DE1471380C - Verfahren und Vorrichtung zur Her Stellung von Blähton m einem Schacht ofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blähton, bei dem das Material zunächst in einer Vorwärmzone getrocknet und bis knapp unter die Blähtemperatur vorgewärmt wird, dann in einer gesonderten Blähzone erhitzt und dadurch gebläht und schließlich in einer Kühlzone wieder abgekühlt wird.

Bei schneller Erwärmung nimmt Ton wesentlich an Rauminhalt zu und erhält poröses, blasiges Gefüge, das seine Verwendung als Isolier- und Füllstoff ermöglicht. Der Blähton soll im allgemeinen möglichst großen inneren Porenraum, jedoch eine möglichst geschlossene Oberfläche aufweisen, damit keine Feuchtigkeit in die Poren eindringen kann.

Es ist bekannt, Blähton im Drehrohrofen herzustellen, wobei das Rohmaterial beim Durchwandern des Ofens kontinuierlich erhitzt wird. Die Aufenthaltszeiten des Gutes in der Vorwärmzone des Drehrohrofens einerseits und in der Blähzone des Ofens andererseits lassen sich dabei nicht unabhängig voneinander wählen. Es zeigt sich in der Praxis, daß es auf diese Weise bei den verschiedenartigen Ausgangsmatcrialien nicht in jedem Falle möglich ist, ein optimal geblähtes Produkt zu erzeugen.

Zur Herstellung von Blähton ist es ferner bekannt, das Material in einem Schacht vorzuwärmen und es dann in einem Tunnelofen auf Blähtemperatur zu erhitzen. Das vorgewärmte Material fällt hierbei auf eine rotierende Bodenplatte des Tunnelofens und wird durch diese Bodenplatte bei ihrer Drehbewegung in den Bereich von ortsfest angeordneten Brennern geführt, ehe es bei der weiteren Drehung dann durch eine Förderschnecke von der Bodenplatte abgezogen wird. Nachteilig ist bei diesem Verfahren vor allem, daß das auf die Bodenplatte aufgeschüttete Material in seiner Ober- und Unterschicht nicht gleichmäßig erhitzt und demgemäß auch nicht annähernd gleichmäßig gebläht wird. Ungünstig für den Bläheffekt ist ferner die verhältnismäßig lange Zeitdauer, bis das Material bei der Drehbewegung der Tunnelofen-Bodenplatte die Hochtemperaturzone erreicht. Ein Nachteil liegt schließlich darin, daß die geblähten, noch Schmelzphase enthaltenden Materialteilchen durch die Förderschnecke in einer wenig schonenden Weise aus der Blähzone abgezogen werden, was die Produktqualität beeinträchtigt.

Es sind ferner verschiedene Verfahren zur Herstellung yqnJBlähton _f in einem, Schachtofen bekannt.

Bei einem bekannten Verfahren werden die Tonpartikel in der Weise vorgewärmt und auf Blähtemperatur erhitzt, daß sie einer nach unten gerichteten Flamme zugeführt werden, durch die sie von oben nach unten hindurchsclweben, wobei darauf geachtet werden muß, daß"aie^!'Güfteil'chen^J'"genäü durch' die Mitte der Flamme hindurchtreten. Der obere Teil der Flamme bildet hierbei die Vorwärmzone und der untere Teil der Flamme die Feuerungszone. Die beiden Zonen gehen ineinander über; die Aufenthaltsdauer des Gutes in diesen beiden Flammenzonen kann nicht unabhängig voneinander gewählt werden. Berücksichtigt man, daß die zur Blähtonherstellung verwendeten Materialien häufig eine recht unterschiedliche Blähtemperatur besitzen und auch wegen ihres verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltes oft eine unterschiedliche Vorwärmung erfordern, so leuchtet ohne weiteres ein, daß bei dem bekannten Verfahren nicht auszuschließen ist, daß einzelne Gutteilchen die Blähzone der Flamme in einem noch nicht ausreichend vorgewärmten Zustand oder bereits stark überhitzt erreichen.

Bei der Herstellung von Blähton in einem Schachtofen ist es ferner bekannt, die Vorwärmung des Materials in einem Zuführungskanal zum eigentlichen Schachtofen durchzuführen. Ebenso ist es bekannt, die Vorwärmung in einem mit Einbauten versehenen Schachtteil vorzunehmen. In beiden Fällen ist jedoch die Qualität des Blähtones insbesondere bei Schwankungen des Rohmaterials unbefriedigend.

Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, Blähton in der Weise nach dem Wirbelschichtverfahren herzustellen, daß das vorerhitzte Gut mittels einer Förderschnecke in die auf Blähtemperatur befindliche unterste Zone der Wirbelschicht eingeführt wird, wobei die Wirbelschicht unmittelbar vom heißen Gasstrom getragen und das fertig geblähte Gut durch den heißen Gasstrom ausgetragen wird, der nach Abtrennung der fertig geblähten Teilchen zur Vorerhitzung

des Frischgutes dient. Es zeigt sich jedoch, daß bei dem Verfahren nach diesem älteren Vorschlag sowohl das Einführen des vorerhitzten Gutes in die Blähzone als auch das Abführen des geblähten Gutes aus dieser Zone eine verhältnismäßig lange Zeitdauer erfordern, _Was — wie im folgenden noch näher erläutert wird — die Erzielung eines optimal geblähten Produktes beeinträchtigt.

Auf einem anderen technischen Gebiet, nämlich bei der Entsäuerung bzw. Kalzinierung von Kalk, Tonerde und ähnlichen Stoffen, ist ferner die Verwendung von Schachtöfen bekannt, bei denen die Vorwärmzone, die Kalzinierzone und die Kühlzone jeweils durch Wirbelschichten gebildet werden, wobei das Gut nach der Behandlung in einer Wirbelschicht durch Fallrohre in die darunterliegende nächste Wirbelschicht gelangt. Bei diesen Verfahren kommt es jedoch im wesentlichen nur auf die Wärmeübertragung in den einzelnen Behandlungszonen an, während die Art der Überführung des Materials von der einen in die nächste Zone praktisch ohne Bedeutung ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von besonders hochwertigem Blähton ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Material in einem Schachtofen durch eine Fallbewegung aus der im oberen Bereich des Ofens liegenden Vorwärmzone sprunghaft in die darunterliegende Blähzone und aus dieser sprunghaft in die*darunterliegende Kiihlzone führt.

Für die Herstellung eines guten Blähtones ist es wesentlich, daß in der Temperaturzone, in der die zur Blähung führende Gasentwicklung stattfindet, bereits genügend S.chmelzphase vorhanden ist, die die

"' ⁿ Abdichtung 'dVr'-gebiähteV Teilchen nach aü&en bewirkt. Bei den der Erfindung- zugrunde liegenden Versuchen hat sich, nun herausgestellt, daß sich dieses Ziel am besten dadurch erreichen läßt, daß das bis knapp unter die Blähtemperatur vorgewärmte Material sprunghaft in die Blähzone und aus dieser sprunghaft in die Kühlzone geführt wird. Nur eine solche kurzzeitige Hochtemperaturbehandlung gewährleistet nämlich, daß die Gasentwicklung im Blähgut nicht wesentlich schneller als die Entwicklung der Schmelzphase vor sich geht.

Die erwähnte sprunghafte Überführung des Gutes von der Vorwärmzone in die Blähzone und aus dieser in die Kühlzone erfolgt erfindungsgemäß durch eine reine Fallbewegung in dem vertikalen Schachtofen.

Gegenüber anderen Förderarten gibt eine solche Fallbewegung nicht nur die kürzestmögliche Übergangs^ zeit von einer Zone zur nächsten, sondern zugleich auch eine sehr schonende Materialbehandlüng, bei der Verformungen, Anbackungen und Agglomeratbildungen der weichen bzw. teilweise schmelzflüssigen Teilchen vermieden werden.

Zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen Schachtofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Variante,

F i g. 2 einen Schachtofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten ¹S Variante.

Der in F i g. 1 dargestellte Schachtofen 1 weist in seinem oberen Bereich eine Vorwärmzone auf, die aus drei übereinander angeordneten Wirbelbetten 2, 3, 4 besteht, die mit Durchbrüchen 2 a, 3 a, 4 a *° zum Luftdurchtritt versehen sind und Fallrohre 5, 6,7 aufweisen, über die das Material nach unten gefördert wird.

Der Schachtofen 1 enthält ferner unter der Vorwärmzone eine Blähzone 8, die an ihrem Umfang mit einer Anzahl von Brennern 9 versehen ist. Die Brenner können mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschickt werden.

Im untersten Bereich des Schachtofens 1 befindet sich ein die Kühlzone bildendes Wirbelbett 10, das gleichfalls Durchbrüche 10 α zum Luftdurchtritt aufweist.

Das Material wird über eine beispielsweise als Siebkneter ausgebildete Vorrichtung 11 dem Schachtofen aufgegeben und verläßt den Ofen über einen Austrag 12. Kühlluft wird über einen Ventilator 13 angesaugt, während die Heizgase über einen Ventilator 14 am oberen Ende des Schachtofens abgesaugt werden.

Die Wirkungsweise der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage ist folgendermaßen:

Das am oberen Ende des Schachtofens 1 aufgegebene Material wird in der durch die Wirbelbetten 2, 3 und 4 gebildeten Vorwärmzone zunächst getrocknet und bis auf eine knapp unterhalb der Blähtemperatur liegende Temperatur erwärmt. In den einzelnen Wirbelschichten der Vorwärmzone hält sich das Material dabei so lange auf, bis es durch Trocknung genügend leicht geworden und an die Oberfläche der Wirbelschicht gestiegen ist, so daß es durch das betreffende Fallrohr 5 bzw. 6 in die nächste Schicht gefördert wird. .

Nach dem Verlassen der untersten Wirbelschicht der Vorwärmzone gelangt das Material' über das Fallrohr 7 in die Blähzone, die von den heißen Flamme""3sen der Brenner 9 durchströmt wird. Das Material kommt hierbei in eine kurzzeitige, jedoch intensive Berührung mit den heißen Flammengasen und wird dadurch schnell und gleichmäßig aufgebläht.

Anschließend fällt es auf das Wirbelbett 10, wo es durch die vom Ventilator 13 angesaugte, den Brennern 9 als Sekundärluft zuströmende Kühlluft rasch gekühlt wird, ehe es den Schachtofen 1 über den Austrag 12 verläßt.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Schachtofen 1' wird die Vorwärmzone durch eine Anzahl von übereinander angeordneten Herden 15, 16, 17, 18 gebildet, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten mit Fallöchem (z. B. 15 a, 16 a) für das Material versehen sind. Über den Herden bewegen sich rotierende Krählarme 19, 20, 21, 22, die an einer gemeinsamen Hauptwelle 23 sitzen. Diese Hauptwelle 23 ist in Lagern 24, 25 gelagert und wird über einen Ritzeltrieb 26 angetrieben.

Die Blähzone des Schachtofens wird durch ein Wirbelbett 27 gebildet, das mit Durchbrüchen 27 a zum Durchtritt der Heizgase versehen ist. Unterr halb des Wirbelbettes 27 sind Brenner 28 vorgesehen. Weitere Brenner 28 a, 28 b können oberhalb des Wirbelbettes 27 angeordnet werden. Die Verbrennung kann dabei in der sich auf dem Wirbelbett 27 bildenden Wirbelschicht oder außerhalb erfolgen. Zum Austrag des Materials aus der Wirbelschicht sind am Rand des Schachtofens Fallrohre 29 vorgesehen.

Die im unteren Bereich des Schachtofens vorhandene Kühlzone wird ebenso wie bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel durch ein Wirbelbett 10 gebildet, das mit Durchbrüchen 10 α für die vom Ventilator 13 angesaugte Kühlluft versehen ist. Die Heizgase werden am oberen Ende des Schachtofens durch den Ventilator 14 abgesaugt. Die Zugabe des Materials erfolgt am oberen Ende des Schachtofens über eine Absperrvorrichtung 30. Das Material verläßt den Schachtofen über den Austrag 12.

Die Wirkungsweise der Anlage gemäß F i g. 2 ist folgendermaßen: Auf den Herden 15, 16, 17 und 18 wird das Material getrocknet und bis knapp unter die Blähtemperatur erwärmt, wobei es gleichzeitig durch die rotierenden Krählarme 19, 20, 21 und 22 mechanisch aufgelockert wird.

Das Material gelangt dann in die Blähzone und wird auf dem Wirbelbett 27 durch die heißen· Flammengase der Brenner 28 stark gebläht. Dabei befinden sich die weniger geblähten, schweren Teilchen des Materials zunächst im unteren Bereich der Wirbelschicht und werden mit zunehmender Blähung nach oben getragen, bis sie schließlich über die Fallrohre 29 in die Kühlzone gelangen. In dieser Kühlzone werden sie auf dem Wirbelbett 10 rasch abgekühlt und verlassen dann den Schachtofen über den Austrag 12.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Blähton, bei dem das Material zunächst in einer Vorwärmzone getrocknet und bis knapp unter die Blähtemperatur vorgewärmt wird, dann in einer gesonderten. Blähzone erhitzt und dadurch gebläht und schließlich in einer Kühlzone wieder abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material in einem Schachtofen durch eine Fallbewegung" aus der im oberen Bereich des Ofens liegenden Vorwärmzone sprunghaft in die darunterliegende Blähzone und aus dieser sprunghaft in die darunterliegende Kühlzone führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Materials in der Vorwärmzone, die Erhitzung des Materials in der Blähzone und/oder die Kühlung des Materials in der Kühlzone nach dem Wirbelbettverfahren erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material die Blähzone im freien Fall durchfällt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Materials in der Vorwärmzone auf einzelnen übereinander angeordneten Herden unter gleichzeitiger Bewegung durch mechanische Organe erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in fester Form aufgegeben wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schachtofen (1), der im oberen Bereich einige die Vorwärmzone bildende Wirbelbetten (2, 3, 4) und im unteren Bereich ein die Kühlzone bildendes Wirbelbett (10) aufweist und zwischen diesen beiden Zonen einen mit Brennern (9) versehenen, die Blähzone bildenden Raum enthält.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schachtofen (1), der im oberen Bereich einige die Vorwärmzone bildende Herde (15, 16, 17, 18) mit darüber angeordneten, rotierenden Krählarmen (19, 20, 21, 22) und im unteren Bereich ein die Kühlzone bildendes Wirbelbett (10) aufweist und bei dem die dazwischenliegende Blähzone ein Wirbelbett (27) mit darunter und/ oder darüber angeordneten Brennern (28, 28 a, 286) enthält.

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