DE3406956A1

DE3406956A1 - Process for producing bricks from carbon-containing clay

Info

Publication number: DE3406956A1
Application number: DE19843406956
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Bruckert; Heinz Dipl.-Ing. 4030 Ratingen Golke; Gerhard Dr. 4150 Krefeld Groß
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1984-02-25
Filing date: 1984-02-25
Publication date: 1985-08-29

Abstract

The clays used for burning bricks contain carbon-containing components which have to be removed before the actual burning process by oxidation at 600 to 900 DEG C. In order to accelerate this oxidation, a gas at least enriched in oxygen is additionally introduced into the kiln in the range of the temperatures mentioned. In order to improve this process, the oxygen-rich gas is fed through corresponding oxygen burners (7) operated with oxygen excess. The high surge of the oxygen fed in this manner effects a rapid and extensive homogenisation of the oxygen partial pressure in the kiln section affected and a corresponding quality improvement. The process is especially advantageous for tunnel kilns. <IMAGE>

Description

Kennwort: ZiegelbrennenPassword: brick burning

Verfahren zur Herstellung von Ziegeln aus kohlenstoffhaltigem Ton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ziegeln aus kohlenstoffhaltigem Ton nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.Method of making bricks from carbonaceous clay The invention relates to a method for producing bricks from carbonaceous bricks Sound according to the preamble of claim 1.

Kohlenstoffhaltige Bestandteile in Tonen beim Brennen von Ziegeln müssen entfernt werden, denn andernfalls verbleibt graphitisierter Kohlenstoff im Ziegel und bewirkt dort qualitätsmindernde Verfärbungen und Versprödungen. Die Oxidation dieser kohlenstoffhaltigen Bestandteile ist nur in einem bestimmten Temperaturbereich möglich. Bei Temperaturen bis ca. 4000 C werden flüchtige, kohlenstoffhaltige Bestandteile aus den Tonen ausgetrieben und durch Sauerstoff oxidiert. Bei darüber hinausgehenden Temperaturen reagiert der verbliebene Kohlenstoff mit Sauerstoff, der aus der Ofenatmosphäre in den Scherben eingedrungen ist. Hierbei entsteht Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, welches aus den Scherben hinausdiffundieren muß, wenn es nicht zu Aufblähungen kommen soll. Diese Reaktion muß spätestens dann abgeschlossen sein, wenn das Produkt Brenntemperaturen von ca. 9000 C erreicht. Bei dieser Temperatur verringert sich die Permeabilität soweit, daß das Kohlenmonoxid und. Kohlendioxid nicht mehr ausreichend entgasen kann. Bei noch höheren Temperaturen erlischt die Permeabilität durch die Oberflächensinterung völlig. Um ein einwandfreies Produkt zu erhalten, ist es somit erforderlich, die Verweildauer der zu brennenden Ziegel in bestimmten Temperaturbereichen in Abhängigkeit von der Art des Tones und dem Sauerstoffgehalt in der Ofenatmosphäre sorgfältig zu steuern. Die Entkohlung muß vor Beginn des Sinterprozesses, der bei etwa 9000 C einsetzt, abgeschlossen sein. Die Verweilzeit des Produktes in der Vorwärmzone muß ausreichend sein, um den Oxidationsvorgang zu ermöglichen. Die Verweilzeit steht im umgekehrten Verhältnis zum Sauerstoff-Partialdruck der Ofenatmosphäre.Carbon-containing constituents in clays when firing bricks must be removed, otherwise graphitized carbon will remain in the Bricks and causes discoloration and embrittlement there, which reduces the quality. The oxidation this carbonaceous component is only available in a certain temperature range possible. At temperatures up to approx. 4000 C, volatile, carbonaceous components are formed expelled from the clays and oxidized by oxygen. In the case of further At high temperatures, the remaining carbon reacts with oxygen from the furnace atmosphere has penetrated into the broken glass. This creates Carbon monoxide and carbon dioxide, which has to diffuse out of the shards if it doesn't to cause bloating. This reaction must be completed at the latest when when the product reaches firing temperatures of approx. 9000 C. At this temperature the permeability is reduced to such an extent that the carbon monoxide and. Carbon dioxide can no longer adequately degas. The will go out at even higher temperatures Permeability completely due to the surface sintering. To a flawless product It is therefore necessary to determine the residence time of the bricks to be burned in certain temperature ranges depending on the type of tone and the Carefully control the oxygen content in the furnace atmosphere. The decarburization must be completed before the start of the sintering process, which begins at around 9000 C. The dwell time of the product in the preheating zone must be sufficient for the oxidation process to enable. The dwell time is inversely related to the oxygen partial pressure the furnace atmosphere.

Die heute allgemein angewandten Ziegelbrennverfahren nützen zur Entkohlung den Sauerstoff der Luft, der durch überstOchiometrische Fahrweise der Luftbrenner in den Ofen gelangt.The brick burning processes generally used today are useful for decarburization the oxygen in the air, which is generated by the overstoichiometric operation of the air burner got into the oven.

Trotz überstöchiometrischer Fahrweise, beispielsweise bei der Verbrennung von Erdgas, ist der verbleibende Sauerstoffgehalt in der Ofenatmosphäre doch recht niedrig. Daher sind lange Verweilzeiten der Tonware im Ofen erforderlich, um eine ausreichende Entkohlung zu gewährleisten. Hierdurch wird die Produktionsleistung gemindert. Als Abhilfe kann zwar der Luftüberschuß beträchtlich erhöht werden, hierdurch wird aber auch der gesamte Energiebedarf wegen des Stickstoff-Ballastes größer.Despite an overstoichiometric driving style, for example during combustion of natural gas, the remaining oxygen content in the furnace atmosphere is okay low. Therefore, long dwell times of the ceramics in the oven are necessary in order to achieve a to ensure adequate decarburization. This increases the production output diminished. As a remedy, the excess air can be increased considerably as a result however, the total energy requirement is also greater because of the nitrogen ballast.

Um diese Nachteile zu überwinden, ist man dazu übergegangen, reinen Sauerstoff oder gegenüber Luft an Sauerstoff zumindest angereicherte Gase, beispielsweise durch Lanzen, in den Ofen im Bereich der zur Entkohlung geeigneten Temperatur einzublasen. Solche Verfahren sind beschrieben in der DE-OS 27 54 766, EP-OS 0 021 768 und EP-OS 0 036 748. Bei dieser zusätzlichen Sauerstoffeinblasung bereitet es besondere Schwierigkeiten, zu erreichen, daß der Sauerstoff auch tatsächlich alle Bereiche des Ofens gleichmäßig durchsetzt. Vor allem im Bereich der gestapelten Ziegel, wo der Sauerstoff gerade benötigt wird, kann es leicht zu einer Unterversorgung mit Sauerstoff kommen.In order to overcome these disadvantages, one has switched to pure Oxygen or gases at least enriched in oxygen compared to air, for example through lances into the Furnace in the area suitable for decarburization Blowing in temperature. Such processes are described in DE-OS 27 54 766, EP-OS 0 021 768 and EP-OS 0 036 748. With this additional oxygen injection it is particularly difficult to achieve that the oxygen actually occurs evenly interspersed in all areas of the furnace. Especially in the stacked area Bricks, where the oxygen is just needed, can easily lead to an undersupply come with oxygen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren dieser Art zu schaffen, welches auf einfache Weise eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des eingetragenen Sauerstoffes ermöglicht.The invention is based on the object of a method of this type to create, which in a simple way a quick and even distribution of the oxygen introduced.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelößt, mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Based on what is considered in the preamble of claim 1 In the prior art, this object is achieved according to the invention, with the in the characterizing Part of claim 1 specified measures. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Sauerstoff durch turbulente Freistrahlflammen eingetragen. Deren starker Impuls bewirkt eine weitgehende Vereinheitlichung des Sauerstoff-Partialdruckes über den Ofenquerschnitt. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren kommt der Sauerstoff stark erwärmt mit einer Temperatur in den Ofen, die ungefähr der Ofentemperatur entspricht. Jegliche lokale Abkühlung der aufgestapelten Ziegel wird dadurch vermieden, die Reaktionsfreudigkeit des Kohlenstoffs bleibt erhalten. Gleichzeitig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Stickstoffballast veringert, weil ein Teil der Brenner nicht mit Luftsauerstoff,sondern mit Sauerstoff oder einem an Sauerstoff zumindest angereicherten Gas betrieben wird. Dadurch wird der Energiebedarf vermindert.In the process according to the invention, the oxygen is turbulent Open jet flames entered. Their strong impetus brings about a large degree of standardization the oxygen partial pressure across the furnace cross-section. In contrast to the known In the process, the oxygen enters the furnace heated to a temperature that is highly heated corresponds approximately to the oven temperature. Any local cooling of the stacked This avoids bricks, the reactivity of the carbon remains obtain. At the same time, the nitrogen ballast is used in the method according to the invention reduced, because some of the burners do not use oxygen from the air, but rather with oxygen or a gas at least enriched in oxygen is operated. This will the energy requirement is reduced.

Aus der GB-PS 1 422 689 ist es zwar bekannt, in Brennöfen der Tonwarenindustrie Sauerstoffbrenner einzusetzen, diese Brenner dienen dort aber ausschließlich zur Erzeugung schneller, kurzfristiger Temperaturerhöhungen. Das erfindungsgemäße Verfahren macht dagegen von der charakteristischen Eigenschaft des Sauerstoffbrenners, nämlich seiner hohen Flammentemperatur, überhaupt keinen Gebrauch. Im Gegenteil, durch eine bewußte Fahrweise mit beispielsweise sechszehnfachem Sauerstoffüberschuß entsteht ein Abgas mit über 90 Vol.% Sauerstoff bei einer Temperatur von ca. 8000 C. Diese Temperatur ist beliebig einstellbar durch das Verhältnis von Brenngas und Gesamtsauerstoff, d. h. es können je nach Bedarf höhere oder niedrigere Temperaturen eingestellt werden. Es besteht daher auch keine Gefahr der örtlichen Oberhitzung.From GB-PS 1 422 689 it is known in kilns in the pottery industry Use oxygen burners, but these burners are used there exclusively for Generation of quick, short-term temperature increases. The inventive method makes, however, of the characteristic property of the oxygen burner, namely its high flame temperature, no use at all. On the contrary, by one A conscious driving style with, for example, a sixteen-fold excess of oxygen arises an exhaust gas with over 90 vol.% oxygen at a temperature of approx. 8000 C. This The temperature can be adjusted as required through the ratio of fuel gas and total oxygen, d. H. higher or lower temperatures can be set as required. There is therefore no risk of local overheating.

Entsprechend der Leistung der Sauerstoffbrenner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Leistung der Luftbrenner verringert und insbesondere deren Luftüberschuß reduziert. Insgesamt wird der Luftüberschuß so eingestellt, daß sich in der Entkohlungszone eine Sauerstoffkonzentration von über 10 Vol.% einstellt. Bei Tunnelöfen können auch einer oder mehrere Sauerstoffbrenner in der Nähe des Ofeneinganges installiert werden, um die Sauerstoffverteilung zu optimieren. Aus dem gleichen Grund kann es hier zweckmäßig sein, die Brenner am Anfang der Brennzone als Sauerstoffbrenner auszuführen.According to the performance of the oxygen burner is in the invention Process reduces the performance of the air burners and, in particular, their excess air reduced. Overall, the excess air is adjusted so that it is in the decarburization zone sets an oxygen concentration of over 10% by volume. With tunnel ovens you can also one or more oxygen burners installed near the furnace entrance to optimize the oxygen distribution. For the same reason it can It may be useful here to use the burner at the beginning of the combustion zone as an oxygen burner to execute.

Die Zeichnung veranschaulicht anhand eines Tunnelofens ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Zeichnung ist ein Tunnelofen in stark vereinfachter Form dargestellt. In seinen wesentlichen Teilen besteht er aus der Eingangsschleuse 1, der Vorwärmzone 2, der Brennzone 3, der Abkühlzone 4 und der Ausgangsschleuse 5. Die Brennzone 3 wird auf konventionelle Weise mit Luftbrennern 6 beheizt. Erfindungsgemäß sind in der Vorwärmzone 2 Sauerstoffbrenner 7 installiert. Je nach Art des verwendeten Tons kann es zweckmäßig sein, auch einige Sauerstoffbrenner 7 am Beginn der Vorwärmzone zu installieren oder die Luftbrenner am Anfang der Brennzone 3 ebenfalls durch Sauerstoffbrenner zu ersetzen. Es ist auch möglich, Sauerstoffbrenner 7 ausschließlich am Anfang der Brennzone 3 zu installieren. Alle Brenner sind in an sich bekannter Weise so installiert, daß ihre Flammen bei Betrieb zwischen die Ziegelstapel gerichtet sind.The drawing illustrates an exemplary embodiment using a tunnel furnace the invention. In the drawing, a tunnel furnace is shown in a greatly simplified form. In its essential parts it consists of the entrance lock 1, the preheating zone 2, the combustion zone 3, the cooling zone 4 and the exit lock 5. The combustion zone 3 is heated in a conventional manner with air burners 6. According to the invention, in the preheating zone 2 oxygen burner 7 installed. Depending on the type of tone used it may be useful some too Oxygen burner 7 at the beginning the preheating zone or the air burners at the beginning of the combustion zone 3 as well to be replaced by an oxygen burner. It is also possible to use oxygen burner 7 exclusively to be installed at the beginning of the firing zone 3. All burners are known in and of themselves Installed in such a way that their flames are directed between the pile of bricks when in use are.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf Tunnelöfen beschränkt. Desgleichen kann es im Prinzip auch auf andere Erzeugnisse der Tonwarenindustrie angewendet werden, obwohl beim Brennen von Ziegeln als einem Massenerzeugnis eindeutig der Schwerpunkt liegt.The method according to the invention is not restricted to tunnel ovens. The same can in principle also apply to other products of the pottery industry may be applied, although clearly when firing bricks as a mass product the focus is.

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Claims

Claims 1. A method for the manufacture of bricks from carbonaceous Clay in a kiln in which before the actual firing process at one temperature between 600 and 9000 C the carbon with the addition of oxygen compared to air at least enriched gas is oxidized, characterized in that the oxygen-rich Gas is fed through burners operated in excess of stoichiometry.

2. The method according to claim 1, characterized in that pure oxygen supplied by oxygen burner (7) with up to sixteen times the oxygen excess will.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the bricks in stacks one preheating zone (2), one burning zone, one after the other in a tunnel kiln on trolleys (3) and pass through a cooling zone (4), characterized in that the addition of oxygen exclusively in the preheating zone in a temperature range between 600 and 9000 C takes place through appropriate oxygen burner (7), while the combustion zone through Air burner (6) is heated.

4. The method according to claim 1 or 2, wherein the bricks in stacks one preheating zone (2) one burning zone one after the other on trolleys in a tunnel kiln (3) and a cooling zone (4), characterized in that the oxygen supply by means of appropriate oxygen burners (7) in the preheating zone in a temperature range between 600 and 9000 C and at the beginning of the firing zone takes place while the the remaining combustion zone is heated by an air burner (6).

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that at least a burner suitable for burning the oxygen-rich gas near the Furnace input is operated.

6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that that the entirety of the burner is operated so that one in the preheating zone Set the oxygen concentration above 10%.