DE2851412B2

DE2851412B2 - Verfahren, Verwendung und Vorrichtung zum Herstellen von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel

Info

Publication number: DE2851412B2
Application number: DE2851412A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 5261 Uttendorf Vitzthum
Original assignee: Karl Haendle & Soehne Maschinenfabrik U Eisengiesserei & Co Kg 7130 Muehlacker De GmbH
Current assignee: Karl Haendle & Soehne Maschinenfabrik U Eisengiesserei & Co Kg 7130 Muehlacker De GmbH
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1981-07-30
Also published as: GB2038309A; DE2851412A1; IT1119538B; FR2442806A1; FR2442806B3; IT7969292A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind bereits Verfahren ium Herstellen von Ziegeln entwickelt worden, bei denen Waschberge aus der Kohleaufbereitung mit den üblichen Zuschlagstoffen innig vermischt, plastifiziert und in Strangpressen zu Formkörperrohlingen verpreßt werden. Dabei dienen die Waschberge als sogenannte Magerstoffe und gleichzeitig bewirkt ihr Anteil an brennbaren bzw. ausgasenden Substanzen eine Verminderung der zum Brennen der Formkörper zu Ziegeln benötigten Wärmeenergie. Bei einer entsprechenden Abstimmung der Waschbergemenge unter Berücksichtigung ihrer Kohlenstoffanteile auf die Menge der eingesetzten Zuschlagstoffe, d. h. der Tonerdemineralien, kann ferner die Porosität der Ziegel während des Brennens gesteuert werden. Ein weiterer, durch den Einsatz von Waschbergen erreichter Vorzug besteht in einer gleichmäßigeren Aufheizung der Formkörper während des Brennvorgangs, da die freiwerdenden Gase im Inneren des Formrohlings exotherme Reaktionen ίο hervorrufen. Probleme treten jedoch auf, wenn die brennbaren bzw. vergasenden Bestandteile in den Waschbergen ein vorgegebenes Maß übersteigen, da in diesem Fall die während des Brennvorgangs ablaufenden Reaktionen zu intensiv sind und sich nachteilig auf is die Qualität der herzustellenden Ziegel auswirken. Vergleichsweise hohe Kohlenstoffanteile in den Waschbergen führen daher zur Notwendigkeit, erhebliche Mengen an geeigneten Mineralstoffen zuzumischen, durch deren Beschaffung, gesonderte Lagerung und gesonderte Aufbereitung sich der gesamte betriebstechnische Aufwand wesentlich erhöht

Aus der DE-OS 26 11 213 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel der angegebenen Gattung bekannt, bei welcher zur Verwertung von in Kraftwerken anfallenden Verbrennungsrückständen kohlenstoffhaltige Flugstäube und Schmelzkammergranulate mit Ton gemischt und aus dieser Mischung Ziegel geformt und gebrannt werden. Zum Erhalt des für Ziegeleierzeugnisse erforderlichen reduktionskernfreien Scherben wurde bei diesem Verfahren von dem bis dahin geläufigen Vorgehen der Beseitigung der Kohlenstoffanteile während des Brennens abgegangen, da zum vollständigen Herausoxidieren des Kohlenstoffes beim Brennen zu lange Verweilzeiten der Formkörper im Brennofen erforderlich waren. Zum Erhalt hochfester Klinker bei relativ kurzen Brennzeiten werden nach diesem bekannten Verfahren die kohlenstoffhaltigen Verbrennungsrückstände aus insbesondere Steinkohlenkraftwerken, d. h. die Flugstäube, vor dem Vermischen mit den Ton- und den Zuschlagstoffen thermisch behandelt, wodurch ihre Kohlenstoffanteile bei Temperaturen zwischen 600 und 1000⁰C verbrennen. Bei für eine selbstunterhaltende Verbrennung zu geringen Kohlenstoffanteilen können äußere Brennstoffe, wie Kohlenstaub oder Gas zugeführt werden. Bei diesem bekannten Vorgehen wird es somit als wesentlich erachtet, die gesamte Menge an kohlenstoffhaltigen Feststoffen auszubrennen und eine kohlenstofffreie Mischung als Ausgangsprodukt für die zu brennenden Formkörper zu erhalten, um als Endprodukt Klinker von hoher Festigkeit und geringem Porenvolumen herstellen zu können. Zur Herstellung von Ziegeln ist eine vollständig kohlenstofffreie Ausgangsmischung weder notwendig noch erwünscht, da bei derartigen Ziegeln in der Regel eine gewisse Porosität angestrebt wird.

Ferner ist aus der DE-AS 10 95 188 ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Massen aus plastischem, grobem, feuchtem Rohton und körnigen Magerungsmassen bekannt, bei dem von der gesamten Aufgabemenge des Rohtones ein vorbestimmter Teilstrom abgezweigt und gesondert auf Temperaturen zwischen 400 und 600⁰C erwärmt wird. Durch die Erwärmung dieses Teilstroms und die dabei eintretende vollständige Trocknung soll die Eigenschwindung der Bindetone beim Trocknen und Brennen der Mischung herabgesetzt werden, weil durch diese Schwindung die notwendige

feste Bindung zwischen den eingesetzten Tonen und den Körnern der Magerungsmittel verringert wird. Die Aufheizung des Bindeton-Teilstroms erfordert notwendigerweise eine Zufuhr an Wärmeenergie von außen, d. h. zu einem relativ hohen Energiebedarf. Durch die Wärmebehandlung des Teilstromes werden aus den Bindetonen das gesamte nicht chemisch gebundene Zwischenschichtwasser und die grobe Feuchtigkeit sowie auch der größte Teil des chemisch in der Tonsubstanz gebundenen Wassers ausgetrieben, wobei durch die angegebene obere Temperaturgrenze die chemische Bindung der Tonsubstanz oder deren schichtige Blättchenstruktur nicht zerstört werden. Das nach Vereinigung der beiden Bindeton-Teilströme inklusive der Magerungsstoffe erhaltene Gemisch ist eine pulvrige Rohmasse, die ohne weitere Behandlung In Formkästen eingerüttelt, zu Formsteinen nachverpreß.» und in Brennöfen zu feuerfesten Steinen gebrannt wird. Ein Einmischen des thermisch behandelten Bindeton-Teilstroms in das Gemenge aus unbehandeltem Bindeton und Magerungsmittel in noch heißem Zustand ist bei diesem Verfahren nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel aufzuzeigen, das eine weitestgehende Beeinflussung der inneren Reaktionen der keramischen Masse beim Plastifizieren sowie der Formkörper beim Brennen ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 4 gelöst

Die thermische Behandlung des Waschberge-Teilstroms kann entweder in einem Gasreaktor mit dem Ziel der Brenngaserzeugung erfolgen, wobei die erzeugten Brenngase Ober einen Gasmotor und einen angeschlossenen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden können. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, die vorzerkleinerten Waschberge in einem Wirbelschichtofen zu verbrennen und die freiwerdende Wärmeenergie Ober einen Dampfkreislauf in Nutzwärme und/oder elektrische Energie umzuwandeln. Wesentlich dabei ist, daß durch die thermische Behandlung eine einstellbare Menge der eingesetzten Waschberge zu Magerstoffen inaktiviert worden ist, wobei gleichzeitig Nutzenergie für die einzelnen Verfahrensstufen erhalten wird. Der Prozentsatz des abzuzweigenden Waschbergeanteils bestimmt sich nach dem Gehnlt der Waschberge an brennbaren Substanzen, deren Vergasungseigenschaften, der Art und Menge der Zuschlagstoffe sowie nach der Art und so den Eigenschaften der herzustellenden Ziegel.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet erstmals die Möglichkeit, tonhaltige Grubentone mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt allein oder nur mit sehr geringen Anteilen an Zuschlagstoffen zur Ziegelherstellung zu verwenden, was bisher aufgrund der durch die relativ hohen Kohlenstoffgehalte verursachten intensiven inneren Reaktionen beim Brennen nicht ohne weiteres möglich war. Oie grobkeramischei· Massen werden bevorzugt in Strangpressen nach dem Halbsteif- bzw. SteiiVerfahrtfh zu Formkörpern verpreßt insbesondere b^i hohe>h Anteil an ausgebrannten Waschbergen \H auch ein Verpressen der grobkeramischen Massen nach dem Trockenpreßverfahren möglich.

Im folgenden wird Als Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Herstellung von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel an Hand eines schematischen Fließschemas beschrieben.

Die Waschberge B, gelangen aus Bunkern oder von der Halde über geeignete Fördereinrichtungen in einen Metallabscheider i, in dem insbesondere Eisenteile entfernt werden. Diesem Metallabscheider 1 ist eine Vorzerkleinerung nachgeschaltet, die vorzugsweise aus einem Schlagleistenwalzwerk 2 besteht Die Austragsmenge der vorzerkleinerten Waschberg? wird z. 3. durch Kastenbeschicker 2a in zwei Teilmengen von beispielsweise 30 und 70 Gew.-% aufgeteilt, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der größere Waschberganteil einem Gasgenerator 3 oder einer Verbrennungsanlage zugeführt wird. In diesem Gasgenerator erfolgt durch äußere Erwärmung oder aber durch unvollständige Teilverbrennung der in den Waschbergen enthaltenen brennbaren Substanzen eine kombinierte Ent- und Vergasung dieser Substanzen. Das erzeugte Gas wird in einem Aggregat 4, welches aus einem Gasmotor und einem Generataor besteht, verbrannt und anschließend auf übliche Weise in elektrischen Strom umgewandelt Die heißen Brenngase können auch aus dem Gasgenerator 3 direkt in einen Brennofen 13 eingeleitet und in diesem verbrannt werden, wie es in der Zeichnung durch die dreigepunktete Linie dargestellt ist Wird statt des Gasgenerators eine Verbrennungsanlage eingesetzt, können deren heiße Abgase vollständig oder teilweise jeweils einem Dampferzeuger 4 oder dem Brennofen 13 zugeführt werden. Als Verbrennungsanlage für derartige Feststoffe sind Wirbelschichtofen besonders geeignet

Die entgasten Waschberge werden aus dem Gasgenerator 3 über einen Austrag in einen Feinzerkleinerer 5, z. B. in eine Prallmühle, überführt und in dieser bei möglichst hohem Temperaturniveau von z.B. 200⁰C feinzerkleinert Der Austrag aus dem Feinzerkleinerer 5, & h. die entgasten und zerkleinerten Waschberge, werden mit Temperaturen von ca. 200° C in einen Mischer 7 geleitet

Der andere vorzerkleinerte Waschberganteil von in diesem Ausführungsbeispiel 30 Gew.-% wird in einem Mischer 8 mit Bindeton und ggf. weiteren Zuschlagsstoffen innig vermischt, wobei dieses Gemisch ebenfalls dem Mischer 7 zugeführt und in diesem mit den heißen, trockenen Waschbergen aus dem Feinzerkleinerer 5 vermengt und gleichzeitig erwärmt wird. Dieses weitgehend homogene Gemisch von geeigneter Korngrößenverteilung gelangt mit einer optimalen Zwischentemperatur in die Strangpresse 9, die zweckmäßigerweise als Vakuum-Aggregat ausgebildet ist, wobei der ca. 15O⁰C heiße Strang 10 durch einen herkömmlichen Abschneider 11 in die Formrohlinge 12 unterteilt wird, mit denen dann ein nachgeschalteter Brennofen 13 beschickt wird.

Wird als Feinzerkleinerer 5 eine Prallmühle eingesetzt, dann kann die in dieser erzeugte Luftströmung über die Leitung 6 und einen Entstauber 14 als vorgewärmter Sauerstoffträger für eine unvollständige Verbrennung der Kohlenstoffanteile in den Gasgenerator 3 eingeführt werden. Statt des Gasgenerators 3, der zweckmäßigerweise als Wirbelschicht-Aggregat ausgebildet ist, können die brennbaren Bestandteile des vorgegebenen Waschberganteils auch verbrannt werden, wobei sich auch für diese thermische Behandlung eine Wirbelschicht-Einrichtung anbietet Die dabei entstehende Wärme wird in einem nachgesendeten Dampfkreislauf mit ggf. Dampfturbine und Ε-Gen orator sowie Abwärmeausnutzung umgesetzt bzw. im B ^-ennofen 13 zum Brennen der Formrohlinge 12 ausgenutzt.

Ausführungsbeispiel

Das eingesetzte Waschberge-Material bestand aus Ton, Sand und Mergel und hatte eine Gesamtfeuchte von 10 Gew.-%. Der Anteil an verbrennbarem Kohlenstoff entsprach einer Wärmeausbeute von 700 kcal/kg.

Der dem thermischen Reaktor zugeführte Anteil betrug 70 Gew.-%, wobei beim Kalzinieren im Reaktor ein Glühverlust von 30% (H2O + C) zu verzeichnen war. Die durch das Kalzinieren freigesetzte Wärme von 380 kcal/kg stand für weitere Verfahrensstufen bzw. zur Stromgewinnung zur Verfügung. Das Kalzinat wurde mit einer Temperatur von 200° C dem unbehandelten Bergeanteil (30 Gewichtsteile) sowie 20 Gewichtsteilen Grubenton zugemischt und zu einer plastisch verformbaren Masse plastifiziert.

Feuchterechnung für Pressenmasse:

50% (Berge und Ton aus Grube)
50% (Kalzinat)
Pressenmasse H2O

mit 40% H₂O
mit 0% H2O

20,0

20,0%

Temperaturrechnung für Pressenmasse:

50% mit 15° C 7,5

50% mit 200° C 100,0

Pressenmasse ° C = 107,5

Unter diesen Ausgangsbedingungen läßt sich mit geringem Aufwand aus der Abwärme des Tunnelofens trocknen.

Rechnung für den Brand:

30% mit 800 kcal
70% mit 15 kcal

Brennmasse kcal

240,0 10,5

250,5

Diese Masse brennt bei geeigneter Tunnelofenführung selbständig, gefahrlos aus sich heraus.

Bei 100 000 Jahrestonnen verarbeiteten Waschbergen sowie 20 000 Tonnen aus der Grube können je nach Lochanteil ca. 60 Mill. NF-Ziegel und 2,0MW elektrische Energie erzeugt werden. Brand und Trocknung sind ohne Zusatzenergie gedeckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von grobkeramischen Massen als Ausgangsprodukt für Ziegel durch Mischen von thermisch behandelten Rückständen kohlenstoffhaltiger Feststoffe mit Zuschlagstoffen, wie Ton, Lehm, Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltige Feststoffe Waschberge verwendet werden, wobei die vorzerkleinerten Waschberge in zwei Teilströme aufgeteilt werden, die in einem Teilstrom enthaltenen brennbaren Bestandteile verbrannt bzw. vergast werden und dieser heiße Waschbergeteilstrom dem mit den Zuschlagstoffen vermischten, thermisch unbehandelten Waschbergeteilstrom wieder zugemischt und diese Mischtsng anschließend zur grobkeramischen Mas>e plastifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teilstrom der Waschberge in einer Wirbelschicht thermisch behandelt wird.

3. Verwendung der grobkeramischen Masse nach Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern durch Strangpressen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Reaktor zur thermischen Behandlung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe und mit einem Mischer, gekennzeichnet durch einen Mengenteiler (2a), einen kontinuierlich arbeitenden Reaktor (3) und einen Plastifizieren (9) für die Mischung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (3) ein Verbrennungsreaktor mit nachgeschaltetem Dampferzeuger ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsreaktor ein Wirbelschichtofen ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (3) ein Ent- und Vergasungsreaktor ist und daß Einrichtungen zum Einführen der heißen, ungereinigten Brenngase in den Brennofen (13) für die grobkeramische Masse vorgesehen sind.