans Dr.-Ing. Hohmann; Horst Guenther Dipl.-Ing. Krueger
Original assignee: INSTITUT fur BAU- und GROBKERAMIK DDR 5300 WEIMAR
Current assignee: INSTITUT fur BAU- und GROBKERAMIK DDR 5300 WEIMAR
Priority date: 1969-04-15
Filing date: 1969-08-18
Publication date: 1978-04-27
Also published as: CS175411B2; AT314409B; DE1941938B2; YU237569A; YU33708B; SU368771A3; DE1941938A1; BG16047A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge aus silikatischen Materialien u. dgl. mit Hilfe von gegebenenfalls unter Überdruck stehendem Wasserdampf, der durch Verdampfen des Anmaehwassefs bzw. durch Wasserabspaltung von Tonmineralien entsteht, in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß.

Es ist bekannt, daß durch Heißdampftrocknung im Vergleich zur Heißlufttrocknung der erforderliche Zeitaufwand zum Trocknen verkürzt werden kann. In der Regel wird zur Heißdampftrocknung unter Normal- <>5 druck und bei Heißdampffremdbezug der technische Aufwand so groß, daß ein Trocknen keramischer Güter nach diesem Verfahren ökonomisch nicht tragbar ist.

Des weiteren setzt die Heißdampftrocknung keramischer Güter in der Regel eine Heißverformung voraus und macht damit Einschränkungen bei der Verwendung keramischer Rohstoffe erforderlich. Weiterhin wird bisher der Trocken- und Brennprozeß keramischer Formlinge räumlich und zeitlich getrennt durchgeführt Das Brennen in einer wasserdampfangerücherten Atmosphäre ist zur Beschleunigung des Brennprozesses aus der keramischen Praxis bekannt. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Wasserdampf als wesentlichen Brennparameter zur Erzeugung neuer stofflicher Eigenschaften im keramischen Gut zu verwenden.

Bei diesem pneumatisch-hydrothermalen Brennen unter dem Einfluß von vorwiegend im Überdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden Wasserdampf, kommt es zur Hydrothermalsynthese z.T. neuer Mineralgesellschaften in keramischen Scherben.

Weiterhin sind Verfahren zum Trocknen keramischer Formlinge in einer Wasserdampfatmosphäre — auch unter Druck — bekannt, bei denen der Wasserdampf aus dem Anmachwasser der Formlinge stammen kann.

Durch die bisher übliche Trennung des Trocken- und Brennprozesses ergeben sich sehr lange Behandlungszeiten in den einzelnen technologischen Abschnitten, die zu ungünstigen '-värmetechnischen Bedingungen im gesamten Prozeß und zu einem arbeitsintensiven Aufwand bei der Herstellung von beispielsweise Mauerziegeln, Dachziegeln und anderen keramischen Materialien führen.

Zweck der Erfindung ist es, eine technologische Neugestaltung des Trocken- und Brennprozesses und damit eine Erhöhung der Durchsatzleistung und eine Verbesserung der Wärmewirtschaft sowie eine optimale Anpassung des Gesamtprozesses an die Bedingungen der Mechanisierung und Automatisierung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknung und das Brennen keramischer Produkte unter Ausnutzung vorwiegend der Hydrothermalsynthesen im überkritischen Temperaturbereich des Wasserdampfes in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß innerhalb eines Aggregates vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu behandelnde, vorwiegend feuchte Gut, bei Voraussetzung geeigneter Standfestigkeit auf Korbwagen in die Einrichtung eingebracht und dort allmählich auf eine Temperatur bis etwa 160⁰C erwärmt wird. Der dabei entweichende Wasserdampf baut über dem Gut eine wasserdampfhaltige Atmosphäre auf, deren Gesamtdruck über ihre Temperatur regelbar ist. Nach einem vorgegebenen Temperatur-Zeit-Programm wird nach Beendigung des Trockenprozesses allmählich in den Brennprozeß übergeleitet. Die stark wasserdampfhaltige Atmosphäre wird bis zur erforderlichen Garbrandtemperatur, die zwischen 550 und 950⁰C, vorzugsweise bei 750⁰C liegt, beibehalten. Der notwendige Wasserdampfpartialdruck von 0,1—6 at wird durch entsprechende Einstellung von Gas-Überströmventilen vorgegeben.

Das Verfahren wird in einer Einrichtung durchgeführt, die erfindungsgemäß aus einer Druckkammer besteht, die einseitig offen ausgebildet ist und hier durch eine gasdichte Verschlußvorrichtung verschlossen werden kann. Innerhalb des Druckmantels, der mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist, sind Heizleiter, Ventilatoren und am Druckmantel Gas-Überströmventile angeordnet.

Der Innenraum der Einrichtung ist so ausgestaltet, daß das zu behandelnde Gut, auf entsprechend

ausgebildete Einsatzvorrichtungen gestapelt, ein- und ausgebracht werden kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Querschnitt der Einrichtung

F i g. 2 den Längsschnitt der Einrichtung

Fig.3 ein 'lemperatur-Zeit-Programm des kombinierten Trocken-Brennprozesses.

Die Einrichtung besteht aus einem gasdichten Druckmantel I₁ der mit einer wärmeisolierenden Schicht 2 und Gas-Überströmventilen 3 zum Regulieren des Wasserdampf-Gas-Überdruckes in der Einrichtung versehen ist. Dieser Überdruckbehälter erhält stirnseitig eine gasdichte Verschlußvorrichtung 4. Die Wärmezuführung erfolgt durch Elektroenergie über elektrische Heizleiter 5, die an der Innenwandung der Einrichtung angebracht sind. Über Ventilatoren werden die Wärmeübertragungsverhältnisse innerhalb des Überdruckbehälters durch erzwungene Konvektion kontrollierbar gestaltet, indem das Wasserdampf-Gas-Gemisch zur Wärmeabgabe durch Hohlräume im oder zwischen dem auf Korbwagen gestapelten Einsatzgut 7 hindurchgedrückt und danach zur Wärmeaufnahme an den elektrischen Heizleitern 5 zwangsweise vorbeigeführt wird. Durch die Ventilatorenachsen kann zusätzlich wahlweise ein Fremdgas (z. B. Kühlluft) zur Zwangskühlung in den Druckbehälter eingebracht werden. Die Einrichtung arbeitet diskontinuierlich, vorzugsweise in Verschaltung mehrerer öfen zu einer j;o Batterie.

Das Brenngut 7 wird auf gasdurchlässig gestaltete Korbwagen 8 gestapelt und zur Behandlung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Einrichtung eingebracht. Gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Temperatur-Zeit-Programm wird die Einrichtung mit feuchten, z.B. 5O⁰C heißen Ziegelrohlingen besetzt und über die Verschlußvorrichtung 4 gasaicht abgeschlossen. Werden die Gas-Überströmventile 3 auf einen inneren Gasdruck von beispielsweise 2 al eingestellt, so baut sich beim Erwärmen der Einrichtung bei nur geringfügigem Wasserentzug aus dem feuchten Einsatzgut 7 ein Wasserdampfpartialdruck auf, der den Trocknungsabschnitt a—b ergibt. Erreicht der gesamte Wasserdampf-Gas-Druck im Innern der Einrichtung 2 at, so strömt der weiterhin entstehende Wasserdampf über die Gas-Überströmventile 3 ab. Da die im Innern der Einrichtung vorhandenen Fremdgase, wie z. B. die bei der Beschickung eingebrachte Luft oder die Entgasungsprodukte des Einsatzgutes 7, bei fortschreitender Trocknung gegenüber dem Wasserdampfanteil vernachlässigbar gering werden, wird bei einer Guttemperatur von 120° C in der Ofengasphase ein Wasserdampfdruck von 2 at, entsprechend dem Sättigungsdampfdruck des Wassers bei 120° C, aufgebaut.

Im folgenden Trocknungsabschnitt b—c wird die zugeführte Wärme zur Verdampfung des Wassers aus dem Einsatzgut 7 aufgebraucht, das Einsatzgut 7 nahezu isotherm getrocknet und der entstehende Wasserdampf aus dem Innern der Einrichtung mit einem Druck von 2 at und einer Temperatur, die beispielsweise nur wenig mehr als 120⁰C beträgt, abgeleitet.

Nach Beendigung dieses annähernd isotherm verlaufenden Trocknungsabschnittes b—c, wird im T^ocknungsabschnitt c—d das Restwasser bei steigender Guttemperatur ausgetrieben und nach beendeter Trocknung im ersten Brennabschnitt d— edas Brenngut 7 auf beispielsweise 750⁰C erwärmt. Dabei entsteht wiederum durch die Wasserabspaltung eier Tonminerale Wasserdampf, der auf gleiche Weise wie bei der Trocknung a—daus der Einrichtung abgeführt wird.

Der Garbrand im Brennabschnitt e—f erfolgt anschließend bei 2 at Wasserdampfdruck im Innern der Einrichtung und bei beispielsweise 750⁰C. Die Abkühlung des Brenngutes 7 erfoigt im Brennabschnitt i—g und kann durch entsprechende wärmetechnische Dimensionierung der Einrichtung oder durch Zwangskühlung beschleunigt werden.

Der gesamte kombinierte Trocken- und Brennprozeß a—d;d—gw\rd über die Temperatur der Wasserdampf-Gas-Phase im Innern der Einrichtung gesteuert una/oder geregelt.

Weitere Ausbildungen des Verfahrens sind den Ansprüchen 3 und 4 zu entnehmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge aus silikatischen Materialien und dgl. mit Hilfe von gegebenenfalls unter Überdruck stehendem Wasserdampf, der durch Verdampfen des Anmachwassers bzw. durch Wasserabspaltung von Tonmineralien entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Formlinge in einem gasdicht verschlossenen Aggregat in einem kombinierten Trocknungs-Brenn-Prozeß (a—g) getrocknet und unmittelbar danach gebrannt werden, indem die Formlinge (7) zunächst ohne nennenswerten Wasserentzug auf eine Temperatur bis 160° C erhitzt (a—b) und dann mit Wasserdampfpartialdrücken von 0.1—6 at getrocknet werden (b—d)\ino danach eine Erwärmung der Formlinge auf eine Temperatur zwischen 550—950⁰C (d—e) unter Wasserdampfpartialdrükken von 0,1 —6 at und unter Beibehaltung dieser Temperatur der Garbrand erfolgt (e—f), dem sich die Abkühlung der Formlinge (7) und des Aggregats, gegebenenfalls durch Zwangskühlung, anschließt (f—g), wobei während des gtiamten kombinierten Prozesses (a—g)der dem Einsatz- bzw. Brenngut (7) entweichende Wasserdampf dadurch ausgenutzt wird, daß er innerhalb der gasdicht verschlossenen Einrichtung mittels Ventilatoren (6) zur Erzeugung eines konvt^tiven Wärme- und Stoffüberganges durch den Besatz am vorwjgend als Hohlware ausgebildeten Formlingrn 17) hindurchgedrückt und in seiner Menge entsprechend ^m einzuhaltenden Druck verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte kombinierte Trocken- und Brennprozeß (a—d; d—g) ausschließlich über die Temperatur der Wasserdampf-Gas-Phase im Innern der Einrichtung gesteuert und/oder geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf zusätzlich aus einem Fremdprozeß bezogen und dem Trocknungs-/Brennprozeß über die Gas-Überströmventile (3) oder die Ventilatoren (6) zugeführt werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei wasserarmem Brenngut der Brennprozeß (d—g) auch ohne Zuführung von Wasserdampf aus einem Fremdprozeß im wesentlichen unter Ausnutzung des bei der Wasserabspaltung der Tonmineralien entstehenden Wasserdampfes erfolgt.