DE2827945A1

DE2827945A1 - Verfahren und vorrichtung zur aktivierenden aufbereitung von keramischen, vorzugsweise grobkeramischen rohstoffen

Info

Publication number: DE2827945A1
Application number: DE19782827945
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Dr Tech Entzmann
Original assignee: Simmering Graz Pauker AG
Current assignee: Simmering Graz Pauker AG
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1979-04-19
Also published as: FR2405795B1; ATA734177A; DE2827945C2; GB2006734A; FR2405795A1; AT362292B; GB2006734B; ES473804A1

Description

Dipl. Ina E. Günter Ottens " 7,

München 4O - 1-

joeef-Rape^fea 2827945

13 532 P 28 27 9^5.0

Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft für Maschinen-, Kessel- und Waggonbau, 1071 Wien, Mariahilferstraße 32,

(Österreich)

Verfahren und Vorrichtung zur aktivierenden Aufbereitung von keramischen, vorzugsweise grobkeramischen Rohstoffen

Als Rohstoffe für die Herstellung von Grobkeramik werden mehr oder minder stark eisenhaltige Tonminerale verwendet, welche im alltäglichen Sprachgebrauch als "Lehm", "Ziegellehm" und auch "Ziegelton" bekannt sind. Da allerdings "Lehm" nicht gleich "Lehm" ist, ergeben sich in der Praxis oft iBcht unterschiedliche Kriterien für die Qualität solcher "Lehme".

So sind Rohtone bekannt, welche ohne Zumischung anderer Rohtone keramische Produkte hervorragender Gleichförmigkeit, hoher Festigkeit, Frost-Tauwechsel-Beständigkeit usw. ergeben, während aus scheinbar sehr ähnlichen Rohtonen Produkte entstehen, welche etwa schon nach wenigen Frost-Tauwechseln zum Zerfall neigen, unzureichende Druckfestigkeiten aufweisen, leicht springen, beim Brand teilweise schmelzen, unter Feuchtigkeitseinwirkung abplatzen, u.dgl. mehr.

Bis zu einem gewissen Grade ist es möglich, negative Eigenschaften eines an sich durch seine Ergiebigkeit interessanten Tonvorkommens durch Zumischung anderer Rohtone aufzubessern, doch sind solchen Vorgangsweisen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit usw. Grenzen gesetzt, Es wurde deshalb ein Verfahren gesucht, mit dem es mögliclr sein sollte, Rohtone von an sich unzureichender Qualität

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ohne umständliche Zumengung anderer Rohtone noch verwendbar zu machen und Rohtone mit minderwertiger Qualität in vergleichsweise gute umzuwandeln.

Bei der Entwicklung eines solchen, erfindungsgemäßen, Verfahrens wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß es mit gewissen Vorrichtungen möglich ist, mineralische otoffe mechanochemisch zu aktivieren. Darunter wird die Verleihung von Eigenschaften an einen Stoff verstanden, welche dieser von sich aus nicht oder nur in untergeordneterem Maße hat, und zwar auf mechanischem Wege. Um dies näher zu erläutern, sei ein Beispiel angeführt :

Zur Abdichtung von geschütteten Erd- und Steindämmen wird ein sogenannter Dichtekern eingebracht, d.i. eine in der Längsachse des Dammes vorzugsweise vertikal angeordnete, dünne Schichte aus wasserundurchlässigem, nicht leicht ausspülbarem Material. Wegen seiner guten Quell- und Abdichteigensch--;-,ften finden vielfach Montmorrilonite für diesen Zweck Verwendung. Man bereitet sie auf, indem man gröbere Anteile abtrennt und das eigentliche feine Tonmineral mit Zusätzen versetzt, durch die die Viskosität der Mischung in einer für den Vorgang des Einbringens und darnach guten Einlagerns im Damm günstigen Weise beeinflußt wird. Es hat sich gezeigt, daß Montmorrilonite, welche einer mechanochemischen Aktivierung unterzogen wurden, auch in geringerer Dichtungsschürzenstärke, bzw. in geringerer Menge je abzudichtender Fläche, den gleichen Abdichteffekt mit gleicher Auswaschbeständigkeit ergeben als Montmorrilonite, die in konventioneller Weise zubereitet wurden. Gänzlich überraschenderweise hat sich nun

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gezeigt, daß die Anwendung einer solchen "mechanischen Aktivierung" auf keramische Rohtone dazu führt, eine signifikante Verbesserung der an sich unzureichenden Kennwerte solcher qualitativ nicht hochwertigen Rohtone zu erreichen.

Es erwies sich somit,daß durch mechanochemische Aktivierung die Eigenschaften von Rohtonen in bezug auf die daraus herzustellende Keramik tatsächlich deutlich verbessert werden konnten. So konnte zunächst die Gleichförmigkeit deutlich angehoben werden, was sich in einer besseren und fehlerfreieren Verformung niederschlug. Weiterhin aber zeigte sich, daß auch andere Eigenschaften verbessert, bzw. negative Eigenschaften ausgemerzt werden konnten.

Rohtone mit Einsprengungen von Kalkstein in Korngrößen von 0,5 - 5 mm etwa ergeben Baukeramikprodukte, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit durch Quellen des beim Brennvorgang mitgebrannten Kalkes zu Abplatzungen neigen, wobei überdies in der Mitte der Abplatzung ein weißer Fleck von Kalk sichtbar wird. Diese Tone eignen sich also nicht für Sichtmauerwerk. Die mechanochemische Aktivierung hat zur Folge, daß der Kalksteinanteil nicht nur zerkleinert und fein verteilt wird, sondern überdies beim Brennen mit der Tonsubstanz zu reagieren geeignet ist. Abplatzerscheinungen werden dadurch so gut wie vollständig unterbunden.

Versuche zur Steigerung der Beständigkeit der Produkte gegen Frost-Tauwechsel lieferten nicht ganz so eindeutige Ergebnisse. Hier hängt es zu stark von der genauen Zusammensetzung des Rohtones ab, wieweit eine Verbesserung erzielt wird und wie stark die Zahl der zur sichtbaren

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Zerstörung und zur totalen Zerstörung führenden Frost-Tauwechsel ansteigt. Allerdings ist auch bei dieser Eigenschaft eine Verbesserung zu beobachten, und nur bedingt frostbeständige Tone können befriedigend bestündig gemacht v/erden.

Schließlich zeigte sich, daß Körper aus mechanochemisch aktivierten Tonen bei vergleichsweise niedrigerer Brenntemperatur gebrannt werden können und dabei höhere Festigkeiten erreichen als aus gleichem, jedoch nicht rnechanochemisch aktivierten Ton bei höheren Temperaturen gebrannte Produkte. Als Kriterium der gewählten Brenntemperaturen ist hierbei annähernd gleiche Porosität der Produkte anzusehen, da ja z.B. Normalziegel und Klinkerziegel nicht direkt verglichen v/erden dürfen. Verfahrensgemäß ist die Energiezufuhr, bzw. die dadurch bewirkte meciianochernische Aktivierung, dadurch gekennzeichnet,

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daß jedes Teilchen in einem Zeitraum von 10 bis 10 ^J Sekunden 3-8 Schlagen, bzw. Schlagimpulsen ausgesetzt ist.

Auf Grund dieser Erkenntnisse wurden zwei Ausführung sformen des erfindungsgeiuäßen Verfahrens entwickelt, und zwar eine für getrockneten Ton und die andere für naturfeuchten Ton. Diese beiden Varianten unterscheiden sich wie folgt:

Zur Aktivierung von getrocknetem Ton wird dieser zunächst getrocknet und sodann vorgebrochen. Als Trockner kommen alle Vorrichtungen in Frage, welche z.B. auch für Kaolin geeignet sind. Starker oder gar irreversibler Totalverlust der Plastizität beim Wiederanteigen mit Wasser muß natürlich vermieden v/erden. Trocknungstemperatur und Trocknungsverlauf richten sich demnach nach der Tonsorte und ihren -lurch Versuche ermittelten Eigenschaften. Der getrocknete

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und vorzerkleinerte Ton passiert eine Vorrichtung, welche ihn mechanochemisch zu aktivieren in der Lage ist. Die geeignetste und erfindungs^eaiäße Vorrichtung für diesen Zweck ist eine als "Desintegrator" bekannt gewordene, modifizierte Stiftmühle mit gegenläufig angetriebenen Mahlscheiben, welche rnit konzentrischen, wechselweise ineinandfr greifenden Reihen von Schlagstiften geeigneter Form und Größe besetzt sind. Um mit hoher Durchsatzleistung arbeiter, zu können, wird das aktivierte Gut über ein Schwingsieb geleitet und der Siebrtickstand geht zurück in den Desintegrator. Für die Luft in der Anlage wird eine Entstaubung vorgesehen. Der aktivierte Ton wird angeteigt und nach Erfordernis verformt.

Naturfeuchte Tone werden vorzugsweise in einem Tonwolf zerrissen oder durch eine Strangpresse in kurz zerschnitten^ dünne Stränge verforint. Diese werden einem Desintegrator mit erweitertem Eintrag und einer Entladevorrichtung für klebriges Material aufgegeben. Die Siebung und Entstaubung wbenso wie die Rückführung von Überkorn entfällt. Die Verarbeitung kann u.U. unmittelbar ohne weitere Anteigung erfolgen.

Die beiden Varianten sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Beim Trockenverfahren wird der Rohton in der Trockenvorrichtung 1 getrocknet, bis er staubend hart ist. Die Tonbrocken werden in einer Walzenmühle 2 zerkleinert. Andere Zerkleinerungsmaschinen sind ebenfalls brauchbar, bedingen aber eine Kreislaufsiebung, um kein Material gröber als etwa 10 - 15 mm in den Desintegrator gelangen zu lassen. Der vorgebrochene Ton wird vom Dosierer 3 über einen Mengenmesser 4 dem Desintegrator 5 aufgegeben. Der Mengenmesser

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steuert sowohl die Dosierung als auch den Walzenbrecher, um eine gleichmäßige Aufgabe sicherzustellen. Das aktivierte Produkt wird abgesiebt auf dem Sieb 6; das Überkorn geht zur Dosierung zurück, der Siebdurähgang geht zur Formung.

Beim Naßverfahren (Fig. 2) wird Rohton nach geeigneter Vorzerkleinerung dosiert (3)ι sodann je nach Pionsistenz in einem Tonwolf zerrissen oder in einer Strangpresse 7 mit Schneideinrichtung in kurze dünne Stränge verformt, von einem Mengenmesser 4 kontrolliert und dem Desintegrator 5 aufgegeben. Das aktivierte Produkt geht ohne Siebung zur Formung.

Die angegebenen Verfahrensweisen sind nur beispielsweise angegeben, die einzelnen Aggregate sind durch geeignete andere ersetzbar. Die Hengenkontrollen können auch an anderen Stellen erfolgen oder können bei geeigneter Dosierung ganz wegfallen. Auch wird man sich jeweils der Konsistenz und Feuchte des Rohtones anpassen müssen, so daß eine streng gültige Form der Verfahrensweise nicht angegeben werden kann.

Allen Modifikationen der Verfahrensweise gemeinsam aber ist die Verwendung eines Desintegrators 5 für die Aktivierung der Tonsubstanz. Dies ist eine modifizierte Stiftmühle nach den Fig. 3 und 4.

Bei dieser Stiftmühle ("Desintegrator") sind auf zv.ei wellen 27 und 28 mit fluchtenden Achsen je eine Mahlscheibe 29 und 30 endständig befestigt.

Eine dieser Kahlscheiben ist nahe der Scheibenmitte mit Durchtrittsöffnungen 34 für das zu behandelnde Material versehen. Den Durchtrittscffnungen ist eine Prall- und Leitplatte 39 vorgesetzt. Vor den Durchtrittsöffnungen

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34 befindet sich der Raum 35, durch den das zu behandelnde Material aufgegeben wird. Dichtringe 36 verhindern, dab dieses Material an der Außenseite der Mahlscheibe 29 unter Umgehung der Mahl- und Schlagstifte in den Reihen 31,32 und 33 in den Austragsraum 38 durch die Austragsöffnung 37 gelangt.

Die Mahlscheiben sind von einem Gehäuse 40 umgeben, welches entlang dem Flansch 40' geöffnet werden kann.

In der Zeichnung ist erkennbar gemacht, daß die Schlagstifte abwechselnd gegenläufig bewegt werden. Dadurch ergeben sich sehr nohe Schlaggeschwindigheiten.

Vorrichtungen der beschriebenen Art sind seit langem bekannt. Js ist ihnen meist gemeinsam, daß die Schlagstifte zylindrischen querschnitt aufweisen, wodurch sich in bezug auf die damit beschleunigten Teilchen eine starke K-ichtungsstreuung ergibt. Für den erfindungsgemäßen Zweck eignet sich dagegen vorzugsweise eine Vorrichtung mit nicht zylindrischen ochlagelernenten, welche den Teilchen eine gerichtete Beschleunigung zu erteilen in der Lage ist.

Die Ausführung für feuchten Ton besitzt eine weitere EintragsÖffnung und zusätzliche Mitnehmer im Eintrag, sowie eine umlaufende Austragsvorrichtung f>^;r klebriges Material.

3.10.1978/cs - 9 -

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Claims

Z. 13866 Patentanwalt ₁^, ,_-,_

DIpI. Ing. E. Günter Ottens

München HO

Josef-Rapa-Str. St 2827945

P 28 27 9^5.0

Simmering-Graz-Pp.uker Aktiengesellschaft für Maschinen-, Kessel- und Waggonbau, 1071 V/ien, Mariahilferstraße 32,

( Österreich )

Patentansprüche

jy Verfahren zur aktivierenden Aufbereitung von keramischen, vorzugsweise grobkeramischen-Rohstoffen auf der Basis von Tonmineralien, wobei der Rohton gegebenenfalls vorgetrocknet und nach der Aktivierungsbehandlung allenfalls vor der Weiterverarbeitung nachgesiebt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffe einer Zerkleinerung- und Durchmischungsbehandlung unterworfen v/erden, wobei der Energieinhalt des Materials durch Schlag- oder Stoßeinwirkung und dadurch bewirkte Änderung der Feinstruktur gegenüber dem Normalzustand erhöht und das Material dadurch aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohton je nach seiner Konsistenz in einem Tonwolf auf mäßig klebende Krümel zerteilt oder in einer Strangpresse in Stränge von vorzugsweise nicht über 10 mm Durchr messer gepreßt und diese Stränge durch automatische Schneidvorrichtungen in Stücke von vorzugsweise nicht über 30 mm Länge zerteilt werden und daß diese Krümel bzw. Strangabschnitte dem Desintegrator aufgegeben werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf3 die mechanochemische Aktivierung in einer als "Desintegrator" bekannt gewordenen modifizierten Stiftmühle mit zwei gegenläufig angetriebenen Mahlscheiben, welche mit vorzugsweise insgesamt drei, zweckmäßigerweise konzentrischen Reihen von

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öchlagstiften besetzt sind und welche derart angetrieben werden, daß Schlaggeschwindigkeiten von 50 300 m/sek, vorzugsweise über 100 m/sek. erreicht werden, durchgeführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein Trockner für den Rohton und eine nachgeschaltete Einrichtung zur Vorzerkleinerung des getrockneten Tones vor dem Desintegrator vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Desintegrator eine Siebeinrichtung für den ihn verlassenden Ton sowie eine Einrichtung für die R-ückführung des ^iebriickstandes in den Desintegrator nachgeschaltet sind.

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