DD72487B1

DD72487B1 - Method and device for the pneumatic-hydrothermal drying and firing of ceramic goods, silicate building materials and the like

Info

Publication number: DD72487B1
Authority: DD
Publication date: 1981-07-29

Description

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Title of the invention;

Verfahren und Einrichtung zum pneumatisch^hydrothermalen Тгоскпѳп und Brennen keramischer Güter, silikatischer Baustoffe und dgl·Method and device for pneumatic hydrothermal welding and firing of ceramic goods, siliceous building materials and the like

Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum pneumatisch-hydrothermalen Trocknen und Brennen kera-Kischer Güter; silikatischer Baustoffe und dgl· in einem eich geschlossenen Arbeitsprozeß·The invention relates to a method and a device for the pneumatic-hydrothermal drying and burning Kera-Kischer goods; silicate building materials and the like in a closed working process

Characteristic of the known technical solutions:

Es ist bekannt, daß durch Heißdampf trocknung іш Vergleich zur Heißlufttrocknung der erforderliche Zeitaufwand zum Trocknen verkürzt werden kann« In der Regel wird zur Heiß·* dampftrocknung unter Normaldruck und bei Heißdampf fremd·· bezug der technische Aufwand so groß^ daß ein Trocknen keramischer Güter nach diesem Verfahren ökonomisch nicht tragbar ist·It is known that by hot steam drying in comparison to the hot air drying, the time required for drying can be shortened. "As a rule, for hot · steam drying under normal pressure and superheated steam foreign ·· respecting the technical complexity so great ^ that drying ceramic goods economically not feasible according to this method

Des weiteren setzt die Heißdampf trocknung keramischer Gu-* ter in der Regel eine Heißverforaung voraus und macht damit Einschränkungen bei der Verwendung keramischer Rohstoffe erforderlich· Weiterhin wird bisher der Trocken- und Brenn·» prozeß keramischer Formlinge räumlich und zeitlich getrenntFurthermore, the superheated steam drying of ceramic substrates generally requires hot forging and thus makes restrictions on the use of ceramic raw materials necessary. Furthermore, the drying and firing process of ceramic shaped articles has hitherto been spatially and temporally separated

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durchgeführt· Das Brennen in einer wasserdampfangereicher« ten Atmosphäre ist zur Beschleunigung des Bronnprozesses aus der keramischen Praxis bekannt· Es wurde bereits vor-· geschlagen, den Wasserdampf als wesentlichen Brennparame·- ter zur Erzeugung neuer stofflicher Eigenschaften im kera·· wischen Gut zu verwenden«Burning in a water-vapor-rich atmosphere is known to accelerate the Bronn process from ceramic practice. It has already been proposed to use the steam as the essential fuel parameter for generating new material properties in the ceramic product "

Bei diesem pneuraatisch-ihydrotherraalen Brennen unter dem Einfluß überspannten« vorwiegend im Oberdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden Wasserdampfs kommt es zur Hydrother-» ealsynthese z· T· neuer Mineralgesellschaften im z· B· ke·» ramischen Scherben·In this pneuraatic-hydrothermal burning under the influence of super-imposed water vapor, which is predominantly in the upper pressure relative to the atmosphere, there is the hydrothermal synthesis of new mineral communities in the z. B. ceramics.

Durch die bisher übliche Trennung des Trocken·» und Brenn— Prozesses ergeben sich sehr lange Behandlungszeiten in den einzelnen technologischen Abschnitten, die zu ungünstigen wärmetechnischen Bedingungen im gesamten Prozeß und zu einem arbeitsintensiven Aufwand bei der Herstellung von beispielsweise Mauerziegeln, Dachziegeln und anderen kera-» Bischen Materialien führen·The previously customary separation of the drying and firing process results in very long treatment times in the individual technological sections leading to unfavorable thermal conditions throughout the entire process and to a labor-intensive effort in the production of, for example, bricks, roof tiles and other kera- » Bischen materials lead ·

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist ѳз_г eine technologische Neugestaltung des Trocken-· und Brennprozesses und darait eine Erhöhung der Durchsatzleistung und eine Verbesserung der Wareewirtschaft sowie eine optimale Anpassung des Gesaratprozesses an die Bedingungen der Mechanisierung und Automa-« tisierung zu erreichen·The aim of the invention is _ѳз г a technological redesign of the drying and firing process and · darait an increase in throughput and improved Wareewirtschaft and optimum adaptation of the Gesaratprozesses to the conditions of mechanization and automation "to achieve mation ·

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknung und das Brennen vorzugsweise keramischer Produkte unter Aus··The invention is based on the object of drying and firing preferably ceramic products under Aus ···

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nutzung vorwiegend der Hydrothermalsynthesen ira überkritischen Temperaturbereich dos Wasserdampfes in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß innerhalb eines Aggregates vor-» zunehmen.The use of hydrothermal syntheses predominantly in the supercritical temperature range of water vapor in a self-contained working process within an aggregate.

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 von etwa 1 bis 160 ⁰C erwärmt wird» Der dabei entweichende Wasserdaspf baut über dem Gut eine wasserdampfhaltige Atmosphäre auf, deren Gesaratdruck über ihre Temperatur regelbar ist·According to the invention, this object is achieved in that the treated to be treated, mainly wet material on condition of suitable stability basket car in the device and there gradually heated to a temperature of about 1 to 160 ⁰ C. »The escaping water vapor builds on the estate water vapor-containing atmosphere whose Gesaratdruck is regulated by their temperature ·

Nach einem vorgegebenen Temperatur-Zeit-Prograsim wird nach Beendigung des Trockenprozesses allmählich in den Brenn-· prozeß übergeleitet. Die stark wasserdarapfhaltige Atmosphäre wird bis zur erforderlichen Garbrandteraperatur, die zwischen 600 und 950 ⁰C, vorzugsweise bei 750 ⁰C liegt, beibehalten. Der notwendige Wasserdampfpartialdruck von 0,1 bis 6 at wird durch entsprechende Einstellung von Gas-Überströmventilen vorqeqeben.After a predetermined temperature-time-Prograsim is gradually transferred after completion of the drying process in the combustion process. The strong wasserwasserapfhaltige atmosphere is maintained until the required Garbrandteraperatur which is between 600 and 950 ⁰ C, preferably at 750 ⁰ C. The necessary water vapor partial pressure of 0.1 to 6 at is achieved by appropriate adjustment of gas overflow valves.

Oas 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 Druckraantols, der mit einer wärraeisolierenden Schicht versehen ist, sind Heizleiter, Ventilatoren und am Druckmantel Gas-Oberströmventile angeordnet.Oas method is carried out in a device which consists according to the invention of a pressure chamber * which is open on one side and can be closed by a gas-tight closure device here. Within the Druckraantols, which is provided with a heat-insulating layer, heating conductors, fans and the pressure jacket gas overflow valves are arranged.

Der Innenraum der Einrichtung ist so ausgestaltet, daß das zu behandelnde Gut, auf entsprechend ausgebildete Einsatzvorrichtungen gestapelt, ein- und ausgebracht werden kann·The interior of the device is designed so that the material to be treated, stacked on appropriately trained insert devices, and can be applied ·

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AusführungsbeispieletAusführungsbeispielet

Oie Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden· In der dazugehörigen Zeichnung zei·· gen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. In the attached drawing:

Fig· Ij den Querschnitt der Einrichtung Fig· 2j den Längsschnitt der Einrichtung Fig· 3* ein Teraperatur-Zeit^Prograram des kombiniertenFig. 1j shows the cross-section of the device Fig. 2j the longitudinal section of the device Fig. 3 * a teraturature time ^ prograram of the combined

Trocken-Brennprozesses Fig· 4: ein Temperatur~Zeit-»Programra bei Einsatz von wasserarm getrocknetem EinsatzgutDry firing process Fig. 4: a temperature-time »programra when using low-dry-dried feedstock

Example 1:

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einem gas-« dichten Druckmantel 1+ der mit einer wärmeisolierenden Schicht 2 und Gas-Qberströmventilen 3 zum Regulieren des Wasserdampf~Gas«Oberdruckes in der Einrichtung versehen ist· Dieser Oberdruckbehälter erhält stirnseitig eine gas·* dichte Verschlußvorrichtung 4·The device according to the invention consists of a gas-tight pressure jacket 1+ which is provided with a heat-insulating layer 2 and gas overflow valves 3 for regulating the steam vapor pressure in the device. This top pressure vessel receives a gas-tight sealing device 4 on the front side.

Die VYärroezuführung erfolgt durch Elektroenergie über elektrische Heizleiter 5, die an der Innenwandung der Einrichtung angebracht sind· Ober Ventilatoren werden die Wärme— öbertragungsverhältnisse innerhalb dos Oberdruckbehälters durch erzwungene Konvektion kontrollierbar gestaltet, indem das Wasserdarapf~Gas«Geraisch zur Wärmeabgabe durch Hohlräume im oder zwischen dem auf Korbwagen gestapelten Einsatzgut 7 hindurchgedrückt und danach zur Wärmeaufnahme an den elek~ trischen Heizleitern 5 zwangsweise vorbeigeführt wird· Durch die Ventilatorenachsen kann zusätzlich wahlweise ein Freradges (z· B. Kühlluft) zur z· B« Zwangskühlung in den Druckbehälter eingebracht werden· Die Einrichtung arbeitet diskontinuierlich* vorzugsweise in Verschaltung mehrerer Ofen zu einer Batterie*The VYärroezuführung is carried out by electrical energy via electrical heating 5, which are attached to the inner wall of the device · Upper fans, the heat transfer conditions within the upper pressure vessel by forced convection made controllable by the Wasserdarapf ~ Gas «Geraisch for heat transfer through cavities in or between the Pressed through on basket wagon insert 7 and then forcibly fed to the electrical heat conductors 5 for heat absorption · A Freradges (z. B. cooling air) for z · B «forced cooling can be introduced into the pressure vessel by the fan axes additionally · The device works discontinuously * preferably in interconnection of several furnaces to one battery *

Das Brenngut 7 wird auf gasdurchlässig gestaltete Korb-The kiln 7 is placed on gas-permeable basket

« 5 m «5 m

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wagen 8 gestapelt und zur Behandlung entsprechend dem er·» findungsgeaäSen Verfahren in die Einrichtung eingebracht. Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Temperatur-Zoit-Prograam wird die Einrichtung mit feuchten, z· B. 50 C heißen Ziegelrohlingen besetzt und über die gasdichte Verschlußvor«» richtung 4 gasdicht abgeschlossen«8 are stacked and introduced into the facility for treatment according to the invention. According to the temperature zoom program shown in FIG. 3, the device is filled with moist, for example, 50 C hot brick blanks and sealed in a gas-tight manner via the gas-tight closure advancing device 4.

Worden die Gas-Überströmventile 3 auf einen inneren Gasdruck von beispielsweise 2 at eingestellt» so baut sich beim Er·· wärmen der Einrichtung bei nur geringfügigem Wasserentzug aus des feuchten Einsatzgut 7 ein Wasserdampfpartialdruck auf, dar den Trocknungsabschnitt a - b ergibt· Erreicht der gesamte Wassardampf-Gas-Oruck іш Innern der Einrichtung 2 at_t so strömt der weiterhin entstehende Wasserdampf über die Gas-Oberströraventile 3 ab· Da die ira Innern der Ein-· richtung vorhandenen Fremdgase, wie z. B· die bei der Be« Schickung 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 Ofengas— phase ein Wasserdampfdruck von 2 at» entsprechend dem Sät— tigungsdampfdruck des Wassers bei 120 ⁰C, aufgebaut.When the gas overflow valves 3 are set to an internal gas pressure of, for example, 2 atm., A partial pressure of water vapor builds up on warming the device with only slight removal of water from the moist input material 7, which results in the drying section a-b Wassardampf-Gas-Oruck іsh inside the device 2 at _t so continues to emerge the resulting steam via the gas upper flow valves 3 · Since the inside of the interior of the device existing foreign gases such. If the air introduced during the loading or the degassing products of the feedstock 7 become negligibly small as the drying progresses, a steam pressure of 2 atm. At a product temperature of 120 ° C. in the furnace gas phase, corresponding to the saturation vapor pressure of water at 120 ⁰ C, built.

Im folgenden Trocknungsabschnitt b — с wird die zugeführte Wärme zur Verdampfung des Wassers aus dem Einsatzgut 7 auf»· gebraucht, das Einsatzgut 7 nahezu isothers getrocknet und der entsprechende Wasserdampf aus dem Innern der Einrichtung mit einem Druck von 2 at und einer Temperatur, die beisf tet.In the following drying section b - с the supplied heat to evaporate the water from the feedstock 7 is used, the feed material 7 is dried almost isothers and the corresponding water vapor from the interior of the device with a pressure of 2 at and a temperature, the beisf tet.

beispielsweise nur wenig mehr als 120 C beträgt, abgeiei—example, only slightly more than 120 C, abiei-

Nach Beendigung dieses annähernd isotherm verlaufenden Trocknungsabschnittes b ~ с wird im Trocknungsabschnitt с - d das Restwasser bei steigender Guttemperatur ausgetrieben und nach beendeter Trocknung im ersten Brennab·· schnitt d ·>. β das Brenngut 7 auf beispielsweise 750 ⁰C er« wärmt. Dabei entsteht wiederum durch die Entwässerung derAfter completion of this approximately isothermal drying section b ~ с, in the drying section с - d, the residual water is expelled as the temperature rises and, after completion of drying, in the first firing section d. β heats the kiln 7 to 750 ^° C., for example. This in turn is caused by the drainage of

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Топшіпѳгаіѳ Wasserdampf, der auf gleiche Weise wie bei der Trocknung a -» d aus der Einrichtung abgeführt wird·Топшіпѳгаіѳ water vapor, which is discharged from the device in the same way as during drying a - »d ·

Der Garbrand im Brennabschnitt e -» f erfolgt anschließend bei 2 at Wasserdampf-Gas-Druck im Innern der Einrichtung und bei beispielsweise 750 °C· Die Abkühlung des Brenngutes 7 erfolgt im Brennabschnitt f « g und kann durch entsprechende wärmetechnische Dimensionierung der Einrichtung oder durch Zwangskühlung beschleunigt werden·The cooking firing in the firing section e - »f then takes place at 2 atm water vapor pressure inside the device and at, for example, 750 ° C. The cooling of the firing material 7 takes place in the firing section f g and can be done by appropriate thermal dimensioning of the device or by Forced cooling to be accelerated ·

Oer gesamte kombinierte Trocken- und Brennprozeß a -· dj d ·» g wird über die Temperatur der Wasserdarapf^Gas^Phase im Innern der Einrichtung gesteuert und/oder geregelt.The total combined drying and firing process a-dj dg is controlled and / or regulated via the temperature of the water drainage gas phase inside the device.

Example 2:

In einem weiteren Beispiel wird die Anwendung des Verfahrens bei Einsatz von wasserarra getrockneten Rohlingen beschrieben (Fig. 4).In a further example, the application of the method is described when using water-dried blanks (FIG. 4).

Oas Brenngut 7 wird auf gasdurchlässig gestaltete Korbvva-» gen 8 gestapelt und zur Behandlung entsprechend dem erfin·» dungsgemäßen Verfahren in die Einrichtung eingebracht· Die Einrichtung wird mit in einer Kammertrocknung auf eine Restfeuchte von « *- 3 % getrockneten Formungen besetzt und mittels der gasdichten Verschlußeinrichtung 4 gasdicht ab*· geschlossen« Das Brennen der eingesetzten Formlinge erfolgt bei einer Temperatur von 775 ⁰C und einem Oberdruck von 0,001 at·Oas firing material 7 is stacked on gas permeable Korbvva- gene 8 and introduced for treatment according to the inventive method in the device · The device is filled with dried in a chamber drying to a residual moisture content of « * - 3 % moldings and by means of gas-tight seal means 4 gas-tight * · closed "the firing of the blanks used is carried out at a temperature of 775 ⁰ C and at a top pressure of 0.001 ·

Claims

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Erfindunqsanepröche

i, a process for the pneumatic hydrothermal drying and firing of ceramic goods, silicate building materials and the like in a combined drying / firing process (a), characterized in that the predominantly ceramic products to be treated are present in an indirect manner heated, sealed gas-tight aggregate initially without significant removal of water to a temperature of 1 to 160 ⁰ C heated (a - »b) and then with steam tempera doors from 1 to 200 ⁰ C and water vapor partial pressures of 0.1 to 6 at (b - · d) and then heating the thus dried material to a temperature between 600 to 950 ⁰ C (d - »e), under steam partial pressures of oil to 6 at and maintaining this temperature of the garnish takes place (e <- f), wherein during the entire combined process (a "g) the water vapor escaping from the inputting or firing material (7) in the drying phase (a ·· d) as drying agent and in the firing phase (d - g) as out decisive burning parameter is exploited by the fact that it is within the gas-tight closed device under an upper pressure up to 6 at, by means of fans (6) to produce a convective heat and mass transfer by the used, mainly formed as a hollow product - »/ Brenngut (7) , Pressed through and reduced in mass according to the upper pressure to be maintained ·

2. Method according to claim 1, characterized in that the entire combined drying and firing process (a-d; dg) is controlled and / or regulated exclusively by the temperature of the water vapor-gas phase inside the device.

3 · The method of claim l and 2, characterized in that when dry-kiln kiln firing the firing process

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(d - g) rait shortened drying process (b - с) and in an anhydrous kiln dried the firing process without previous drying process and both processes without supplying water vapor from a foreign process, using only the resulting in the drainage of clay minerals water vapor occurs.

4 · Device for carrying out the method according to claim 1 to 3, characterized in that within a pressure jacket (1) # on its inside with a heat-insulating layer (2) is provided, for example, electrical heating conductors (5) and one or nehrore fans ( 6) and on the pressure jacket (l) gas-Oberströiuventile (3) are arranged and that on one side a gas-tight closure device (4) is mounted ·

5 · Device according to claim 4, characterized in that in the interior gas-permeable formed basket wagon (8) with the insert / Brenngut (7) and be applied «

6 · Device according to claim 4 and 5; characterized gekennzeich "net _f that several individual ovens may be formed by wiring to a battery ·

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