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Verfahren zur Herstellung von Blähton im heissen Gasstrom
Die Herstellung von Blähton aus blähfigen Tongranalien beruht darauf, das Gut so hoch zu erhitzen, dass im Inneren der Granalien eine blähende Gasentwicklung eintritt, gleichzeitig aber den Blähvorgang so zu führen, dass sich auf der Oberfläche der Granalien vor einer nennenswerten Gasentwicklung eine plastische Glashaut bildet, welche durch die entstehenden Gase ballonartig aufgeblasen wird und den Austritt der Gase aus den Granalien nach aussen verhindert. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen. kugelförmiges Korn mit geschlossener Oberfläche hergestellt.
Bei dem Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik kann auf die Erörterung der Behandlung des Blähgutes im Drehrohrofen oder nachdem sogenannten Saugsinterverfahren verzichtet werden, da diese Verfahren nach durchaus unterschiedlichen Gesichtspunkten verlaufen. Die Erfindung liegt im Bereich der Verfahren, bei denen das Gut im strömenden heissen Gasstrom behandelt wird. Hier sind zwei grosse Gruppen zu unterscheiden, die eine Gruppe von Verfahren, die als Durchgangsverfahren bezeichnet werden können, und die andere Gruppe, die unter dem Begriff Wirbelschichtverfahren zusammengefasst werden kann.
Beim Durchgangsverfahren durchläuft das Rohgut bis zur vollendeten Blähung einmalig einen Behandlungsweg. Die Vorschläge für das Durchgangsverfahren variieren. Das Gut wird unten in der Behandlungskammer in einem Gasstrahl eingegeben, vom Gasstrom mitgenommen und nach oben ausgetragen. Oder das Gut wird oben eingegeben und fällt gegen den Gasstrom nach unten. Oder das Gut wird durch den Gasstrom durch einen waagrechten Zylinderschacht hindurchgeführt. Oder das Gut wird unten eingegeben, vom Gasstrahl nach oben mitgenommen, kehrt seine Richtung um, fällt wieder nach unten und wird unten ausgetragen. Das Gut durchläuft also einen U-förmigen Weg. Wie auch immer diese Vorschläge voneinander unterschiedlich sind, sie haben eines gemeinsam, nämlich den einmaligen Weg der Granalien durch die Behandlungskammer.
Bei der zweiten Gattung, dem Wirbelschichtverfahren und dem Wirbelbettverfahren bleiben die Gra- naliengegenüber dem Gasstrom gewissermassen in Ruhe. Die Schicht bildet sich in einer bestimmten Zone der Behandlungskammer oder wird auf einem Rost gebildet und verbleibt dort. Innerhalb der Schicht findet eine dauernde Bewegung der Teilchen und ständige gegenseitige Berührung, ein Durchwirbeln statt.
Die Schicht ähnelt in verschiedenen Beziehungen einer kochenden Flüssigkeit.
Die Durchgangsverfahren sind für gewisse Rohmaterialien, insbesondere solche der Zementindustrie möglicherweise brauchbar. Ihre Anwendung auf die Behandlung von Blähton ist nicht möglich. Sie erfordert eine sehr genaue Abstimmung von Fall- oder Steiggeschwindigkeit, Auftrieb, Geschwindigkeit der Gase in der Behandlungskammer, Korngrösse und Temperatur. Denn wenn die auf dem einmaligen Durchgang zugeführte Wärmemenge zu gering ist, die Verweilzeit oder die Temperatur zu niedrig ist, so tritt der Blähvorgang nur in ungenügendem Mass ein, während eine zu grosse Verweildauer bei zu hoher Temperatur zu einer Zerstörung der Glashaut und damit zu Granalien unregelmässiger Form mit zerklüfteter Oberfläche führt. Die verschiedenen Durchgangsverfahren sind also für Blähton ungeeignet.
Etwas günstiger liegen die Wirbelverfahren, die man gerade für Blähton vorgeschlagen hat, insbe-
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sondere deshalb, weil man bei ihnen, wenn auch nicht völlig, so doch weitgehend unabhängiger von der Korngrösse ist, als beim Durchgangsverfahren. Man braucht die Granalien nicht so fein zu klassieren.
Gröberes und feineres Gut haben die gleiche Verweilzeit im gleichen Temperaturbereich.
Das Wirbelverfahren (Wirbelschichtverfahren, Wirbelbettverfahren) hat aber doch einen Nachteil.
Wenn man in einer Behandlungskammer eine bestimmte Menge körnigen Gutes unterschiedlicher Körnung, mit der man bei Blähton immer rechnen muss, da eine feine Klassierung das Verfahren unnötig verteuern würde, durch den Gasstrom in der Schwebe hält, so tritt innerhalb der Schicht eine Schichtung entsprechend der Korngrösse auf, von der gröbsten Körnung im unteren Teil der Schicht bis zur feinsten Körnung im obersten Schichtteil. Das Brenngas tritt mit der höchsten Temperatur von unten in die Schicht ein und kühlt sich beim Durchgang durch die Schicht immer mehr ab, so dass die obere Schicht mit Gas geringerer Temperatur in Berührung kommt, als die untere Schicht.
Gebläht werden zwar alle Granalien, aber ihr Blähgrad ist verschieden. Die unteren Granalien werden stärker gebläht als die oberen. Das Blähgut ist infolgedessen hinsichtlich des Blähzustandes nicht homogen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Verfahren ist, dass sich bei ihnen die Granalien ständig berühren und beim Plastischwerden der Glashaut das Gut zu Klumpen zusammenbackt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung vereinigt gewissermassen die Grundgedanken des Durchgangsverfahrens und des Wirbelverfahrens, nämlich vorgegebener Weg der Granalien und vorgegebene Verweilzeit in der Behandlungskammer, u. zw. dadurch, dass den einzelnen Granalien des Gutes in der Behandlungskammer ohne Schichtbildung, was wesentlich ist, durch einen aufsteigenden heissen Gasstrom, dessen Querschnitt nur ein Bruchteil des Kammerquerschnittes ist, zum Unterschied vom Wirbelbettverfahren, eine senkrecht in sich bis zum Eintritt des Gasstromes zurücklaufende Zirkulationsströmung aufgezwungen wird, die im aufsteigenden Ast durch den Gasstrahl und im abfallenden Ast durch den freien Fall der Granalien erzeugt wird, und die so lange aufrechterhalten wird, bis die gesamte Beschickung gebläht ist, und dass nach Beendigung des Blähvorganges die gesamte Beschickung ausgetragen wird.
In dieser Verfahrensweise liegt der grundsätzliche Unterschied gegenüber einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Zementklinkern, bei dem eine Agglomerierung der feinen Partikel des gemahlenen Rohgutes durch Wärmeeinwirkung herbeigeführt werden soll. Die Partikel werden einem heissen Gasstrom zugeführt und agglomeriert und fallen infolge ihres grossen Gewichtes entgegen der Gasströmung zurück, so dass sie am Boden ausgetragen werden können. Feinere Partikel, die noch nicht agglomeriert sind, werden zurückgeführt, dem Frischgut beigegeben und mit diesem zusammen agglomeriert, eine Verfahrensweise, die bei Blähton unmöglich wäre, da die geblähten feinen Partikel infolge ihrer plastischen Glashaut beim Auftreffen auf Frischgut sofort zu Klumpenbildung führen würden.
Es ist für die Erfindung wesentlich, dass die Partikel bis zum Fertigblähen durch den Bewegungsvorgang im dauernden Abstand voneinander gehalten werden.
Das neue Verfahren darf auch nicht mit dem sogenannten Sprudelbettverfahren verwechselt werden, das für die Trocknung von Weizen und andern Gütern entwickelt wurde. In einer Säule von körnigem Gut wird durch einen zentralen Gasstrom ein Sprudel von schnell aufwärts bewegten festen Teilchen erzeugt und hiedurch ein kontinuierlicher Teilchenstrom vom Boden nach oben gesprüht. Oben fallen die Partikel auf eine äussere ringförmige Schicht des Bettes, die sich durch die Schwerkraft gleichförmig und mit geringer Geschwindigkeit nach unten bewegt. Es wird hier analog dem Wirbelschicht- oder Wirbelbettverfahren eine Schicht erzeugt, die in jedem Falle für Blähton unbrauchbar ist.
Denn die für einen guten Blähton erforderliche Glashaut ist plastisch und es ist unvermeidbar, dass, wenn es zur Schichtbildung kommt, die einzelnen Granalien zusammenkleben und einen festen Kuchen bilden. Das Sprudelbettverfahren kommt also praktisch nur für Granalien in Betracht, die nicht zum Zusammenkleben oder Zusammenbacken neigen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung hat insbesondere folgende Vorteile :
Es ist bei Blähgut verhältnismässig unterschiedlicher Körnung der Teilchen anwendbar. Es gibt eine definierte Verweildauer für alle Granalien. Alle Granalien kommen mit Gas gleicher Temperatur in Be- rührung ; die Temperaturschichtung der Wirbelschicht fällt weg. Die Granalien bleiben dauernd voneinder getrenntund, können nicht zusammenkleben. Die Verweildauer der Granalien in der Behandlungskammer lässt sich leicht an Rohgut unterschiedlicher Eigenschaften anpassen.
Die Erfindung sei an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. Fig. 1 dient zur Klärung des Prinzips, während in Fig. 2 eine Anlage schematisch dargestellt ist.
In Fig. l bedeutet 51 die Behandlungskammer, 52 einen Gaszuführungskanal, 53 einen Verbindungskanal, 54 einen Brenner, 55 die Brennstoffzufuhr, 56 eine Prallplatte, 57 eine Abschlussklappe am unteren Ende des Gaszuführungskanals.
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