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Verfahren zur Herstellung von porösem Klinker und Ofen zur Durchführung
dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich -auf ein Verfahren und einen Ofen zur
Herstellung von porösem Klinker, bei dem Ton oder Tonschiefer, der beim Erhitzen
unter Sinterung Gas entwickelt, in einem Ofen gebrannt wird, und betrifft ein derartiges
Verfahren und einen derartigen Ofen, bei dem das aus Stücken oder Körnern bestehende,
vorgewärmte Gut auf einem Ofenboden ausgebreitet wird, der von oben erhitzt und
von unten gekühlt wird.
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Bei der Herstellung von porösem Klinker aus Ton oder Tonschiefer sollen
sich Körner oder Stücke des in entsprechender Stückgröße vorbereiteten Materials
unter Gasentwicklung etwa auf das Vierfache vergrößern, wobei sich auf der Oberfläche
eine Schicht aus gesintertem Material bilden muß. Dabei muß jedoch verhindert werden,
daß die einzelnen Körner oder Stücke zusammenbacken, da sonst eine nachträgliche
Zerkleinerung erforderlich ist, und keine durchlaufende, glasurähnliche Sinterschicht
an der Oberfläche jedes Kornes erhalten bleibt. Ferner muß eine gleichmäßige Sinterung
und Aufblähung des Materials sichergestellt sein.
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Es ist bekannt, zur Wärmebehandlung von tonhaltigen, körnigen Stoffen
eine Schüttelrinne zu verwenden, die aus einem feuerfesten Material hergestellt
wird und über die das Material in einer relativ dünnen Schicht gefördert wird, wobei
die Beheizung von oben oder, z. B. bei Herstellung von Vermiculiten, von unten durch
Beheizung der Rutsche selbst erfolgt. Bei dieser Anordnung besteht jedoch die Gefahr,
daß das körnige Gut beim Sintern in erheblichem Umfang zusammenbackt, und insbesondere,
daß das Material am Untergrund, d. h. auf der Rutsche, festbackt und dadurch nicht
nur eine Klumpenbildung im Material selbst erfolgt - wobei diese Klumpen nachträglich
wieder zerkleinert werden müssen -, sondern auch keine gleichmäßige Glasurschicht
auf der Oberfläche der einzelnen Teile gebildet wird. Ferner erfolgt auch bei einer
relativ dünnen Schichtung eine ungleichmäßige Erwärmung, da die Wärmeübertragung
im wesentlichen durch Strahlung erfolgt und daher einzelne Körner nicht oder nur
unvollständig gesintert sind, wenn sie über einen wesentlichen Teil ihres Weges
über die Rutsche im unteren Teil der Schicht liegen.
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Es ist ferner bekanntgeworden, zur Herstellung eines porösen, klinkerähnlichen
Erzeugnisses durch Erhitzen von Ton oder Mineralien oder Gemischen von beiden einen
Dreh- oder Schaukelofen zu verwenden, bei dem die Erwärmung mittels einer über dem
Schmelzgut brennenden Flamme erfolgt, wobei gleichzeitig die Ofenwand gekühlt wird.
Durch die Kühlung der Ofenwand wird zwar verhindert, daß das von dem Tonmaterial
abschmelzende Material sich nicht an der Ofenwand ansetzt, jedoch wird das gesamte
Behandlungsb t im Ganzen in Querrichtung hin und her gerollt, so daß es im gesinterten
Zustand die Form eines in der Trommel rotierenden Körpers annimmt. Nach abgeschlossener
Behandlung muß dieser Körper zerkleinert werden. Außerdem wird durch die relativ
große Schichtdicke, die zu einer wirtschaftlichen Ausnutzung eines Schaukel- oder
Drehofens erforderlich ist, keine einwandfrei gleichförmige Erwärmung und Sinterung
erreicht, da ein wesentlicher Anteil des Materials entweder stark erhitzt oder aber
nicht ausreichend gesintert ist.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei der ein Anbacken
der Körner aneinander oder ein Anbacken an der Unterlage mit Sicherheit verhindert
wird und bei der auch bei sehr kurzen Durchgangszeiten eine völlig gleichmäßige
Wärmebehandlung jedes einzelnen Stükkes und damit eine gleichmäßige, ausreichende,
aber nicht zu starke Sinterung mit Sicherheit erreicht werden kann. Die Erfindung
geht dabei von der Überlegung aus, daß bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen,
selbst wenn nur zwei Schichten von Körnern
übereinanderliegen, schon
Wärmestrahlungsschatten in bezug auf die unterste Schicht, verursacht durch die
Körner der darüberliegenden Schicht, entstehen. Ferner kann ein Zusammenbacken der
Körner miteinander nur dann sicher verhindert werden, wenn sie sich im wesentlichen
nicht oder nur so kurzzeitig berühren, daß keine Bindung eintritt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der poröse Klinker aus Ton
oder Tonschiefer durch Erhitzen dadurch hergestellt, daß das Material auf einem
vibrierenden oder oszillierenden Ofenboden in einer einzigen Schicht voneinander
getrennter Körner ausgebreitet wird, so daß die Körner sich während des Durchganges
durch den Ofen relativ zueinander bewegen können.
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Der Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens hat einen oszillierenden
oder vibrierenden Ofenboden, der zweckmäßig einen feuerfesten, für feste Körper
undurchlässigen Belag besitzt, der von Luft oder einem anderen gasförmigen Kühlmittel
von unten nach oben durchdrungen werden kann. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung
des Ofens wird sichergestellt, daß die Erwärmung ausschließlich von oben erfolgt
und daß ein Anbacken des Materials am Ofenboden mit Sicherheit vermieden wird und
damit ein gleichmäßiger, zeitlich genau bestimmbarer Durchlauf durch den Ofen sichergestellt
wird.
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Die Bewegungsrichtung des Ofenbodens gegen das Austrittsende des Gutes
zu verläuft vorzugsweise schräg nach unten. Dabei kann der Ofenboden treppenförmig
ausgebildet sein.
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Der Betrieb eines erfindungsgemäßen Ofens erfolgt vorzugsweise so,
daß der Tön ganz oder teilweise in granuliertem Zustand aufgegeben wird, wobei vorzugsweise
getrockneter Tön oder Tonschiefer angewandt wird, der zu geeigneter Stück- oder
Korngröße, z. B. von 8 bis 20 mm, zerkleinert ist. Bei der Zerkleinerung wird eine
gewisse Menge feinkörniges Material unter der erwähnten Größe erhalten, das bisher
als Materialverlust angesehen wurde, der bis zu etwa 30 % betragen kann. Dieses
feinzerkleinerte Material kann durch Mahlen, Aufschlämmen und Verformen des Materials
zu Granulaten verwertet werden. die getrocknet werden, so daß sie die erforderliche
Festigkeit erhalten. Das aus Granulaten bestehende Material kann entweder allein
oder zweckmäßigerweise zusammen mit zerkleinertem Material größerer Korngröße als
Ausgangsmaterial für die Herstellung von porösen Klinkern angewandt werden. Bei
der Herstellung des Materials in Granulatform kann ein Material, z. B. Eisen, zugesetzt
werden, das geeignet ist, um eine erhöhte Porenbildung während der Erhitzung zustande
zu bringen. Weiterhin kann ein Bindemittel zugesetzt werden, um den Granulaten die
für den Transport erforderliche Festigkeit zu geben.
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Bei der Herstellung von Gasbeton wird zweckmäßigerweise als Rohmaterial
ein ölhaltiger Tonschiefer in Stück- oder Kornform, z. B. in Korngrößen von 20 bis
30 mm, angewandt, wobei der Tonschiefer zweckmäßigerweise mit zerkleinertem Kalkstein
vermischt wird. Eine solche Materialmischung kann mit Vorteil gemäß der vorliegenden
Erfindung gebrannt werden. Auch in diesem Fall kann das Rohmaterial zu Granulaten,
die aus einer Mischung von gemahlenem Tonschiefer und Kalksteinmehl bestehen, verarbeitet
werden. Das Material kann selbstverständlich auch aus einer Mischung von zerkleinertem
Tonschiefer und Granulaten bestehen. Die hin- und hergehende Bewegung der Bodenplatte
hat den Vorteil, daß das Brennen in kontinuierlichem Betrieb erfolgen kann.
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Die Erfindung soll näher in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben
werden, die eine erfindungsgemäße Ofenkonstruktion zeigt.
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Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch den Ofen und Fig. 2 ein Schnitt
gemäß der Linie 2-2 in der Fig. 1. Mit dem Brennofen ist ein Vorwärmer in Form eines
Vertikalofens 1 kombiniert, der auf dem Brennofen angeordnet ist und nach unten
zu mit einem Kanal 2 kommuniziert, der gleichzeitig als Zulauf für das von dem Vorwärmer
kommende Material 3 und als Abzug für die heißen Verbrennungsgase dient. Das stück-
oder kornförmige Material, das gebrannt werden soll, wird in den oberen Teil des
Vorwärmers durch einen Einfülltrichter 4 eingeführt und wird nach unten durch den
Vorwärmer mittels einer an sich bekannten Vorrichtung gefördert, die in der Zeichnung
nur durch eine strichpunktierte Linie 5 angedeutet ist und beispielsweise aus einer
Schnecke bestehen kann, die von einer Achse 6 über ein konisches Zahngetriebe 7
angetrieben werden kann. Die aus dem Ofen abziehenden Gase werden mittels eines
oben auf dem Vorwärmer angebrachten Ventilators 8 abgesaugt, wobei die Gase dazu
dienen, das Material auf eine geeignete Temperatur, z. B. auf 500° C, vorzuwärmen.
Der Kanal 2 geht nach unten durch die Erhitzungszone 9 weiter zu einem Kanal 10;
durch den das fertigbehandelte Material auf eine nicht gezeigte Transportvorrichtung
od. dgl: austritt. Die Erhitzung des Materials geschieht mittels einer Anzahl im
Ofendach 11 angebrachter Ölbrenner 12, denen Primärluft für die Verbrennung
zugeführt wird.
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Die zwischen dem Eintrittsende 2 und dem Austrittsende 10 gelegene
Bodenplatte hat eine gegen das Austrittsende treppenstufenförmig abnehmende Höhe
und besteht aus Schamotteziegeln, die eine Anzahl Treppenstufenblöcke 13, zweckmäßigerweise
mit gegen das Austrittsende schwach geneigten Oberseiten, bilden. Die Blöcke werden
von perforierten Blechen 14 getragen; die die Unterseiten der Blöcke bedecken. Die
Blöcke 13 sind gruppenweise in die Kammer 15 eingebaut; der Sekundärluft durch Rohre
16 zur Kühlung der Bodenplatte zugeführt wird. Die ganze Bodenplatte mit zugehörigen
Ausgleichskammern ist in ein Rahmenwerk 17 eingebaut, das in dem gezeigten Beispiel
als ein Schlitten ausgebildet ist, der so angeordnet ist, daß er auf einer gegen
das Auslaufsende nach unten geneigten Unterlage 18 hin- und zurückgleiten kann.
Das Rahmenwerk kann statt dessen so ausgebildet sein, daß es auf Rädern oder Rollenlagern
läuft. Der Rahmen ist mit einem Motor 19 unter Vermittlung eines Getriebes 20 und
einer in der Zeichnung schematisch gezeigten Transmission 21 verbunden, durch die
die rotierende Bewegung in eine hin- und hergehende Bewegung des Rahmens 17 umgesetzt
wird, wodurch der Bodenplatte eine vibrierende oder oszillierende Bewegung in einer
gegen das Austrittsende geneigten Ebene erteilt wird. Der Rahmen 17 und die Bodenplatte
können jedoch auch in einer Horizontalebene beweglich sein. Die Erhitzungszone 9
wird von einer gemauerten Wand 22 abgegrenzt, unter der der innere Teil der Bodenplatte
in möglichst nahem Anschluß an die Wand beweglich ist. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht,
ist der Ofenraum nach außen mittels eines Wasserschlosses abgegrenzt.
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Das auf die oben beschriebene Art vorbehandelte und getrocknete Rohmaterial
wird in den Vorwärmen
eingeführt, wo es auf immer wärmere Gase trifft
und von wo es langsam in den Kanal 2 bei einer Temperatur von etwa 500° C abgegeben
wird, wobei das Material entlang der geneigten oberen Seite der Wand 22 gleitet
und auf die Bodenplatte nahe der genannten Wand fällt. Durch die oszillierende Bewegung
der Bodenplatte wird das Material gleichmäßig über die Fläche der Bodenplatte verteilt,
gleichzeitig wird ihm eine fortschreitende Bewegung über die Platte in ihrer Bewegungsrichtung
gegen das Austrittsende 10 beigebracht. Die einzelnen Materialkörner führen hierbei
teils eine gleitende Bewegung über die verschiedenen Stufen 13 und teils eine rollende
Bewegung bei dem übergang von einer Stufe auf die nächste aus. Durch die von unten
zugeführte Sekundärluft, die durch die porösen Blöcke 13 gepreßt wird, erhalten
die beweglichen Materialkörner von unten her eine Kühlung; gleichzeitig werden sie
während der Passage durch die Zone 9 sukzessiv auf Sinterungstemperatur (etwa 1200°
C) erwärmt, wobei die Körner sich infolge der Gasbildung expandieren und eine Glasurschicht
auf der Oberfläche der Körner gebildet wird. Wenn das fertigbehandelte Material
in die Austrittsanordnung 10 herabfällt, wird es sehr schnell gekühlt, so daß die
Oberfläche der Körner nicht genügend Zeit hat zu kristallisieren, sondern amorph
bleibt, wodurch das Material die Eigenschaft erhält, leicht chemische Verbindungen
mit dem Material zu bilden, dem das Klinkermaterial zugemischt wird.
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Die Bewegungsgeschwindigkeit über die Bodenplatte kann je nach der
Beschaffung des Materials durch Temperaturregulierung mittels der Brenner und der
Kühlluft und durch Variierung der Schlaglänge und Schlaganzahl der Bodenplatte per
Minute angepaßt werden. Um eine längere Brennzeit zu erhalten, kann eine Mehrzahl
von Öfen seriengekoppelt werden, so daß das gleiche Material sukzessiv in den verschiedenen
öfen unter den gleichen oder verschiedenen Temperaturverhältnissen erhitzt wird,
wobei die Öfen zweekmäßigerweise auf verschiedene Niveaus übereinander angeordnet
werden, so daß das Material von einem Ofen direkt dem nächsten Ofen zugeführt werden
kann. Die totale Brennzeit pro Ofen kann dabei etwa 8 Minuten betragen.