DE3619272A1

DE3619272A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer feinkeramischen masse grosser homogenitaet und hohen feinheitsgrades

Info

Publication number: DE3619272A1
Application number: DE19863619272
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Porzellanfabrik Schirnding AG
Current assignee: Porzellanfabrik Schirnding AG
Priority date: 1986-06-07
Filing date: 1986-06-07
Publication date: 1987-12-10
Also published as: ES2010689B3; JPS6367108A; EP0249057B1; DE3619272C2; US4897029A; EP0249057A1; DE3760522D1; BR8702869A; ATE46092T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer feinkeramischen Masse großer Homogenität und hohen Feinheitsgrades aus keramischen Rohstoffen, Flüssigkeiten, Zuschlagsstoffen u. dgl., wobei die Einsatzstoffe fein aufgemahlen werden, Flüssigkeit hinzugefügt und zu einem späteren Zeitpunkt teilweise entzogen wird. In der feinkeramischen Industrie, insbesondere bei der Herstellung von Porzellan, Steingut o. dgl. hängt die Qualität der feinkeramischen Erzeugnisse neben formgebungs- und trocken- sowie brenntechnischen Vorgängen von der chemischen Analyse, dem mineralogischen Aufbau, der Korngrößenverteilung sowie der Homogenität und des Feinheitsgrades der eingesetzten feinkeramischen Massen ab. Die Aufbereitung der Masse, die diesen Anforderungen genügt, ist somit von größter Bedeutung. Dabei werden die Einsatzstoffe, also die insbesondere festen Stoffe, nämlich die Rohstoffe und die Zuschlagsstoffe, so fein aufgemahlen, daß sie ein Sieb passieren können, welches 10000 Maschen auf dem cm² aufweist.

Bisher werden in der feinkeramischen Industrie zwei Herstell- bzw. Aufbereitungsverfahren zur Erzeugung von feinkeramischen Massen eingesetzt, die natürlich von der Verwendung derselben Rohstoffe, Zuschlagsstoffe und Flüssigkeiten ausgehen, jedoch einmal zu einem Hubel, also einem zylindrischen Massestück entsprechenden Durchmessers und entsprechender Länge, welches sich in knetbarem Zustand befindet, führen, während andererseits riesel- bzw. fließfähige Granulate hergestellt werden, die im Trockenpreßverfahren weiterverarbeitet werden.

Zur Herstellung der Hubel werden ein Teil der Einsatzstoffe (Hartstoffe) in Trommelmühlen naß bis zu dem erforderlichen Feinheitsgrad aufgemahlen. Diese Trommelmühlen sind zylindrischen Körper, die um horizontale Achsen angetrieben werden und eine widerstandsfähige Auskleidung aufweisen. Die harten Einsatzstoffe werden zusammen mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und Mahlkörpern in die Trommelmühle eingebracht, die dann beispielsweise 12 Stunden lang rotierend angetrieben wird, bis der gewünschte Feinheitsgrad vorliegt. Die anderen Einsatzstoffe (Weichstoffe) werden üblicherweise von den Rohstofflieferanten in einem flüssigen Aufbereitungsverfahren entsprechend aufbereitet und getrocknet angeliefert. Diese Einsatzstoffe (Weichstoffe) werden in einem Quirl unter Zusatz von z. B. 50 bis 70% Wasser in eine Suspension überführt, der dann die Hartstoff-Suspension der verflüssigten, aufgemahlenen Einsatzstoffe hinzugefügt wird. Es folgt eine intensive Verquirlung bzw. Vermischung der harten und der weichen Einsatzstoffe zum Zwecke entsprechender Homogenisierung. Diese Masse wird in bekannter Weise in der flüssigen Phase gesiebt, um Überkorn abzutrennen. Auch eine Bearbeitung zum Zweck der Säuberung, z. B. von magnetisierbaren Bestandteilen, kann sich hier oder auch zu anderem Zeitpunkt anschließen. Letztendlich aber wird die gemeinsame gequirlte Suspension aus den harten und weichen Einsatzstoffen in eine Filterpresse gepumpt und dort abgepreßt, wobei die Filterkuchen entstehen, die knetbare, teigige Konsistenz aufweisen. Diese werde in eine Vakuum-Strangpresse überführt, in der die Masse entlüftet und durch das Mundstück der Strangpresse ausgetrieben wird. Durch Abschneiden des austretenden Massestrangs erhält man die gewünschten Hubel. Das Verfahren muß natürlich so geführt werden, daß die in Hubelform vorliegende, feinkeramische Masse den Anforderungen für ihre Weiterverarbeitung entspricht. Insbesondere muß der Feuchtigkeitsgehalt, die Homogenität und der Feinheitsgrad stimmen.

Dieses bekannte Aufbereitungsverfahren zur Herstellung der Hubel erfordert in nachteiliger Weise einen sehr hohen maschinellen Aufwand und läßt andererseits Rationalisierungsmaßnahmen nur bis zu gewissen Grenzen zu. Es ergibt sich ein vergleichsweise schlechter Materialfluß, der viele Bearbeitungsschritte umfaßt und daher lohnintensiv ist. Da dieses Verfahren - wie alle in der feinkeramischen Industrie bekannten Verfahren - über die flüssige Phase geht, wird in an sich widersinniger Weise den mehr oder weniger feuchten Massen ein sehr großer Flüssigkeitsanteil hinzugefügt, um sie flüssig bearbeiten zu können, worauf dann später die wesentliche Flüssigkeit wiederum entzogen werden muß, um den richtigen Feuchtigkeitsgehalt der knetbaren, teigigen Masse zu erreichen. Die hergestellten Hubel sind in der Porzellanindustrie nur zum Einsatz in der plastischen Formgebung geeignet; es ist also nicht möglich, die Hubel zum Pressen von Porzellanformkörpern einzusetzen. Dies zieht wiederum die Verwendung der bekannten Gipsformen in der Porzelanherstellung nach sich, wobei allein hierdurch ein erheblicher Platzbedarf entsteht. Etwa 50% der eingesetzten Masse gelangt in den Rücklauf, muß also zumindest teilweise doppelt bearbeitet werden.

Das andere bekannte Verfahren, welches zu riesel- bzw. fließfähigem Granulat führt, stimmt in seinen anfänglichen Bearbeitungsschritten mit der Herstellung der feinkeramischen Masse in Hubelform überein, und zwar bis zum Verquirlen der Suspension aus den harten und weichen Einsatzstoffen. Es wird nur vergleichsweise weniger Wasser eingesetzt. Der somit entstehende Schlicker wird einer Sprühtrocknung unterworfen, indem er in einem Sprühturm unter hohem Druck durch Düsen ausgetrieben wird und im freien Fall den Sprühturm von oben nach unten durchwandert. Im Sprühturm wird von unten nach oben, also entgegengesetzt der Fallrichtung, Heißgas geführt, welches eine Temperatur von 400 bis 600°C aufweisen kann. Das Verfahren der Sprühtrocknung ist dann so zu führen, daß sich die nebulös eingedüsten Schlickertropfen während des Falls im Sprühturm zu etwa kugelförmigen Granulatkörnern zusammenziehen, die eine der Verwendung angepaßte geringe Größe und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2 bis 5% bei ihrer Herausnahme aus dem Sprühturm haben. Dieses rieselfähige Granulat muß sich etwa wie eine Flüssigkeit verhalten, also gleichsam zwischen den Fingern zerrinnen, obwohl es an sich als fester Körper vorliegt. Diese Konsistenz ist jedoch wichtig für die Herstellung von feinkeramischen Erzeugnissen, beispielsweise von Porzellan unter Anwendung von Trockenpreßverfahren, insbesondere dem isostatischen Verpressen.

Der Hauptnachteil der Herstellung dieser feinkeramischen Masse in Form des rieselfähigen Granulats ist in dem hohen Energieaufwand zu sehen, der in der Sprühtrocknung erforderlich ist. Auch dieses Verfahren ist maschinell aufwendig. Ein weiterer Nachteil ist durch die Form der Granulatkörper gegeben. Es tritt bei der Sprühtrocknung Hohlkornbildung auf, d. h. das einzelne Granulatkügelchen, welches wiederum aus einer Vielzahl von feinsten Masseteilchen zusammengesetzt ist, ist innen hohl, etwa wie ein dickwandiger Ball, so daß sich das Granulatkorn zwar zusammenpressen läßt, aber andererseits ein gewisses Rückstellvermögen gegeben ist, welches die Glattheit und Ebenheit der Flächen des feinkeramischen Erzeugnisses beeinträchtigen kann.

Die beiden aufgezeigten Verfahren können natürlich geringfügig abgewandelt und modifiziert werden. Sie stellen die beiden einzigen Grundmöglichkeiten dar, zu verwendbaren feinkeramischen Massen zu gelangen. Bei allen angewendeten Herstell- und Aufbereitungsverfahren ist es erforderlich, die an sich trockenen Einsatzstoffe über die flüssige Phase zu führen, also eine Suspension zwischenzuschalten, um letztlich diese Flüssigkeit durch Trocknungs- und sonstige Maßnahmen wieder herauszuholen und somit die feinkeramische Masse mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von etwa 2 bis 15% zu erhalten. Obwohl es widersinnig erscheint, die Wassermenge in der flüssigen Phase mit derart hohem Überschuß einzusetzen, wenn die Masse im Endzustand letztendlich nur eine gewisse Feuchtigkeit aufweisen soll, ist es der Fachwelt bekannt, daß nur durch die flüssige Phase die erforderliche Feinheit und Homogenität erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit denen eine für feinkeramische Zwecke geeignete Masse wesentlich wirtschaftlicher als bisher hergestellt werden kann. Dabei geht es insbesondere darum, die flüssige Phase zu vermeiden. Es soll einerseits möglich sein, rieselfähiges Granulat als feinkeramische Masse herzustellen, die insbesondere zum isostatischen Pressen geeignet ist. Durch Weiterverarbeitungsschritte soll es möglich sein, aus dieser Masse auch plastische Hubel oder andererseits auch einen Gießschlicker herstellen zu können. Erfindungsgemäß wird dies bei dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Einsatzstoffe trocken oder feucht aufgemahlen werden und alle oder einzelne Einsatzstoffe von oben im freien Fall in und durch einen vertikal angeordneten Behälter geführt, dabei mit der oder einem Teil Flüssigkeit durch Eindüsen unter Einwirkung von Turbulenz in Kontakt gebracht und zu Granulat agglomeriert werden. Wichtig ist es also, daß die Einsatzstoffe nicht mehr naß, sondern trocken oder allenfalls feucht aufgemahlen werden, wobei die Feuchtigkeit bereits auf die Endfeuchtigkeit des Granulats bzw. der feinkeramischen Masse abgestimmt ist. Diese fein aufgemahlenen Einsatzstoffe werden etwa gemeinsam oder in Teilmischungen im freien Fall in eine turbulente Bewegung versetzt, die durch einen schnell laufenden Mischer aufgebracht werden kann, wobei die Bahn der einzelnen Partikel der Einsatzstoffe kreis- und schraubenlinienförmig aufgezwungen werden kann. In diesem Zustand wird durch Eindüsen, also in nebelartiger Form, ein kurzzeitiger Kontakt mit Flüssigkeit, die einen Elektrolyt enthalten kann, gegeben, wobei ein Teil oder alle Flüssigkeit zugeführt werden kann. Die Menge der zuzuführenden Flüssigkeit richtet sich auch danach, daß der Agglomerationspunkt erreicht wird, also das Anwachsen der Teilchen zu einem Granulatkörper stattfindet. Es kann sein, daß dabei etwas mehr Flüssigkeit zugeführt wird als es dem gewünschten Feuchtigkeitsgrad des Granulats entspricht, wie er für die Weiterverarbeitung sinnvollerweise vorliegen muß, so daß ein Trocknungsvorgang nachgeschaltet wird. Auf keinen Fall ist diese Zufuhr von Flüssigkeit aber mit der Menge von Flüssigkeit vergleichbar, die bei Durchlauf des flüssigen Aggregatzustands der Masse gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Hieraus wird die erheblich ökonomischere Arbeitsweise verständlich, denn es entfällt das Naßmahlen, die Herstellung der Suspension und auch die Verwendung einer Filterpresse oder eines Sprühtrockenturms. Die Anzahl der Verfahrensschritte wird eingeschränkt, so daß das Verfahren auch insgesamt kostengünstiger und schneller abläuft. Neben geringerem Energieeinsatz ist die weitgehende Rationalisierungsmöglichkeit gegeben. Weiterhin ist vorteilhaft, daß auf diese Art und Weise auch bisher nicht oder wenig geeignete keramische Rohstoffe eingesetzt werden können. Durch das Eindüsen von Flüssigkeiten oder auch Suspensionen in dem Behälter und der Kontakt mit den sich bahnenförmig bewegenden Einsatzstoffen im Behälter wird ein äußerst großer Homogenisierungszustand erreicht, der die unwirtschaftliche Aufbereitung über die flüssige Phase überflüssig macht. Dieses, den Fachmann überraschende Ergebnis ist zugleich der wesentliche Vorteil des neuen Verfahrens. Weiterhin ist vorteilhaft, daß z. B. entgegen der Sprühtrocknung, bei der Elektrolyte eingesetzt werden müssen, hier eine Verfahrensführung ohne die Hinzufügung jeglicher chemischer Zusätze möglich ist. Allerdings besteht vorteilhaft wiederum die Möglichkeit, zur Erzielung spezieller Eigenschaften der keramischen Masse oder des daraus hergestellten Endprodukts irgendwelche Additive, z. B. mit den Flüssigkeiten zusammen einzudüsen und so der Masse während der Agglomeration hinzuzufügen. Die keramische Masse in Form des Granulats ist für alle Größen von hergestellten Rohlingen bzw. Formlingen einsetzbar. Es besteht also keine Abhängigkeit mehr von dem Hubeldurch messer. Besonders geeignet ist dieses Granulat zum isostatischen Pressen von Formkörpern der Porzellanindustrie, und zwar deshalb, weil durch die Agglomeration ein Vollkorn entsteht, im Gegensatz zu dem Hohlkorn der Sprühtrocknung. Die Verwendung dieses Vollkorns ergibt eine glattere Oberfläche, insbesondere beim isostatischen Pressen. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß beim Brennen der feinkeramischen Erzeugnisse stabilere Körper entstehen, so daß das Aufbereitungsverfahren letztlich vorteilhaft dazu führt, daß z. B. ein Teller oder eine Tasse eine geringere Wandstärke aufweisen können als bisher, so daß auf diese Art und Weise neue Möglichkeiten der Gestaltung eröffnet werden. Es versteht sich, daß das hergestellte Granulat natürlich kein Pulver ist oder sein darf, obwohl die Abmessungen der einzelnen Granulatkörner sehr klein sind. Ein Pulver würde auch die erforderliche Riesel- bzw. Fließfähigkeit nicht aufweisen, könnte also auch nicht entsprechend weiterverarbeitet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einsatzstoffe zur Herstellung eines splittrigen Korns in einer Feinmahlmühle, vorzugsweise einer Prallmühle, aufgemahlen werden. Beim nassen Aufmahlen gemäß dem Stand der Technik entsteht ein mehr oder weniger rundes Korn mit kugelförmiger Oberfläche. Bei Verwendung einer Prallmühle entsteht dagegen ein splittriges Korn mit einer mehrere gegeneinander versetzte Fläche aufweisenden Oberfläche. Dieses splittrige Korn begünstigt das Wachsen des Granulatkorns bei der Agglomeration und ergibt einen guten Zusammenhalt der Masse insbesondere im trocken gepreßten keramischen Formkörper. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß sich beim Trockenpressen das splittrige Korn leichter zerstören bzw. leichter zusammenfügen läßt als ein Hohlkorn kugelförmiger Formgebung, so daß sich auf diesem Wege auch die vergleichsweise größere Glattheit und gesteigerte Festigkeit des feinkeramischen Erzeugnisses erklären lassen.

Mit besonderem Vorteil werden alle Einsatzstoffe zunächst vorgemischt und dann gemeinsam aufgemahlen, so daß bereits bei diesem Anfangsverfahrensschritt eine entsprechende Durchmischung und Homogenisierung aller für das jeweilige Rezept erforderlicher Einsatzstoffe eintritt. Es kann aber auch erforderlich werden, einzelne oder einen Teil der Einsatzstoffe jeweils getrennt zu behandeln, also feinstzumahlen und/oder zu agglome rieren, um alle Einsatzstoffe dann zu einem jeweils späteren Zeitpunkt des Verfahrens dosiert zusammenzufügen.

Wenn die feinkeramische Masse in Form von Granulat vorliegen soll, ist es meist erforderlich, für die Granulatbildung eine etwas höhere Feuchtigkeit zuzusetzen als es der feinkeramischen Masse in ihrem für die Weiterverarbeitung erforderlichen Zustand entspricht. Damit erweist es sich als notwendig, daß das agglomerierte Granulat getrocknet wird, was insbesondere in einem Fließbettverfahren möglich ist, um den etwaigen Abrieb und die Zerstörung der Granulatform möglichst zu vermeiden. Aber auch Flugstromverfahren oder Wirbelbettverfahren können hier eingesetzt werden.

Soll dagegen die feinkeramische Masse letztendlich in Hubelform vorliegen, um z. B. Porzellanerzeugnisse im Drehverfahren herzustellen, dann wird auf den Schritt der Trocknung verzichtet und das agglomerierte Granulat wird in einer Vakuum-Strangpresse entlüftet und plastifiziert sowie dann in Hubelform abgezogen. Der für das Agglomerieren erforderliche Feuchtigkeitsgehalt stimmt weitgehend mit dem für das Drehen der Formkörper erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt überein, so daß zu diesem Zeitpunkt ein Trocknungsschritt vorteilhaft entfällt. Dies schließt aber nicht aus, daß die gedrehten Porzellanformkörper einem Trocknungsvorgang unterworfen werden müssen, während die aus dem Granulat trocken gepreßten Formkörper dann nicht mehr getrocknet werden müssen.

Mit den einzudüsenden Flüssigkeiten oder Suspensionen können auch insbesondere verfestigend wirkende Additive zugeführt werden. Das Verfahren gestattet die problemlose Zuführung zu einem solchen Zeitpunkt, bei welchem die Einsatzstoffe bereits homogenisiert sind.

Insbesondere werden die fein aufgemahlenen Einsatzstoffe vermittels eines schnell laufenden Mischers in dem Behälter in eine taumelartige, schraubenlinienförmige Turbulenz versetzt; dabei wird die oder ein Teil der Flüssigkeit unter Druck nebulös versprüht, wobei die Drehzahl des Mischers und die Flüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt werden, daß die Agglomeration der Einsatzstoffe und der Flüssigkeit zu einem rieselfähigen Granulat erfolgt. Die innige und intensive Mischung der Einsatzstoffe bzw. des Versatzes und die Agglomeration laufen damit zeitlich praktisch gleichzeitig ab; die so bzw. nach der nachgeschalteten Trocknung erzielbaren Granulate sind äußerst homogen und von einer solchen Riesel- bzw. Fließfähigkeit, die hohen technischen Ansprüchen genügt und insbesondere schnelle Preßzyklen erlaubt.

Das agglomerierte Granulat kann mit Zusatz von Flüssigkeit zu einem Gießschlicker weiterverarbeitet werden. Dies geschieht mittels eines Schraubenquirls in einem Rührbottich. Außer Wasser können auch Additive (Verflüssiger) hinzugefügt werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens arbeitet mit einer Mühle zum feinen Aufmahlen der Einsatzstoffe und kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß ein vertikal angeordneter Behälter mit einer in dessen oberen Bereich mündenden Zufuhreinrichtung für die trocken oder feucht aufgemahlenen Einsatzstoffe vorgesehen ist, in dem Rohre mit düsenartigen Öffnungen zum Zerstäuben von Flüssigkeit und unter diesen ein schnell laufender Mischer angeordnet sind, wobei der Mischer Mischarme aufweist. Die Mischarme, die mit entsprechend hoher Umdrehungszahl umlaufen, versetzen die Einsatzstoffe in ihrer bereits feingemahlenen Form in eine sich turbulent bewegende Staubwolke, die mit der eingedüsten Flüssigkeit kurzzeitig in Kontakt und damit zur Agglomeration gebracht wird.

Dem Behälter kann ein Trockner nachgeschaltet sein, in dem die Feuchtigkeit und die Temperatur des Granulats beeinflußt wird. Dies ist dann der Fall, wenn das Granulat in rieselfähiger Form zum Trockenpressen von feinkeramischen Erzeugnissen eingesetzt wird. Der Trockner kann ein Fließbetttrockner oder auch ein Flugstromtrockner sein, wobei es zweckmäßig ist, in seinem letzten Teil mit einer Kühlstation zu arbeiten, um eine Ausscheidung von Flüssigkeit zu vermeiden, die zu einem Zusammenbacken der Granulatkörper führen könnte, so daß die Rieselfähigkeit beeinträchtigt wäre.

Der Mischer weist zweckmäßig verstellbar angeordnete Mischarme auf. Auch die Drehzahl der Mischarme ist einstellbar bzw. veränderbar ausgebildet, so daß durch die Wahl des entsprechenden Einstellwinkels der Mischarme auch die Verweilzeit der einzelnen Partikel der Einsatzstoffe beeinflußt werden kann. Dies wirkt sich auf die Granulatgröße, die -festigkeit usw. aus. Es muß sichergestellt sein, daß das Granulat bis zu seiner Verwendung beim Trockenpressen nicht zerfällt. Selbstverständlich müssen entsprechende Transportorgane und Abfuhreinrichtungen zwischen dem vertikalen Behälter bzw. dem Mischer und dem Trockner sowie nachgeschaltet zu diesem vorgesehen sein.

Die Erfindung wird anhand eines Fließdiagramms weiter beschrieben und verdeutlicht, welches in schematischer Weise die Verfahrensführung und einzelne Vorrichtungsteile erkennen läßt:

Aus mehreren Silos (1) werden keramische Rohstoffe und Zuschlagsstoffe, also die harten und weichen Einsatzstoffe in der für den Versatz erforderlichen Vordosierung abgezogen und mit einer Transporteinrichtung (2) in eine Prallmühle (3) oder eine andere Feinmahlmühle gegeben. Eine Leitung (4) gestattet die Zugabe von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, um die Einsatzstoffe ggf. anzufeuchten. Auf jeden Fall wird die flüssige Aufmahlung verhindert, sondern es findet in der Prallmühle (3) eine trockene oder feuchte Aufmahlung der Einsatzstoffe statt, wobei ein splittriges Korn in der erforderlichen Feinheit entsteht. Dabei wird der Versatz auch bereits homogenisiert. Durch eine Zufuhreinrichtung 5 gelangen die aufgemahlenen Einsatzstoffe von oben in einen Behälter (6) mit senkrecht angeordneter Achse (7), an dessen oberem Ende sie durch eine Verteileinrichtung in der gewünschten Weise auf den Querschnitt verteilt aufgegeben werden und zunächst im freien Fall eine Teilstrecke des Behälters (6) durchfallen. Im Behälter (6) ist entsprechend der Achse (6) ein Mischer (8) mit Mischarmen (9) angeordnet, dessen Welle (10) über einen zweckmäßig oben angeordneten Motor (11) schnell laufend angetrieben wird. Die Drehzahl der Welle (10) kann in der Größenordnung zwischen 2500 und 6000 Umdrehungen/min liegen. Die Drehzahl ist veränderbar und kann an den jeweiligen Einsatzzweck angepaßt werden. Auch die Mischarme (9) sind verstellbar angeordnet. Sie können aus Mischschaufeln bestehen, deren Neigung einstellbar ist, wobei auch die Anzahl der Mischarme (9) verändert werden kann. Der Mischer (8) mit den Mischarmen (9) versetzt die im freien Fall herabgelangenden Einsatzstoffe in einen turbulenten Bewegungszustand, indem sie gleichsam durch das Auftreffen auf die Mischarme (9) in eine staub- oder wolkenartige Verteilung versetzt werden. Oberhalb des Mischers (8) sind Sprührohre (12) vorgesehen, die düsenartige Öffnungen aufweisen, über welche Flüssigkeiten und/oder Additive - auch in Form von Suspensionen - aus Vorratsbehältern (13) unter entsprechendem Druck vermittels einer Pumpe (14) eingedüst werden können. Auch diese Flüssigkeit wird nebulös verteilt und gelangt mit den aufgewirbelten Einsatzstoffen in einen innigen Kontakt, wobei eine Agglomerierung stattfindet. Dabei entsteht durch die Anlagerung der einzelnen Körner der Einsatzstoffe aneinander und das Zusammenbacken ein feines Granulat, wobei die einzelnen Granulatkügelchen als Vollkorn ausgebildet sind. Dieses Granulat sinkt in dem Behälter (6) abwärts und gelangt in den Bereich des Behälterauslaufs (15), wo entsprechende Transporteinrichtungen vorgesehen sind, um das Granulat weiterzubefördern. Die aus den Vorratsbehältern (13) in den Behälter (6) eingedüste Flüssigkeit ist in ihrer Menge und Zusammensetzung auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt des Granulats zur Weiterverarbeitung als keramische Masse abgestimmt. Weiterhin muß der Feuchtigkeitsgehalt an die Agglomeratbildung angepaßt sein. Der Feuchtigkeitsgehalt kann somit auch etwas über dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt für ein rieselfähiges Granulat für die Weiterverarbeitung im Trockenpreßverfahren zu Porzellanerzeugnissen o. dgl. eingestellt sein. Zu diesem Zweck wird das am Behälterauslauf (15) entstandene Granulat vermittels Transporteinrichtungen (16) einem Fließbetttrockner (17) geführt, der zweckmäßig in mehrere Behandlungskammern unterteilt ist. Weil der Trockner in erster Linie die Funktion des Trocknens hat, sind Heizeinrichtungen (16) vorgesehen, die beispielsweise als Heißgaserzeuger ausgebildet sein können. Der Trockner hat aber auch die Aufgabe der Kühlung. Zu diesem Zweck ist sinnvollerweise die letzte Kammer des Fließbetttrockners (17) mit einer Kühleinrichtung, z. B. in Form eines Gebläses (19), ausgerüstet. Da Fließbetttrockner an sich bekannt sind, bedarf dieser Vorrichtungsteil keiner weiteren Beschreibung. Aus dem Fließbetttrockner (17) gelangt schließlich das fließ- und rieselfähige Granulat mit dem gewünschten Feuchtigkeitsanteil von etwa 2 bis 5 % in einen Vorratsbehälter (20), aus dem also das Granulat (21) verwendungsfähig abgezogen werden kann. Dieses Granulat (21) eignet sich insbesondere zum isostatischen Trockenpressen keramischer Erzeugnisse.

Sollen dagegen Hubel (22) für die Herstellung von feinkeramischen Erzeugnissen im Drehverfahren hergestellt werden, so wird auf den Schritt der Trocknung verzichtet, weil die Hubel in der Regel einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Über Transporteinrichtungen (23) gelangt das Granulat aus dem Behälterauslauf (15) in eine Vakuum-Strangpresse (24), in der es entlüftet, verdichtet und durch ein Mundstück in Strangform angetrieben wird. Durch Unterteilung entstehen die einzelnen Hubel (22).

Als dritte Verfahrensvariante ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung eines Gießschlickers. Zu diesem Zweck wird das Granulat aus dem Behälterauslauf (15) über eine Transporteinrichtung (25) in einen Rührbottich (26) überführt, in welchem unter Zusatz von Wasser und ggf. anderen Flüssigkeiten und/oder Verflüssigern gemäß Pfeil (27) der keramische Schlicker entsteht. In dem Rührbottich (26) arbeitet ein Schraubenquirl (28), der für die Homogenisierung der Suspension sorgt.

Drei Versatzrezepturen werden im folgenden beschrieben, und zwar einmal für die Herstellung von trocken verpreßbarem Granulat (21), zum anderen für die Herstellung von Hubeln (22) und schließlich für die Herstellung eines Gießschlickers:

1. Versatzrezeptur für ein trocken verpreßbares Granulat

Eurit 30,0% Kaolin D H 1 21,0% Kaolin D K 1 15,0% Kaolin K K 1 20,0% Quarz 11,5% Feldspat 2,5%
100,0%

Tonsubstanz 50,06% Quarz 30,0% Feldspat 19,94%
100,0%

Die genannten Einsatzstoffe werden gemeinsam trocken in einer Feinmahlanlage auf eine Korngröße von unter 60 µ aufgemahlen. Sie gelangen in dieser bereits gemischten Form über die Zufuhreinrichtung (5) in den Behälter (6). Hier wird über die Sprührohre (12) eine Suspension aus Wasser und einem keramischen Verfestiger, z. B. Illit, eingedüst. Die eingesetzte Flüssigkeitsmenge ist etwas höher, als es dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt des trocken verpreßbaren Granulats entspricht, jedoch ist der aufgezeigte Feuchtigkeitsgehalt im Mischer aus Gründen der Agglomerierung erforderlich. Das am Behälterauslauf (15) anfallende Granulat gelangt in den Fließbetttrockner, in welchem es getrocknet und gekühlt wird, so daß letztendlich das in den Vorratsbehälter (20) gelangende Granulat (21) den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt von z. B. 2% aufweist.

Es werden bei diesem Beispiel nicht verwendbare Kaoline eingesetzt. Eurit ist ein Steinkaolin, der sich im plastischen Aufbereitungsverfahren nicht verwenden läßt. Kaolin D H 1 ist ein Kaolin, der ebenfalls eine sehr geringe Verwendbarkeit für die Porzellanherstellung hat, nachdem dieser eine schlechte Rohbruchfestigkeit besitzt. D K 1 und K K 1 sind Papierkaoline, die ebenfalls für die Porzellanherstellung wegen schlechter Rohbruchfestigkeit ungeeignet sind. Jedoch können diese Rohstoffe durch die neue Aufbereitungsart mit Additiven zur Erhöhung der Rohbruchfestigkeit Verwendung finden.

2. Versatzrezeptur zur Herstellung von Hubeln (22)

Pegmatit30-40% Feldspat 3- 8% Kaolin 1 8-12% Kaolin 215-20% Kaolin 3 8-12% Kaolin 4 3- 8% Illit 3- 8% Ball Clay 1- 4% Glühscherben 3- 8%

Die Aufmahlung der Einsatzstoffe erfolgt feucht mit einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal bis zu 10%. Beide aufgemahlenen Gruppen von Einsatzstoffen werden gemeinsam über die Zufuhreinrichtung (5) in den Behälter (6) eingebracht, wobei Flüssigkeiten eine Suspension aus Wasser und Plastifikatoren zugesetzt wird, so daß eine Gesamtfeuchtigkeit von ca. 18% erreicht wird. Damit wird der endgültige und gewünschte Feuchtigkeitsgehalt der Hubel erreicht. Das am Behälterauslauf (15) anfallende Granulat wird durch die Vakuum-Strangpresse (24) geführt, an deren Austritt die Hubel (22) anfallen.

3. Versatzrezeptur für die Herstellung eines Gießschlickers

Kaolin Zettlitz 30,5% Kaolin span. 201 15,0% Kaolin Meka 10,0 Feldspat 21,0% Quarz 23,5%
100,0%

Tonsubstanz 49,64% Quarz 29,07% Feldspat 21,29%
100,0%

Die Versatzrezeptur eines konventionellen Gießschlickers und deren rationelle Analyse unterscheidet sich zu einer Versatzrezeptur für Granulat im wesentlichen in den Kaolinen. Die im Gießschlicker verwendeten Kaoline zeichnen sich dadurch aus, daß unter geringer Beigabe von Elektrolyt eine hohe Verflüssigung erreicht wird, um dem Gießschlicker ein möglichst hohes Litergewicht zu geben, damit im anschließenden Gießvorgang zur Herstellung von Gießartikeln die dazu benötigten Gipsformen aus Gips sich nicht zu schnell mit Wasser vollsaugen und damit beim Gießvorgang eine genügend schnelle und genügend starke Scherbenbildung ermöglicht wird.

Die Einsatzstoffe werden in zwei Gruppen verarbeitet. Feldspat und Quarz werden in einer Trommelmühle aufgemahlen, abgesiebt und in einem Quirl mit der zweiten Komponente Kaolin zum fertigen Versatz zusammengemischt.

Bezugszeichenliste: 1 = Silo
2 = Transporteinrichtung
3 = Prallmühle
4 = Leitung
5 = Zufuhreinrichtung
6 = Behälter
7 = Achse
8 = Mischer
9 = Mischarm
10 = Welle
11 = Motor
12 = Sprührohr
13 = Vorratsbehälter
14 = Pumpe
15 = Behälterauslauf
16 = Transporteinrichtung
17 = Fließbetttrockner
18 = Heizeinrichtung
19 = Gebläse
20 = Vorratsbehälter
21 = Granulat
22 = Hubel
23 = Transporteinrichtung
24 = Vakuum-Strangpresse
25 = Transporteinrichtung
26 = Rührbottich
27 = Pfeil
28 = Schraubenquirl

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer feinkeramischen Masse großer Homogenität und hohen Feinheitsgrades aus keramischen Rohstoffen, Flüssigkeiten, Zuschlagsstoffen u. dgl., wobei die Einsatzstoffe fein aufgemahlen werden, Flüssigkeit hinzugefügt und zu einem späteren Zeitpunkt ggf. teilweise entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstoffe trocken oder feucht aufgemahlen werden und daß alle oder einzelne Einsatzstoffe von oben im freien Fall in und durch einen vertikal angeordneten Behälter geführt, dabei mit der oder einem Teil Flüssigkeit durch Eindüsen unter Einwirkung von Turbulenz in Kontakt gebracht und zu Granulat agglomeriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstoffe zur Herstellung eines splittrigen Korns in einer Feinmahlmühle, vorzugsweise einer Prallmühle, aufgemahlen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einsatzstoffe zunächst vorgemischt und dann gemeinsam aufgemahlen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat insbesondere im Fließbettverfahren getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat ohne Trocknung in einer Vakuum-Strangpresse entlüftet und plastifiziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den einzudüsenden Flüssigkeiten oder Suspensionen insbesondere verfestigend wirkende Additive zugeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fein aufgemahlenen Einsatzstoffe vermittels eines schnell laufenden Mischers in dem Behälter in eine taumelartige, schraubenlinienförmige Turbulenzbewegung versetzt werden, und daß dabei die oder ein Teil der Flüssigkeit unter Druck nebulös versprüht wird, wobei die Drehzahl des Mischers und die Flüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt werden, daß die Agglomeration der Einsatzstoffe und der Flüssigkeit zu einem rieselfähigen Granulat erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat mit Zusatz von Flüssigkeit zu einem Gießschlicker weiterverarbeitet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Mühle zum feinen Aufmahlen der Einsatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikal angeordneter Behälter (6) mit einer in dessen oberem Bereich mündenden Zufuhreinrichtung (5) für die trocken oder feucht aufgemahlenen Einsatzstoffe vorgesehen ist, in dem Rohre (12) mit düsenartigen Öffnungen zum Zerstäuben von Flüssigkeiten und unter diesen ein schnell laufender Mischer (8) angeordnet sind, wobei der Mischer (8) Mischarme (9) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (6) ein Trockner (17) nachgeschaltet ist, in dem die Feuchtigkeit und die Temperatur des Granulats beeinflußt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (8) einstellbar angeordnete Mischarme (9) aufweist, und daß die Drehzahl der Welle (10) des Mischers (8) einstellbar bzw. veränderbar ausgebildet ist.