DE102004013293A1

DE102004013293A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Granulats, insbesondere einer Schamotte

Info

Publication number: DE102004013293A1
Application number: DE102004013293A
Authority: DE
Inventors: Uwe Troeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung eines Granulats, insbesondere einer Schamotte, aus tonmehligen, mineralischen Stoffen, umfaßt die folgenden Schritte: DOLLAR A a. Einbringen des gemahlenen Stoffes in einen Mischer (18), DOLLAR A b. Vormischen des eingebrachten Stoffes, DOLLAR A c. Aufwirbeln des Stoffes in dem Mischer (18) bei hoher Drehzahl der Mischerwerkzeuge (22), DOLLAR A d. Einspritzen von Wasser unter Druck in den aufgewirbelten Bereich, DOLLAR A e. Abgabe und Trocknen des gebildeten Granulats. DOLLAR A Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat ein Silo (10) für den in den Mischer einzubringenden, gemahlenen Stoff und ist dadurch gekennzeichnet, daß in den mit dem Silo (10) über eine Waage (14) verbundenen Mischer (18) eine Einspritzleistung (26) für unter Druck stehendes Wasser mündet, die mit einer druckeinstellbaren Pumpe (28) verbunden ist und eine Einspritzdüse (32) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Granulats, insbesondere einer Schamotte, aus tonmehligen, mineralischen Stoffen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in kostengünstiger Weise ein Granulat herzustellen, das zum statischen oder isostatischen Pressen von keramischen Artikeln wie beispielsweise Fliesen, Dachziegel oder Kaminrohre geeignet ist. Bei der hierfür ausgebildeten Vorrichtung sollen Verschleiß, Wartung und maschinentechnischer Aufwand so gering wie möglich gehalten werden.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die folgenden Schritte gekennzeichent:

a. Einbringen des gemahlenen Stoffes in einen Mischer,
b. Vormischen des eingebrachten Stoffes,
c. Aufwirbeln des Stoffes in dem Mischer bei hoher Drehzahl der Mischerwerkzeuge,
d. Einspritzen von Wasser unter Druck in den aufgewirbelten Bereich,
e. Abgabe und Trocknen des gebildeten Granulats.

Bisher war es erfoderlich, zur Herstellung eines Granulates Wasser und Bindematerial sowie eine Schamottevorlage als Primärkörnung vorzulegen. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Wasserkeimgranulation erübrigt sich bei dem neuen Verfahren die Bereitstellung einer Primärkörnung, da während der Aufwirbelung des keramischen Rohstoffs im Mischer Wasser unter Druck eingespritzt wird, so daß das aufgewirbelte Material auf kleine Wassertröpfchen trifft und zu einer fast runden Granulatform agglomeriert.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das gebildete Granulat vor der Abgabe und Trocknung bei niedriger Drehzahl der Mischerwerkzeuge im Mischer verweilt, so daß ein Abrunden und eine weitere Vergrößerung des Granulatkorns erzielt werden.

Von Vorteil kann ferner sein, das Aufwirbeln des eingebrachten Stoffes durch einen Druckluft-Gegenstrom zu unterstützen.

Die für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung hat ein Silo für den in den Mischer einzubringenden, gemahlenen Stoff, wobei in den Mischer eine Einspritzleitung für unter Druck stehendes Wasser mündet, die mit einer druckeinstellbaren Pumpe verbunden ist und eine Einspritzdüse aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Öffnungsquerschnitt der Einspritzdüse eingestellt werden kann und für den Drehantrieb der Mischerwerkzeuge im Mischer ein Motor mit einstellbarer Drehzahl vorgesehen ist.

Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist in Arbeitsrichtung hinter dem Mischer ein Pufferspeicher für das ausgetragene Granulat vorgesehen, an den sich wenigstens ein beheiztes Förderband anschließt.

In Arbeitsrichtung hinter dem letzten Förderband ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Trocknungsofen angeordnet, dessen Abwärmeleitung zu einer Einhausung des wenigstens einen beheizten Förderbandes führt.

Hinter dem letzten beheizten Förderband kann eine Siebvorrichtung zum Abscheiden von Überkorn-Granulat vorgesehen sein, welches zur erneuten Aufbereitung in den Mischer zurückgeführt werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Herstellung eines Granulats und
2 in vergrößertem Maßstab eine schematische Darstellung des am Verfahrensbeginn vorgesehenen Mischers.
Die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehene Vorrichtung hat, wie die 1 und 2 zeigen, eingangsseitig ein Silo 10 mit einem Fassungsvermögen von hier etwa 80 m³. In dieses Silo führt eine Druckluftleitung 12, über welche der gemahlene Rohstoff eingebracht wird. Es handelt sich hierbei um ein trockenes, plastifizierbares, hygroskopisches und monolitisch aufgebautes Grubenmaterial, wobei die Korngröße kleiner als 150 μm ist; in vorteilhafter Weise ist 90 % der Korngröße kleiner als 63 μm.
An das Silo 10 schließt sich eine Waage 14 an, die eine Kapazität bis 2000 kg hat. Der Ausgang der Waage 14 führt zu einem Dosierventil 16 (vgl. 2), über welches der zu verarbeitende Stoff in einen Mischer 18 mit einem Fassungsvermögen von etwa 1200 kg gelangt.
Der Mischer 18 ist in 2 schematisch näher dargestellt und hat im Bereich des Bodens einen Motor 20 für den Antrieb von rotierenden Mischerwerkzeugen 22, deren Drehzahl eingestellt werden kann. In den oberen Bereich des Mischers 18, in dem eine Druckausgleichsleitung 24 vorgesehen ist, mündet eine Einspritzleitung 26 für Wasser, das über eine Pumpe 28 unter Druck eingespritzt wird. Zur Einstellung des Wasserdruckes ist an der Pumpe 28 ein Druckregler 30 vorgesehen.
In 1 ist eine Variante der 2 dargestellt, die darin besteht, daß der Druckregler 30 für die Pumpe 28 durch einen Durchflußmengenmesser 30' ersetzt ist.
Das in den Mischer 18 mündende Ende der Einspritzleitung 26 weist eine Einspritzdüse 32 auf, deren Öffnungsquerschnitt eingestellt werden kann. Die Einspritzdüse 32 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vollkegeldüse, über welche Wasser mit einem Druck zwischen etwa 4 bis 6 bar eingespritzt wird.
Unterhalb der an die Waage 14 anschließenden, in den Mischer 18 mündenden Aufgabeleitung 34 ist eine Druckluftdüse 36 angebracht, die mit einer Druckluftleitung 38 verbunden ist. Über diese Druckluftdüse 36 wird im Gegenstrom zu dem über die Aufgabeleitung 34 eingebrachten Stoff Druckluft zugeführt.
Nachdem der Mischer 18 mit dem gemahlenen Stoff etwa zur Hälfte gefüllt ist, wird er über die Mischerwerkzeuge 22 vorgemischt. Erst dann wird durch Erhöhung der Drehzahl der Mischerwerkzeuge 22 der Stoff im Mischer 18 aufgewirbelt, wobei in den aufgewirbelten Bereich über die Einspritzdüse 32 Wasser zugeführt wird. Die über die Einspritzdüse 32 zugegebene Wassermenge richtet sich nach der Plastizität des eingebrachten Stoffes, wobei der Wassernebel in den aufgewirbelten Bereich des Stoffes eingebracht werden muß. Der eingebrachte Stoff wird dabei durch Wasserkeimgranulation zur Granalien bis zu einem Korndurchmesser von etwa 6 mm geformt, wobei die über die Druckluftdüse 36 abgegebene Luft das Aufwirbeln und damit die Wasserkeimgranulation unterstützt.
Bei dem erläuterten Vorgang sollte das Volumen des Mischers 18 zwischen 40 und 70 % gefüllt sein; eine zu geringe oder zu starke Füllung würde keine optimalen Granulationsbedingungen schaffen, und bei einer zu starken Füllung könnte das Material durch die rotierenden Mischerwerkzeuge 22 und durch die Druckluftdüse 36 nicht genügend aufgewirbelt und mit der entsprechenden Feuchtigkeitsmenge, die durch die Einspritzdüse 32 eingebracht wird, benetzt werden.
Eine optimale Wasserkeimgranulation wird dann erzielt, wenn die eingespritzte Wassermenge zwischen 10 % und 18 % des Volumens des eingebrachten Stoffes liegt. Die gewünschte Korngröße kann durch Einstellung des Wasserdrucks am Druckregler 30 beeinflußt werden, wobei hohe Drücke kleine Wasserkeime und damit eine kleine Körnung des Granulats erzeugen.
Das in der erläuterten Art und Weise hergestellte Granulat verweilt vor der Abgabe durch eine am Boden des Mischers vorgesehene Austragleitung 40 bei niedriger Drehzahl der Mischerwerkzeuge 22 noch eine gewisse Zeit im Mischer 18. Im Mittel hat sich hier eine Zeit von etwa 15 Minuten bewährt.
Wie 1 zeigt, ist in Arbeitsrichtung hinter dem Mischer 18 ein Pufferspeicher 42 vorgesehen, in den das über die Austragleitung 40 abgegebene Granulat gelangt. Bei dem Pufferspeicher 42 handelt es sich um einen sogenannten Kastenbeschicker mit einem Fassungsvermögen von etwa 4 m³ und damit etwa der vierfachen Fassungsmenge des Mischers 18. Damit kann das Granulat im wesentlichen kontinuierlich an ein erstes Förderband 44 und ein anschließendes zweites Förderband 44' weitergegeben werden. Beide Förderbänder 44, 44' haben eine beheizte Einhausung 46, so daß das Granulat auf den Förderbändern 44, 44' vorgetrocknet wird, bevor es in eine Siebvorrichtung 48 gelangt. Das gesiebte Material fällt hier in einen weiteren Materialpuffer 50, der ebenfalls als Kastenbeschicker ausgebildet ist und ein gegenüber dem Pufferspeicher 42 zehnfaches Fassungsvermögen hat, d. h. etwa 40 m³. Damit ist es möglich, über ein im Materialpuffer 50 angeordnetes Förderband 52 kontinuierlich einen nachfolgenden Trocknungsofen 54 zu beschicken, der aus kosten- und materialwirtschaftlichen Gründen kontinuierlich betrieben werden muß. Der Trocknungsofen 54 ist mit einer elektrischen Heizung 56 ausgerüstet, wodurch sichergestellt ist, daß sowohl der Feinkornanteil als auch der Grobkornanteil im Ofen 54 bis zur Endtemperatur verweilen. In einem mit Gas beheizten Ofen würde es wegen des Druckes der Flamme zur Aussonderung des Feinkornanteils kommen.
In 1 ist angedeutet, daß die Abwärmeleitung 58 des Trocknungsofens 54 zu den beiden Einhausungen 46 der Förderbänder 44 und 44' führt, wodurch diese auf etwa 60°C erwärmt werden, um das auf den Förderbändern 44, 44' transportierte Material von der maximalen Feuchtigkeit auf eine niedrigere Feuchtigkeit zu trocknen. Dadurch wird gewährleistet, daß das zu siebende Material in der Siebvorrichtung 48 eine Restfeuchte von weniger als 8 % hat und damit in einen rieselfähigen Zustand gebracht worden ist.
In der Siebvorrichtung 48 abgesiebtes Überkorn-Granulat wird über eine Rückführleitung 60 in den Mischer 18 zurückgeführt, wo es erneut aufbereitet wird.
Hinter dem Trocknungsofen 54, der bei Temperaturen zwischen 650°C und maximal 1400°C betrieben wird und der beispielsweise ein leicht zum Austragsende geneigter Drehrohrofen ist, gelangt das erzeugte Granulat über ein Förderband 62 in einen Kastenbeschicker 64 mit einem Fassungsvermögen von etwa 15 m³ und im Anschluß daran in eine Siebanlage 66 in Form eines sogenannten Mogensensizers. In dieser Siebanlage 66 wird das erzeugte und inzwischen abgekühlte Granulat nach der Korngröße klassiert und in Boxen 68, Silos oder Halden gelagert.
Durch den Brennprozess im Trocknungsofen 54 bei den angegebenen und verhältnismäßig niedrigen Temperaturen ist es möglich, eine gegen mechanische Beanspruchungen instabilere Körnung zu produzieren, die beim Einsatz in plastischen Massen als Magerungsmittel während der Trocknung der produzierten Artikel dient, sich aber beim Brennprozess der hergestellten keramischen Artikel nicht inert verhält und eine Schmelzverbindung mit der umliegenden Matrix eingeht. Bei gepressten Artikeln (statisch und/oder isostatisch) ist eine gewollte Zerstörung der weichen Schamottekörnung ebenfalls möglich. Damit kann an Grenzflächen der Körnungen eine Reaktionsmöglichkeit und zugleich eine Porosität im Scherbengefüge geschaffen werden, welche in der Lage ist, Spannungen thermischer Art abzufangen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Granulats, insbesondere einer Schamotte, aus tonmehligen, mineralischen Stoffen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a. Einbringen des gemahlenen Stoffes in einen Mischer (18), b. Vormischen des eingebrachten Stoffes, c. Aufwirbeln des Stoffes in dem Mischer (18) bei hoher Drehzahl der Mischerwerkzeuge (22), d. Einspritzen von Wasser unter Druck in den aufgewirbelten Bereich, e. Abgabe und Trocknen des gebildeten Granulats.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Granulat vor der Abgabe und Trocknung bei niedriger Drehzahl der Mischerwerkzeuge (22) im Mischer (18) verweilt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des gemahlenen Stoffes maximal 150 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 90 % der Korngröße kleiner als 63 μm ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (18) vor dem Vormischen gemäß Schritt b höchstens bis zu 70 % seines Volumens gefüllt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung des Schrittes d die eingespritzte Wassermenge zwischen 10 % und 18 % des Volumens des eingebrachten Stoffes liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung des Schrittes d der Druck des eingedüsten Wassers zwischen 4 und 100 bar liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwirbeln des eingebrachten Stoffes gemäß Schritt c durch einen Druckluft-Gegenstrom unterstützt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem gebildeten Granulat Überkorn-Material abgesiebt und erneut in den Mischer (18) eingebracht wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Silo für den in den Mischer einzubringenden, gemahlenen Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß in den mit dem Silo (10) über eine Waage (14) verbundenen Mischer (18) eine Einspritzleitung (26) für unter Druck stehendes Wasser mündet, die mit einer druckeinstellbaren Pumpe (28) verbunden ist und eine Einspritzdüse (32) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt der Einspritzdüse (32) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Drehantrieb der Mischerwerkzeuge (22) im Mischer (18) ein Motor (20) mit einstellbarer Drehzahl vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer an die Waage (14) anschließenden, in den Mischer (18) mündenden Aufgabeleitung (34) eine im Gegenstrom zu dem eingebrachten Stoff wirkende Druckluftdüse (36) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Arbeitsrichtung hinter dem Mischer ein Pufferspeicher (42) für das ausgetragene Granulat vorgesehen ist, an den sich wenigstens ein beheiztes Förderband (44) anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Arbeitsrichtung hinter dem letzten beheizten Förderband (44') ein Trocknungsofen (54) angeordnet ist, dessen Abwärmeleitung (58) zu einer Einhausung (46) des wenigstens einen beheizten Fröderbandes (44) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem letzten beheizten Förderband (44') eine Siebvorrichtung (48) zum Abscheiden von Überkorn-Granulat und Rückführen des Überkorn-Granulats in den Mischer (18) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Trocknungsofen (54) eine Siebanlage (66) zum Klassieren des Granulats angeordnet ist.