DE1941938B2 - PROCESS FOR DRYING AND FIRING CERAMIC MOLDINGS - Google Patents

PROCESS FOR DRYING AND FIRING CERAMIC MOLDINGS

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Institut für Bau- und Grobkeramik, DDR 5300 Weimar
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge aus silikatischen Materialien u.dgl. mit Hilfe von gegebenenfalls unter Überdruck stehendem Wasserdampf, der durch Verdampfen des Anmachwassers bzw. durch Wasserabspaltung von Tonmineralien entsteht, in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß.The invention relates to a method for drying and firing ceramic moldings made from silicate Materials and the like with the help of possibly pressurized water vapor, which is produced by evaporation of the mixing water or through the elimination of water from clay minerals, all in one closed work process.

Es ist bekannt, daß durch Heißdampftrocknung im Vergleich zur Heißlufttrocknung der erforderliche Zeitaufwand zum Trocknen verkürzt werden kann. In der Regel wird zur Heißdampftrocknung unter Normaldruck und bei Heißdampffremdbezug der technische Aufwand so groß, daß ein Trocknen keramischer Güter nach diesem Verfahren ökonomisch nicht tragbar ist.It is known that by hot steam drying compared to hot air drying the required Drying time can be shortened. As a rule, hot steam drying under normal pressure is used and when superheated steam is supplied externally, the technical effort is so great that ceramic goods are dried is not economically viable after this process.

Des weiteren setzt die Heißdampftrocknung keramischer Güter in der Regel eine Heißverformung voraus und macht damit Einschränkungen bei der Verwendung keramischer Rohstoffe erforderlich. Weiterhin wird bisher der Trocken- und Brennprozeß keramischer Formlinge räumlich und zeitlich getrennt durchgeführt. Das Brennen in einer wasserdampfangereicherten Atmosphäre ist zur Beschleunigung des Brennprozesses aus der keramischen Praxis bekannt. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Wasserdampf als wesentlichen Brennparameter zur Erzeugung neuer stofflicher Eigenschaften im keramischen Gut zu verwenden.Furthermore, the hot steam drying of ceramic goods usually requires hot deformation and thus makes restrictions in the use of ceramic raw materials necessary. Continue to be So far, the drying and firing process of ceramic moldings carried out spatially and temporally separated. Firing in a steam-enriched atmosphere is to accelerate the firing process known from ceramic practice. It has already been suggested that water vapor be essential To use firing parameters to generate new material properties in the ceramic material.

Bei diesem pneumatisch-hydrothermalen Brennen unter dem Einfluß von vorwiegend im Überdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden Wasserdampf, kommt es zur Hydrothermalsynthese z.T. neuer Mineralgesellschaften in keramischen Scherben.With this pneumatic-hydrothermal burning under the influence of predominantly in excess pressure Water vapor standing in relation to the atmosphere leads to hydrothermal synthesis, sometimes more recently Mineral societies in ceramic shards.

Weiterhin sind Verfahren zum Trocknen keramischer Formlinge in einer Wasserdampfatmosphäre — auch unter Druck - bekannt, bei denen der Wasserdampf aus dem Anmachwasser der Formlinge stammen kann.Furthermore, methods for drying ceramic briquettes in a water vapor atmosphere are also available under pressure - known, in which the water vapor can come from the mixing water of the briquettes.

Durch die bisher 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 der Herstellung von beispielsweise Mauerziegeln, Dachziegeln und anderen keramischen Materia'ien führen. By the hitherto customary separation of the drying and firing process, long treatment times result in very in different technological sections, leading to unfavorable thermotechnical conditions throughout the process and to a labor intensive effort in the production of, for example bricks, tiles and other ceramic Materia'ien.

Zweck der Erfindung ist es, eine technologische Neugestaltung des Trocken- und Brennprozesses und damit eine Erhöhung der Durchsatzleistung und eine Verbesserung der Wärmewirtschaft sowie eine optimale Anpassung des Gesamtprozesses an die Bedingungen der Mechanisierung und Automatisierung zu erreichen.The purpose of the invention is a technological redesign of the drying and firing process and thus an increase in throughput and an improvement in the heat economy as well as an optimal one Adaptation of the overall process to the conditions of mechanization and automation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknung und das Brennen keramischer Produkte unter Ausnutzung vorwiegend der Hydrothermalsynthesen im überkritischen Temperaturbereich des Wasserdampfes in einem in sich geschlossenen Arbeitsprozeß innerhalb eines Aggregates vorzunehmen.The invention is based on the task of drying and firing ceramic products using predominantly hydrothermal syntheses in the supercritical temperature range of water vapor in a self-contained work process to be carried out within an aggregate.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu behandelnde, vorwiegend feuchte Gut, bei Voraussetzung geeigneter Standfestigkeit auf Korbwagen in die Einrichtung eingebracht und dort allmählich auf eine Temperatur bis etwa 16O0C 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 Rrennprozeß übergeleitet. Die stark wasserdampfhaltige Atmosphäre wird bis zur erforderlichen Garbrandtemperatur, die zwischen 550 und 95O0C, vorzugsweise bei 75O0C 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 stability is introduced to be treated, mainly moisture, suitably at condition on basket car into the device where it is heated gradually to a temperature of about 16O 0 C. The escaping water vapor builds up an atmosphere containing water vapor over the property, the total pressure of which can be regulated via its temperature. According to a predetermined temperature-time program, after the drying process has ended, the process gradually changes over to the racing process. The highly water vapor-containing atmosphere is up to the required maturing temperature which is preferably between 550 and 95O 0 C, at 75O 0 C, maintained. The necessary water vapor partial pressure of 0.1 - 6 at is specified by setting the gas overflow valves accordingly.

Das Verfahren wird in einer Einrichtung durchgeführt, die erfindungsgemäß aus einer Druckkammer besteht, die einseitig offen ausgebildet ist und hier durch eine gasdichte Verschlußvorrichtung verschlossen werden kann. Innerhalb des Druckmantels, der mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist, sind Heizleiter, Ventilatoren und am Druckmantel Gas-Überströmventile angeordnet.The method is carried out in a device which, according to the invention, consists of a pressure chamber consists, which is designed to be open on one side and are closed here by a gas-tight closure device can. Inside the pressure jacket, which is provided with a heat-insulating layer, there are heating conductors, Fans and gas overflow valves arranged on the pressure jacket.

Der Innenraum der Einrichtung ist so ausgestaltet, daß das zu behandelnde Gut, auf entsprechendThe interior of the device is designed so that the goods to be treated on accordingly

ausgebildete Einsatzvorrichtungen gestapelt, ein- und ausgebracht werden kann.trained insert devices can be stacked, brought in and out.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Querschnitt der EinrichtungThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing shows Fig. 1 shows the cross-section of the device

F i g. 2 den Längsschnitt der EinrichtungF i g. 2 the longitudinal section of the facility

Fig.3 ein Temperatur-Zeit-Programm des kombinierten Trocken-Brennprozesses.3 shows a temperature-time program of the combined dry-firing process.

Die Einrichtung besteht aus einem gasdichten Druckmantel 1, der mit einer wärmeisolierenden Schicht 2 und Gas-Überströmventilen 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 Einrichtung angebracht sind. Über Ventilatoren werden die Wärmeübertragungsverhältnisse innerhalb des Überdruckbehälters durch erzwungene Konvektion kontrollierbar gestaltet, indem das Wasserdampf-Gas-Gemisch zur Wärmeabgabe durch Hohlräume im oder zwischen dem auf Korbwagen gestapelten Einsatzgut 7 hindurchgedrückt und danach zur Wärmeaufnahme an den elektrischen Heizleitern 5 zwangsweise vorbeigeführt wird. Durch die Ventilatorenachsen kann zusätzlich wahlweise ein Fremdgas (z. B. Kühlluft) zur Zwangskühlung in den Druckbehälter eingebracht weiden. Die Einrichtung arbeitet diskontinuierlich, vorzugsweise in Verschaltung mehrerer öfen zu einer Batterie.The device consists of a gas-tight pressure jacket 1, which is thermally insulating Layer 2 and gas overflow valves 3 to regulate the water vapor-gas overpressure in the facility is provided. This overpressure container receives a gas-tight closure device 4 on the front side. The heat supply takes place by electrical energy via electrical heating conductors 5, which are on the inner wall of the device are attached. The heat transfer conditions within the Overpressure container designed controllable by forced convection by the water vapor-gas mixture for heat dissipation through cavities in or between the load 7 stacked on basket trolleys pushed through and then forced past the electrical heating conductors 5 to absorb heat will. An external gas (e.g. cooling air) can also be optionally used through the fan shafts Forced cooling introduced into the pressure vessel. 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 h F i g. 3 dargestellten Temperatur-Zeit-Programm wird die Einrichtung mit feuchten, z.B. 5O0C heißen Ziegelrohlingen besetzt und über die Verschlußvorrichtung 4 gasdicht abgeschlossen. Werden 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 Einrichtung vorhandenen Fremdgase, wie z. B. die bei der Beschickung eingebrachte Luft oder die Entgasungsprodukte des Einsatzgutes 7, bei fortschreitender Trocknung gegenüber dem Wasserdampfanteil vernachlässigbar gering v/erden, wird bei einer Guttemperatur von 12O0C in der Ofengasphase ein Wasserdampfdruck von 2 at, entsprechend dem Sättigungsdampfdruck des Wassers bei 120°C, aufgebaut. The items to be fired 7 are stacked on gas-permeable basket trolleys 8 and introduced into the device for treatment in accordance with the method according to the invention. According to the h F i g. 3 the temperature-time program shown, the device is filled with moist, for example 50 0 C hot brick blanks and sealed gas-tight via the closure device 4. If the gas overflow valves 3 are set to an internal gas pressure of, for example, 2 atm, a water vapor partial pressure builds up when the device is heated with only slight water removal from the moist charge 7, which results in the drying section a-b. If the entire water vapor / gas pressure in the interior of the device reaches 2 at, the water vapor that continues to be produced flows off via the gas overflow valves 3. Since the foreign gases present inside the device, such as. B. the air introduced during charging or the degassing products of the input material 7, negligibly low compared to the water vapor content as drying progresses, a water vapor pressure of 2 at, corresponding to the saturation vapor pressure of the water at a material temperature of 12O 0 C in the furnace gas phase 120 ° C.

Im folgenden Trocknungsabschnitt 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 Druck von 2 at und einer Temperatur, die beispielsweise nur wenig mehr als 1200C beträgt, abgeleitet.In the following drying section b-c , the supplied heat is used up to evaporate the water from the charge 7, the charge 7 is dried almost isothermally and the resulting water vapor from the interior of the device is at a pressure of 2 atm and a temperature that is, for example, only slightly more than 120 0 C is derived.

Nach Beendigung dieses annähernd isotherm verlaufenden Trocknungsabschnittes b—c, wird im Trocknungsabschnitt c—d das Restwasser bei steigender Guttemperatur ausgetrieben und nach beendeter Trocknung im ersten Brennabschnitt d— edas Brenngut 7 auf beispielsweise 7500C erwärmt. Dabei entsteht wiederum durch die Wasserabspaltung der Tonminerale Wasserdampf, der auf gleiche Weise wie bei der Trocknung a—daus der Einrichtung abgeführt wird.After this approximately isothermally extending drying section b-c, is in the drying section c-d expelled the remaining water with increasing temperature of the material and heated to 750 0 C, for example, after completion of drying in the first combustion section d- EDAS firing material. 7 In turn, water vapor is produced by the elimination of water from the clay minerals, which is discharged from the device in the same way as during drying a-d.

Der Garbrand im Brennabschnitt e—f erfolgt anschließend bei 2 at Wasserdampfdruck im Innern der Einrichtung und bei beispielsweise 7500C. Die Abkühlung des Brenngutes 7 erfolgt im Brennabschnitt f—g und kann durch entsprechende wärmetechnische Dimensionierung der Einrichtung oder durch Zwangskühlung beschleunigt werden. The Garbrand in the combustion section e-f is then carried out at 2 at water vapor pressure inside the device, and for example, at 750 0 C. The cooling of the combustion material 7 takes place in the combustion section f-g, and can by appropriate heat-technical dimensioning of the device or be 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 ad ; d-g is controlled and / or regulated via the temperature of the water vapor-gas phase inside the device.

Weitere Ausbildungen des Verfahrens sind den Ansprüchen 3 und 4 zu entnehmen.Further developments of the method can be found in claims 3 and 4.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (4)

19 4i Patentansprüche:19 4i claims: 1. Verfahren zum Trocknen und Brennen keramischer Formlinge aus silikatischen Materialien und dgl. mit Hilfe von gegebenenfalls unter Überdruck stehendem Wasserdampf, der durch Verdampfen des Anmachwassers bzw. durch Wasserabspaltung von Tonmineralien entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Formlinge in einem gasdicht verschlossenen Aggregat in einem kombinierten Trocknungs-Brenn-Prozeß (a—g) getrocknet und unmittelbar danach gebrannt werden, indem die Formlinge (7) zunächst ohne nennenswerten Wasserentzug auf eine Tempe- '5 ratur bis 16O0C erhitzt (a—b) und dann mit Wasserdampfpartialdrücken von 0,1—6 at getrocknet werden (b—d)und danach eine Erwärmung der Formlinge auf eine Temperatur zwischen 550—95O0C (d—e) unter Wasserdampfpartialdrükken von 0,1—6 at und unter Beibehaltung dieser Temperatur der Garbrand erfolgt (e—ί), dem sich die Abkühlung der Formlinge (7) und des Aggregats, gegebenenfalls durch Zwangskühlung, anschließt (f—g), wobei während des gesamten kombinierten Prozesses (a-g)der dem Einsatz- bzw. Brenngut (7) entweichende Wasserdampf dadurch ausgenutzt wird, daß er innerhalb der gasdicht verschlossenen Einrichtung mittels Ventilatoren (6) zur Erzeugung eines konvektiven Warme- und Stoffüberganges durch den Besatz aus vorwiegend als Hohlware ausgebildeten Formungen (7) hindurchgedrückt und in seiner Menge entsprechend dem einzuhaltenden Druck verringert wird.1. A method for drying and firing ceramic briquettes made of silicate materials and the like. With the help of possibly pressurized water vapor, which is formed by evaporation of the mixing water or by splitting off clay minerals, characterized in that the briquettes to be treated in a gas-tight sealed unit in a combined drying firing process (a-g) dried and fired immediately followed by temperature heated the moldings (7) at first without any significant removal of water to a temperature-'5 to 16O 0 C (a-b) and then with Water vapor partial pressures of 0.1-6 at are dried (b-d) and then the moldings are heated to a temperature between 550-95O 0 C (d-e) under water vapor partial pressures of 0.1-6 at and while maintaining this temperature Cooking firing takes place (e — ί), which is followed by the cooling of the moldings (7) and the unit, if necessary by forced cooling (f — g), whereby during the entire ko mbinierten process (ag) of (7) escaping water vapor is utilized by the hardening or firing material to fall within the gas-tight means by means of fans (6) for producing a convective heat and mass transition through the patch, mainly as a hollow product formed formations (7) is pushed through and its amount is reduced according to the pressure to be maintained. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte kombinierte Trocken- und Brennprozeß (a—d; d—g) ausschließlich über die Temperatur der Wasserdampf-Gas-Phase im Innern der Einrichtung gesteuert und/ode;· geregelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the entire combined drying and firing process (a-d; d-g) is controlled and / or regulated exclusively via the temperature of the water vapor-gas phase inside the device. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf zusätzlich aus einem Fremdprozeß bezogen und dem Trocknungs-/Brennprozeß über die Gas-Überströmventile (3) oder die Ventilatoren (6) zugeführt werden kann.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that water vapor is also from related to an external process and the drying / burning process via the gas overflow valves (3) or the fans (6) can be fed. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei wasserarmem Brenngut der Brennprozeß (d—g) auch ohne Zuführung von Wasserdampf aus einem Fremdprozeß im wesentlichen unter Ausnutzung des bei der Wasserabspaltung der Tonmineralien entstehenden Wasserdampfes erfolgt.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of low-water firing material, the firing process (d-g) also takes place without the addition of water vapor from an external process, essentially utilizing the water vapor produced during the elimination of water from the clay minerals.
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