DE3514141A1

DE3514141A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung hochpotoeser keramischer formkoerper

Info

Publication number: DE3514141A1
Application number: DE19853514141
Authority: DE
Inventors: Sigismund Prof. Dr. 6200 Wiesbaden Kienow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-10-30
Also published as: AU4401685A; EP0213135A1; FI860038A; NO860097L; WO1985005353A1; FI860038A0

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
hochporöser keramischer Formkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochporöser keramischer Formkörper aus plastischen Tonen, Schiefertonen, vulkanischen Aschen oder ähnlichen natürlichen Rohstoffen, bei dem die gekörnten und getrockneten Rohstoffe in gegen die Außenatmosphäre von Anfang an abgeschlossenen Kapsel räumen unter Oberdruck von 2 bis 10 mbar bis zu oberhalb der Gleichgewichtstemperatur auftretenden exothermen Prozessen und bis zum Aufschäumen durch freigesetzte Gase nach der deutschen Patentanmeldung P 34 17 851.1 gebrannt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit ortsfest angeordneten Kapseln und beiderseits der Kapsel räume vorgesehenen Brennkammern sowie Trennwänden aus Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid zwischen den Kapsel räumen und den Brennkammern, wobei die Kapseln von den Trennwänden, den schmalen Stirnwänden, dem Ofenboden und der Ofendecke nach der deutschen Anmeldung P 34 17 851.1 gebildet werden.
Nach der deutschen Patentanmeldung P 34 17 851.1 wird ein hochporöser keramischer Formkörper mit gleichmäßigem Gefüge und guter Festigkeit erhalten.
Es wurde nun gefunden, daß bei Illitreichen Blautonen durch weitere Maßnahmen des Verfahrens und Merkmale der Vorrichtung Formkörper mit noch gleichmäßigerem und festerem Gefüge erhalten werden. Die Lösung nach der Erfindung ist in den Ansprüchen 1 bis 13 wiedergegeben.
Die im Verfahren als Rohstoff eingesetzten illitreichen Blautone zeichnen sich durch ihren Gehalt an Eisenoxid und organische Substanz aus, auf die ihr Blähvermögen zurückgeführt wird. Diesem Rohstoff kann außerdem noch ein Blähhilfsmittel zugesetzt werden. Durch die im Verfahren bei illitischen Blautonen als Rohstoff beanspruchte Haltezeit bei der zum Aufschäumen erforderlichen Temperatur wird ein hochporöser Formkörper mit gleichmäßigerem und festerem Gefüge erhalten. Dieser Vorgang wird durch die Aufrechterhaltung des Druckes in der Kapsel gefördert. Während der Aufrechterhaltung der Blähtemperatur steigt der Druck in den Kapseln stark an. Es kann dabei nach thermodynamischen Berechnungen bei z.B. 1200 C ein Druck von 860 mbar auftreten. Zugleich findet eine weitgehende und teilweise bis zum metallischen Eisen reichende Reduktion des Eisenoxids statt.
Dem während des Verfahrens entstehenden hohen Innendruck wird in vorteilhafter Weise durch die Ausbildung der Stirnwände der Kapsel als nach oben beweglicher Schieber 2a und als Druckplatte 20, ferner durch die die Trennwände 7 abstützenden Binderwände 171n den Brennkammern 10 und durch die Außenwände 18, 19 begegnet. Die Schieber 2a können in Ausnehmungen der Außenwände 19 oder Rückwand geführt werden. Die Außenwand 18 oder Vorderwand, durch deren Uffnungen die Druckplatten 20 mit Hilfe eines Gestänges 27 bewegt werden, ist durchgehend. Die Wände an den Enden einer Batterie müssen so stabil ausgeführt werden, daß sie durch den entstehenden Druck praktisch nicht deformiert werden.
Ober den Kapsel räumen 1 sind isolierte Beschickungssilos 22 vorzusehen, die mit jeweils einer abgewogenen Charge getrockneter und vorerhitzter Rohstoffe in der Form von Pellets durch die Einfüllöffnung 25 beschickt werden. Aus den Beschickungssilos 22 werden über kegelfönnige Verschlüsse 23 in der Ofendecke 5 und Betätigen der Schließvorrichtung 24 die Kapselräume 1 mit den Pellets gefüllt. Die Füllung der Kapseln mit Pellets einerseits und die Leerung der Kapseln durch das Herausschieben des hochporösen keramischen Formkörpers andererseits wird zweckmäßig in wirtschaftlicher Weise in jeder mehrere Kapseln enthaltenden Batterie gleichzeitig vorgenommen. Bei der Leerung des Kapsel raumes 1 wird zunächst nach elngetretener Abkühlung des keramischen Formkörpers der Schieber 2a nach oben ausgefahren und danach der Formkörper mit der Druckplatte 20 aus der Kapsel geschoben.
Die in Batterien zusammengefaßten Kapsel räume werden vorteilhaft zeitlich periodisch versetzt betrieben. Die nach der Hauptanmeldung dargestellten Regeneratoren unter den Brennkammern können durch eine zentrale Regeneratoranlage für jeweils eine Batterie ersetzt werden.
In dem Verfahren zur Herstellung der hochporösen keramischen Formkörper wird zunächst der getrocknete und auf 250 bis 300 C vorerhitzte illitreiche Blauton in Form von Pellets aus den Silos durch Uffnen der Verschlüsse 23 in der Ofendecke 5 gleichzeitig in die Kapsel räume 1 einer Batterie gefüllt. Dann werden die Schließvorrichtungen 24 angehoben und die Batterie wird durch Zufuhr von 750'C heißer Luft aus dem Regenerator in die Brennkammern 10 aufgeheizt. Mit Zufuhr von Erdgas und vorerhitzter Verbrennungsluft werden die Kapseln möglichst schnell innerhalb von 15 bis 20 Minuten durch die Brennkammern aufgeheizt. Bei der Temperatur fur das Aufschäumen von etwa 1150 C wird die Temperatur über einen Zeitraum von z.B. 15 Minuten gehalten. Dabei entsteht durch einen exothermen Prozeß aus dem Rohstoff ein keramischer feinporöser Formkörper mit gleichmäßigem Gefüge. Anschließend wird über die Brennkammern eine Sturzkühlung eingeleitet, bis die Formkörper auf etwa 750 C abgekühlt sind. Die Formkörper schwinden dabei in der Breite um 0,6 mm und lösen sich von den Siliciumcarbidplatten. Die heißen Formkörper werden durch das Gestänge 21 und die Druckplatten 20 aus den Kapseln herausgedrückt und in die Abkühlanlage überführt.
Bezugszeichen: 1 - Kapsel räume 2a - Schieber 5 - Ofendecke 6 - Ofenboden 7 - Trennwand 10 - Brennkammer 17 - Binderwand 18 - Außenwand (Vorderwand) 19 - Außenwand (Rückwand) 20 - Druckplatte 21 - Gestänge 22 - Beschickungssllo 23 - kegelförmiger Verschluß 24 - Schließvorrichtung für den Verschluß 23 25 - Einfüllöffnung des Beschickungssilos 22

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochporöser keramischer Formkörper P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Verfahren zur Herstellung hochporöser keramischer Formkörper aus plastischen Tonen, Schiefertonen, vulkanischen Aschen oder ähnlichen natürlichen Rohstoffen, bei dem die gekörnten und getrockneten Rohstoffe in gegen die Außenatmosphäre von Anfang an abgeschlossenen Kapsel räumen unter Oberdruck von 2 bis 10 mbar bis zu oberhalb der Glelchgewichtstemperatur auftretenden exothermen Prozessen und bis zum Aufschäumen durch freigesetzte Gase nach der deutschen Patentanmeldung P 34 17 851.1 gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei illitreichem Blauton als Rohstoff die zum Aufschäumen erforderliche Temperatur (Blähtemperatur) 5 bis 20 Minuten aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufschäumen erforderliche Temperatur 10 bis 20 Minuten gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberdruck bis zum Ende der Haltezeit der zum Aufschäumen erforderlichen Temperatur gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit ortsfest angeordneten Kapseln und beiderseits der Kapsel räume (1) vorgesehenen Brennkammern (10) sowie Trennwänden (7) aus Sillclumcarbid oder Siliciumnitrid zwischen den Kapsel räumen und den Brennkammern, wobei die Kapseln von den Trennwänden, den schmalen Stirnwänden, dem Ofenboden und der Ofendecke nach der deutschen Anmeldung P 34 17 851.1 gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine schmale Stirnwand der Kapsel als nach oben beweglicher Schieber (2a) und die gegenüberliegende andere Stirnwand als den Querschnitt der Kapsel ausfüllende Druckplatte (20) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (2a) aus Siliciumcarbidplatten mit einer äußeren Isolierung aus keramischen Faserformkörpern oder Fasermatten besteht und die Druckplatte aus Siliciumcarbidplatten besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brennkammern (10) zwischen den Trennwänden (7) Binderwände (17) liegen, zwischen denen Gaszüge gebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderwände (17) aus temperaturwechselbeständigen feuerfesten Steinen, wie z.B. cordierithaltigen feuerfesten Steinen bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (7) von den Außenwänden (18 und 19) gehalten werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden (6), die Ofendecke (5) und die Außenwände (18 und 19) aus tonerdereichem Feuerbeton und einer äußeren isolierenden Schicht aus keramischen Faserformkörpern oder Fasermatten bestehen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (20) in der Kapsel durch ein Gestänge (21) bewegt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (21) durch Uffnungen in der Außenwand (Vorderwand) (18) geführt wird.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Kapsel räume (1) und zugehörige Brennkammern (10) zu mindestens drei Batterien zusammengefaßt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß fünf bis fünfzehn Kapsel räume (1) und zugehörige Brennkammern (10) zu einer Batterie zusammengefaßt sind.