DE4445654A1 - Verfahren und Vorrichtung für die thermische Behandlung von mineralischem Granulat - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für die thermische Behandlung von mineralischem GranulatInfo
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Description
Es gibt bereits Verfahren zur Verarbeitung von Kiesschlamm oder Flugasche in der Form,
daß diese in eine Keramikstruktur eingebaut oder verglast werden. Die bekannten Verfahren
arbeiten aber so, daß die zu inertisierenden Stoffe einer längeren Wärmebehandlung,
vornehmlich im Drehrohrofen, ausgesetzt sind und dadurch die bekannten Nachteile aller in
einem solchen Ofen behandelten Keramiken oder Schaumgläser aufweisen (Offenporigkeit,
verletzte Oberflächen, Wasseraufnahme).
In der EP 134.584 ist ein Verfahren und Vorrichtung beschrieben, die zur thermischen
Behandlung von Granulat aus Schlämmen geeignet ist. Dieses Verfahren basiert jedoch auf
einer Erhitzung im Gegenstrom mit heißem Gas, das einerseits zur Verwirbelung und damit
zur vermehrten Verklebungsgefahr der geschmolzenen Partikel und andererseits zur
Produktion von größeren Mengen an Abgasen führt.
Es wurde nun gefunden, daß durch Einsatz eines Durchlaufofens diese Nachteile vermieden
werden können und eine gezielte thermische Behandlung von mineralischem Granulat möglich
wird.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur thermischen Behandlung von
mineralischem Granulat, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in einem Durchlaufofen
aufgeheizt wird und nach Verlassen des Ofens wieder abgekühlt wird. Ein wesentlicher
Aspekt dieses Verfahrens ist, daß das Granulat in einer einlagigen Partikelschicht auf einer
Unterlage liegt, die das Anbacken vermeiden soll, bzw. zu diesem Zweck mit einem
geeigneten Mittel beschichtet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt erläutert werden:
Das zu behandelnde Gut, das in Form von Granulat, mit einer Korngröße kleiner als 20 mm dem Ofen zugesetzt wird, durchläuft diesen in einer gezielt gewählten Durchlaufzeit. Die Durchlaufzeit ist durch folgende Faktoren bedingt: Ofenlänge; Geschwindigkeit des Laufbandes; Granulatform und Größe.
Das zu behandelnde Gut, das in Form von Granulat, mit einer Korngröße kleiner als 20 mm dem Ofen zugesetzt wird, durchläuft diesen in einer gezielt gewählten Durchlaufzeit. Die Durchlaufzeit ist durch folgende Faktoren bedingt: Ofenlänge; Geschwindigkeit des Laufbandes; Granulatform und Größe.
Bei einer Ofentemperatur, die sich nur wenig über der Schmelztemperatur der Granulatpartikel
befindet, wird das Produkt langsam und gleichmäßig aufgeschmolzen und verglast. Es erhält
so die gewünschte geschlossene Oberfläche und feinporige Innenstruktur. Die Partikel sollen
sich nicht berühren, um ein Zusammenkleben zu verhindern. Aus energetischen Gründen ist
der Ofen so zu gestalten, daß die Unterlage für die Partikel auf möglichst hohem
Temperaturniveau gehalten wird.
Der Ofen wird mittels elektrischer Widerstandsheizung oder Flamme eines fossilen
Energieträgers oder einer Kombination aus beiden beheizt.
Der Durchlaufofen kann linear oder kreisrund ausgeführt sein. Das Produkt befindet sich auf
einer Unterlage, die mittels bewegter Rollen (Rollenofen) oder auf Transportwagen
(Herdwagenofen) bewegt wird. Um Wärmeverluste durch das Abkühlen der Unterlage oder
Transportwagen gering zu halten, sollten bei einer Längsausführung zwei Öfen mit
entgegengesetzter Transportrichtung parallel neben- oder übereinander angeordnet sein.
Der so beschriebene Ofen wird in einem Temperaturbereich von ca. 1000°C bis ca. 1400°C
eingesetzt, wobei die Partikel zum Keramisieren je nach Größe unterschiedliche
Verweilzeiten benötigen. Die Verweilzeit liegt zwischen 30 Sekunden und 10 Minuten und
kann mit der Durchlaufgeschwindigkeit, der Länge des Ofens resp. der Länge der beheizten
Zone bzw. durch Einsatz von mehreren Aufgabestellen längs der beheizten Zone oder der
Ofentemperatur gesteuert werden.
Die Atmosphäre im Ofeninneren (Wärmebehandlungsraum) kann je nach Ausmauerungs
material und nach dem zu behandelnden Gut, oxidierend bis reduzierend gefahren werden.
Durch einen gewissen Luftaustausch (Prozeßgas) im Ofeninneren wird die Ofenatmosphäre
klar, d. h. ungetrübt gehalten (wichtig für Strahlungswärmeübertragung).
Der Vorteil des Ofens liegt in der gezielten Steuerung des Verglasungsprozesses durch eine
gut kontrollierte Wärmezufuhr innerhalb einer definierten Zeitspanne.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Ofen mit
einer speziellen Aufgabevorrichtung versehen, die für das Einführen von Granulat besonders
geeignet ist. Diese Einrichtung bringt das vorbereitete Granulat in den Ofen. Die Vorrichtung
muß wegen der Ofenstrahlung gekühlt resp. wärmeisoliert werden. Es ist darauf zu achten,
daß die Strahltemperatur 1100°C nicht übersteigt, um die Stahlteile nicht zu schädigen und
Anbackungen des Aufgabematerials zu vermeiden. Andererseits dürfen sich die aufgegebenen
Partikel hier nicht wieder abkühlen.
Die Aufgabevorrichtung selbst sowie die Kühleinrichtungen sind mittels geeigneter Meß- und
Regelorgane zu steuern und zu überwachen.
Da die Wärmezufuhr im Ofen über Strahlung ab der Ofeninnenwand und/oder durch
Konvektion erfolgt, ist es wichtig, daß das zugegebene, zu behandelnde Material sich nicht
selber abdeckt und damit den Wärmefluß behindert. Aus diesem Grunde ist die Verteilung
des Materials in einer Schicht von großer Bedeutung.
Falls gewünscht, kann der Durchlaufofen auch mit einem Vorerhitzer kombiniert werden, der
eine Aufheizung des Granulats auf eine gewünschte Temperatur bewirkt und eine optimale
Behandlung im eigentlichen Ofen erlaubt. Der Vorerhitzer hat die Aufgabe, das Granulat auf
möglichst hohe Temperaturen zu erwärmen. Die Trocknung des Granulates kann darin
integriert werden. Bei 700-1000°C erfolgt die Entcarbonatisierung (Austreibung von CO₂), die
vollständig erfolgen muß. Das Material muß dazu 10 bis 40 min. bei dieser Temperatur
gehalten werden. Anschließend wird das Material weiter hoch geheizt, wobei das Zusammen- oder
Ankleben eine Grenze darstellt. Die Verweilzeit und das Aufheizprofil müssen so
gewählt werden, daß die dem Granulat beigemischten Zuschlagstoffe (Blähmittel) nicht
geschädigt werden.
Dieser Vorgang erfolgt vorzugsweise in einer gas- oder strombeheizten Drehtrommel oder
einem Band- oder Tunnelofen, dem das feuchte oder getrocknete Rohgranulat dosiert
zugeführt wird. Auch ein Fließbettofen, der ein ausreichendes Energieangebot sicherstellt, ist
einsetzbar. In jedem Fall ist das Material ständig in Bewegung zu halten, da es bereits bei
Temperaturen unter 1000°C zum Zusammenkleben neigen könnte. Das Granulat ist schonend
zu bewegen, da andernfalls unerwünschter Abrieb oder sogar Zerstörung der Granulate eintritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt
werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist die Herstellung von Leichtsand in Anlehnung
an das Verfahren der EP 134.584, wobei mineralische Ausgangsstoffe zusammen mit einem
Blähmittel granuliert, getrocknet und im Durchlaufofen keramisiert werden. Falls gewünscht,
können den mineralischen Ausgangsstoffen auch Abfallstoffe beigegeben werden, die auf
diese Weise gefahrlos entsorgt werden können, wobei entweder ohne (um ein möglichst
kompaktes Produkt zur Deponierung zu erhalten) oder mit Blähmittel (zur Herstellung von
Leichtsand, das als Betonzuschlagstoff oder Mörtel, Strassen-/Bahn-Unterbau, usw. eingesetzt
werden kann) vorgegangen wird.
Durch den Einsatz von Blähmittel kann das Endprodukt im Raum- und Schüttgewicht auf die
gewünschten Gewichtseigenschaften eingestellt werden. Dies ist vor allem von Bedeutung,
wenn das Endgranulat einer Wiederverwertung mit marktkonformen Preisen zugeführt werden
soll. Kommt eine Wiederverwertung nicht in Frage, so hat ein Einsatz von Blähmittel keinen
Sinn, da das Endprodukt so kompakt wie möglich sein sollte, um Deponieplatz zu sparen.
Im Aufbereitungsprozeß des Rohgranulates ist es möglich, spezielle Reaktionshilfsstoffe
zuzumischen, die nicht nur eine physikalische Inertisierung im keramischen Endgranulat,
sondern auch eine chemische Inertisierung, zusätzlich zur physikalischen ermöglicht. Je nach
Abfallstoff und Grundmaterial ist dieser Effekt auch ohne Reaktionshilfsstoff bereits aus den
Grundmaterialien gegeben. Zusätzlich können im Durchlaufofen mit kontrollierter
Ofenatmosphäre gewisse Reaktionen unterstützt werden (z. B. erhöhter O₂-Gehalt o. ä.).
Die Rohmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren teilen sich auf in keramikfähiges
Grundmaterial, in Abfallstoff, in Reaktionshilfsstoffe, in Blähmittel und in Bindemittel.
Grundmaterial: als Grundmaterial dient normalerweise ein keramikfähiger mineralischer
Schlamm, wie er in Kiesgruben als Waschschlamm, als Fluß- und Seeablagerung usw. anfällt.
Es kann als Grundmaterial auch Flugasche aus Steinkohle- oder Braunkohlekraftwerken oder
Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden. Das Grundmaterial sollte in möglichst feiner
Form (Korngröße unter 60 µm) zur Verfügung stehen, um genügend Reaktionsoberfläche
aufzuweisen. Die chemische und mineralogische Zusammensetzung des Grundmaterials ist
genauer zu untersuchen, vor allem in Bezug auf die chemische Reaktionsfähigkeit zum
Abfallstoff. Auch ist die Konstanz der Zusammensetzung des Grundmaterials über die
Lieferdauer zu überwachen. Die Verträglichkeit des Rohmaterials und der Zuschlagstoffe mit
der Ofenausmauerung und dem Unterlagematerial ist zu untersuchen.
Abfallstoff: Als Abfallstoff wird das zu inertisierende Material bezeichnet. Es sind dies vor
allem schwermetallhaltige Pulver und Schlämme, es können aber auch andere zu entsorgende
chemische Verbindungen sein, die durch eine Temperaturbehandlung umgewandelt oder durch
Einkeramisieren inertisiert werden. Die genauere Zusammensetzung und die zu erwartenden
Reaktionen müssen bekannt sein. Auch hier besteht die Forderung nach möglichst feinem
Material, welches eventuell, wenn nicht fein genug, noch vorgängig aufgemahlen werden
muß (Mahlfeinheit 10-20 µm). Die Abfallstoffe sind in einem je nach Konzentration noch zu
bestimmenden Verhältnis, dem Grundstoff beizumischen. Es kann im Fertigmaterial von
einem Gehalt an reinen Abfallstoffverbindungen von 10-30 Gew.-% oder mehr des
Grundmaterials ausgegangen werden. Der Abfallstoff muß im Gegensatz zum Grundmaterial
geschlossen gelagert werden (Silos) und mit geeigneten Dosiermethoden dem Grundmaterial
zudosiert und beigemischt werden. Durch Absaugen muß jeglicher Staubaustritt verhindert
werden.
Reaktionshilfsstoffe: Wenn notwendig, kann dem Grundmaterial eine zusätzliche Komponente
zugemischt werden, um eine bestimmte chemische Reaktion mit dem Abfallstoff zu erreichen
oder zu verbessern. Es kommen je nach Grund- und Abfallmaterial verschiedenste
Reaktionshilfsstoffe in Frage. Aus Kostengründen wird der Einsatz von Reaktionshilfsstoffen
möglichst beschränkt. Auch hier besteht die Forderung der Feinheit.
Blähmittel: Wenn das Endprodukt auf dem Baumarkt wiederverwertet werden soll, kann das
Endprodukt mit einem Blähmittel aufgebläht und damit mit einem leichteren Raum- und
Schüttgewicht versehen werden. Es sind dies vor allem wirtschaftliche und
anwendungstechnische Gründe, die zu dieser Forderung führen. Naturgemäß werden die
mechanischen Festigkeitseigenschaften dieses Leichtgranulats schlechter sein als bei einem
Kompakt-Granulat. Die jeweiligen Vor- und Nachteile sind genau zu ermitteln und
gegeneinander abzuwägen. Als Blähmittel kommen anorganische Verbindungen in Frage,
welche bei der Keramisiertemperatur Gase abspalten und so zu einem porösen Keramikaufbau
führen. Auch hier besteht wiederum die Forderung nach Feinheit. Im allgemeinen werden dem
Rohmaterial zwischen 0,05 und 5 Gewichtsprozent Blähmittel beigemischt. Bei höheren
Blähmittelkonzentrationen ergibt sich zwar eine größere Volumenzunahme. Die erhaltenen
Partikel haben jedoch nur eine geringe Festigkeit.
Bindemittel: Bei schlechter Granulations- und Bindefähigkeit des Grundmaterial/
Abfallstoffgemisches (z. B. bei Einsatz von Steinkohleflugasche als Grundmaterial möglich)
muß mit einem Bindemittel die Rohgranulatfestigkeit verbessert werden. Als Bindemittel
kommen chemische Binder, aber mit Vorteil physikalische Bindemittel in Frage. Ein solches
ist z. B. das Zumischen von tonartigen Substanzen (ähnlich der schlammartigen
Grundmaterialien) die zu Kapillarkraftbindungen führt.
Zu den Rohmaterialien ist noch festzuhalten, daß für die Herstellung von Leichtsand drei
Anforderungen erfüllt sein müssen:
- - durch entsprechende Tonanteile oder andere Bindemittel soll sichergestellt werden, daß sie granulierfähig sind;
- - wegen des spezifischen Energiebedarfes im Ofen sollen sie einen möglichst geringen Calciumcarbonatgehalt aufweisen; und
- - ihre chemische Zusammensetzung soll derart sein, daß ein Schmelzen und anschließendes Verglasen erfolgt.
Alle obigen Materialien werden, abgesehen vom Grundmaterial, geschlossen in Silos oder
Tanks gelagert. Sie werden über geeignete Dosiervorrichtung abgemessen und einem Mischer
oder einem Misch-Granulator zugeführt. Dort werden die Stoffe innig gemischt und
anschließend in der gleichen, oder auf einer nachgeschalteten Maschine granuliert. Je nach
Feuchtgehalt der Materialien wird zusätzlich Wasser zugegeben oder unter Zufuhr von
Warmluft Wasser weggeführt (getrocknet).
Eine absolut homogene Mischung ist unbedingt erforderlich und durch die Wahl des
Mischverfahrens sicherzustellen. Handelt es sich bei dem Rohmaterial und den
Zuschlagsstoffen ausschließlich um trockene Pulver, kann trocken gemischt werden. Bei
feuchtem Rohprodukt, wie Kiesschlamm sollte der Weg des Wiederanmaischens und des
Mischens in der Suspension, die anschließend auf einem geeigneten Filtrationsgerät (z. B.
Filterpresse) auf Restfeuchten von 15-20% filtriert wird. Idealerweise mischt man die
Zuschlagsstoffe bereits an der Quelle des Kieselschlammes in der Waschwasser-
Reinigungsanlage des Kieswerkes zu.
Zugleich mit den obigen Materialien wird aller Staub aus der Anlage (aus Filter, Zyklone,
Sieb etc.) zurückgeführt und dem anderen Material beigemischt. Für den Granulationsprozeß
ist es von Vorteil, wenn ein gewisser Staubanteil zugesetzt werden kann (raschere
Granulatbildung). Das so gebildete Rohgranulat sollte ungefähr in der Korngröße von 1-20 mm
Durchmesser liegen.
Nach der Granulation, die im Chargenbetrieb oder kontinuierlich geführt wird, wird das
Rohgranulat über eine geeignete Puffereinrichtung und einem Grobsieb dem Trockner
zugeführt, ab dem der Prozeß kontinuierlich geführt wird. Im Grobsieb werden alle größeren
Knollen, Anklebungen etc., die nicht feingranuliert sind, ausgesiebt und können über das
Grundmaterial dem Prozeß wieder zugeführt werden.
Im Trockner, entweder einem Trommeltrockner, einem Schwebebetttrockner oder einem
Bandtrockner, wird das Rohgranulat mit Heißluft aus der Anlage weitgehend getrocknet. Das
ausgetriebene Wasser wird mit der Trocknungsluft über die Filteranlage der Umwelt
zugeführt. Sollte es notwendig sein, so kann der Trockner im Falle eines Trommeltrockners
auch indirekt beheizt werden, die ausgetriebene Feuchtigkeit kondensiert und von eventuellen
Schadstoffen gereinigt werden.
Nach dem Trockneraustrag kann das trockene Rohgranulat über einen kleinen Walzenbrecher
geführt werden, in dem das gewünschte Maximalkorn begrenzt wird, d. h. eventuelles
Überkorn wird im Brecher zerkleinert und belastet den Prozeß nicht. Nach dem Brecher
wird das Granulat mit einem pneumatischen Lift, einem Brecherwerk oder einer anderen
geeigneten Fördereinrichtung dem Feinsieb zugeführt und dort vor allem das Unterkorn
(Staub) ausgesiebt, das wie alle anderen Prozeßstäube im Mischer wieder dem Rohmaterial
zugeführt wird.
Nach dem Sieb wird das verbleibende Gutkorn in den Vorerhitzer dosiert und dort wie oben
beschrieben vorgeheizt. Je nach zu behandelndem Abfallstoff muß die Temperatur im
Vorerhitzer reduziert werden, um eine Schadstoffbelastung der Heißluft zu vermeiden.
Gegebenenfalls kann auch auf die Vorheizstufe verzichtet werden. Hierdurch verlängert sich
die Verweilzeit im Durchlaufofen entsprechend.
Die zum Vorerhitzen und gegebenenfalls Entcarbonatisieren zuzuführende Wärme richtet sich
nach Produkt, Abfallstoff und zulässige Vorheiztemperatur. Diese wird in der Regel zwischen
400-1100°C liegen. Nach dem Vorerhitzer wird das Granulat in den Durchlaufofen dosiert.
In den Durchlaufofen wird das vorgeheizte Granulat hineindosiert und durchläuft diesen.
Während des Durchlaufens nimmt das Granulat durch die sehr intensive Strahlungs- oder
Konvektionshitze des Ofens Wärme auf und erreicht die Keramisiertemperatur des
Grundmaterials. Diese liegt je nach dessen Zusammensetzung im Bereich von 1150-1350°C.
Je nach Temperatur der Vorerhitzung liegt die so keramisierbare maximale Größe des
Granulats im Bereich von ca. 1-20 mm Durchmesser oder größer.
Die Erhitzung im Granulatkorn erfolgt von außen nach innen, d. h. die Oberfläche des Korns
erreicht sehr rasch die Keramisiertemperatur und überschreitet diese, sie erreicht einen
pastösen bis flüssigen Zustand. Mit fortschreitender Durchlaufzeit wandert dieser Zustand
nach innen, so daß bis das Korn den Ofen verläßt, das Korn bis innen in diesen Zustand
gelangt. Auf Grund der Oberflächenspannungen wird das keramisierte Korn kugel- oder
ellipsoidförmig. Durch die Verteilung des Granulates über die Unterlage wird ein gegen
seitiges Berühren der Körner verhindert. Das Korn hat nach Ende des Ofenprozesses eine
gleichmäßig durchkeramisierte Struktur, in die die eventuellen Abfallstoffe gleichmäßig
verteilt eingebaut sind.
Je nach Grundmaterial und Art der Abfallstoffe, sind diese nicht nur in die Keramikstruktur
fest und unlöslich eingebaut, sondern es bilden sich auch chemische Verbindungen zwischen
dem Grundmaterial (ev. mit Reaktionshilfsstoff) und dem Abfallstoff. Diese können den
Abfallstoff zusätzlich zur physikalischen Inertisierung (Einbinden in die Keramikstruktur)
auch chemisch inertisieren. Durch die hohe Oberflächentemperatur des Kornes bildet sich über
das Korn ein Flüssigkeitsfilm, der ein Verdampfen der Abfallstoffe außerhalb des Korns
zumindest teilweise verhindert.
Im Gegensatz zu allen im Drehrohrofen stattfindenden Prozesse, haben die Körner im
Durchlaufofen keine gegenseitige Berührung. Dadurch und durch die kurze Heißbehandlungszeit,
ist die Gefahr von austretenden Gasen aus dem Korn und die dadurch bewirkte
Offenporigkeit, ebenso wie die Verletzung der Oberfläche des Korns durch das Rollen
aufeinander, nur sehr beschränkt und die Umweltbeständigkeit des Endproduktes wesentlich
verbessert.
Sind dem Materialgemisch auch Blähmittel zugegeben, so bilden diese bei den obigen
Temperaturen ihrerseits Gase, die zu einem feinporigen Aufblähen des Korns auf das 1- bis
10-fache des Volumens führen. Durch die obigen, sehr rasch ablaufenden Prozesse bedingt,
ist es sehr wichtig, daß alle zu reagierenden Materialien möglichst große Feinheit aufweisen
(große Reaktionsoberfläche = schnelle Reaktion). Durch die Ofennutzraum-Atmosphäre, die
in der Anlage teilweise angepaßt werden kann, können diese Reaktionen noch gefördert
werden. Selbstverständlich werden an der Kornoberfläche und auch durch aus dem Korn
austretende Gase, gewisse Reaktionen mit der Ofenatmosphäre stattfinden (Verbrennungen
etc.), die ein fortlaufendes Ersetzen der Ofenatmosphäre notwendig machen. Diese Ofen
atmosphäre kann vorne oder hinten im Ofen abgesaugt werden und entsprechender Ersatz
zugeführt werden.
Bei der Herstellung poröser Keramikkügelchen (Einsatz in Leichtmörtel oder -beton) ist eine
feinporige Struktur mit gleichmäßiger Rohdichte für die Festigkeit von großer Bedeutung.
Da kleine Partikel weniger Wärme im Ofen benötigen, besteht die Gefahr, das diese
"überhitzt" werden und dabei Hohlkugeln bilden, die weniger stabil sind, oder bereits zu
massiven Partikeln kollabieren. Bei hohen Ansprüchen an das Produkt bietet es sich daher an,
das Granulat durch Siebung zu fraktionieren und nur jeweils eine Partikelgrößenklasse (z. B.
1,0-1,5 mm oder 1,5-2 mm usw.) dem Ofen aufzugeben, so daß die Prozeßbedingungen,
wie die Temperatur und das Temperaturprofil über die Ofenlänge an die Partikelgröße
optimal angepaßt werden können. Es ist weiterhin denkbar, die unterschiedlichen Fraktionen
an verschiedenen Stellen des Ofens aufzugeben oder mehrere Öfen mit verschiedener
Verweilzeit zu betreiben.
Das heißflüssige Produkt kann in einer Abkühltruhe im Durchlaufofen unter die
Erstarrungstemperatur oder in einem Schwebebett-Kühler mit kalter Luft abgekühlt werden.
Durch Kühlung wird innert Sekundenbruchteilen die Oberfläche des Korns soweit abgekühlt,
daß sich diese verfestigt. Durch die Kaltluft wird das Korn in einem Schwebebett innerhalb
weniger Sekunden weitgehend abgekühlt und der Wärmeinhalt an die Kühlluft übergeben.
Diese wiederum wird als Heiß- und Trocknungsluft im Vorerhitzer und Trockner eingesetzt.
Im Gegensatz zu herkömmlicher, großstückiger Keramik ist das sehr rasche Abkühlen der
keramischen Struktur des erfindungsgemäßen Produktes möglich, da einerseits durch die
runde Form des Korns eine gleichmäßige Wärmeabgabe gegeben ist und andererseits durch
die geringe Größe des Korns die Wärmeabgabe sehr rasch erfolgt.
Das abgekühlte, keramisierte Granulat wird aus dem Kühler ausgetragen und in ein Silo
geblasen. In diesem Stand ist der ganze Prozeß abgeschlossen und das Abfallmaterial inert
in das keramische Korn eingebunden. Dieses kann anschließend verbaut oder deponiert
werden.
Wie bereits angedeutet, kann das keramisierte Granulat als Leichtsand in Baumaterialien wie
Beton, Mörtel, usw. verwendet werden und dient als Ersatz von herkömmlichen, schwereren
Materialien. Insbesondere kann daraus ein Leichtmörtel für die Sanierung von Bauwerken
hergestellt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur thermischen Behandlung von mineralischem Granulat durch Aufheizen
in einem Ofen und wieder Abkühlen nach Verlassen des Ofens, dadurch
gekennzeichnet, daß das Granulat in einem Durchlaufofen in einer einlagigen
Partikelschicht auf einer Unterlage während einer gezielt gewählten Durchlaufzeit
aufgeheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer
Temperatur von ca. 1000°C bis 1400°C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in der
Art in den Ofen aufgegeben wird, daß eine gleichmäßige Wärmezufuhr gewährleistet
ist und ein Zusammenkleben der Partikel verhindert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transportunterlage des Durchlaufofens mit einer Schutzschicht ausgestattet ist, die das
Anbacken des Produktes verhindert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohmaterialien aus einem keramikfähigen Grundmaterial und gewünschtenfalls
Abfallstoffen, Reaktionshilfsstoffen, Blähmittel und/oder Bindemittel bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial,
gegebenenfalls unter vorheriger Zumischung von Bindemittel, Reaktionshilfsstoffen
und/oder Blähmittel, vorher granuliert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Granulat in einem Vorerhitzer auf eine Temperatur bis 1000°C gebracht wird, bevor
es in den Durchlaufofen gegeben wird.
8. Keramisiertes Granulat, das mittels Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7
hergestellt wurde.
9. Verwendung eines keramisierten Granulats gemäß Anspruch 8 als Leichtsand in
Baumaterialien, beispielsweise in Leichtmörtel zur Sanierung von Bauwerken oder in
Konstruktionsbeton.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944445654 DE4445654A1 (de) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | Verfahren und Vorrichtung für die thermische Behandlung von mineralischem Granulat |
| AU43465/96A AU4346596A (en) | 1994-12-21 | 1995-12-20 | Process and device for the thermal treatment of mineral granules |
| PCT/EP1995/005045 WO1996019416A1 (de) | 1994-12-21 | 1995-12-20 | Verfahren und vorrichtung für die thermische behandlung von mineralischem granulat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944445654 DE4445654A1 (de) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | Verfahren und Vorrichtung für die thermische Behandlung von mineralischem Granulat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=6536499
Family Applications (1)
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| DE19944445654 Withdrawn DE4445654A1 (de) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | Verfahren und Vorrichtung für die thermische Behandlung von mineralischem Granulat |
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| WO (1) | WO1996019416A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008010074A3 (de) * | 2006-07-19 | 2008-05-02 | Dullinger Gmbh | Verfahren zur herstellung von schüttgut |
| CN113620631A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-09 | 湖北大学 | 一种用于混凝土大骨料生产熔炼过程均匀成型工艺及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1134620B (de) * | 1955-11-04 | 1962-08-09 | Harry Alfred Reinhold Holm | Verfahren zur Herstellung von poroesem Klinker und Ofen zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
| DD148760A1 (de) * | 1980-01-18 | 1981-06-10 | Lothar Grunert | Verfahren zur durchfuehrung von festkoerperreaktionen und sinterprozessen |
| JPS5925746B2 (ja) * | 1980-07-04 | 1984-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | フライアツシュの連続造粒焼結法 |
| DE3310789A1 (de) * | 1983-03-24 | 1984-09-27 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren und tunnelofen zum sintern von gruenlingen |
| DE3908172C2 (de) * | 1989-03-13 | 1991-01-31 | Andreas Dipl.-Ing. 8522 Herzogenaurach De Gumbmann | |
| DE4117916A1 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-03 | Zuercher Ziegeleien | Verfahren zur herstellung eines harten, poroesen granulates, granulat und vorrichtung zur herstellung eines granulates |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB902169A (en) * | 1959-12-11 | 1962-07-25 | Selas Corp Of America | Process and apparatus for the continuous production of a completely melted or partially melted and expanded product |
| DE2205374A1 (de) * | 1972-02-04 | 1973-10-25 | H E L D Aufbereitungs Gmbh | Verfahren zur herstellung von kuenstlicher keramik fuer konstruktionsteile und baumaterial |
| SU618357A1 (ru) * | 1974-07-22 | 1978-08-05 | Центральный Научно-Исследовательский Экспериментальный Проектный Институт По Сельскому Строительству | Способ термообработки сырцовых керамзитовых гранул |
| DE2701385A1 (de) * | 1977-01-14 | 1978-07-20 | Trasswerk Meurin Betriebs Gmbh | Verfahren zur aufbereitung von muell |
| SU673630A1 (ru) * | 1977-02-22 | 1979-07-15 | Центральный Научно-Исследовательский Экспериментальный И Проектный Институт По Сельскому Строительству | Способ производства керамзитового песка |
| GB8922877D0 (en) * | 1989-10-11 | 1989-11-29 | Greaves & Sons Ltd | Treatment of expansible materials to form lightweight aggregate |
| DE4111725C2 (de) * | 1991-04-10 | 1996-03-14 | Anton Grehl | Verfahren zur Inertisierung von in Schlämmen enthaltenen Schadstoffen und aus diesen Schlämmen hergestellter Formkörper sowie dessen Verwendung |
-
1994
- 1994-12-21 DE DE19944445654 patent/DE4445654A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-12-20 AU AU43465/96A patent/AU4346596A/en not_active Abandoned
- 1995-12-20 WO PCT/EP1995/005045 patent/WO1996019416A1/de not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1134620B (de) * | 1955-11-04 | 1962-08-09 | Harry Alfred Reinhold Holm | Verfahren zur Herstellung von poroesem Klinker und Ofen zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
| DD148760A1 (de) * | 1980-01-18 | 1981-06-10 | Lothar Grunert | Verfahren zur durchfuehrung von festkoerperreaktionen und sinterprozessen |
| JPS5925746B2 (ja) * | 1980-07-04 | 1984-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | フライアツシュの連続造粒焼結法 |
| DE3310789A1 (de) * | 1983-03-24 | 1984-09-27 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren und tunnelofen zum sintern von gruenlingen |
| DE3908172C2 (de) * | 1989-03-13 | 1991-01-31 | Andreas Dipl.-Ing. 8522 Herzogenaurach De Gumbmann | |
| DE4117916A1 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-03 | Zuercher Ziegeleien | Verfahren zur herstellung eines harten, poroesen granulates, granulat und vorrichtung zur herstellung eines granulates |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008010074A3 (de) * | 2006-07-19 | 2008-05-02 | Dullinger Gmbh | Verfahren zur herstellung von schüttgut |
| CN113620631A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-09 | 湖北大学 | 一种用于混凝土大骨料生产熔炼过程均匀成型工艺及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1996019416A1 (de) | 1996-06-27 |
| AU4346596A (en) | 1996-07-10 |
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