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Verfahren zur Herstellung von Blähton Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Blähton und bezweckt die Schaffung von leichten, in sich porigen,
harten und kugelförmigen Körpern mit dichter rauher Oberfläche in der Abmessung
zwischen 3- und 30 mm. An sich ist Blähton schon bekannt. Man benutzt für seine
Herstellung kalkarmen, mit natürlich vorhandenen bitutninösen Verbindungen und/oder
anderen Stoffen versetzten Ton, Tonschiefer oder ölschiefer. Bei Erhitzung oxydieren
diese Stoffe unter Gasentwicklung und blähen den Ton bei pyroplastischer Konsistenz
auf. Im Bedarfsfall kann die Blähwirkung durch Beigabe organischer Substanzen vergrößert
oder gesteuert werden. Es entstehen Kugeln oder Körner, die nur geringe Wasseraufnahmefähigkeit
haben und chemisch inert sind, wie alle gesinterten keramischen Stoffe. Man verwendet
Blähton als loses Raufwerk gleicher oder gemischter Korngröße ohne Bindemittel als
Isolierstoff gegen Wärmedurchgang und Schall oder mit hvdraulischen Bindemitteln
für leichte Betone bis zu einem maximalen Raumgewicht von 1,4k,-/1, wobei zur Erhöhung
der Festigkeit Betonsande zugesetzt werden können. Schließlich lassen sich aus Blähton
mit chemischen Bindemitteln, wie Kunstharzen und anderen organischen Verbindungen,
industrielle Isolierkörper od. dgl. herstellen.
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Als Zusatz igleicher und gemischter Korngröße kann Blähton in dichten
Betonen, Bitumen- oder Asphaltmassen zur Gewichtserleichterung und Erhöhung der
Isolierwirkung, in Gemengen zur Auskleidung hitzebeanspruchter industrieller Einrichtungen
bei Temperaturen bis zu 1000°C und schließlich in allen Gemengen und Massen, in
denen zur Ersparnis der eigentlichen Substanz Füllstoffe erwünscht sind, die eine
oder mehrere der oben angeführten Eigenschaften haben müssen, verwendet werden.
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Die wesentlichen Kostenfaktoren bei der Herstellung von Blähton sind
der Stromverbrauch, der Wärmeverbrauch und das Raumgewicht des Blähtons.
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Der Stromverbrauch wird wesentlich durch die Tonaufbereitung beeinflußt.
Ein trockener Ton sowie Schiefer erfordern bei der Aufschließung mehr Energie als
ein feuchter. Dies steht im Gegensatz zu den Verhältnissen beim Wärmeverbrauch-
Dieser wird durch die Feuchte des Aufgabegutes und die Abgabetemperatur der Brennanlage
bestimmt. Der Verkauf von Blähton erfolgt nach dem Volumen. Die Kosten für die Herstellung
einer Gewichtseinheit Blähton sind gleich in einem bestimmten Ofen bei einer bestimmten
Tonfeuchte. Daher ergibt ein geringes Raumgewicht einen hohen Ertrag. Aus der bekannten
Tatsache des Verhältnisses von Oberfläche zum Inhalt einer Kugel folgt, daß kleine
Tonteile nur wenig aufblähen und somit auch bei gleicher Blähfähigkeit des Rohtons
ein höheres Raumgewicht ergeben. Es ist also erforderlich, den Feinanteil möglichst
auszuschalten.
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Im Gegensatz zu den bekannten Herstellungsverfahren für Blähton zeigt
die Erfindung ein Verfahren, bei dem der Stromverbrauch und der Wärmeverbrauch weitgehend
verringert sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß bei Verarbeitung
von Ton dieser nicht aufgeschlossen wird und der granulierte Ton, Tonschiefer oder
(Ölschiefer im ruhenden Zustand mittels sauerstofffreier bzw. sauerstoffarmer Gase,
Abgase od. dgl. bis zur absoluten Trocknung langsam erhitzt und durch anschließende
weitere Erhitzung abriebfest gemacht wird, worauf das Granulat im bewegten Teil
einer Brennanlage bis zur Erreichung der für die Blähung erforderlichen Plastizität
über den Schmelzpunkt hinaus erhitzt und schließlich durch Zutritt von Sauerstoff
(Verbrennungsluft) gebläht wird. Hierbei ist wesentlich, daß mit dieser Art der
Brennung erstmalig die restlose Ausnutzung der technisch nutzbaren Abwärme ermöglicht
wird, während man bei den bisherigen Verfahren bestrebt ist, die Verweilzeit des
Brenngutes im Bereich höherer Temperaturen so weitgehend wie möglich abzukürzen.
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Weiterhin wird die Trocknung _ des ruhenden Granulats so langsam durchgeführt,
daß ein Dichttrocknen und ein durch die eintretende Dampfspannung verursachtes Platzen
der Körner vermieden ist.
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Unmittelbar an den Blähvorgang anschließend erfolgt eine Kühlung der
Massen, um eine Deformierung und ein Zusammenkleben der Kugeln sowie
ein
Zusammenfallen der Poren zu verhindern bzw. um die Blähung zu begrenzen Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt sich in verschiedenster Weise ausführen. Im folgenden soll es im
einzelnen erläutert werden: 1. Rohstoffaufbereitung a) Die Tonaufbereitung soll
in der Art erfolgen, daß bei plastisch zu verarbeitenden Tonen auf eine knötchenfreie
Aufschließung verzichtet wird, um Strom zu sparen. Der Ton wird durch geeignete
Einrichtungen lediglich auf die Größe des gewünschten Granulats zerkleinert und
dasselbe kugelförmig vorgeformt.
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b) Aufbereitung von nichtplastischen Tonen, Tonschiefer und Ölschiefer.
Die vorgenannten Tone und Schieferarten, die sich nicht plastisch verformen lassen,
dagegen durch geeignete Maschinen vermahlen lassen, werden ohne Wasserzusatz auf
Mehlfeinheit zerkleinert und in der üblichen Weise unter Bestäuben mit Flüssigkeit
auf den Granulierteller zu kugelförmigen Granalien geformt.
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Diesen Granulieranlagen wird eine Siebeinrichtung nachgeschaltet,
die Krümelgut einer bestimmten Größe aussondert. Das Krümelgut wird wieder aufgegeben.
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2. Der Wärmeverbrauch Dieser richtet sich einmal grundsätzlich nach
dem Wassergehalt des Rohtons, des Tonschiefers sowie bei Ölschiefer nach dem Ölgehalt.
Die Wärmemenge ist nicht nötig, um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Maßgebend
ist die Kalorienmenge zum Austreiben des Wassers aus dem Rohton. Daher isst erwünscht,
den Ton möglichst trocken in den Ofen zu bringen. Unabhängig davon kann der Wärmeverbrauch
aber gesenkt werden, wenn die aus der Brennzone entweichenden Abgase bis an die
Grenze ihrer Wasseraufnahmefähigkeit zur Trocknung des Rohtons verwandt werden.
Diese Grenze ist aber bei etwa 80°C erreicht. Eine weitere Senkung der Abgastemperatur
würde zu einer Kondensatbildung im Trockengut führen, was widersinnig wäre.
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Bei Verwendung von Ölschiefer kann der Wärmebedarf weiterhin erheblich
gesenkt werden, indem der enthaltene Ölanteil als Brennstoff mitbenutzt wird. Damit
die Granalien nicht durch zu rasches Trocknen zerplatzen und kleines Granulat entsteht,
muß die Trockeneinrichtung entsprechend langsamen Durchgang zulassen. Deshalb wird
die Trocknung von der Brennung getrennt. Die Abgase werden durch den Ton zugeleitet.
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Hier ist erforderlich, daß kein Schollenton, sondern Granulat aufgegeben
wird, durch das die Abgase durchgesaugt werden können. Das Granulat muß in möglichst
gleicher Korngröße aufgegeben werden, da Einkornhaufwerk den größten Hohlraum zwischen
den Körnern enthält und somit dem Luftdurchgang den geringsten Widerstand entgegensetzt.
Die Herstellung von Granulat setzt aber bei Ton einen trockenen Zustand voraus,
um ein Zusammenbacken zu vermeiden. Dies ist aber im Sinne einer ökonomi.-schenWärmewirtschaft.
Die Trocknung muß auf einer Einrichtung erfolgen, die das Durchsaugen von Gasen
zuläßt. Es ist also ein Wanderrost oder ein Drehrost erforderlich. Damit können
dann die Vorschubgeschwindigkeit und Trockengeschwindigkeit reguliert werden. Die
Einrichtung kann auch so ausgebildet werden, daß das Gut mehrere Kammern durchl*#iuft,
durch die die stufenweise abgekühlten Gase durchgeleitet werden. Durch eine solche
im Gegenstrom arbeitende Einrichtung werden die Granalien gleichzeitig für den Brennvorgang
vorgewärmt. Bei Verwendung von Tonschiefer oder Ölschiefer kann mit derselben Einrichtung
wesentlich schneller gefahren werden, weil diese Rohstoffe nur geringe Mengen Wasser
enthalten und lediglich die Aufheizdauer die Verweilzeit in der Vorwärmzone bestimmt.
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Um den Anfall von feinem Korn zu vermeiden, sollen die Granalien auf
dem Rost nicht bewegt werden. Der Vorschub erfolgt im ganzen mit dem Rost. Die anfänglich
frisch geformten Teile sind gegen mechanische Beanspruchung empfindlich. Im Zuge
der Trocknung und Vorwärmung erhärten sie, so daß in der eigentlich sich drehenden
Brennzone kein Abrieb oder Zerstörungen mehr auftreten.
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Hierdurch werden die Voraussetzungen geschaffen. um ein gleichmäßig
großes Granulat in die eigentliche Brennzone bringen zu können.
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Das in der Trockeneinrichtung weitgehend vorgewärmte Brenngut wird
in der Brennzone, die einem kurzen Drehofen gleicht, bis zur Schmelze erhitzt.
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Die Aufgabe der drehenden Brenntrommel ist: Das Zusammenbacken der
einzelnen Granalien zu verhindern und die runde Form der weichgeschmolzenen Granalien
zu erhalten. Die Feuerführung ist so zu leiten, daß eine kurze Flamme gebrannt wird,
damit das Brenngut nicht zu lange plastisch ist. Ferner ist die Beigabe der Verbrennungsluft
so zu steuern, daß eine Oxydation des Brenngutes und damit der gasentwickelnden
Teile erst im pyroplastischen Zustand eintreten kann. Sonst entweichen die Treibgase
aus der an sich noch harten und porösen Masse, ohne eine Blähung zu bewirken. Die
Abgase hinter der Flamme dürfen also keinen Sauerstoff enthalten.
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Gleich nach dein Aufblähen müssen die Teile gekühlt werden, um ein
Zusammenfallen der gebildeten Poren zu verhindern und auch einer zu starken Aufblähung
entgegenzuwirken, die Granalien ungenügender Festigkeit zur Folge hat.
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Eine Ofenanlage, die diesen technischen Forderungen entspricht, ist
der Lepol-Ofen der Firma Polysius. Es ist aber noch offen, ob nicht eine Kombination
verschiedener anderer Systeme denselben Zweck erreichen kann.
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Eine solche Anlage erlaubt die Einwirkung auf die Blähtonherstellung,
wo die Möglichkeiten zur Erzielung der größten Wirtschaftlichkeit am entscheidensten
sind, nämlich die Senkung des Raumgewichtes der gesamten Produktion und Senkung
des Wärmeverbrauchs 1. Durch restlose Ausnutzung der blähenden G_ ase, indem die
Gasentwicklung erst bei/nach Erreichen der Pyroplastizität einsetzt, 2. indem das
spezifisch schlecht blähende Feinkorn nicht enbsteht, 3. indem verhältnismäßig gleich
große Kugeln entstehen, deren Haufwerk schon ein geringes Raumgewicht ergibt, 4.
indem die Abwärme technisch 100o/oig ausgenutzt wird.
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Dieser Brennprozeß gewährleistet eine gleichbleibende Korngröße. Den
verschiedenen Bedarfsfällen entsprechend kann durch einfaches Verstellen an der
Granuliereinrichtung verschieden großes Granulat gebildet und damit jede gewünschte
Korngröße allein hergestellt werden.
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Für die verschiedenen Verwendungszwecke sind diese Körnungen erforderlich.
So wird z. B. bei der Plattenherstellung die Größe 3 bis 8 mm bevorzugt,
während
für Schwemmsteine die Größe 8 bis 12 mm gebraucht wird. Für Schüttbetone lassen
sich die Größen zwischen 12 und 20 mm am besten verwenden. Hieraus ergibt sich,
daß je nach dem Auftragseingang die Liefermöglichkeit für eine bestimmte Korngröße
vorteilhaft ist im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren, wo alle Sortierungen in
einem bestimmten Verhältnis anfallen, also bestimmte Korngruppen als Ballast zwangläufig
mitverwendet werden müssen.
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Der weitere Vorteil liegt in der Möglichkeit, nahezu mathematisch
runde Kugeln zu erzeugen, diese geben bis zu 20% höhere Betonfestigkeiten bei gleichen
Zementgehalt gegenüber gebrochenem bzw. bizarrem Zuschlag. Ferner bietet die Kugel
statisch eine bessere Wirkung in einem hochbeanspruchten dichten Beton. Festigkeitsverluste
des Betongefüges sind damit weitgehend herabgemindert, wobei die Vorteile der Isolierung
und Gewichtsersparnis ve7-wertet werden können.