DE102007025099A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates durch thermische Behandlung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates durch thermische Behandlung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates, insbesondere von granulierten Tonen, Silikaten und Magnetsiten mit Schieferstruktur, wie Vermiculit, Perlit u. ä. Materialien, durch thermische Behandlung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wird blähfähiges mineralisches Granulat durch einen Strahlungskanal 3 bewegt und dabei einer Wärmestrahlung ausgesetzt, wodurch schockartig thermische Energie in die Mineralpartikl eingetragen und so der gewünschte Bläheffekt bewirkt wird. Der Strahlungskanal 3 ist bevorzugt mehrfach abgewinklabschnitte gegenüber der Senkrechten in einem Winkel alpha größer 40° stehen. Die Wandung des Strahlungskanals 3 ist als steuerbarer Wärmestrahler ausgeführt. Die in den Strahlungskanal 3 eingetragenen mineralischen Partikel bewegen sich taumelnd und springend durch den Kanal und sind dabei allseitig der von den Kanalwänden ausgehenden Wärmestrahlung ausgesetzt. Dadurch wird ein schneller und effektiver Wärmeeintrag in die mineralischen Partikel erreicht, ohne dass lokale thermische Überbelastungen der mineralischen Partikel auftreten. Die Reinheit des elektrothermischen Blähverfahrens bietet den Vorzug, in den Verfahrensablauf unmittelbar eine technologische Prozessstufe der Einlagerung funktioneller Substanzen in das geblähte Mineral einzufügen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates, insbesondere von granulierten Silikaten und Magnetsiten mit Schieferstruktur, wie Vermiculit, Perlit u. ä. Materialien, durch thermische Behandlung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es ist bekannt, Minerale, insbesondere Tone, Silikate und Magnetsite mit Schieferstruktur, durch Wärmebehandlung zu blähen. Dabei wird das in die Schieferstruktur des Minerals eingelagerte Wasser durch schockartige Wärmeeinwirkung erhitzt, wodurch es schlagartig verdampft und das Mineral aufbläht. Der Erfolg des Blähens hängt maßgeblich davon ab, dass ein schockartiger Wärmeeintrag in das Mineral erfolgt.
  • Aus dem Stand der Technik sind zwei technologische Prinzipien der thermischen Behandlung zur Initiierung des Blähvorganges bekannt.
  • So werden in der DE 829 567 C ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Vermiculit beschrieben, bei denen vorgetrocknetes und gemahlenes Vermiculit in loser Schüttung über eine beheizte Fläche hinweggleitet. Der Wärmeeintrag in das Vermiculit erfolgt bei diesem technologischen Prinzip überwiegend durch den Kontakt des Minerals mit der beheizten Gleitfläche. Er wird über die Temperatur der die Wärmeübergabe auf die Mineralpartikel vollziehenden beheizten Fläche sowie die Verweildauer des Vermiculit auf der Gleitfläche gesteuert. Nachteilig hierbei ist, dass technologisch bedingt die Temperatur der beheizten Gleitfläche in der Nähe unerwünschter stofflicher Umwandlungstemperaturen liegt, so dass es zum Anschmelzen mineralischer Stoffteilchen an der beheizten Gleitfläche kommen kann. Technisch wird versucht, diesem Nachteil dadurch entgegenzuwirken, dass die beheizte Platte in eine Rüttelbewegung versetzt wird oder, wie ebenfalls bereits in der DE 829 567 C beschrieben, vorgewärmte bzw. erhitzte Luft in die Schüttung eingeblasen wird, um die Mineralpartikel in eine wirbelnde Bewegung zu versetzen. Der technische Aufwand dieser Lösungen ist jedoch erheblich.
  • Dem gleichen technologischen Prinzip des Hinweggleitens des zu blähenden Minerals über eine erhitzte Platte folgen auch die in der DE 197 22 906 A1 , DE 298 03 450 U1 sowie DE 299 03 861 U1 beschriebenen Lösungen, ohne den beschriebenen Nachteil des Anschmelzens mineralischer Stoffteilchen an der beheizten Platte zu beheben.
  • Ein anderes technologisches Prinzip besteht darin, das blähfähige mineralische Granulat in einen schachtförmigen Ofen einzugeben und es hier direkt dem Heißgasstrom eines Brenners auszusetzen. Das Mineral kann den schachtförmigen Ofen im Gegenstromprinzip unter Einwirkung der Schwerkraft durchlaufen, wie beispielsweise in der US 3,010,911 C oder der US 3,511,485 C dargelegt, oder mit dem Heißgasstrom, wie beispielsweise in der US 3,533,610 C oder der DE 31 51 164 A1 beschrieben. Dabei wird in der US 3,010,911 C ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Partikel so wenig wie möglich Berührungskontakt mit heißen Ofenteilen erfahren sollen, um ein Anschmelzen mineralischer Stoffteilchen zu vermeiden. Zur Durchmischung und Verwirbelung der Mineralpartikel werden z. B. in der US 3,511,485 C , aber auch in der DE 20 42 896 A1 eine drallförmige Führung des Heißgasstromes vorgeschlagen. Die zum Blähen der Mineralpartikel notwendige Wärmeenergie wird den Mineralpartikeln direkt aus dem Heißgasstrom zugeführt. Bei den nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Apparaturen ist es nachteilig, dass die bereits expandierten Partikel in die Heißzone der Brennerumgebung gelangen und so unerwünschte Temperaturüberhöhungen erfahren können. Bei der Führung der Partikel mit dem Heißgasstrom sind das Einbringen der Partikel in den Heißgasstrom und die Steuerung der Verweildauer der Partikel im Ofenraum mit vergleichsweise hohem technischen Aufwand verbunden. Hinzu kommt eine erhebliche mechanische Beanspruchung der Partikel infolge der ständigen Durchwirbelung und Durchmischung noch ungeblähter Mineralpartikel mit den gewöhnlich weniger festen bereits geblähten Partikeln, woraus beträchtliche mechanische Belastungen und Abrasionen, insbesondere der geblähten Partikel mit erheblicher Staubentwicklung, resultieren. Grundsätzlich ist es darüber hinaus bei diesem Verfahrensprinzip von Nachteil, dass die Partikel direkt die Brenngase kontaktieren. Gerade die noch heißen, geblähten Mineralpartikel weisen ein hohes Absorptionsvermögen auf, wodurch es leicht zur Einlagerung von Schadstoffen aus den Brenngasen in das geblähte Mineral kommen kann. Neben der Verunreinigung wird dadurch auch das für eine Reihe von Anwendungsfällen erwünschte Absorptionsvermögen vermindert, wenn beispielsweise absorptiv stoffliche Veredelungsprodukte in die Mikroschichten der geblähten Partikel eingelagert werden sollen.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens sowie die Entwicklung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit denen die genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Das Verfahren soll technisch einfach realisierbar sein, ohne dabei die Mineralpartikel thermisch oder mechanisch zu überlasten und eine Schadstoffbelastung des geblähten Minerals vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem 1. Patentanspruch gelöst. Der 7. Patentanspruch beschreibt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 sowie 8 bis 14 werden vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird blähfähiges mineralisches Granulat durch einen Strahlungskanal bewegt und dabei einer Wärmestrahlung ausgesetzt, wodurch schockartig thermische Energie in die Mineralpartikel eingetragen und so der gewünschte Bläheffekt bewirkt wird. Die Wärmeenergiestrahlung wirkt durch die Führung des blähfähigen mineralischen Granulates in einem über den Kanalquerschnitt geschlossenen Strahlungskanal allseitig nahezu gleichmäßig auf die Mineralpartikel ein. Dadurch wird ein besonders schonender, aber hoch effektiver Wärmeenergieeintrag in die Mineralpartikel erreicht, wodurch ein optimaler Expansionsprozess bewirkt wird, ohne dass es zu einer örtlichen thermischen Überbelastung der Mineralpartikel kommt.
  • Die Wärmestrahlung sollte eine Leistungsdichte zwischen 1,2 und 3,0 W/cm3 Strahlungskanalvolumen aufweisen. Es ist zweckmäßig, wenn die Leistungsdichte der Wärmestrahlung entlang des Weges, den die Mineralpartikel durch den Strahlungskanal zurücklegen, abnimmt und zwar bevorzugt stufenweise vom Eintrag des blähfähigen mineralischen Granulates bis zum Austrag des geblähten Minerals in 3 oder mehr als 3 Stufen um jeweils einen Faktor zwischen 0,65 bis 0,3.
  • Nach dem Eintragen des blähfähigen mineralischen Granulates in den Strahlungskanal sollte zunächst eine Wärmestrahlung hoher Leistungsdichte auf das blähfähige mineralische Granulat einwirken, um einen schockartigen Energieeintrag in die Mineralpartikel und damit einen steilen Temperaturanstieg zu bewirken. Nach der schockartigen Erwärmung sollte dann die Temperatur in den Mineralpartikeln gehalten werden, um eine optimale Produktqualität zu erreichen. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Mineralpartikel und die Leistungsdichte der Wärmestrahlung sind so aufeinander abzustimmen, dass die zum Blähen notwendige Wärmeenergiemenge während eines technologisch bestimmten optimalen Zeitfensters in die Mineralpartikel eingetragen wird. Bei einer Leistungsdichte der Wärmestrahlung zwischen 1,2 und 3,0 W/cm3 Strahlungskanalvolumen sollten die Mineralpartikel zwischen 2 bis 5s der Wärmestrahlung ausgesetzt sein. Für einen gleichmäßigen Wärmeeintrag in möglichst alle Mineralpartikel ist es zweckmäßig, den Partikelstrom im Strahlungskanal mehrfach oder ständig zu bewegen bzw. zu durchmischen. Sowohl die Fortbewegung der Mineralpartikel entlang dem Strahlungskanal als auch die Durchmischung des Partikelstromes im Strahlungskanal können mit Vorteil durch die Wirkung der Schwerkraft auf die Mineralpartikel erfolgen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist dazu einen quer zu seiner Längsrichtung umlaufend geschlossenen Strahlungskanal auf, der in einem Winkel α größer 40° zur Senkrechten angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Strahlungskanales kann rund, oval oder auch vieleckig sein. Die Wandung des Strahlungskanales ist vollflächig als Wärmestrahler ausgebildet. Am Strahlungskanal ist an seinem oberen Ende eine Einrichtung zur dosierten Eingabe des blähfähigen mineralischen Granulates in den Strahlungskanal angeordnet und an seinem unteren Ende eine Einrichtung zum Austrag des geblähten Minerals aus dem Strahlungskanal. Um den Strahlungskanal sind Elemente zur Temperierung der Wandung des Strahlungskanales angeordnet. Der Strahlungskanal weist darüber hinaus Mittel auf, durch die eine wiederholte oder ständige Durchmischung des Mineralpartikelstromes erfolgt. Die Mittel zur Durchmischung des Mineralpartikelstromes bestehen bevorzugt aus einer mehrfachen Abwinklung des Strahlungskanales um jeweils einen Winkel β zwischen 80° und 120°. Es entsteht ein zick-zack-förmiger Strahlungskanalverlauf, wobei jeder Abschnitt des Strahlungskanals einen Winkel α größer 40° zur Senkrechten aufweist.
  • Zweckmäßig und aus energetischer sowie steuerungstechnischer Sicht besonders günstig ist die Verwendung elektrischer Heizelemente zur Temperierung der Strahlungskanalwandung. Die elektrischen Heizelemente sollten um die Strahlungskanalwandung angeordnet sein, um einen möglichst vollflächigen, günstigen und steuerbaren Energieeintrag in die Strahlungskanalwandung zu erreichen. Die Leistung der Heizelemente kann entlang des Strahlungskanales von der Einrichtung zur dosierten Eingabe des blähfähigen mineralischen Granulates in Richtung der Einrichtung zum Austrag des geblähten Minerales kontinuierlich oder stufenweise abnehmen. Es kann vorteilhaft sein, bestimmte Bereiche der Strahlungskanalwandung als Gleitflächen auszubilden und diese als Wärmestrahler mit geringerer Leistung (geringere Wandtemperatur) als die übrigen Bereiche der Strahlungskanalwandung auszuführen.
  • Die effektive Querschnittsfläche des Strahlungskanales sollte von seinem oberen Ende, an dem die Einrichtung zur dosierten Eingabe des blähfähigen mineralischen Granulates angeordnet ist, in Richtung zu seinem unteren Ende, d. h. zur Einrichtung zum Austrag des geblähten Minerales, zunehmen, um den sich aufblähenden und damit in ihrem Volumen erheblich vergrößerten Mineralpartikeln ausreichend Möglichkeit für eine abrasionsarme Bewegung sowie zum bestmöglichen Eintrag der Wärmestrahlung in die Mineralpartikel zu geben. Zur Unterstützung der Bewegung der Mineralpartikel im Strahlungskanal kann die Anordnung von Elementen zum Eintrag zusätzlicher kinetischer Energie in den Mineralpartikelstrom zweckmäßig sein. Dies können beispielsweise gasmechanisch wirkende Ventilatioranordnungen oder Düsen zur Erzeugung gerichteter Gasströmungen oder Wirbel sein, die eine zusätzliche Bewegungskomponente, beispielsweise in Form einer zusätzlichen Verwirbelung der Mineralpartikel, bewirken. Zur Abführung der während des Blähvorganges entstehenden und aus den Mineralpartikeln austretenden Blähgase, insbesondere Wasserdampf, sollten in die Strahlungskanalwandung vorzugsweise in den nach oben weisenden Wandbereichen Auslassöffnungen eingebracht sein.
  • Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, vorzugsweise im unteren Bereich des Strahlungskanales ein oder mehrere Injektionssysteme zur Injektion von Gasen oder Aerosolen vorzusehen, um ggf. zur funktionellen Qualitätsverbesserung der geblähten Mineralpartikel zweckmäßige Substanzen direkt auf die geblähten Mineralpartikel aufzutragen bzw. in die infolge des Blähprozesses entstandenen Mikrohohlräume in die geblähten Mineralpartikel einzubetten.
  • In den Strahlungskanal eingegebenes blähfähiges mineralischen Granulat bewegt sich infolge der Schwerkraftwirkung im Wesentlichen zunächst gleitend auf dem in Richtung der Schwerkraftwirkung unten liegenden Strahlungskanalwandbereich. Die mineralischen Granulatpartikel sind dabei allseitig einer von allen Seiten der Strahlungskanalwand ausgehenden Wärmestrahlung ausgesetzt. Gelangt der Mineralpartikelstrom zur ersten Abwinklung des Strahlungskanales, bewegen sich die mineralischen Partikel für einen kurzen Wegabschnitt im weitgehend freien Fall und treffen auf der gegenüberliegenden Seite der Strahlungskanalwandung des abgewinkelten Strahlungskanalabschnittes auf. Dabei wird der Partikelstrom intensiv aufgewirbelt. Die mineralischen Partikel setzen ihre Bewegung durch den Strahlungskanal sodann unregelmäßig taumelnd fort. Unterstützt wird diese unregelmäßig taumelnde Bewegung der Partikel durch die einsetzende impulsartige Volumenexpansion einzelner oder Gruppen von sich aufblähenden mineralischen Partikeln. Insgesamt geht die Bewegung des Mineralpartikelstromes durch den Wechsel von gleitend-taumelnder Bewegung und freiem Fall infolge wiederholter Abwinklung des Strahlungskanales in einen wirbelschichtartigen Zustand bei weitgehend gleichmäßiger Verteilung der mineralischen Partikel im Strahlungskanalraum über, woraus ein besonders homogener Wärmeeintrag in alle mineralischen Partikel resultiert. Eine hohe Blähwirkung verbunden mit einer nahezu vollständigen Ausbeute an geblähten Mineralpartikeln sind die angestrebte Folge.
  • Trotz der überwiegend taumelnden Bewegung der mineralischen Partikel im Strahlungskanal kontaktieren die Partikel naturgemäß den in Richtung der Wirkung der Schwerkraft unteren Bereich der Strahlungskanalwandung intensiver als die übrigen Bereiche. Es kann daher zweckmäßig sein, die Strahlungskanalwandung so zu temperieren, dass der in Richtung der Wirkung der Schwerkraft untere Bereich der Strahlungskanalwandung eines Strahlungskanalabschnittes mit geringerer Leistungsdichte an Wärmeenergie strahlt, und damit eine geringere Wandtemperatur aufweist als die übrigen Bereiche. Eine Steuerung der Leistungsdichte der Wärmeenergiestrahlung ist darüber hinaus auch entlang des Strahlungskanales zweckmäßig, weil, wie bereits erwähnt, unmittelbar nach der Eingabe des blähfähigen mineralischen Granulates in den Strahlungskanal ein schockartiger Energieeintrag in die zunächst noch kalten mineralischen Partikel verbunden mit einem steilen Temperaturanstieg bewirkt werden soll, während im Weiteren der Energieeintrag in die Mineralpartikel abnehmen sollte, um eine thermische Überlastung der Mineralpartikel während ihres Durchlaufs durch den Strahlungskanal sowie Energieverluste zu vermeiden.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weiter erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
  • 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates (Exfolationskonverter) und in
  • 2 eine schematische Darstellung der Anordnung von elektrischen Heizelementen im Exfolationskonverter mit einem Diagramm der Strahlungswandund Partikeltemperatur.
  • Bei dem in 1 dargestellten Exfolationskonverter 1 ist innerhalb eines wärmegedämmten Gehäuses 2 ein mehrfach abgewinkelter, in der Vertikalen zick-zack-förmig verlaufender Strahlungskanal 3 angeordnet. Am oberen Ende des Strahlungskanales 3 befindet sich eine Zellradschleuse 4 mit Eignung zur Dosierung des Granulates 5, bei gleichzeitiger Verhinderung der Befeuchtung des Granulates 5 durch aufsteigende Brüden-Gase, in den Strahlungskanal 3. An das untere Ende des Strahlungskanales 3 schließt sich eine Einrichtung 6 zum Austrag des geblähten Minerals 7 an. Die einzelnen Abschnitte des Strahlungskanales sind jeweils gegeneinander um einen Winkel β von ca. 90° abgewinkelt. Sie liegen somit in einem Winkel α von ca. 45° zur Senkrechten. Der Strahlungskanal 3 ist im Querschnitt quadratisch und allseitig geschlossen ausgeführt, wobei die einzelnen gegeneinander um einen Winkel β von ca. 90° abgewinkelten Abschnitte des Strahlungskanales 3 so angeordnet sind, dass sich jeweils eine ebene Seitenfläche des Strahlungskanales 3 in Richtung der Schwerkraft unten befindet. Die Querschnittsfläche Q des Strahlungskanales 3 erweitert sich kontinuierlich vom oberen Ende mit einer Querschnittsfläche Q1 , d. h. dem Ort des Eintragens des blähfähigen mineralischen Materiales 5 in Richtung unteres Ende mit einer Querschnittsfläche Q2, d. h. dem Austrag des geblähten Minerales 7 um 80%. Die Querschnittsfläche Q2 des unteren Endes des Strahlungskanales 3 ist also um den Faktor 1,8 größer als die Querschnittsfläche Q1 des oberen Endes. An den Oberseiten des Strahlungskanales 3 sind Auslassrohre 8 angebracht, die durch das Gehäuse 2 des Exfolationskonverters 1 führen und dem Auslass von beim Blähen des blähfähigen mineralischen Granulates 5 entstehenden Brüden-Gasen dienen. Am unteren Ende des Strahlungskanales 3 sind in den Strahlungskanal ragend Düsen 9 zur Eindüsung einer Suspension angeordnet. An den Innenseiten der Seitenwände des wärmegedämmten Gehäuses 2 sind allseitig den Strahlungskanal 3 umgebend elektrische Heizelemente 10 angebracht. Die elektrischen Heizelemente 10 sind in Gruppen ansteuerbar, wie dies in 2 veranschaulicht ist.
  • Zum Blähen von Vermiculit wird dieses in granulierter Form dosiert mittels der Zellradschleuse 4 in den Strahlungskanal 3 eingetragen. Die Vermiculitpartikel 5 gleiten durch die Wirkung der Schwerkraft zunächst auf der Unterseite des ersten Strahlungskanalabschnittes bis zum ersten Knick des Strahlungskanales 3. Sie bewegen sich dann weitgehend im freien Fall, bis sie auf der gegenüberliegenden Seitenwand des Strahlungskanales 3 auftreffen und großteils in den Strömungsraum des Strahlungskanals 3 zurückprallen. Danach bewegen sich die Vermiculitpartikel 5 taumelnd und springend weiter durch den Strahlungskanal 3. Die taumelnde, springende Fortbewegung der Vermiculitpartikel 5 wird zum einen durch die ständige Umlenkung des Partikelstromes an den Knickstellen des Strahlungskanales 3 und zum anderen durch zunehmende impulsartige Expansion einzelner Vermiculitpartikel 5 bewirkt. Insgesamt verweilt ein Vermiculitpartikel ca. 4 s im Strahlungskanal 3 und ist während dieser Zeit der von der Wandung des Strahlungskanales 3 ausgehenden Wärmestrahlung ausgesetzt.
  • Die Strahlungstemperatur TS der Kanalwand des Strahlungskanales 3 beträgt im oberen Teil des Strahlungskanales 3 ca. 650°C. Die Leistungsdichte der Wärmestrahlung beträgt hier ca. 1,8 W/cm3 Strahlungskanalvolumen. Die eingetragenen Vermiculitpartikel 5 erfahren einen schockartigen Wärmeenergieeintrag, verbunden mit einem schnellen Anstieg der Partikeltemperatur TV, erfolgt. Bereits im oberen Abschnitt des Strahlungskanales 3 setzt eine impulsartige Expansion einzelner Vermiculitpartikel 5 ein, die sich sukzessiv fortsetzt, bis nach und nach alle Vermiculitpartikel 5 expandiert sind. Die Strahlungstemperatur TS der Kanalwand wird nach einem ersten Abschnitt, in dem sie konstant hoch gehalten wurde, stufenweise entlang des Strahlungskanales 3 reduziert, wie in 2 gezeigt. Sie beträgt am unteren Ende des Strahlungskanales 3 noch ca. 340°C. Nach einem schnellen Temperaturanstieg auf die zur Expansion notwendige Partikeltemperatur werden die Vermiculitpartikel ca. 1,5 s auf dieser Temperatur gehalten. im letzten Abschnitt des Strahlungskanales erfolgt dann bereits ein langsames Abkühlen der Vermiculitpartikel.
  • Der erfindungsgemäße Eintrag von Strahlungswärme in die sich taumelnd und springend bewegenden Vermiculitpartikel 5 ist besonders schonend und verhindert weitgehend eine Überhitzung des Minerales sowie Abrasionen an den geblähten Vermiculitpartikeln. Ungeachtet dessen ist dieser Wärmeenergieeintrag besonders effektiv, was sich in einer nahezu vollständigen Expansion des gesamten in den Strahlungskanal 3 eingetragenen Vermiculitgranulates 5 bei optimiertem Aufwand an elektrischer Prozessenergie niederschlägt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 829567 C [0004, 0004]
    • - DE 19722906 A1 [0005]
    • - DE 29803450 U1 [0005]
    • - DE 29903861 U1 [0005]
    • - US 3010911 C [0006, 0006]
    • - US 3511485 C [0006, 0006]
    • - US 3533610 C [0006]
    • - DE 3151164 A1 [0006]
    • - DE 2042896 A1 [0006]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Blähen eines blähfähigen mineralischen Granulates durch thermische Behandlung, wobei das blähfähige mineralische Granulat (5) durch einen Strahlungskanal (3) bewegt und dabei einer Wärmestrahlung ausgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die mittlere Leistungsdichte der Wärmestrahlung im Bereich zwischen 1,2 bis 3,0 W/cm3 Strahlungskanalvolumen liegt und das blähfähige mineralische Granulat (5) 2 bis 5 s der Wärmestrahlung ausgesetzt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Leistungsdichte der Wärmestrahlung entlang des Strahlungskanales (3) vom Eintrag des blähfähigen mineralischen Granulates (5) zum Austrag des geblähten Minerales (7) abnimmt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Leistungsdichte der Wärmestrahlung entlang des Strahlungskanales (3) zwischen dem Eintrag des blähfähigen mineralischen Granulates (5) und dem Austrag des geblähten Minerales (7) stufenweise in mindestens 3 Stufen jeweils um den Faktor 0,65 bis 0,30 abnimmt.
  5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das blähfähige mineralische Granulat (5) infolge der Wirkung der Schwerkraft durch den Strahlungskanal (3) bewegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das blähfähige mineralische Granulat (5) im Strahlungskanal (3) durchmischt wird.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend einen in einem Winkel α von größer 40° zur Senkrechten angeordneten, quer zu seiner Längsrichtung umlaufend geschlossenen Strahlungskanal (3), dessen Wandung als Wärmeflächenstrahler ausgebildet ist, mit einem oben angeordneten Einlass (4) zur dosierten Aufgabe des blähfähigen mineralischen Granulates (5) in den Strahlungskanal (3) und einem unten angeordneten Auslass (6) für das geblähte Mineral (7), mit um den Strahlungskanal (3) angeordneten Elementen (10) zur Temperierung der Strahlungskanalwandung und mit Anordnungen zur Durchmischung des blähfähigen mineralischen Granulates (5) im Strahlungskanal (3).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Durchmischung des blähfähigen mineralischen Granulates (5) im Strahlungskanal (3) als mehrfache Abwinklung des Strahlungskanales (3) um jeweils einen Winkel β zwischen 80° bis 120° ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zur Temperierung der als Wärmeflächenstrahler ausgebildeten Wandung des Strahlungskanals (3) als steuerbare Heizelemente (10) ausgeführt sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in Richtung der Wirkung der Schwerkraft unten liegende Bereich der Wandung des Strahlungskanales (3) als Gleitfläche ausgeführt ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit besteht als der übrige Bereich der Wandung des Strahlungskanales (3).
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlungskanal (3) gasmechanisch wirkende Ventilatioren oder Gasinjektionsdüsen zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Durchmischung des Mineralpartikelstromes angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung des Strahlungskanales (3) Öffnungen (8) zum Auslass von Brüden-Gasen eingebracht sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Strahlungskanales (3) ein Injektionssystem (9) angeordnet ist.
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