DE10163802A1

DE10163802A1 - Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Formkörpern

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Publication number: DE10163802A1
Application number: DE2001163802
Authority: DE
Original assignee: NTK TECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: NTK TECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum, insbesondere von im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulaten, umfassend die folgenden Schritte: Trocknen der Grünlinge, Kalzinieren der Grünlinge, Aufschäumen der Grünlinge, Abkühlen der aufgeschäumten Formlinge, wobei die Grünlinge während des Aufschäumens in dünnen möglichst gleichmäßig hohen Schüttungen bewegt, vorzugsweise schonend gerollt werden, wobei sämtliche Grünlinge im wesentlichen gleichzeitig durch Wärmeeinwirkung, insbesondere einen spontanen Wärmeschock, aufgeschäumt werden und durch eine Vorwärtsbewegung zum Ende der Aufschäumzone transportiert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum, insbesondere einem im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulat, mit einer ersten Zone zur Trocknung der gebildeten Grünlinge, einer zweiten Zone zur Kalzinierung der getrockneten Grünlinge, einer dritten Zone zur Aufschäumung bzw. Blähung der Grünlinge und einer weiteren Zone zur Abkühlung der aufgeschäumten Formlinge, wobei die Grünlinge zumindest in der dritten Zone zusätzlich zu einer Vorwärtsbewegung eine in etwa senkrecht zu dieser gerichtete Hin- und Herbewegung ausführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum, insbesondere von im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulaten, umfassend die folgenden Schritte: Trocknen der Grünlinge, Kalzinieren der Grünlinge, Aufschäumen der Grünlinge, und Abkühlen der aufgeschäumten Formlinge. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum insbesondere von im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulaten mit einer ersten Zone zur Trocknung der gebildeten Grünlinge, einer zweiten Zone zur Kalzinierung der getrockneten Grünlinge, einer dritten Zone zur Aufschäumung bzw. Blähung und Verfestigung der Grünlinge, und einer weiteren Zone zur Abkühlung der aufgeschäumten Formlinge.

In der Technik werden Grünlinge aus einem Mineralschaum mit einer Ausgangs- Rohdichte von 0,7 bis 1,5 g/l in Produktionseinrichtungen, die aus einem oder mehreren Öfen bestehen können, zunächst erwärmt, und schließlich bei Erreichen der Erweichungstemperatur der betreffenden mineralischen Mischung und der Reaktionstemperatur des Treibmittels zu Formkörpern, meist zu Granulaten gebläht. Die so erreichbaren Schüttgewichte sind abhängig von der Korngröße und liegen über 150 g/l, in der Praxis meist zwischen 150 g/l und 500 g/l.

Grünlinge im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen die ungeblähten Formlinge bis nach der Kalzinationsstufe umfassen.

Die bekannten Verfahren haben hierbei verschiedene gravierende Nachteile, insbesondere können die Prozessbestimmungen nicht genau gesteuert werden. Die mit den bekannten Anlagen erzielten Produkte weisen daher verschiedenste Nachteile vor allem hinsichtlich ihrer Qualität auf, so dass ihr Einsatzbereich auf nur wenige, meist geringwertige Anwendungen beschränkt ist. Insbesondere werden z. B. nach dem Stand der Technik hergestellte Mineral- und/oder Glasschaum-Produkte bei hochwertigen Anwendungen, wie z. B. bei Werkstoffen im Flugzeugbau, im Maschinen- und Fahrzeugbau und bei Werkstoffen mit besonders hohen Anforderungen im Bauwesen, beispielsweise hochfestem Beton, bis heute nicht verwendet.

Ein hierbei häufig auftretendes Problem ist, dass die Form der gemäß der bekannten Verfahren hergestellten runden Mineralschaumkörpern von der zu erzielenden geometrisch exakt runden Form in der Regel stark abweicht, es entstehen vielmehr stark deformierte Produkte. Diese Deformierung ist darauf zurückzuführen, dass die Produkte direkt nach dem Blähen sehr weich und daher sehr leicht deformierbar sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist, dass bei ihnen die beim Blähen erfolgende Erhöhung des Ausgangsvolumens der Grünlinge um ein Vielfaches zu einer entsprechenden Erhöhung des Füllgrades in der Blähstufe und in den nachgeschalteten Stufen des Ofens führt. Da der Formling, wie bereits erwähnt, in der Blähzone erweicht, führt das zu Verformungen und Verklebungen bzw. Versinterungen der entsprechenden Schaumkörperprodukte. Häufig hat dies sogar Störung in Form von Verstopfungen des Ofens durch Agglomeration und durch die Bildung großer Klumpen zur Folge.

In der Praxis wird einer solchen Störung des Produktionsablaufs unter anderem dadurch präventiv entgegen gesteuert, dass der Massestrom durch die Anlage solange reduziert wird, bis diese Störungen nicht mehr auftreten. Eine solche Reduktion führt jedoch einerseits zu einem zu geringen Durchsatz und andererseits zu sehr hohen Produktionskosten.

Ein anderer häufig praktizierter Ausweg besteht darin, ein Produkt, das schwerer als das optimale Produkt ist, herzustellen. Dieses Produkt hält frisch gebläht in der Blähzone höhere Drücke aus, hat jedoch den Nachteil des höheren Schüttgewichts verbunden mit geringerer Dämmwirkung. Die solchermaßen hergestellten Produkte sind folglich für hochwertige Anwendungen nicht geeignet.

Es wurde ferner in der DE 195 20 623 vorgeschlagen, den Blähvorgang zur Entlastung der Kugeln in der Blähzone auf einer Folie, vorzugsweise einer hitzebeständigen Metallfolie, die mittels Rollen horizontal durch einen Ofen getragen wird, durchzuführen. Mit dieser Vorrichtung können zwar mit hoher Durchlaufgeschwindigkeit und bei geringer Schichthöhe maßhaltige kugelförmige Formkörper erzeugt werden, jedoch stellen sich bei höheren Ofentemperaturen Materialprobleme bei den Metall-Folien ein, die bisher nicht überwunden werden konnten.

Zu diesen Problemen zählt insbesondere, dass durch die stoffliche Zusammensetzung der Blähkörper die Schwermetall-Anteile hitzebeständiger Stähle, insbesondere Chrom und Nickel, unter Blähbedingungen von den herzustellenden Produkten aufgenommen werden. Sie wandern in das Produkt, wo sie sich an der Oberfläche akkumulieren, und durch Schwermetallkontaminationen das Produkt unbrauchbar machen können. Unbrauchbare mit Schwermetall kontaminierte Produkte werden hierbei bereits optisch an grüner oder gelblicher Verfärbung erkennbar, und müssen in manchen Fällen sogar als Sondermüll entsorgt werden.

Wie oben bereits ausgeführt sind die Qualitätsanforderungen an Schaumkörper aus Mineralschaum stark gestiegen. Hierbei spielt die geometrisch exakte Maßhaltigkeit der vorzugsweise kugelförmigen Mineralschaumkörper bei ihrer Anwendung in technisch hochwertigen Produkten eine entscheidende Rolle. Die einzelnen Formlinge sollen so rund wie möglich sein, denn nur dann können sie mit geringem Bindemitteleinsatz und mit hoher Packungsdichte bei nur wenigen Fehlstellen in der Packung eines Werkstoffes oder eines Werkstückes verarbeitet werden.

Darüber hinaus ist es stark gewünscht, die Schüttdichte des Mineralschaumformlings weiter zu senken, um so immer leichtere Produkte herzustellen. Soll die Schüttdichte hierbei bis auf einen Wert von ca. 50 g/l gesenkt werden, erhöht sich das Durchsatzproblem aufgrund der erhöhten Neigung zu Verstopfungen, insbesondere bedingt durch die emorme Volumenvergrößerung der Grünlinge, erheblich. Das Problem potenziert sich sogar, wenn man berücksichtigt, dass sehr leichte Grünlinge in der Erweichungs- und Blähphase eine sehr niedrige Druckfestigkeit aufweisen und bei einer größeren Schichthöhe im Ofen zur Verformung und schließlich zum Verbacken und zur Klumpenbildung neigen.

Alle derzeit bekannten Öfen, z. B. Drehrohröfen, können deshalb Mineralschaumprodukte wirtschaftlich nur im oben genannten Dichtebereich zwischen 150 g/l und 500 g/l produzieren.

Die Herstellung von sehr leichten Schaumkörpern aus Mineralschaum, insbesondere im Schüttgewichtsbereich von 50 g/l bis ca. 150 g/l wird aus diesem Grund in der Praxis, anders als die Herstellung von Schaumkörpern im Bereich von 150 g/ bis ca. 500 g/l, nicht in kontinuierlichen Durchlauföfen, beispielsweise Drehrohröfen, sondern in Flugstromöfen, beispielsweise in Fallschachtöfen, durchgeführt. Dies hat erhebliche Nachteile zur Folge, da durch die Ofenhöhe, durch die Gasströmung und durch die Korngröße die Flugbahn der Grünlinge definiert ist und nicht den jeweiligen Prozessparametern angepasst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers aus einem Mineral- und oder/Glasschaum, insbesondere eines im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulats zur Verfügung zu stellen, mit welchem die bekannten Nachteile vermieden werden, und bei welchem insbesondere eine hohe Maßhaltigkeit der Produkte erzielt wird.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens der oben genannten Gattung dadurch gelöst, dass die Grünlinge während des Aufschäumens in dünnen möglichst gleichmäßig hohen Schüttungen bewegt, vorzugsweise schonend gerollt werden, wobei die Grünlinge im wesentlichen gleichzeitig durch Wärmeeinwirkung, insbesondere schockartige Wärmeerhöhung, aufgeschäumt und durch eine Vorwärtsbewegung zum Ende der Aufschäumzone transportiert werden.

Da die Grünlinge während des Aufschäumens nur in dünnen Schüttungen vorliegen ist es erfindungsgemäß möglich gezielt auf jeden Grünling Einfluss zu nehmen. Hierbei stellt die gleichzeitige Bewegung der Grünlinge sicher, dass die Grünlinge nicht nur einseitig wärmebehandelt werden, sondern dass eine homogene Wärmeverteilung in jedem einzelnen Grünling, wie auch in der gesamten Schüttung, vorliegt. Insbesondere die schockartige Wärmeerhöhung stellt hierbei eine gezielte Kontrolle des Aufschäumens sicher. Die Grünlinge werden hierbei zwei unterschiedlichen Bewegungsabläufen unterworfen, einerseits einem schonenden Rollen, andererseits einer Vorwärtsbewegung. Diese Bewegungsabläufe stellen in Kombination eine gute Vereinzelung der Grünlinge sicher, so dass die einzelnen Prozessparameter gezielt auf jeden einzelnen Grünling ausgeübt werden können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erstmals die Herstellung eines hochwertigen Mineralschaum-Kugel-Produkts bei hohen Durchsätzen ermöglicht, das sich durch definierte und konstante Parameter, zum Beispiel Schüttgewicht, Rohdichte, Formgenauigkeit, minimale, durchschnittliche und maximale Porengröße bzw. Dicke der Porenwände, Oberflächenbeschaffenheit, Oberflächenverglasung, Korn-Druckfestigkeit nach DIN 4226, Teil 2, isostatische Druckfestigkeit, Infiltrationsfaktor, chemische und thermische Beständigkeit, Alkaliverhalten im Zement, Kalk etc., auszeichnet. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Produkt, ist daher auch für den Einsatz bei hochwertigen Anwendungen geeignet.

Vorteilhafterweise können die Grünlinge zusätzlich zur Vorwärtsbewegung einer zu dieser im wesentlichen senkrechten oder annähernd senkrechten Pendelbewegung unterworfen wird. Bei dieser Ausführungsform werden die beiden in Axialrichtung wirkenden Bewegungsabläufe der einzelnen Grünlinge miteinander kombiniert, so dass die Verweilzeit der einzelnen Grünlinge im Bereich des Aufschäumens verkürzt werden kann und trägt somit gleichzeitig zur Kostensenkung des Verfahrens durch Optimierung des Durchsatzes bei.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Formlinge direkt nach dem Aufschäumen und noch vor dem Abkühlen verfestigt werden. Durch die spontane Verfestigung der aufgeschäumten Formlinge wird deren Form quasi eingefroren und eine ausreichende Stabilität der Formlinge erzielt, um hier eine Verformung durch benachbarte Formlinge auszuschließen.

Vorteilhafterweise kann die Verfestigung durch Steuerung der Temperatur in dem Verfestigungsbereich durchgeführt werden.

Hierbei kann die Verfestigung durch das Aufblasen von kälterer Luft erzielt werden. Die Verfestigung durch kältere Luft stellt ein sehr einfaches und damit kostengünstiges Mittel zur Durchführung der vorliegenden Erfindung dar.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Vorwärmen unter reduzierenden Bedingungen, das Aufschäumen unter oxidierenden Bedingungen und das Verfestigen unter weniger stark oxidierenden Bedingungen erfolgen, die geringer sind als die während des Aufschäumvorganges. Diese Ausführungsform trägt der sich insbesondere durch die Wirkung der sich verändernden Atmosphäre während der Wärmebehandlungen Rechnung.

Hierbei muss berücksichtigt werden, dass die in Bezug auf die Grünlinge eingesetzten Rohstoffe überwiegend Oxide sind, die in verschiedenen Oxidationsstufen vorliegen. Infolge der jeweiligen Oxidations- bzw. Reduktionsbedingungen unter der jeweilig vorherrschenden Temperatur ändern die Oxide ihre Wertigkeit und ihren Aggregatzustand. Dieser Wechsel folgt dem Wechsel der Ofenraumatmosphäre und den Veränderungen des Redoxpotentials im Produkt und ist stofflich bedingt stark temperaturabhängig. Die Redoxbedingungen werden einerseits durch organische Bestandteile, durch Metalle und andere Stoffe mit niedrigerer Oxidationsstufe, die alle reduzierend wirken und andererseits durch Stoffe mit höheren Oxidationsstufen, die oxidierend wirken, wechselhaft beeinflusst.

Ein typischer Vertreter für Redox-Wechsel sind die Eisenverbindungen (Fe/FeO/Fe₂O₃/Fe₂O₄), wie sie in fast allen Rohstoffgemengen für Mineralschäume vorkommen. Es können alle Oxidationsstufen gleichzeitig vorliegen. Bei bereits sehr geringen Änderungen der Reaktionsbedingungen in Richtung der Oxidation werden die betreffenden Oxidationsstufen aufoxidiert; bei geringen Änderungen in Richtung Reduktion werden sie reduziert. Hierbei wirkt Eisen (II) z. B. als Reduktionsmittel und Eisen (III) als Oxidationsmittel.

Es ist bekannt, dass die Redoxbedingungen zu eutektischen Reaktionen der mineralischen Stoffkomponenten führen können, d. h. die Erreichung der Schmelzzone ist nicht allein von der Prozesstemperatur abhängig, sondern auch von der Nähe der Rezeptur und der Oxide zum Eutektikum. Unter diesen Bedingungen kann sich die relevante Schmelztemperatur bei unkontrollierten und/oder ungünstigen Bedingungen sogar bei konstanter Prozesstemperatur sprunghaft ändern. Das führt zu schweren Produktmängeln, da eine optimale Schaumbildung, bei der sich kleine und gleichmäßige Poren bilden, nur bei einer genau eingestellten Viskosität der Schmelze stattfinden kann. Sinkt z. B., bedingt durch Eutektika-Bildung, die Viskosität unter das Optimum, dann sind die Porenwände dem Blähdruck nicht mehr gewachsen, obwohl die Prozesstemperatur richtig sein kann. In diesem Fall vereinigen sich viele kleine zu wenigen großen Poren, ein Vorgang der zu einer starken Qualitätsminderung der Endprodukte führt.

Hierbei hat sich bewährt, wenn die reduzierenden bzw. oxidierenden Bedingungen sowohl in der Ofenatmosphäre wie auch im Grünling aufrechterhalten werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass überall im Produkt das gleiche Redoxpotential vorliegt.

Vorteilhafterweise können die Prozessparameter jedes einzelnen Schrittes, insbesondere die Dauer, Temperatur, Atmosphäre sowie Redoxbedingungen, d. h. die im Material und in der Atmosphäre gleichzeitig ablaufenden Oxidationen und Reduktionen, gesondert eingestellt werden. Durch die gezielte Einstellung der Prozessparameter jedes einzelnen Schrittes ist es möglich, auf das Produkt zu jedem Zeitpunkt während der Herstellung gezielt Einfluss zu nehmen, so dass die Prozessführung präzisiert und gleichzeitig vereinfacht werden kann, und Prozessparameter innerhalb enger Grenzen gewählt werden können. Auf diese Weise wird ein sehr enges Eigenschaftsprofil der herzustellenden Formlinge sichergestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die einzelnen Prozessschritte getrennt voneinander durchgeführt werden. Die Trennung der einzelnen Schritte erleichtert zusätzlich die gezielte Einflussnahme auf die Prozessparameter jedes einzelnen Verfahrenschrittes. Insbesondere wird hierdurch gewährleistet, dass bestimmte Prozessbedingungen zum Beispiel die Temperatur, nicht unkontrolliert in den nächsten Schritt übertragen werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass Formkörper mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis zu 20 mm hergestellt werden. Ferner können Formkörper mit einem Schüttgewicht von 10 g/l bis ca. 500 g/l insbesondere im Bereich von 50 g/l bis 150 g/l hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit Formkörper mit einem vorbestimmten sehr kleinen Durchmesser und sehr geringen Schüttgewichten herzustellen, die für die verschiedensten Anwendungen geeignet sind.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Mineral- und/oder Glaszusammensetzung im wesentlichen kein Flussmittel und im wesentlichen keine organischen Zusätze enthält.

Durch den durch die Erfindung ermöglichten weitgehenden Verzicht auf Flussmittel, wie z. B. Glasmehl, Wasserglas oder dergleichen bei der Gemengezusammensetzung, die völlige oder zum mindestens weitgehende Abwesenheit von organischen Zusätzen, insbesondere von organischen Blähmitteln, wird die Bildung von vorzugsweise kugelförmigen Produkten mit gleichmäßig kleinen Poren durch eine Bindung der Grünlinge nahezu ausschließlich durch Zugabe von Wasser erreicht. Auch die vorsorgliche Umhüllung der Grünlinge mit einem Trennmittel wird so ermöglicht, weil die Bindekräfte hierfür ausreichen.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Temperatur zunächst langsam erhöht wird, anschließend im Bereich des Kalzinierens in etwa bis zu Sintertemperatur schneller als zuvor erhöht wird und während des Ausschäumens abrupt bzw. sehr schnell bis in etwa auf die Blähtemperatur der sich bildenden Schmelze der Mineral- und/oder Glaszusammensetzung erhöht wird. Dieses ausgewählte Temperaturprofil stellt sicher, dass ein formstabiles Produkt erhalten wird. Hierbei wird die Temperatur zu Beginn des Verfahrens langsam erhöht, um eine vollständige Durchwärmung der einzelnen Formkörper zu gewährleisten, wohingegen während des Aufschäumschrittes die Temperatur sehr schnell erhöht wird, um sicher zu stellen, dass alle Produkte gleichmäßig und gleichzeitig aufgeschäumt werden. Durch die abrupte Temperaturerhöhung wird darüber hinaus die Ausbildung sehr gleichmäßiger Poren in den einzelnen Grünlingen sichergestellt.

Vorteilhafterweise kann die Temperatur während des Trocknens mit 4°C/min bis 20°C/min, vorzugsweise 5°C/min bis 10°C/min erhöht werden, während des Kalzinierens mit 12°C/min bis 120°C/min, vorzugsweise 20°C/min bis 60,°C/min. während des Aufschäumens mit 23°C/min bis 175°C/min, vorzugsweise 35°C/min bis 117°C/min. Während des Verfestigens kann eine Senkung der Temperatur mit 33°C/min bis 600°C/min, vorzugsweise 50°C/min bis 400°C/min und während des Abkühlens mit 15°C/min bis 90°C/min, vorzugsweise 30°C/min bis 75°C/min erfolgen.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Grünlinge 10 bis 50 min. vorzugsweise 20 bis 40 min getrocknet werden, 5 bis 50 min. vorzugsweise 10 bis 30 min kalziniert werden, 2 bis 15 min. vorzugsweise 3 bis 10 min aufgeschäumt werden und dass die aufgeschäumten Formlinge 0,1 bis 3 min. vorzugsweise 0,15 bis 2 min verfestigt werden und 10 bis 60 min. vorzugsweise 12 bis 30 min abgekühlt werden.

Die zuvor genannten Werte haben sich insbesondere bei der Herstellung von Blähbims als besonders geeignet herausgestellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Mineral- und/oder Glasbestandteile zunächst gemischt, mit Wasser befeuchtet und anschließend unter Zugabe von weiterem Wasser mittels einer Granuliervorrichtung, z. B. eines Pelletierers zu kugelförmigen Grünlingen verarbeitet werden. Diese Verarbeitungsweise hat sich in der Praxis insbesondere zur Herstellung von Mineral- und/oder Glasschaumgranulaten mit einem Grob- oder Mittelkorn, ausgehend von einem Grünkorn von 1 mm oder mehr bewährt, und ist einfach durchzuführen.

Vorteilhafterweise können die Grünlinge ruhend getrocknet werden. Da die Grünlinge direkt nach ihrer Herstellung noch sehr weich und daher sehr leicht verformbar sind, hat sich hier eine Trocknung in einer ruhenden Schüttung bewährt, um eine Verformung der einzelnen Grünlinge insbesondere durch Kontaktdruck mit anderen Grünlingen der Schüttung zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Mineral- und/oder Glaszusammensetzung von einem Gasstrom agglomeriert, getragen und die dadurch gebildeten Grünpellets hierbei getrocknet werden. Bei dieser Ausführungsform entfällt die zuvor ausgeführte Formung der Grünlinge mittels einer Granuliervorrichtung und das anschließende ruhende Trocknen, vielmehr findet die Formung durch Agglomeration und das Trocknen in einer Verfahrensstufe statt. Dieses letztgenannte Verfahren bietet sich insbesondere bei sehr kleinen Grünkörnern unterhalb von etwa 3 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm und darunter an. Bei der Trocknung und Agglomeration mittels eines Gasstromes beträgt die Temperaturerhöhung ca. 200°C/min-6000°C/min, vorzugsweise 600°C/min-2400°C/min, bei Verweilzeiten in der Vorrichtung von 1 min-0,02 min. vorzugsweise von 0,20 min-0,05 min.

Ferner können die getrockneten Grünlinge während des Kalzinierens bewegt werden. Das ist möglich, da die Grünlinge nach dem Beenden des Trocknungsschrittes bereits eine gewisse Festigkeit aufweisen. Sie können nun im Haufwerk bewegt werden, ohne dass unerwünschte Verformungen auftreten, wodurch eine schnellere und homogenere Erwärmung der einzelnen Grünlinge erzielt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden. Hierdurch wird ein reibungsloser Verfahrensablauf gewährleistet, insbesondere wird verhindert, dass Zwischenprodukte gelagert werden müssen, so dass zusätzliche Lagerungskosten anfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Herstellung von Mineralschäumen vielfältiger chemischer Konsistenz, insbesondere von Blähglas, Blähton, Blähschiefer, Blähbims, Blähbasalt, Blähgranit und ähnlichen Produkten eingesetzt werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung der bekannten genannten Gattung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Grünlinge zum mindestens in der dritten Zone zusätzlich zu einer Vorwärtsbewegung eine in etwa senkrecht zu dieser gerichtete Hin- und Herbewegung ausführen.

Durch diese multidirektionale Bewegung der Grünlinge vorzugsweise in der dritten Zone wird insbesondere verhindert, das zu dem Zeitpunkt des Aufschäumens eine zu starke Bewegung in der Schüttung der Grünlinge stattfindet, die sich insbesondere dann nachteilig auswirkt, wenn bereits aufgeschäumte Formlinge unter nicht aufgeschäumte Grünlinge geraten, beziehungsweise, die aufgeschäumten Formlinge selbst einer zu starken Bewegung unterworfen werden. Hierdurch ist es möglich eine Verformung der einzelnen Formlinge nach dem Aufschäumen zu verhindern und so ein sehr hochwertiges Produkt zu erzeugen.

Vorteilhafterweise kann die Wärmeeinwirkung in der dritten Zone im wesentlichen gleichmäßig von allen Seiten erfolgen. Durch die Einflussnahme mit der Wärme von allen Seiten ist es möglich, gezielt auf jeden einzelnen Grünlinge einzuwirken und hierdurch den Zeitpunkt des Aufschäumens genau einzustellen. Hierdurch wird ein gleichmäßiges und gleichzeitiges kontrolliertes Aufschäumen eines jeden Grünlings ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Aufheizen in der dritten Zone bei möglichst geringer Schütthöhe erfolgen. Auch diese Ausführungsform trägt wiederum zur homogeneren Aufschäumung der aufzuschäumenden Grünlinge bei. Da diese nicht länger in einer höheren Schüttung angeordnet sind, wird vermieden, dass zunächst nur die oberen und mit einiger Verzögerung die sich darunter befindlichen Grünlinge aufgeschäumt werden. Es ist folglich möglich, die Grünlinge in etwa gleichzeitig aufzuschäumen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die einzelnen Zonen als getrennte Teilvorrichtungen ausgebildet sein. Es ist folglich möglich, jede Zone als eigenständige Vorrichtung auszubilden, die unabhängig von den anderen Zonen betrieben wird. Hierdurch können z. B. Zwischenprodukte geschaffen werden, die erst zu einem späteren Zeitpunkt weiterverarbeitet werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Teilvorrichtungen zu einer Gesamtvorrichtung zusammengefasst sind. Die Ausbildung einer Gesamtanlage, die sämtliche Zonen umfasst, ermöglicht eine kontinuierliche und daher zeitoptimierte Herstellung der Produkte, da die Endprodukte jeder Zone in die nächste weitergegeben werden, so dass z. B. Lagerkosten entfallen und auch das Temperaturprofil gleichmäßig ausgestaltet werden kann.

Vorteilhafterweise kann die erste Zone als Bandofen ausgebildet sein. Der Einsatz eines Bandofens ermöglicht es, die zuvor hergestellten Mineral- und/oder Glasschaum- Grünlinge ruhend zu trocknen, wobei die Temperatur langsam angehoben wird und im Material Klebkräfte ausgebildet werden können, so dass die einzelnen Grünlinge am Ende dieser Prozessstufe zum mindestens an ihrer Außenseite eine relativ feste Umhüllung aufweisen und formstabil sind.

Ferner kann die erste Zone als Sprühtrockner oder Wirbelbettagglomerator ausgebildet sein. Diese Ausführungsform hat sich insbesondere dann bewährt, wenn das Ausgangsmaterial ein besonders feines Grünkorn ist. Da beim Einsatz eines Sprühtrockners oder dergleichen das Ausgangsmaterial gleichzeitig zum Grünkorn geformt und getrocknet wird, ist es möglich hierdurch gleichzeitig eine Verkürzung des normalen Verfahrensablaufs zu bewirken.

Vorteilhafterweise kann die zweite Zone als Drehrohrofen ausgebildet sein. In dem Drehrohrofen findet eine kontinuierliche Bewegung der einzelnen Körner statt, wobei der Wärmeübergang durch die Umwäzung der Produkte intensiviert wird. Zwar kann die Höhe der Schüttung die Erwärmung der einzelnen Grünlinge teilweise überlagern, diese Überlagerung spielt jedoch während der Kalzination bzw. Formvorwärmstufe keine Rolle, da der Zeitraum, über den sich die einzelnen Körner in dem Drehrohrofen befinden, ausreichend ist, um hier sicher zu stellen, dass alle Körner vollständig durchgewärmt werden können. Die Temperatur der einzelnen Grünlinge wird in dem Drehrohrofen bis in etwa auf die Sintertemperatur erhöht, so dass die Grünlinge nach dieser Prozessstufe bereits relativ fest sind.

Vorteilhafterweise kann die zweite Zone als Pendelofen ausgebildet sein. Auch der Einsatz eines Pendelofens erfüllt alle in Bezug auf den Drehrohrofen genannten Vorteile, d. h. es wird eine gleichmäßige Durchwärmung des einzelnen Grünlinge erzielt. Da die einzelnen Grünlinge hierbei jedoch lediglich in einer Schüttung mit geringer Höhe geschwenkt werden und nicht in der Schüttung walzenartig gedreht werden, kann hierbei leichter auf jeden einzelnen Grünlinge Einfluss genommen werden und die Grünlinge können schneller erwärmt werden. Gleichzeitig ist die Erwärmung im Pendelofen für die einzelnen Grünlinge schonender, da die einzelnen Grünlinge weniger miteinander in Kontakt kommen. Es bildet sich auch weniger Abrieb.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die dritte Zone als Pendelofen ausgebildet ist. Die Verwendung eines Pendelofens als Aufschäum- bzw. Blähzone für die Grünlinge ermöglicht es die Schüttung der Grünlinge zu vereinzeln, so dass die Prozessparameter sehr genau und unverzüglich auf jedes Korn einwirken können. Hierbei wird das Granulat in dem Becken des Ofens geschwenkt, wobei die Schüttung sehr flach gehalten wird, und vorzugsweise im wesentlichen nur der Boden bedeckt ist, so dass die Prozessparameter relativ gleichzeitig und gleichmäßig auf jedes Korn einwirken. Mit dem Pendelofen wird insbesondere der Tatsache Rechnung getragen, dass das Material eine wesentliche Änderung durch die Aufschäumung erfährt, so findet einerseits eine starke Volumenvergrößerung statt, gleichzeitig verändert sich das Förderverhalten des Materials. Hierbei werden die einzelnen Grünlinge, wie bereits ausgeführt, durch eine spontane Temperaturerhöhung aufgeschäumt, und das Material dann möglichst schnell aus dem Pendelofen befördert, um hier eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Körner zu verhindern. Hierdurch wird die Herstellung von extrem stark geschäumten Produkten mit geringer Schüttdichte, die eine bis zu 20-fache Volumenvergrößerung und darüber hinaus aufweisen können, möglich.

In diesem Zusammenhang wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch ein anderer Ofen, der die entsprechenden, geforderten Merkmale erfüllt, geeignet eingesetzt werden kann. Hier wäre es z. B. möglich eine Pendelofen mit sehr großem Durchmesser und sehr kurzem Rohr zu verwenden.

Wird auch als zweite Zone ein Pendelofen eingesetzt, ist es möglich, dass die Grünlinge die zweite und dritte Zone einfach durchlaufen, ohne dass zusätzliche konstruktive Maßnahmen notwendig werden. Hierdurch vereinfacht sich die Gesamtanlage und diese kann kostengünstiger betrieben werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Austrittsbereich aus der dritten Zone als ein Verfestigungsbereich ausgebildet sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass unmittelbar nach dem Aufschäumen eine Verfestigung der einzelnen aufgeschäumten Granulate erfolgt, so dass die Struktur der einzelnen aufgeschäumten Granulate zu einem festgelegten Zeitpunkt quasi eingefroren werden kann und eine weitere Veränderung, z. B. eine Vereinigung von Poren verhindert wird.

Hierbei kann der Verfestigungsbereich als ein sich erweitender und geneigter Bereich ausgebildet sein. Durch die Bereitstellung eines vorzugsweise geneigten und sich erweiternden Bereichs wird einerseits eine Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit erreicht, und andererseits dem veränderten Volumen der Granulate Rechnung getragen. Die Granulate werden an diesem Austrittsbereich sehr gut vereinzelt und durch die Erhöhung der Schwer- und Zentrifugalkräfte zusätzlich beschleunigt. Beide Wirkungen zusammen reduzieren schlagartig die Höhe der Schüttung und bewirken eine Vereinzelung der aufgeschäumten Formlinge. Auf diese Weise kann auch erzielt werden, dass die frisch geschäumten Formlinge, die noch eine sehr klebrige Konsistenz haben, anders als bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik, sehr schnell die Blähzone verlassen, weil sie nicht an der Ofenwand anhaften.

Hierbei kann die Neigung des Verfestigungsbereichs eine Winkel zur Drehachse bzw. Pendelachse von 3 bis 20°, vorzugsweise 5 bis 10° aufweisen. Dieser Wert hat sich in der Praxis als ausreichend erwiesen, um zu dem erfindungsgemäßen Ziel zu gelangen.

Vorteilhafterweise kann wenigstens die dritte Zone über Ober- und Unterhitze und/oder über Seitenbrenner erwärmbar sein. Durch die Anordnung verschiedener Brenner kann eine optimale Erwärmung erzielt werden, so dass die Wärme ganz gezielt und gleichmäßig auf einzelne Körner einwirkt, ohne dass es zu Bereichen mit unterschiedlichen Wärmegradienten kommt. Hierdurch findet eine flächenartige Beheizung des gesamten Querschnittes statt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Zonen, insbesondere die dritte Zone, ein oder mehrere Strahlungswände aufweisen. Die Strahlungswände bzw. Hitzeschilder, die auch als Strahlungsbarriere wirken und die Gaszirkulation begrenzen, stellen sicher, dass die einzelnen Zonen deutlich, sowohl thermisch als auch bezüglich der Ofengaszusammensetzung, voneinander getrennt sind, und dass die Temperaturerhöhung schrittweise erzielt werden kann, so dass der Zeitpunkt der Aufschäumung ganz gezielt steuerbar ist.

Hierbei können die Strahlungswände in der dritte Zone bis kurz über die Schüttung reichen. Auf diese Weise ist es möglich den Bereich zwischen zwei Strahlungswänden als eigene Zone zu betrachten, in welcher gezielt die Prozessparameter eingestellt werden.

Vorteilhafterweise kann die dritte Zone in ein oder mehrere Vorwärmzonen und eine Aufschäumzone unterteilt sein. Diese einzelnen Vorwärmzonen bis einschließlich der Aufschäumzone werden hierbei durch die Strahlungswände gebildet und voneinander abgeschirmt. In jeder einzelnen Vorwärmzone können auf diese Weise eigene Parameter eingehalten werden und die Temperatur langsam bis kurz vor die Blähtemperatur erhöht werden, so dass die eigentliche Erhöhung der Temperatur auf bzw. über die Blähtemperatur nur noch in einer sehr kurzen Aufschäumzone stattfindet und die Reaktion sehr schnell fortschreitet, da die abrupte Temperaturerhöhung einen relativ engen Temperaturbereich umfasst.

Es kann sich hierbei ferner von Vorteil erweisen, wenn die dritte Zone im Bereich der der Aufschäumzone vorangehenden Heizzonen und in der Aufschäumzone selbst mit einem Noppenprofil versehen ist. Insbesondere kann in diesem Fall die Noppengröße 200 mm Höhe, vorzugsweise 50-100 mm Höhe betragen und bis zu 100 Noppen, vorzugsweise 10 Noppen pro m² Fläche des Ofens vorhanden sein. Die zusätzliche Bereitstellung von Noppen an der Wand des die dritte Zone bildenden Ofen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Massen mit sehr geringer Grünkorngröße, im Bereich von ca. 2 mm und darunter verarbeitet werden. In diesem Fall treten aufgrund der geringen Korngröße und der bei der vorausgesetzten geringen Schütthöhe steigenden inneren Reibungskräften zunehmend schlechtere Umwälzeigenschaften auf. Durch die Bereitstellung von Noppen an der Ofenwandfläche über welche die Formlinge transportiert werden, wird eine zusätzliche schonende Umwälzung der Schüttung bewirkt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Übergangsbereich zwischen den einzelnen Zonen jeweils als Übergangsschleuse ausgebildet sein. Die Bereitstellung einer Übergangsschleuse stellt die räumliche Trennung der einzelnen Zonen voneinander sicher, so dass keine Parameter von einer Zone in die nächste Zone, z. B. durch den Gasstrom mit übergeben werden. Dies ist z. B. im Hinblick auf das Redoxpotential jeder Zone von besonderer Bedeutung.

Vorteilhafterweise können die einzelnen Zonen zum mindestens im Kontaktbereich mit der Mineral- und/oder Glaszusammensetzung aus nichtmetallischen Materialien bestehen. Wie bereits ausgeführt, sind die Mineral- und/oder Glaszusammensetzungen meist gegenüber den Schwermetallanteilen hitzebeständiger Stähle stark aggressiv, so dass hier Reaktionen zwischen dem Metall und den Grünlinge stattfinden. Durch den Verzicht auf metallische Materialien, wird diese Qualitätseinbuße der Grünlinge ausgeschlossen.

Ferner kann jede Zone eine Steuer- und Überwachungseinrichtung für Einstellung der Prozessparameter aufweisen. Mit Hilfe dieser Steuerungs- und Überwachungseinrichtung ist es möglich die einzelnen Parameter jeder einzelnen Zone gesondert zu überwa chen und aufgrund der erzielten Ergebnisse die einzelnen Parameter gesondert zu steuern.

Hierbei können die Prozessparameter jeder einzelnen Zone gesondert eingestellt sein. Auf diese Weise kann speziell auf jeden Abschnitt bzw. jede Zone gezielt auf die einzelnen Prozessparameter Einfluss genommen werden, ohne dass sich die Parameter in den anderen Zonen verändern.

Vorteilhafterweise können die Redoxbedingungen jeder einzelnen Zone gesondert einstellbar sein. Ein großer Nachteil bei den bekannten Ofentechnologien ist, dass die Redoxbedingungen der einzelnen Zonen häufig nicht hinreichend gesteuert werden können. Insbesondere im Temperaturbereich oberhalb von 200°C spielen die Redoxbedingungen jedoch eine große Rolle, und haben ihre Ursache darin, wie bereits in Bezug auf das Verfahren erläutert, dass bei den bekannten Öfen die Veränderung des Reduktionspotentials außerhalb, d. h. im Prozessgas, sowie innerhalb der Grünlinge beim Durchlauf durch den Ofen nicht oder nur unzureichend gesteuert werden kann. Erst durch eine präzise Steuerung der Redoxbedingungen ist es jedoch möglich, Produkte mit hoher Qualität herzustellen.

Vorteilhafterweise können die Redoxbedingungen durch zonenweise angeordnete Brenner einstellbar sein. Dies ermöglicht die Einflussnahme auf das Redoxpotential sehr enger Gebiete jeder einzelnen Zone.

Hierbei können die Brenner überstöchiometrisch, stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch betreibbar sein.

Vorteilhafterweise kann die Einstellung der Redoxbedingungen durch Zufuhr eines oxidierenden oder reduzierenden Zusatzstoffes in gasförmiger, flüssiger oder fester Konsistenz erfolgen.

Sowohl der Einsatz von Brennern, als auch die Zufuhr eines Zusatzstoffes, haben sich in der Praxis bewährt, um hier auf einfache Art und Weise auf die Redoxbedingungen innerhalb des Ofens Einfluss zu nehmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können in der zweiten Zone reduzierende Bedingungen, in dem Anfangsbereich der dritten Zone oxidierende und in dem Verfestigungsbereich der dritten Zone im Verhältnis zu dem Anfangsbereich der dritten Zone geringere oxidierende Bedingungen vorherrschen. Diese Redoxbedingungen haben sich zur Erzielung von qualitativ hochwertigen Produkten als besonders geeignet herausgestellt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die zweite, die dritte Zone und/oder die Abkühlzone geneigt angeordnet sein, um so eine Vorwärtsbewegung der Granulate zu erzielen. Durch die geneigte Anordnung kann diese Vorwärtsbewegung auf einfache Weise ausgeführt werden, ohne dass zusätzliche Energie aufgewendet werden muss.

Vorteilhafterweise können die Neigungen der zweiten, der dritten Zone und/oder der Abkühlzone jeweils variabel einstellbar sein. Hierdurch wird eine Einflussnahme auf die Vorwärtsbewegung der einzelnen Formlinge sichergestellt.

Hierbei hat es sich bewährt, wenn die zweite, die dritte Zone und/oder die Abkühlzone auf Wippvorrichtungen gelagert sind. Diese Wippvorrichtungen können einfach und gezielt geneigt werden, so dass jeder Winkel und damit der Hangabtrieb der Formlinge durch jede Zone problemlos einstellbar ist.

Besonders vorteilhaft ist die Wahl eines Pendelofens mit Wippvorrichtung. Hier kann die Wegstrecke durch den Ofen, die Abrollgeschwindigkeit und die Verweilzeit der Formlinge in dem Ofen durch die Variation von drei Parametern gesteuert werden, d. h. durch die Änderung des Neigungswinkel des Ofens, die Änderung des Pendelwinkel und durch die Änderung der Pendelfrequenz.

Vorteilhafterweise kann die Abkühlzone als kühlbarer Drehrohrofen ausgebildet sein. Die aufgeschäumten und verfestigten Formlinge werden in diesem Falle während des Abkühlens und des Temperns in einer Schüttung bewegt, wodurch es zu einer Reibbewegung zwischen den einzelnen Formlingen kommt. Auf diese Weise können Verunreinigungen bzw. das Trennmittel das sich noch an der Außenseite der Formlinge befindet sehr leicht entfernt werden.

Durch die Unterteilung der Ofenanlage in einzelne Prozesszonen, hier auch gestufte Ofenanlage genannt, wird es möglich, in jeder Zone unterschiedliche Prozessbedingungen (Redox- und Temperaturführung, Produktbewegung, Produktweg, Hangantrieb, Schichthöhe des Produktes sowie die Umwälzintensität) in einem weiten Bereich zu wählen und entsprechend den Prozesserfordernissen zu modifizieren. Hierdurch ist es möglich, hochwertige Mineralschaumkugelprodukte bei hohen Durchsätzen zu erzeugen, die sich durch definierte und konstante Parameter auszeichnen, mit denen die qualitätsbestimmenden Reaktionen beeinflusst werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Pendelofen im Detail,
Fig. 3 den in Fig. 1 dargestellten Pendelofen im Detail, gemäß einer anderen Ausführungsform Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung des in Fig. 3 gezeigten Pendelofens im Bereich einer Vorwärmzone,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung des in Fig. 3 gezeigten Pendelofens im Bereich der Verfestigungszone,
Fig. 6 das Temperaturprofil in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Vergleich mit einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik und
Fig. 7 das Redoxprofil der thermischen Prozessstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren.
Fig. 1 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der einzelnen Stufen gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Hierbei werden zunächst, in der Figur jedoch nicht abgebildet, Grünlinge hergestellt. Die Grünlinge können nach unterschiedlichen Rezepturen hergestellt werden. Eine beispielhafte Rezeptur besteht aus ca. 80 Gew.-% Bimsmehl, ca. 15 Gew.-% Glasmehl und ca. 5 Gew.-% Blähmittel und gegebenenfalls weiteren Additivstoffen, wobei alle Komponenten aus feinkörnigem Material, vorzugsweise unter 63 µm, insbesondere bevorzugt unter 40 µm bestehen. Die Komponenten werden intensiv gemischt, mit Wasser befeuchtet und anschließend mit einem Pelletierer zu kugelförmigen Grünlingen unter Zugabe von weiterem Wasser bearbeitet.
Die solchermaßen hergestellten Grünlinge werden anschließend einem Bandtrocknungsofen 1 zugeführt. In diesem Bandtrocknungsofen liegen die Grünlinge, die insbesondere bei der Aufgabe sehr druckempfindlich sind, nebeneinander bzw. geschichtet übereinander, das Material wird ruhend getrocknet und langsam durch den Bandtrocknungsofen gefahren. Die Erwärmung erfolgt hierbei vorzugsweise von oben über Erdgasbrenner 2. Während die Grünlinge durch den Bandtrocknungsofen laufen, wird die Temperatur derselben langsamen bis auf ca. 200°C erhöht, so dass eine vollständige und gleichmäßige Durchwärmung der einzelnen Grünlinge sichergestellt wird. Das Material wird getrocknet, d. h. das als Bindemittel zugesetzte Wasser wird ausgetrieben, und gleichzeitig werden Klebkräfte ausgebildet, so dass die einzelnen Grünlinge am Ende des Bandtrocknungsofens eine ausreichende Festigkeit besitzen.
Diese oben beschriebene und in Fig. 1 dargestellte Vorgehensweise hat sich insbesondere dann bewährt, wenn das Ausgangsmaterial aus Mittel- oder Grobkorn besteht. Liegt das Ausgangsmaterial jedoch als Feinkorn vor, d. h. beträgt die Größe des Grünkornes ca. 1 mm oder weniger, empfiehlt sich der Einsatz eines Sprühtrockners, eines Wirbelbetttrockners oder dergleichen um das Material zu formen und zu trocknen. In diesem Fall wird folglich kein Bandtrockner eingesetzt, das Material ist bereits im Sprühtrockner vorgetrocknet und verfestigt worden und wird direkt der nachfolgend beschriebenen Verfahrensstufe zugeführt.
Nach Beendigung der Trocknungsstufe wird das Material in Schüttungen gewälzt und wärmemäßig homogenisiert und anschließend dem Drehrohrofen 3 zugeführt. In dem Drehrohrofen 3 wird das zugeführte Material kalziniert. Hierbei wird die Temperatur in dem Drehrohrofen bis in die Nähe der Sintertemperatur, z. B. bei der Herstellung von synthetischem Blähton vorzugsweise bis auf ca. 800°C erhöht, wobei die Temperaturerhöhung schneller stattfindet, als in dem vorhergehenden Bandtrocknungsofen 1. In dem Drehrohrofen werden die Grünlinge in der Schüttung kontinuierlich bewegt, wodurch kein gezielter Einfluss auf einen einzelnen Grünling möglich ist. Der Drehrohrofen ist hierbei mit einer leichten vorzugsweise variierbaren Neigung angeordnet, um so die Grünlinge langsam durch den Drehrohrofen vorwärts zu bewegen. Durch Steuerung der Neigung über einen bereitgestellten Kippmechanismus 20 kann die Durchlaufgeschwindigkeit der Grünlinge durch den Drehrohrofen 3 geeignet gesteuert werden.
Nachdem die für den Drehrohrofen gewählte oberste Temperatur, d. h. eine Temperatur in der Nähe der Sintertemperatur erreicht ist, werden die Grünlinge in den Pendelofen 4 überführt, der im Detail in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt ist.
Die Grünlinge werden über den Sintergranulateintrag 21 dem Pendelofen 4 zugeführt. Hierbei wird zunächst die Schüttung 5 der Grünlinge vereinzelt und im folgenden während des Durchlaufs des Pendelofens 4 sehr flach gehalten. Die einzelnen Grünlinge erfahren in dem Pendelofen 4 lediglich eine leichte Hin- und Herbewegung, sowie eine Vorwärtsbewegung, wodurch eine Überlagerung der einzelnen Grünlinge vermieden bzw. begrenzt wird, so dass die Prozessparameter in dem Pendelofen 4 auf jeden einzelnen Grünlinge gleichmäßig und gleichzeitig wirken können. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Pendelofen 4 in seiner Durchlaufrichtung in einzelne Beheizungszonen bzw. Vorwärmzonen 6, 6', 6". . . unterteilt, die durch einzelne an dem Deckenbereich des Pendel-. ofens angeordnete und in den Pendelofen senkrecht nach unten hineinragende Strahlungswände 7 voneinander abgetrennt sind. Auf diese Weise ist es möglich in jeder einzelnen Beheizungszone gezielt die Heiz- und Redoxparameter einzustellen, ohne dass eine Übertragung dieser Parameter in die nächste Beheizungszone erfolgt. Aus diesem Grund verlaufen die Strahlungswände 7 vorzugshalber kurz oberhalb der Schüttung 5. In jeder einzelnen Beheizungszone 6,6',6". . . wird die Temperatur erhöht, bis sie, bevor die Grünlinge in die Aufschäumzone befördert werden, fast die Blähtemperatur erreicht hat. Hierdurch wird ein sehr gleichmäßiges Aufwärmen der einzelnen Grünlinge, sowie ein vorzeitiges Aufschäumen einzelner Körner vermieden und der eigentliche Aufschäumvorgang auf einen sehr kurzen Bereich innerhalb des Pendelofens beschränkt.
Die Strahlungswände 7 ermöglichen es folglich den Zeitpunkt des Aufschäumens klar zu definieren und jeweils nur eine vorbestimmte Menge der Schüttung 5 aufzuschäumen. Hierbei wird die Temperatur relativ schnell bzw. abrupt auf die Blähtemperatur erhöht, so dass alle Grünlinge in dem Aufschäumbereich gleichmäßig und gleichzeitig aufgeschäumt werden. Hierbei findet eine starke Volumenvergrößerung der einzelnen Formlinge statt, wodurch sich insbesondere das Bewegungsverhalten der einzelnen Formlinge verändert.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Pendelofens 4 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 2 dargestellten Pendelofen, mit der Ausnahme, dass im Bereich der Ofenwand, die mit der Schüttung in Kontakt tritt, zusätzliche Noppen 24 ausgebildet sind. Wie bereits ausgeführt soll das Schüttbett der Grünlinge eine niedrige Schütthöhe aufweisen, um eine gute Erwärmung der Grünlinge bei gleichzeitig geringer, mechanischer Belastung durch die Schüttung zu erreichen. Dazu muss die Schüttung in den Ofenzonen schonend, nach dem Prinzip des Fließrollens, umgewälzt werden. Eine derartige geringe Schütthöhe, besonders bei geringem Korngrößen unter 2 mm und damit steigenden inneren Reibungskräften, weist zunehmend schlechtere Umwälzeigenschaften auf, so dass dieses Schüttbett zum Fließrutschen neigt.
Für die schonende Umwälzung des Schüttbettes zur thermischen Homogenisierung werden die Noppen 24 als zusätzliche Umwälzhilfen eingebaut. Die üblichen Einbauten wie z. B. Schaufeln oder Balken, welche an der Ofeninnenwand befestigt werden, bieten keine schonende Umwälzbedingungen, da die Grünlinge durch die Hubbewegungen der Einbauten infolge der Rotations- bzw. Pendelbewegung des Ofens aufgeworfen und dadurch mechanisch belastet und stark beschädigt würden.
Deshalb wird die Ofenwandfläche, auf welcher die Granulatschüttung transportiert und erwärmt wird, mit einem Noppenprofil ausgebildet. Die Granulatschüttung fließt infolge ihrer Neigung um das Noppenprofil und zum Teil darüber. Die Schüttung wird zwangsweise, aber schonend umgewälzt. Dadurch erhält man einen Mischvorgang, der sich vorteilhaft auf die homogene Erwärmung der Granulatschüttung auswirkt.
Diese Noppen 24 sind halbkugel- oder wurmförmige, buckelartige Erhöhungen der Ofenwand, ohne Kantenausbildung, welche gleichmäßig über die Wandfläche, vorzugsweise im Bereich unmittelbar vor und in der Schäumzone verteilt sind. Die Noppengröße liegt bis ca. 200 mm Höhe, vorzugsweise 50-100 mm und die Anzahl bei ca. 100, vorzugsweise 10 pro m² Fläche je nach Ofengröße vorgegeben.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 deutlich wird, kann sich der Querschnitt des Pendelofens in Durchlaufrichtung verändern, d. h. die Bereiche der Vorwärmzonen 6,6', 6". . . können mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet sein, als die Aufschäumzone bzw. die Verfestigungszone. Auch diese Maßnahme dient der zusätzlichen Vereinzelung der Körner der Schüttung, gleichzeitig wird sichergestellt, dass die aufgeschäumten Formlinge ausreichend Platz finden, so dass Verformungen ausgeschlossen werden können.
Um eine gleichmäßige Durchwärmung der einzelnen Grünlinge während des Durchlaufs des Pendelofens 4 zu gewährleisten, ist dieser sowohl mit Deckenbrennern 8 als mit Seitenbrennern 9 ausgerüstet. Hierbei findet gleichzeitig eine Erwärmung von unten, d. h. vom Boden des Ofens statt.
Die Verweilzeit der Grünlinge in dem Pendelofen 4 kann gezielt durch Wahl der Drehzahl des Pendelofens, durch Wahl der Pendelzahl, sowie durch Wahl des Pendelwinkels, eingestellt werden. Der Pendelwinkel kann hierbei vorzugsweise zwischen 40 und 60° liegen. Ferner ist, wie in der Fig. 1 dargestellt, auch der Pendelofen 4 vorzugsweise leicht geneigt angeordnet, so dass auch hierdurch auf die Vorwärtsbewegung der einzelnen Granulate Einfluss genommen wird. In der Praxis wird der Pendelofen mit einem Kippmechanismus 20, z. B. einer Wippe oder dergleichen, versehen, so dass die Neigung des Ofens 4 jeweils geeignet einstellbar ist.
Unmittelbar nach dem Aufschäumen werden die aufgeschäumten Körper aus dem Pendelofen 4 geführt, der Pendelofen ist zum Zweck des schnellen Austrags an seinem Ende mit einem konusförmig ausgebildeten Ausgangsbereich bzw. einer Verfestigungszone 10, d. h. einem sich erweitertem und geneigten Bereich, versehen, der einerseits durch die zusätzliche Neigung einen schnellen Austritt der aufgeschäumten Granulate bewirkt, und gleichzeitig durch den sich verbreiternden Bereich der Volumenvergrößerung der Granulate Rechnung trägt. In diesem Bereich wird die Temperatur bereits deutlich unter die Blähtemperatur gesenkt, so dass die aufgeschäumten Granulate sehr schnell abgekühlt werden können, da bereits in dem Bereich 10 des Ausganges, d. h. direkt nach dem Blähen den Granulaten kältere Luft zugeführt wird, so dass der gebildete aber noch schmelz-plastische Schaum spontan eingefroren wird. Die Schäumreaktion wird abgebrochen, so dass eine definierte Porenstruktur entsteht. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich die einzelnen kleinen Poren innerhalb der Granulate zu größeren Poren vereinigen. Sollte die Temperatur der zugeführten Luft jedoch unter einen gewünschten Wert fallen, ist es gleichermaßen möglich wärmere Luft in diesem Bereich zuzuführen um so einen Ausgleich zu schaffen. Durch optimal temperierte Luft wird der Aufbau von Spannungen im Schaum verhindert.
Anschließend wird das eingefrorene Material über den Schaummaterialausgang 23 der Abkühlzone 11 übergeben, in welchem die Temperatur der Granulate noch weiter gezielt: gesenkt wird. Da die Granulate einen hohen Anteil an Glasphase bzw. einen hohen Glasanteil besitzen, müssen sie abgetempert werden, auch dieser Vorgang findet im Kühler 11 statt. Ferner wird in der Kühlstufe 11 das von den Granulaten mitgebrachte Trennmittel, welches an der Reaktion nicht teilgenommen hat, entfernt, d. h. es fällt durch die im Kühler 11 stattfindende Drehbewegung und das damit verbundene Aneinanderreiben der einzelnen Granulate ab.
Auch der Kühler ist hierbei vorzugsweise in der Einlaufzone mit einer keramischen Auskleidung versehen, um eine Kontaktierung mit metallischen Material zu verhindern. Die von dem Kühler 11 ausgeführte Bewegung entspricht hierbei im wesentlichen der Bewegung eines Drehrohofens. Zur Beeinflussung der Durchlaufzeit durch den Kühler kann auch dieser mit einer geeigneten Neigungs- oder Kippvorrichtung versehen sein.
Die Erstarrung in dem Kühler 11 kann durch Aufblasen eines Gasstromes erfolgen, dessen Temperatur geringer als die der Granulate ist. Vorzugsweise wird Luft, die Umgebungstemperatur hat, verwendet. Alternativ oder additiv kann jedoch ein flüssiges oder festes Kühlmedium verwendet werden.
Ferner ist es möglich einen Teil der abzuführenden Wärme dem Bandofen oder anderen thermischen Vorrichtungen zur Wärmekopplung zuzuführen um so energiesparend zu arbeiten.
Von besonderer Bedeutung für die Gesamtanlage ist ferner die Übergabe des Materials von einer Zone in die nächste Zone, da hierbei ausgeschlossen werden muss, das eine räumliche Verbindung zwischen den einzelnen Zonen vorhanden ist. Eine solche räumliche Verbindung würde einer gezielten Steuerung der einzelnen Prozessparameter entgegenstehen. Zwischen jeder Zone bzw. Prozessstufe ist daher eine Übergangsstufe im Sinne einer atmosphärischen Schleuse 12 angeordnet. Die Übergangsschleuse ermöglicht hierbei eine räumliche Trennung der einzelnen Zonen voneinander. Das Material wird über eine Rutsche in die nächste Zone weitergegeben und gleichzeitig die Abgase 22 abgesaugt oder im Gegenstrom zurückgeführt. Vorzugsweise weist die Übergangsschleuse einen geringeren Querschnitt als die vorhergehende und nachfolgende Zone auf, so dass das Material während des Durchtritts der Schleuse jeweils vereinzelt wird.
In Fig. 6 ist das Temperaturprofil in der Ofenanlage nochmals für die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie für eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt.
Hierbei zeigt die Produkterwärmungskurve 13 den Temperaturverlauf in den einzelnen Prozessstufen für ein bestimmtes Produkt, im vorliegenden Fall für das bereits in Bezug auf Fig. 1 definierte Produkt, welches gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurde.
Die Temperatur des Granulates wird zunächst langsam während der Trocknungsstufe erhöht, während des Kalzinierens schneller bis zur Sintertemperatur erhöht, anschließend erfolgt eine rasche Temperaturerhöhung bis zur Blähtemperatur. Unmittelbar nach dem Erreichen und kurzem Halten der Blähtemperatur erfolgt eine rasche Temperatursenkung zur Verfestigung bzw. Erstarrung der geblähten Granulate und anschließend das langsame Abkühlen.
Die Kurve 14 nach dem bekannten Stand der Technik weicht von der erfindungsgemäßen Kurve insbesondere im Bereich der Schäumens und des Abkühlens deutlich ab, da hier keine spontane Erwärmung stattfindet und das Abkühlen der aufgeschäumten Produkte hier zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt. Durch das Hinauszögern des Abkühlens erfolgt jedoch ein zu starkes Aufschäumen der einzelnen Granulate, wodurch ein Verbinden von kleinen Poren zu großen Poren stattfindet, so dass keine gleichmäßige Porenstruktur in den Granulaten erzeugt wird, und die Endprodukte häufig sogar als Hohlkugeln ausgebildet sind.
Fig. 7 zeigt schließlich die verschiedenen Verläufe des Redoxpotential für die einzelnen Verfahrensstufen, wobei die bekannten Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verglichen werden. Hierbei zeigen die graugefärbten Bereiche den Redoxbereich an, in welchem Produkte mit sehr hoher Qualität erzielt werden können. Die Redoxbedingungen werden hierbei aus der Sicht der Metalle bzw. Metalloxide in dem Grünling bzw. Formling betrachten, z. B. aus Sicht der Eisenverbindungen Fe/FeO/Fe₂O/Fe₃O₄ betrachtet.
In der Fig. 7 geben die mit "+"- bezeichneten Redoxbedingungen gering oxidierende Bedingungen an. Hierbei werden Elektronen in moderater Anzahl von den in den Grünlingen bzw. Formlingen enthaltenen Metallen bzw. Metalloxiden abgegeben. Die Oxidationszahl steigt mindestens um den Wert 1. Der Vorgang kann durch eine leicht überstöchiometrische Verbrennung, z. B. durch CO₂ und/oder einen Verbrennungsluftüberschuss, unterstützt werden.
"++" bezeichnet die stark oxidierenden Redoxbedingungen. In diesem Bereich werden Elektronen in einer großen Anzahl von den in den Grünlingen bzw. Formlingen enthalte-. nen Metallen bzw. Metalloxiden abgegeben. Die Oxidationszahl steigt mindestens um den Wert 2. Der Vorgang kann durch eine stark überstöchiometrische Verbrennung unterstützt werden.
Bei den mit "-" bezeichneten Redoxbedingungen, d. h. den gering reduzierenden Bedingungen werden Elektronen in einer moderaten Anzahl von den in den Grünlingen bzw. Formlingen enthaltenen Metallen bzw. Metalloxiden aufgenommen. Die Oxidationszahl sinkt mindestens um den Wert 1. Der Vorgang kann durch eine leicht unterstöchiometrüsche Verbrennung, z. B. durch C, CO und/oder einen Verbrennungsluftmangel, unterstützt werden.
"- -" bezeichnet die stark reduzierenden Redoxbedingungen. In diesem Bereich werden Elektronen in einer großen Anzahl von den in den Grünlingen bzw. Formlingen enthaltenen Metallen bzw. Metalloxiden aufgenommen. Die Oxidationszahl sinkt mindestens um den Wert 2. Der Vorgang kann durch eine stark unterstöchiometrische Verbrennung unterstützt werden.
Die Redoxbedingungen sind in der Stufe Trocknen nicht von Bedeutung, weil kritische Bedingungen bei den untersuchten Rezepturen erst ab 200°C auftreten. Auch andere Verfahren nach dem Stand der Technik sind in dieser Stufe ohne Probleme anwendbar.
In der Stufe "Kalzinieren" ist die Einhaltung der Redoxbedingungen von größter Wichtigkeit. Hier versagen die Verfahren nach dem Stand der Technik. Dieser Mangel ist besonders beim Blähton schwerwiegend, weil dem Ton in der Regel organische Zusätze beigemischt werden, die sich stark reduzierend auswirken.
In der Stufe "Schäumen" sind im Gegensatz dazu durchgängig oxidierende Bedingungen, sowohl in der Ofenatmosphäre als auch im Formling erforderlich. Zumindestens im Eingangsbereich dieser Stufe lassen sich solche Bedingungen bei Verfahren nach dem Stand der Technik nicht erreichen.
In der Stufe Festigen sind im Vergleich mit der Stufe "Schäumen" schwach oxidierende Bedingungen wichtig.
Alle Verfahren nach dem Stand der Technik sind im Gegensatz dazu für stark oxidierende Fahrweise ausgelegt. Darüber hinaus ist bei den bekannten Verfahren keine gesonderten Verfestigungsstufe vorgesehen, so dass hier eine gezielte, gleichmäßige Porenstruktur der einzelnen Formlinge, und damit ein qualitativ hochwertiges Produkt nicht erzielt werden kann.
Gleiches gilt für die Stufe "Kühlen", bei der jedoch die Abweichung der bekannten Verfahren vom Optimum weniger schwere Produktmängel als bei den Abweichungen in den Stufen Kalzinieren und Schäumen zur Folge haben.
Aus den Verlauf der Kurve 15 ist ersichtlich, dass mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik nur suboptimale Produkte hergestellt werden können.
Im Gegensatz dazu zeigt die Kurve 16 den Verlauf der Redoxbedingungen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist ersichtlich, dass im gesamten erfindungsgemäßen Durchlauf des Produktes durch alle Stufen optimale Redoxbedingungen eingehalten werden können.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass sowohl im Hinblick auf die Prozesstemperaturen als auch im Hinblick auf die Redoxbedingungen die uneingeschränkte Einhaltung von optimalen Prozessbedingungen durch die vorliegende Erfindung gewährleistet werden kann. Die Erfindung ermöglicht dann erstmalig die Herstellung von Produkten mit optimalen Produkteigenschaften.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum, insbesondere von im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulaten, umfassend die folgenden Schritte:

- Trocknen der Grünlinge,

- Kalzinieren der Grünlinge,

- Aufschäumen der Grünlinge

- Abkühlen der aufgeschäumten Formlinge

dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinge während des Aufschäumens in dünnen möglichst gleichmäßig hohen Schüttungen bewegt, vorzugsweise schonend gerollt werden, wobei sämtliche Grünlinge im wesentlichen gleichzeitig durch Wärmeeinwirkung, insbesondere einen spontanen Wärmeschock, aufgeschäumt werden und durch eine Vorwärtsbewegung zum Ende der Aufschäumzone transportiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinge zusätzlich zur Vorwärtsbewegung einer zu dieser im wesentlichen senkrechten oder annähernd senkrechten Pendelbewegung unterworfen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinde unmittelbar nach dem Aufschäumen verfestigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung durch die Steuerung der Temperatur in dem Verfestigungsbereich durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung durch das Aufblasen von kälterer Luft durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärmen unter reduzierenden Bedingungen, das Aufschäumen unter oxidierenden Bedingungen und das Verfestigen unter oxidierenden Bedingungen erfolgt, die jedoch geringer sind als während des Aufschäumvorganges.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierenden bzw. oxidierenden Bedingungen sowohl in der Ofenatmosphäre wie auch im Formling aufrechterhalten werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessparameter jedes einzelnen Verfahrenschrittes, insbesondere die Dauer, Temperatur, Atmosphäre, gesondert eingestellt werden, um formstabile Formkörper mit definierten und konstanten Parametern zu erhalten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Verfahrensschritte getrennt voneinander durchgeführt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Formkörper mit einem Durchmesser von 0,1 bis zu 20 mm hergestellt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Formkörper mit einem Schüttgewicht von 10 bis 500 g/l, insbesondere von 50 bis 150 g/l hergestellt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineral- und/oder Glaszusammensetzung im wesentlichen kein Flussmittel und im wesentlichen keine organischen Zusätze enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zunächst langsam erhöht wird, anschließend etwa im Bereich Kalzination bis in etwa zur Sintertemperatur schneller als zuvor erhöht wird, und während des Aufschäumschrittes abrupt in etwa auf die Blähtemperatur der sich bildenden Schmelze der Mineral- und/oder Glaszusammensetzung erhöht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur während des Trocknens mit 4°C/min bis 20°C/min, vorzugsweise 5°C/min bis 10°C/min erhöht wird, während des Kalzinierens mit 12°C/min bis 120°C/min, vorzugsweise 20°C/min bis 60°C/min, während des Aufschäumens mit 23°C/min bis 175°C/min, vorzugsweise 35°C/min bis 117°C/min und dass die Temperatur während des Verfestigens mit 33°C/min bis 600°C/min. vorzugsweise 50°C/min bis 400°C/min und während des Abkühlens mit 15°C/min bis 90°C/min, vorzugsweise 30°C/min bis 75°C/min gesenkt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinge 10 bis 50 min. vorzugsweise 20 bis 40 min getrocknet werden, 5 bis 50 min. vorzugsweise 10 bis 30 min kalziniert werden, 2 bis 15 min. vorzugsweise 3 bis 10 min aufgeschäumt werden und dass die aufgeschäumten Formlinge 0,1 bis 3 min. vorzugsweise 0,15 bis 2 min verfestigt werden und 10 bis 60 min, vorzugsweise 12 bis 30 min abgekühlt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineral- und/oder Glasbestandteile zunächst gemischt, mit Wasser befeuchtet und anschließend von weiteren Wasser mittels einer Granuliervorrichtung, insbesondere eines Pelletieres, zu kugelförmigen Grünlingen verarbeitet werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinge ruhend getrocknet werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grünlinge von einem Gasstrom getragen und hierbei getrocknet werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Grünlinge während des Kalzinierens bewegt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Blähglas, Blähton, Blähschiefer, Blähbims, Blähbasalt, Blähgranit oder ähnliche Produkte hergestellt werden.

22. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus einem Mineral- und/oder Glasschaum, insbesondere einem im wesentlichen kugelförmigen Mineral- und/oder Glasschaumgranulat, mit
einer ersten Zone zur Trocknung der gebildeten Grünlinge,
einer zweiten Zone zur Kalzinierung der getrockneten Grünlinge,
einer dritten Zone zur Aufschäumung bzw. Blähung der Grünlinge, und
einer weiteren Zone zur Abkühlung der aufgeschäumten Formlinge, dadurch gekennzeichnet, dass
die Grünlinge zumindestens in der dritten Zone zusätzlich zu einer Vorwärtsbewegung eine in etwa senkrecht zu dieser gerichtete Hin- und Herbewegung ausführen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinwirkung in der dritten Zone von allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig erfolgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Grünlinge in der dritten Zone bei möglichst geringer Schütthöhe erfolgt.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zonen als getrennte Teilvorrichtungen ausgebildet sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilvorrichtungen zu einer Gesamtvorrichtung zusammengefasst sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone als Bandofen ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone als Sprühtrockner oder Wirbelbettagglomerator ausgebildet ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zone als Drehrohrofen ausgebildet ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zone als Pendelofen ausgebildet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone als Pendelofen ausgebildet ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich der dritten Zone als ein Verfestigungsbereich ausgebildet ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfestigungsbereich als ein sich erweitender und in Fließrichtung des Gutes geneigter Bereich ausgebildet ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Verfestigungsbereichs einen Winkel zur Drehachse bzw. Pendelachse von 3 bis 20° vorzugsweise 5 bis 10° aufweist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die dritte Zone über Ober- und Unterhitze und/oder über Seitenbrenner erwärmbar ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zonen, insbesondere die dritte Zone ein oder mehrere Hitzeschilder aufweisen.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungswände in der dritten Zone bis kurz über die Schüttung reichen.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone in ein oder mehrere Heizzonen und eine Aufschäumzone unterteilt ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone im Bereich der der Aufschäumzone vorangehenden Heizzonen und in der Aufschäumzone mit einem Noppenprofil versehen ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppengröße 200 mm Höhe, vorzugsweise 50-100 mm Höhe beträgt und dass bis zu 100 Noppen, vorzugsweise 10 Noppen pro m² Fläche des Ofens vorhanden sind.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen den einzelnen Zonen jeweils als Übergangsschleuse ausgebildet ist.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zonen wenigstens im Kontaktbereich mit der Mineral- und/oder Glaszusammensetzung aus nichtmetallischen Materialien besteht.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zone eine separate Steuer- und Überwachungseinrichtung zur Einstellung der Prozessparameter aufweist.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessparameter jeder einzelnen Zone getrennt einstellbar sind.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Redoxbedingungen jeder einzelnen Zone getrennt einstellbar sind.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Redoxbedingungen durch zonenweise angeordneten Brenner einstellbar sind.

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner überstöchiometrisch bzw. unterstöchiometrisch betreibbar sind.

48. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung Redoxbedingungen durch Zufuhr eines oxidierenden oder reduzierenden Zusatzstoffes in gasförmiger, flüssiger oder fester Konsistenz erfolgt.

49. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 22 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Zone reduzierende Bedingungen, in dem Anfangsbereich der dritten Zone oxidierende und in dem Verfestigungsbereich der dritten Zone im Verhältnis zu dem Anfangsbereich geringere oxidierende Bedingungen vorherrschen.

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, die dritte Zone und/oder der Abkühlzone geneigt angeordnet sind, um so eine Vorwärtsbewegung der Granulate zu erzielen.

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungen der zweiten, die dritten Zone und/oder der Abkühlzone jeweils variabel einstellbar sind.

52. Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, die dritte Zone und/oder die Abkühlzone auf Wippvorrichtungen gelagert sind.

53. Vorrichtung nach Anspruch 31 und 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegstrecke durch den Ofen, die Abrollgeschwindigkeit und die Verweilzeit der Formlinge in der dritten Zone durch die Variation der drei Parameter, Änderung des Neigungswinkels des Ofens, Änderung des Pendelwinkel und Änderung der Pendelfrequenz einstellbar ist.

54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlzone als kühlbarer Drehrohrofen abgebildet ist.

55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 54 zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 21.