DE1941938C3 - Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge - Google Patents
Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer FormlingeInfo
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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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 (4)
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.
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