DE1941938A1 - Pneumatic-hydrothermal drying and firing - of ceramic prods and silicate building mat-erials - Google Patents
Pneumatic-hydrothermal drying and firing - of ceramic prods and silicate building mat-erialsInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Einrichtung zum pheumatisch-hydrothermalen Trocknen und Brennen keramischer Güter, silikatischer Baustoffe und dergl.Process and device for pheumatic-hydrothermal drying and firing ceramic goods, silicate building materials and the like.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum pheumatisch-hydrothermalen Trocknen und Brennen keramischer Güter, silikatischer Baustoffe und dgl. in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß.The invention relates to a method and a device for pheumatic-hydrothermal Drying and firing of ceramic goods, silicate building materials and the like in one self-contained work process.
Es ist bekannt, daß durch Heißdampftrockung im Vergleich zur Heißlufttrocknung der erforderliche Zeitaufwand zum Trocknen verkürzt werden kann. In der Regel wird zur Heißdampftrockung unter Normaldruck und bei Heißdampffremdbezug der technische Aufwand so groß, daß ein Trocknen keramischer Guter nacn diesem Verfahren ökonomisch nicht tragbar ist. Des weiteren setzt die Heißdampftrocknung keramischer Güter in der Regel eine Heißverformung voraus und nacht damit Einschränkungen der der Verwendung keramischer Rohstoffe erforderlich.It is known that by hot steam drying compared to hot air drying the time required for drying can be reduced. Usually will for superheated steam drying under normal pressure and when superheated steam is purchased externally, the technical one Effort so great that drying ceramic goods after this process is economical is not portable. Furthermore, the hot steam drying of ceramic goods is used usually a hot deformation in advance and thus restrictions of the use ceramic raw materials required.
Weiterhin wird bisher der Trocken- und Brennprozeß keramischer Formlinge räumlich und zeitlich getrennt durchgeführt. Das Brennen in einer wasserdampfangereicherten Atmoaphäre ist zur Beschleunigung des Brennprozesses aus der keramischen Praxis bekannt. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Wasserdampf als weswntlichen Brennparameter zur Erzeugung neuer stofflicher Eigenschaften im keramischen Gut zu verwenden.Furthermore, the drying and firing process of ceramic moldings has been used so far Carried out spatially and temporally separately. Burning in a steam enriched The atmosphere is to accelerate the burning process from the ceramic Known in practice. It has already been suggested that water vapor be essential Firing parameters for generating new material properties in ceramic goods to use.
Bei diesem pneumatisch-hydrothermalen Brennen unter dem Einfluß überspannten, vorwiegend im Überdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden Wasserdampf, kommt es zur Hydrothermalsynthese z.T. neuer Mineralgesellschaften im z. B. keramischer Scherben.During this pneumatic-hydrothermal burning under the influence, water vapor, which is predominantly at overpressure compared to the atmosphere, occurs for hydrothermal synthesis of partly new mineral societies in z. B. ceramic shards.
Durcn die bisner übliche Trennung des Trocken- und brennprozesses ergeben sich sehr lange Behandlungszeiten in den einzelnen technologischen Abschnitten, die zu ungünstigen wärmetechnischen Bedingungen im gesamten Prozeß und zu einem arbeitsintensiven Aufwand bei Ler Herstellung von beispielsweise Mauerziegeln, Dachziegeln und anderen keramischen Materialien führen.Through the usual separation of the drying and firing processes there are very long treatment times in the individual technological sections, the unfavorable thermal conditions in the entire process and to one labor-intensive effort in the production of, for example, masonry bricks, roof tiles and other ceramic materials.
Zweck der Erfindung ist es, eine technologische Neugespaltung des Trocken- und Brennprozesses und damit eine Erhöhung der Durchsatzleistung und eine Verbesserung der Wärmewirtsohaft sowie eine optimale Anpassung des Gesamtprozesses an die Bedingungen der Mechanisierung und Automatisierung zu erreichen.The purpose of the invention is to achieve a technological redeployment of the Drying and burning process and thus an increase in throughput and a Improvement of the thermal economy as well as an optimal adaptation of the overall process to achieve the conditions of mechanization and automation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknung und das Brennen vorzugsweise keramischer Produkte unter Ausnutzung vorwiegend der Hydrothermalsynthesen im überkritischen Temperaturbereich des Wasserdampfes in einem, in sich geschlossenen Arbeitsprozeß innerhalb eines elektrisch beheizten Aggregates vorzunehmen.The invention is based on the task of drying and firing preferably ceramic products using predominantly hydrothermal syntheses in the supercritical temperature range of water vapor in a self-contained To carry out the work process within an electrically heated unit.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu behandelnde, vorwiegend feuchte Gut, bei Vor- Aussetzung geeigneter Standfestigkeit auf Korbwagen in die elektrisch beheizte Einrichtung eingebracht und dort allmählich auf eine Temperatur von etwa 1 - 160 °C erwärmt wird. Der dabei entweichende wasserdampf baut über dem Gut eine wasserdampfhaltige Atmosphäre auf, deren Gesamtdruck über ihre Temperatur regelbar ist. Nach einem vorgegebenen Temperatur-Zeit-Programm wird nach Beendigung des Trockenprozesses allmählich in den Brennprozeß übergeleitet. Die stark wasserdampfhaltige Atmosphäre wird bis zur erforderlichen Garbrandtemperatur, die zwischen 550 und 950 °C vorzugsweise bei 750 °C liegt, beibehalten. Der notwendige Wasserdampfpartialdruck von 0,1 - 6 at wird durch entsprechende Einstellung von Gas-Überströmventilen vorgegeben.According to the invention, the object is achieved in that the to be treated, predominantly moist goods, with Exposure to suitable stability brought into the electrically heated facility on basket trolleys and there gradually is heated to a temperature of about 1 - 160 ° C. The escaping water vapor builds up an atmosphere containing water vapor over the property, the total pressure of which is above their temperature can be regulated. According to a specified temperature-time program after completion of the drying process gradually transferred to the firing process. The atmosphere, which contains a lot of water vapor, is heated up to the required cooking temperature, which is between 550 and 950 ° C, preferably at 750 ° C, maintained. The necessary one Water vapor partial pressure of 0.1 - 6 at is achieved by setting Gas overflow valves specified.
Das Verfahren wird in einer Einrichtung durchgeführt, die erfindungsgemäß aus einer Druckkammer besteht, die einseitig offen ausgebildet ist un nder durch eine gasdichte Verschlußvorrichtung verschlossen werden kann.The method is carried out in a device according to the invention consists of a pressure chamber that is open on one side and through a gas-tight closure device can be closed.
Innerhalb des Druckmantels, der mit einer wärmeisolierende. Schicht versehen ist, sind elektrische Heizleiter, Ventilatoren und am Druckmantel Gas-Überströmventile angeordnet.Inside the pressure jacket, which is covered with a heat-insulating. layer is provided, there are electrical heating conductors, fans and gas overflow valves on the pressure jacket arranged.
Der Innenraum der Einrichtung ist so ausgestaltet, daß das zu behandelnde Gut, auf entsprechend ausgebildete Einsatzvorrichtungen gestapelt, ein und ausgebracht werden kann.The interior of the device is designed so that the to be treated Good, stacked on appropriately designed insertion devices, brought in and out can be.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: den 1: den Querschnitt der Sinrichtung Fig. 2: den Längsschnitt der Einrichtung i<1ig. 3: ein Temperatur-Zeit-Programm des kombinierten Trocken-Brennprozesses.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. In the accompanying drawing show: the 1: the cross-section of the direction of FIG. 2: the longitudinal section of the device i <1ig. 3: a temperature-time program of the combined dry-firing process.
Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einem gasdichten Druckmantel 1, der mit einer wärmeisolierenden Schicht 2 und Gas-Überströmventilen 3 3 zum Regulieren des Wasserdampf-Gas-Überdruckes in der Einrichtung versehen ist. Dieser Überdruckbehälter erhält stirnseitig eine gasdichte Verschlußvorrichtung 4. Die Wärmezuführung erfolgt durch Elektroenergie über elektrische Heizleiter 5, die an der Innenwandung der zinrichtung angebracht sind. Über Ventilatoren werden eine Wärmeübertragungsverhältnisse innerhalb des Überdruckbehälters durch erzwungene Konvektion kontrollierbar gestaltet, in dem das Wasserdampf-gas-Gemisch zur Wärmeabgabe durch Hohlräume im oder zwischen dem aui' Korbwagen gestapelten Einsatzgut 7 hindurchgedrückt und danach zur Wärmeaufnahme an den elektrischen Heizleitern 5 zwangsweise vorbeigeführt wird. Durch die Ventilatorenacnsen kann zusätzlich wahlweise ein Fremdgas (z.3. Itilluft) zur z.B. Zwangskühlung in den Druckbehälter eingebracht werden. Die Einrichtung arbeitet diskontinuierlich, vorzugsweise in Verschaltung mehrerer Ofen zu einer Batterie.The device according to the invention consists of a gas-tight pressure jacket 1, the one with a heat insulating layer 2 and gas overflow valves 3 3 for regulation the water vapor-gas overpressure is provided in the device. This pressurized container receives a gas-tight closure device 4 at the front. The heat is supplied by electrical energy via electrical heating conductors 5, which are on the inner wall of the are attached. Heat transfer conditions are established via fans designed to be controllable within the overpressure container by means of forced convection, in which the water vapor-gas mixture for heat dissipation through cavities in or between the load 7 stacked aui 'basket trolley and then to absorb heat is forced past the electrical heating conductors 5. Through the ventilator nose an external gas (e.g. 3rd Itilluft) for e.g. forced cooling in the pressure vessel are introduced. The device works discontinuously, preferably in the interconnection of several ovens to form a battery.
Das Brenngut 7 wird auf gasdurchlässig gestaltete Korbwagen 8 gestapelt und zur Behandlung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Einrichtung eingebracht. Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Temperatur Zeit-Programm wird die Einrichtung mit feuchten, z.B.The material to be fired 7 is stacked on basket trolleys 8 which are designed to be gas-permeable and for treatment according to the method according to the invention in the facility brought in. According to the temperature-time program shown in FIG. 3, the Equipment with damp, e.g.
50 °C heißen Ziegelrohlingen besetzt und über die gasdichte Verschlußvorrichtung 4 gasdicht abgeschlossen.50 ° C hot brick blanks occupied and over the gas-tight closure device 4 sealed gas-tight.
erden die Gas-Überströmventile 3 auf einen inneren Gasdruck von beispielsweise 2 at eingestellt, so baut sich beim Erwärmen der Einrichtung bei nur geringfügigem Wasserentzug aus dem feuchten Einsatzgut 7@ ein Wasserdampfpartialdruck auf, der den Trocknungsabschnitt a - b ergibt..Erreicht der gesamte Wasserdampf-Gas-Druck im Innern der Einrichtung 2 at, so strömt der weiterhin entstehende Wasserdampf über die Gas-Überströmventile 3 ab. Da die im Innern der Sinrichtung vorhandenen Framdgase, wie z.B. die bei der Beschickung eingebrachte Luft oder die Entgasungspro dukte des Sinsatzgute 7, bei fortschreitender Trocknung gegenüber dem Wasserdampfanteil vernachlässigbar gering werden, wird bei einer Guttemperatur von 120 0C in der Ofengasphase ein Wasserdampfdruck von 2 at, entsprechend dem Sättigungsdampfdruck des Wassers bei 120 OC, aufgebaut.ground the gas overflow valves 3 to an internal gas pressure of, for example 2 at is set, it builds up only slightly when the device is heated Dehydration from the moist charge 7 @ a water vapor partial pressure which results in the drying section a - b..Achieves the entire water vapor-gas pressure inside the device 2 at, the water vapor that continues to be produced flows via the gas overflow valves 3. As those inside the facility Framdgases, such as the air introduced during charging or the degassing pro products of the set good 7, with progressive drying compared to the water vapor content will be negligibly low at a product temperature of 120 0C in the furnace gas phase a water vapor pressure of 2 at, corresponding to the saturation vapor pressure of the water at 120 OC.
Im folgenden Trocknungsabsohnitt b - c wird die zugeführte wärme zur Verdampfung des Wassers aus dem Einsatzgut 7 aufgebraucht, das Einsatzgut 7 nahezu isotherm getrocknet und der entstehende Wasserdampf aus dem Innern der Einrichtung mit einem Druok von 2 at und einer Temperatur, die beispielsweise nur wenig mehr als 120 °C beträgt, abgeleitet.In the following drying section b - c, the supplied heat is used Evaporation of the water from the charge 7 is used up, the charge 7 almost isothermally dried and the resulting water vapor from the interior of the facility with a pressure of 2 at and a temperature that is, for example, only a little more than 120 ° C.
Nach Beendigung dieses annähernd isotherm verlauf enden Trocknungsabsohnittes b-c, wird im Trocknungsabschnitt c-d das Restwasser bei steigender Guttemperatur ausgetrieben und nach beendeter Trocknung im ersten Brennabschnitt d-e das Brenngut 7 auf beispielsweise 750 0C erwärmt. Dabei entsteht wiederum durch die Entwässerung der Tonminerale Wasserdampfs der auf gleiche Weise wie bei der Trocknung a - d aus der Einrichtung abgeführt wird.After this approximately isothermal drying phase ends b-c, in the drying section c-d, the residual water becomes as the product temperature rises driven out and after drying in the first firing section d-e the firing material 7 heated to 750 0C, for example. This in turn arises from the drainage the clay minerals water vapor of the in the same way as with the drying a - d from the facility is discharged.
Der Garbrand im Brennabschnitt e - f erfolgt anschließend bei 2 at Wasserdampfdruck im Inneri der Einrichtung und bei beispielsweise 750 °C. Die Abkühlung des Brenngutes 7 erfolgt im Brennabschnitt f - g und kann durch entsprechende wärmeteohnische Dimensionierung der Einrichtung oder durch Zwangskühlung besohleunigt werden.The cooking firing in the firing section e - f then takes place at 2 atm Water vapor pressure inside the device and at, for example, 750 ° C. The cooling off of the material to be fired 7 takes place in the firing section f - g and can be heated by appropriate heating elements Dimensioning of the facility or accelerated by forced cooling.
Der gesamte kombinierte Trocken- und Brennprozeß a-d; d-g wird über die Temperatur der Wasserdampf-Gas-Phase im Innern der Einrichtung gesteuert und/oder geregelt.The entire combined drying and firing process a-d; d-g becomes over the temperature of the water vapor-gas phase inside the device is controlled and / or regulated.
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