Verfahren zur Herstellung eines porösen, klinkerähnlichen Erzeugnisses durch Erhitzen von Ton oder Mineralien oder Gemischen von beiden. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung eines porösen, klinker- ähnlichen Erzeugnisses durch Erhitzen von Ton oder Bergarten (Gestein, Mineralien) oder Gemischen von beiden, wobei das Ar beitsgut durch in ihm entwickelte oder frei gemachte Gase ausgedehnt wird. Es ist be kannt, solches Arbeitsgut auf eine solche Temperatur zu erhitzen,
daB es in einen durchgehend zähflüssigen Zustand übergeht. (siehe zum Beispiel britische Patentschriften Nr. 256580 und 280567). Da. aber das Ar beitsgut in diesem Zustand sehr klebrig ist, war man bisher gezwungen, das Verfahren in einem Tunnelofen (z. B. von der Art des Karusselofens) auszuführen, wobei das Ar beitsgut lose auf einen durch den Tunnel ofen vorbewegten Tisch gelegt wurde.
Man kann aber auch das Arbeitsgut in einer ge nügend dünnen Schicht im Tunnelofen aus breiten, um ihm die erforderliche Ausdehnung zu gestatten, und dazwischen brennbares Ma terial anordnen und verbrennen. Da das Ar- beitsgut eine sehr klebrige, leimartige Kon sistenz erhält, wenn es eine Temperatur er reicht, bei der es in einen durchgehend schwerflüssigen Schmelzzustand übergeht, so war es aber bisher unmöglich, das Verfahren in einer drehbaren Brennkammer auszufüh ren,
obwohl offenbar dadurch die Kosten sehr erheblich herabgesetzt werden könnten.
In Ofen mit drehbarer Brennkammer (Drehöfen, Schaukelöfen) hat man bisher ge wisse Rohstoffe nur bis zur Sinterung erhit zen können. Überhaupt konnte man in Dreh öfen das Arbeitsgut nicht in den durchge hend schwerflüssigen Zustand überführen, weil sonst der Ofenraum schnell durch an den Ofenwänden ;sich ansetzendes klebriges Material verstopft worden wäre.
Anderseits fallen beim Brennen. in einer drehbaren Brennkammer (Drehofen, Schaukelofen) aber die recht hohen Kosten für .die Formung,des Arbeitsgutes weg, welche bei den Tunnel- ofenprozessen unvermeidlich sind. Dadurch wird eine grosse Verminderung des Kraft- verbrauche: und der verwendeten Arbeits kraft erzielt, während gleichzeitig eine wesentliche Zeitersparnis entsteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausübung des eingangs erwähnten Verfah rens in einem Dreh- oder Schaukelofen.
Die Erfindung besteht; darin, dass der Rohstoff in einem Dreh- oder Schaukelofen mittels einer über dem Schmelzgut brennen den Flamme auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, dass das Arbeitsgut in seiner Gesamtheit in den durchgehend zähflüssigen Zustand übergeht, wobei die Innenwand des Ofens aus einem Material von wesentlich höherer Wärmeleitfähigkeit, als sie das Ar beitsgut besitzt, besteht, und dass derjenige Teil der Oberfläche des geschmolzenen Ar beitsgutes gekühlt. wird, der mit der Ofen wand in Berührung steht oder gerade in Be rührung mit ihr kommen eoll, zum Zwecke, das Ankleben des geschmolzenen Arbeits- gutes an der Ofenwand zu verhindern.
Infolgedessen wird die Masse an ihren Berührungsflächen mit der Ofenwand oder den Ofenwänden und nahe daran mit einer dünnen Schicht oder Haut überzogen sein, die so weit abgekühlt ist. dass sie nicht an der Ofenwand klebt. Obwohl die Masse - his auf diese dünne Haut - sich in einem durchgehend zähflüssigen Zustand befindet und deshalb äusserst klebrig ist, wird sie daran gehindert, den Ofen zu verstopfen.
Es ist zwar vorgeschlagen worden, bei drehbaren Brennöfen einen porösen Mantel anzuordnen, durch dessen Poren die Ver brennungsluft oder ein Teil davon in die Ofenkammer eingepresst wird, wodurch eine gewisse Kühlung des Mantels erzielt würde.
In der Praxis ist aber dieser Vorschlag bei der Erhitzung von Ton und Mineralien unter Ausdehnung durch aus dem Arbeitsgut ent weichende Gase zur Erzielung eines porösen, klinkerähnlichen Erzeugnisses nicht verwend bar, weil der poröse Mantel die Wärme nicht schnell genug ableiten kann, welcho durch Strahlung von der Oberfläche der sich aus dehnenden Masse an den Ofenmantel abge geben wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrich tung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist in der beigefügten Zeich nung dargestellt, die einen Querschnitt durch einen Drehofen mit darin befindlicher Be schickung bei der Erhitzung zeigt.
In der Zeichnung bedeutet 1 die Dreh ofenwand, welche in üblicher 'eise mit einer Schicht 2 aus feuerfestem Material, z. B. Schamotte. ausgefüttert ist.. In den Ofen ist. eine Beschickung 3 aus Ton oder -Mineralien oder aus beiden, mit sonstigen Zuschlägen oder ohne diese, eingebracht.
Die Erhitzung erfolgt mittels einer Flamme 4, die von einem oder mehreren Brennern für Gas, Kohlen pulver oder <B>01</B> geliefert wird, und diese Flamme ist gegen die Oberfläche der Be schickung in der Mitte des Ofens gerichtet. Die Flamme soll aber die Ofenwände nicht berühren. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Flamme etwas nach oben verschoben, von der Achse des Ofenzylinders gerechnet, so dass sie vom Punkt C weiter entfernt ist als vom Punkt D.
Die Ofendrehrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Die Flamme erhitzt schnell die .Beschickung in dem Bereich zwischen den Punkten<I>A</I> und<I>B,</I> während in dem Be reich zwischen B und C. eine Kühlung der Oberfläche der Beschickung bewirkt wird, um das Ankleben der Beschickung an der Ofenwand im Punkte C oder in dem Bereich zwischen C und D zu verhindern, auch wenn die Beschickung einen durchgehend zähflüs sigen Zustand erreicht. und deshalb äusserst klebrig und leimartig wird.
Die Innenwand 2 des Ofens besteht aus einem Material mit wesentlich höherer Wärmeleitfähigkeit als sie die Schmelzmasse besitzt, damit eine genügende Wärmeablei tung erzielt wird.
Die erforderliche Kühlung kann durch verschiedene Mittel bewirkt werden, je für sich oder miteinander verbunden. So kann die Ofenwand durch Kühlung so kalt gehalten werden, dass sie eine genügende Wärmemenge von der Oberfläche der Beschickung auf- nimmt und dadurch bewirkt, dass diese Ober fläche infolge der Temperatursenkung ihre Klebrigkeit verliert, ehe sie während des Wälzens an den Berührungspunkt C kommt.
Die Wand muss ferner in dem Bereich zwi schen C und D noch Wärme von der gegen die Wand anliegenden Beschickungso13er- fläche aufnehmen, damit diese in dem Be reich C--C so kalt gehalten wird, dass sie an der Ofenwand nicht haften kann.
Die Kühlung der Ofenwand kann eben falls auf verschiedene Weise erfolgen. In einfacher Weise kann dies durch unmittel bares Bespritzen mit Wasser an der Aussen seite erzielt werden. Auch eine Kühlung durch eingelegte Kühlschlangen ist denkbar, aber in der Praxis teuer und schwierig. Die Ofenwand kann auch an der Innenseite ge kühlt werden. In einem Drehofen von der hier in Frage kommenden Bauart ist ja der freie Teil des.
Ofenfutters einer starken Wärmestraklung von der Flamme ausgesetzt und speichert deshalb Wärme auf, .die dann gewöhnlich an das Arbeitsgut durch Strah lung und Leitung übertragen wird.
Dies kann dadurch vermieden werden, dass die Ofenwand von innen durch einen Strom von verhältnismässig kalter Luft oder anderem Gas gekühlt wird, der zwischen die Flamme und die Ofenwand geschickt wird. Dieser kalte Gasstrom "beschattet" die Ofenwand gegen die strahlende Wärme, das heisst er nimmt wenigstens einen erheblichen Teil da von auf, und gleichzeitig nimmt der kalte Luft- oder Gasstrom von der Ofenwand einen Teil ihrer Oberflächenwärme durch unmit telbare Berührung auf.
Die vom Garnstrom aufgenommene Wärme braucht nicht verloren zu gehen, sondern kann für die Vorwärmung des Arbeitsgutes verwendet werden. Zweck mässig werden die aus dem Ofen entweichen den Rauch- oder Verbrennungsgase als Kühl gas verwendet, nachdem sie genügend abge kühlt worden sind. In vielen Fällen ist eine zusammengesetzte äussere und innere Küh lung zweckmässig, obwohl für gewöhnlich die innere Kühlung wärmewirtschaftlich vorteil hafter ist.
Wenn man fein verteiltes kaltes Arbeits gut geeigneter Feinheit zur Verfügung hat, kann es vorteilhaft sein, dieses in den Gas- oder Luftstrom derart einzuführen, dass sich dieser kalte Rohstoff auf die Beschickung in dem Bereich zwischen B und C niederschlägt. So kann man für -diese Kühlung das Arbeits gut verwenden, das im Ofen erhitzt wird, aber in gewissen Fällen können vorteilhaft auch andere Rohstoffe verwendet werden.
Wenn die Beschickung 3 aus nassem Ton be steht, kann ein fein zerstampftes. Mineral in den Luft- oder Gasstrom als Kühlmittel ein geführt werden. Die beiden :Stoffe ergeben dann zusammen das geschmolzene poröse Enderzeugnis.
Beim Erhitzen von Ton und Mineralien im Dreh- oder Schaukelofen kann man Klum pen oder zylinderförmige Schmelzkörper in einer Länge von mehreren Metern bilden, ohne dass jedoch diese Körper an der Ofen wand kleben. Die Durchführbarkeit desi Ver fahrens ist im wesentlichen auf die Erschei-' nung gegründet, dass das Arbeitsgut eine hohe Wärmeleitungsfähigkeit während des Erhitzungs.vorganges hat, bis die Ausdehnung durch Gase erfolgt, die in dem: Stoff ent wickelt oder freigemacht werden.
Mit dem Fortschreiten ,dieser Ausdehnung wird die Wärmeleitfähigkeit des Arbeitsgutes schnell herabgesetzt. In dem Masse, wie des sen spez. Gewicht durch die Ausdehnung vermindert wird, wird bei gleichbleibender Temperatur auch der Wärmeinhalt pro Volu meneinheit des Arbeitsgutes vermindert, was zur Folge hat, - dass es möglich wird, die Oberflächenkühlung des Arbeitsgutes in dem Bereich zwischen B und C zu erzielen, die für die Beseitigung der Klebrigkeit an der Oberfläche des.
Arbeitsgutes erforderlich ist. Das sich ausdehnende (porös werdende) Ar beitsgut hat ja eine wesentlich verminderte Wärmeleitfähigkeit, weshalb die Kühlung auf eine Oberflächenschicht beschränkt wird und nicht so tief in die Masse eindringt, während gleichzeitig die Ofeninnenwand eine wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit als die des sieh ausdehnenden Arbeitsgutes hat.
Durch dieses zusammengesetzte Erbit zungs- und Kühlverfahren kann das Arbeits gut, welches auf eine so hohe Temperatur er hitzt ist, dass es zäh wie Leim und äusserst klebrig ist, zum Rollen gebracht werden, ohne an einer Ofenwand aus Schamotte oder son stigem feuerfestem Stoff zu haften, obwohl das. Arbeitsgrit bei den bisher bekannten Ver fahren so fest an der Ofenwand kleben würde. dass die Ofenkammer in sehr kurzer Zeit durch zähen, klebrigen Stoff verstopft wer den würde.
Das nach der Erfindung hergestellte Er zeugnis kann nach beendigtem Brennen in be-- hannter @@Teise aus dein Ofen herausgenommen werden. Wird das Endprodukt zerkleinert, so hat es dasselbe Gefüge, wie wenn es auf einem Tisch im Tunnelofen nach einem bekannten Verfahren erzeugt worden wäre. Das poröse, klinkerahnliche Erzeugnis ist - genau wie das im Tunnelofenverfahren hergestellte für verschiedene Arten von Leichtbeton zum Bau von wärme- und schallisolierenden Wän den gut verwendbar.
Es ist besonders für feuerfeste Bauten und für schallisolierende Zwischenböden und Balkenlagen geeignet. Es ist in jeder Beziehung dem im Tunnelofen- prozess hergestellten gleichwertig. kann aber wesentlich billiger hergestellt werden.
Genau wie das im Tunnelofenprozess hergestellte Material besitzen die einzelnen Stücke des erfindungsgemäss hergestellten Erzeugnisses sehr verschiedene Elastizitätsmoduln, wo durch eine äusserst gute Sclia.llisolalion in Be tonplatten erzielt wird, welche unter Verwen dung des zerkleinerten Materials hergestellt sind, da. der Schall beim Durchgang durch Stücke von Beton mit sehr verschiedenen Elastizitätsmoduln stark gedämpft und ab sorbiert wird.
Das Verfahren nach der Erfin dung ermöglicht also die Herstellung eines billigen porösen, klinkerähnliclien Erzeug nisses, welches ebenso vorteilhafte wärme- und schallisolierende Eigenschaften hat wie die früher bekannten porösen Materialien (z. B. im Tunnelofen hergestellte), aber zu einem wesentlich niedrigeren Preis hergestellt werden kann.
Process for the manufacture of a porous, clinker-like product by heating clay or minerals or mixtures of both. The invention relates to a process for the production of a porous, clinker-like product by heating clay or types of rock (rock, minerals) or mixtures of both, the work being expanded by gases developed in it or released. It is known to heat such work goods to such a temperature
that it changes into a continuously viscous state. (see, for example, British Patent Nos. 256580 and 280567). There. but the work material is very sticky in this state, one was previously forced to perform the process in a tunnel oven (e.g. of the carousel type), the work material being placed loosely on a table that was moved forward through the tunnel oven.
But you can also spread the work in a sufficiently thin layer in the tunnel furnace to allow it the required expansion, and arrange combustible material between Ma and burn. Since the work piece has a very sticky, glue-like consistency when it reaches a temperature at which it changes into a consistently heavy melt state, it has so far been impossible to carry out the process in a rotating combustion chamber,
although apparently this could reduce costs very significantly.
In ovens with rotating combustion chambers (rotary ovens, rocking ovens), it was previously only possible to heat certain raw materials until they were sintered. In general, it was not possible to transfer the material to be worked in rotary ovens into the consistently heavy state, because otherwise the oven space would quickly become clogged by sticky material adhering to the oven walls.
On the other hand, fall when burning. in a rotatable combustion chamber (rotary kiln, rocking kiln), however, the very high costs for the shaping of the work goods, which are unavoidable in the tunnel kiln processes. As a result, a great reduction in the power consumption and the work force used is achieved, while at the same time a significant time saving is achieved.
The present invention relates to the practice of the above-mentioned process in a rotary or rocking furnace.
The invention consists; in that the raw material is heated to such a high temperature in a rotary or rocking furnace by means of a flame that burns over the melting material that the working material passes into the continuously viscous state in its entirety, the inner wall of the furnace being made of a material of substantial higher thermal conductivity than the work material has, and that part of the surface of the molten work material is cooled. that is in contact with the furnace wall or is about to come into contact with it for the purpose of preventing the molten material from sticking to the furnace wall.
As a result, the mass on its contact surfaces with the furnace wall or walls and close to it will be covered with a thin layer or skin which has cooled so far. that it doesn't stick to the oven wall. Although the mass - except for this thin skin - is in a consistently viscous state and is therefore extremely sticky, it is prevented from clogging the oven.
It has been proposed to arrange a porous jacket in rotating kilns, through the pores of which the combustion air or part of it is pressed into the furnace chamber, whereby a certain cooling of the jacket would be achieved.
In practice, however, this proposal is not usable in the heating of clay and minerals with expansion by gases escaping from the work material to achieve a porous, clinker-like product, because the porous jacket cannot dissipate the heat quickly enough, which is caused by radiation from the surface of the stretching mass will give abge to the furnace shell.
An embodiment of a Einrich device for performing the method according to the invention is shown in the accompanying drawing, which shows a cross section through a rotary kiln with loading located therein during heating.
In the drawing, 1 means the rotary furnace wall, which in the usual 'ice with a layer 2 of refractory material, for. B. Fireclay. is lined .. in the oven is. a charge 3 of clay or minerals or of both, with or without other additives, introduced.
The heating takes place by means of a flame 4, which is supplied by one or more burners for gas, coal powder or <B> 01 </B>, and this flame is directed against the surface of the loading in the middle of the furnace. The flame should not touch the furnace walls. As can be seen from the drawing, the flame is shifted slightly upwards, calculated from the axis of the furnace cylinder, so that it is further away from point C than from point D.
The direction of rotation of the furnace is indicated by an arrow. The flame quickly heats the charge in the area between points <I> A </I> and <I> B, </I> while in the area between B and C. the surface of the charge is cooled, to prevent the load from sticking to the furnace wall at point C or in the area between C and D, even if the load reaches a continuously viscous state. and therefore becomes extremely sticky and glue-like.
The inner wall 2 of the furnace consists of a material with much higher thermal conductivity than it has the melt, so that a sufficient heat dissipation device is achieved.
The required cooling can be effected by various means, either individually or in combination. The furnace wall can be kept so cold by cooling that it absorbs a sufficient amount of heat from the surface of the charge and thus causes this surface to lose its stickiness as a result of the temperature decrease before it comes to contact point C during rolling.
In the area between C and D, the wall must also absorb heat from the charging surface resting against the wall so that it is kept so cold in the area C - C that it cannot adhere to the furnace wall.
The furnace wall can also be cooled in various ways. This can be achieved in a simple manner by directly spraying water on the outside. Cooling using inserted cooling coils is also conceivable, but expensive and difficult in practice. The furnace wall can also be cooled on the inside. In a rotary kiln of the type in question here is the free part of the.
Oven lining exposed to strong heat radiation from the flame and therefore stores heat, which is then usually transferred to the work piece by radiation and conduction.
This can be avoided in that the furnace wall is cooled from the inside by a flow of relatively cold air or other gas which is sent between the flame and the furnace wall. This cold gas flow "shadows" the furnace wall against the radiant heat, which means that it absorbs at least a considerable part of it, and at the same time the cold air or gas flow from the furnace wall absorbs part of its surface heat through direct contact.
The heat absorbed by the yarn flow does not have to be lost, but can be used to preheat the work item. Appropriately, the flue or combustion gases escape from the furnace are used as cooling gas after they have been cooled sufficiently. In many cases, a combined external and internal cooling is expedient, although internal cooling is usually more advantageous in terms of heat.
If finely divided cold work of a suitable fineness is available, it can be advantageous to introduce this into the gas or air stream in such a way that this cold raw material is deposited on the charge in the area between B and C. The work that is heated in the furnace can be used well for this cooling, but in certain cases other raw materials can also be used to advantage.
If the charge 3 is made of wet clay, a finely mashed one can be. Mineral are introduced into the air or gas stream as a coolant. The two: substances then together form the molten, porous end product.
When heating clay and minerals in a rotary or rocking furnace, you can form lumps or cylindrical melted bodies several meters in length, but without these bodies sticking to the furnace wall. The feasibility of the process is essentially based on the fact that the material to be worked has a high thermal conductivity during the heating process until it is expanded by gases that are developed or released in the material.
As this expansion progresses, the thermal conductivity of the work item is rapidly reduced. To the extent that its sen spec. Weight is reduced by the expansion, the heat content per unit volume of the work item is reduced at the same temperature, which has the consequence - that it is possible to achieve the surface cooling of the work item in the area between B and C, which is necessary for removal the stickiness on the surface of the.
Work item is required. The expanding (becoming porous) work material has a significantly reduced thermal conductivity, which is why the cooling is limited to a surface layer and does not penetrate so deep into the mass, while at the same time the inner wall of the furnace has a significantly higher thermal conductivity than that of the expanding work material.
Through this combined eriting and cooling process, the work, which is heated to such a high temperature that it is tough as glue and extremely sticky, can be made to roll without stuck to a furnace wall made of fireclay or other refractory material adhere, although the working grit would stick so firmly to the furnace wall in the previously known Ver drive. that the furnace chamber would become clogged with tough, sticky material in a very short time.
The product made according to the invention can be taken out of your furnace after the firing has ended in be-- hannter @@ Teise. If the end product is crushed, it has the same structure as if it had been produced on a table in a tunnel furnace using a known process. The porous, clinker-like product is - just like the one produced in the tunnel kiln process for various types of lightweight concrete for the construction of heat and sound-insulating walls the well usable.
It is particularly suitable for fireproof buildings and for sound-insulating intermediate floors and beams. It is equivalent in every respect to what is produced in the tunnel kiln process. but can be produced much cheaper.
Just like the material produced in the tunnel kiln process, the individual pieces of the product produced according to the invention have very different moduli of elasticity, where an extremely good Sclia.llisolalion is achieved in concrete panels, which are made using the crushed material, there. the sound is strongly attenuated and absorbed when passing through pieces of concrete with very different moduli of elasticity.
The method according to the invention thus enables the production of a cheap porous, klinkerähnliclien product, which has just as advantageous heat and sound insulating properties as the previously known porous materials (z. B. manufactured in a tunnel kiln), but made at a much lower price can be.