DE4135886A1 - Verfahren und vorrichtung zum homogenisieren, mischen und granulieren von plastischen tonen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Homogenisieren, Mischen und Granulieren von plastischen Tonen, insbesonde­ re mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 15 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfah­ rens.

Für die Herstellung von Blähton muß der Rohstoffton vor dem eigentlichen thermischen Blähprozeß aufbereitet wer­ den. Dies erfolgt vor allem dadurch, daß der Ton zerklei­ nert, bei Inhomogenität homogenisiert und vergleichmäßigt, sowie nötigenfalls durch Zumischen weiterer Substanzen in seiner Blähfähigkeit verbessert wird. Danach wird das so behandelte Tonmaterial entsprechend dem gewünschten End­ produkt granuliert, also zu mehr oder weniger kugeligen Granalien geformt.

Man unterscheidet je nach ihrem Feuchtigkeitsgehalt ver­ schiedene Arten von Tonen. Tone mit einem Feuchtigkeitsge­ halt von über etwa 15 Gew.-%, gegebenenfalls auch schon über etwa 12 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz werden als plastische Tone bezeichnet.

Tone mit einem geringeren Feuchtigkeitsgehalt, beispiels­ weise 10 oder weniger Gew.-% bezogen auf die Trockensub­ stanz, also beispielsweise Schiefertone, lassen sich in idealer Weise einer Trockenaufbereitung unterziehen, bei welcher der Ton feingemahlen und unter Aufbringung von Wärmeenergie getrocknet wird. Da der Feuchtigkeitsgehalt relativ gering ist, liegt dabei die aufzubringende Wärme­ energie in tragbaren Grenzen.

Man erzielt bei dieser Trockenaufbereitung eine hohe Ver­ gleichmäßigung des Tones und kann weiterhin auch Zusatz­ stoffe gleichmäßig in den Grundrohstoffton einmischen. Ebenso ist bei der Trockenaufbereitung die nach Korngrößen geordnete Herstellung von Granalien aus dem feingemahlenen Tonmehl in nahezu jeder gewünschten Korngröße ohne weite­ res möglich. Aus diesem durch Trockenaufbereitung gewonne­ nen Tonmaterial läßt sich ein Blähton-Endprodukt von hoher Qualität (gleichmäßiger Porengehalt und hierdurch günsti­ ges Verhältnis von Korndichte zu Korneigenfestigkeit) gewinnen. Dabei ist ein "enges Granalienkornband", also die Bereitstellung von Granalien einer bestimmten Korngr­ öße für die Herstellung von "Blähtonkörnern" mit weitge­ hend gleicher Dichte eine wichtige Voraussetzung.

Wesentlich schwieriger ist demgegenüber die Vorbehandlung und Aufbereitung plastischer, also einen höheren Feuchtig­ keitsgehalt aufweisender Tone, der über 15, insbesondere zwischen 20 und 30, vorzugsweise bei etwa 25 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz liegen kann. Bei derart feuchten Tonen verbietet sich wegen des damit verbundenen hohen Wärmeenergiebedarfes eine vorherige Trocknung, so daß bei diesem Rohstoff die Vorteile der oben erwähnten Trocken­ aufbereitung nicht ausgenutzt werden können.

Man hat zur Aufbereitung derart feuchter Tone bereits vor­ geschlagen, sogenannte "Granuliermischer" einzusetzen, welche in ein und demselben Arbeitsgang den feuchten Ton homogenisieren, mischen und granulieren. Diese Apparate arbeiten jedoch diskontinuierlich, d. h. das Produkt muß chargenweise eingebracht und ausgetragen werden, wodurch natürlich der Wirkungsgrad gegenüber kontinuierlich arbei­ tenden Maschinen erheblich herabgesetzt ist. Die bisher eingesetzten Granuliermischer bestehen aus einem Gefäß, das um eine Vertikale oder gegenüber der Vertikalen leicht geneigten Achse rotiert. In das Gefäß reichen rotierende Werkzeuge hinein, welche vor allem den Mischvorgang unter­ stützen sollen.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Mischung des Tones unbefriedigend ist und das erzielte Granulat ein breites Korngrößenspektrum hat, d. h. die Herstellung einer gezielten Korngrößenverteilung mit einem "engen" Granalienkornband, nämlich die Herstel­ lung von Granalien mit im wesentlichen dem gleichen Korn­ durchmesser ist nicht möglich.

Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat­ tungsgemäßes Verfahren unter Ausschaltung eines Trock­ nungsprozesses so zu gestalten, daß sich die feuchten Aus­ gangssubstanzen optimal vermischen und ein Tongranulat mit einstellbaren, weitgehend gleichen Korngrößen erzielbar ist, wobei das Granulat letzten Endes in seinen Eigen­ schaften dem durch Trockenaufbereitung gewonnenen Granulat entspricht und für die Herstellung von Blähton besonders gut geeignet ist.

Die Aufgabe wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfah­ rens dadurch gelöst, daß man die Verfahrensschritte des Homogenisierens und Mischens einerseits und des Granulie­ rens andererseits separat und nacheinander in wenigstens zwei verschiedenen Apparaten unter jeweils unterschied­ lichen, für sich einstellbaren Verfahrensbedingungen aus­ führt, wobei die Ausgangssubstanzen zum Zwecke des Homoge­ nisierens und Mischens kontinuierlich zunächst in den ersten Apparat eingetragen, danach zum Zwecke des Granu­ lierens kontinuierlich in den zweiten Apparat überführt und schließlich nach erfolgter Granulierung kontinuierlich aus dem zweiten Apparat ausgetragen werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeich­ net sich dadurch aus, daß die ersten und zweiten Apparate die Form von kreiszylindrischen Trögen mit im wesentlichen horizontal verlaufender Achse haben, in denen jeweils zen­ tral eine mit Homogenisier- und Misch- bzw. Granulierwerk­ zeugen bestückte, motorisch angetriebene Welle umläuft.

Die Erfindung eignet sich, wie gesagt, für die Behandlung plastischer Tone mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 12 oder 15, insbesondere zwischen 20 und 30, vorzugsweise etwa 25 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß die Homogenisier- und Mischvorgänge einerseits und der Granu­ liervorgang andererseits in jeweils gesonderten Apparaten nacheinander erfolgen und dabei die Apparate jeweils opti­ mal auf die von ihnen auszuübenden Funktionen ausgelegt und ausgerüstet werden können und die mit den jeweiligen Werkzeugen bestückte Welle mit einer dem betreffenden Arbeitsvorgang angepaßten Drehgeschwindigkeit umläuft. Die Bedingungen für das Mischen und Homogenisieren eines pla­ stischen Tones sind nämlich sehr unterschiedlich von denen des Granulierens. So soll z. B. beim Mischen und Homogeni­ sieren das Mischgut möglichst oft durch Verschneiden zer­ teilt werden, während beim Granulieren eher ein Agglome­ rieren der Tonteilchen gefordert wird. Außerdem erfolgen die nacheinander ablaufenden Homogenisier- und Mischvor­ gänge sowie der Granuliervorgang kontinuierlich, was den Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht.

Die nachstehende Beschreibung dient anhand der beiliegen­ den Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Auf der Zeichnung ist links oben ein mit seiner Achse horizontal verlaufender, kreiszylindrischer Trog 1 darge­ stellt, in dessen Achse eine von einem Motor 2 angetriebe­ ne, zentrale Welle 3 drehbar gelagert ist. Die Welle 3 trägt radial abstehende Homogenisier- und Mischwerkzeuge 4, deren Ausgestaltung an sich bekannt ist und sich nach den Eigenschaften des zu behandelnden Materials richtet. An der Innenseite des den Trog 1 begrenzenden Zylinderman­ tels 5 ist ein von einem Motor 6 angetriebenes rotierendes Werkzeug 7 angeordnet, das ebenfalls auf das im Trog 1 behandelte Material einwirkt. Nötigenfalls können auch mehrere solcher Werkzeuge 7 vorgesehen werden.

Das zu behandelnde Material, also plastischer Ton, wird durch einen Einlaß 8 des Troges 1 eingebracht, von den Homogenisier- und Mischwerkzeugen 4, 7 behandelt und unter Verwirbelung axial zu einem Auslaß 9 hin transportiert, wo das nunmehr homogenisierte und gemischte Material den Trog 1 verläßt. Nötigenfalls können - ebenfalls durch den Ein­ laß 8 oder weitere (nicht dargestellte) Einlässe - in den Trog 1 dem plastischen Ton zuzumischende Zusatzstoffe ein­ gebracht werden, beispielsweise kohlenstoffhaltige und/oder eisenoxidhaltige sowie nötigenfalls die Plasti­ zität des Tones erhöhende oder erniedrigende und gegebe­ nenfalls das Erweichungs- und Schmelzverhalten des Tones beeinflussende Substanzen zugegeben werden.

Auf der Zeichnung ist rechts unten ein weiterer kreiszy­ lindrischer Trog 11 angeordnet, in dem eine von einem Motor 12 angetriebene Welle 13 umläuft. Von der Welle 13 stehen radial an sich bekannte Granulierwerkzeuge 14 ab. Falls erwünscht, können auch am Mantel 15 des Troges 11 rotierende Werkzeuge ähnlich dem Werkzeug 7 am Trog 1 angeordnet werden, welche die Granulierung im Trog 11 unterstützen. Das aus dem Auslaß 9 des Troges 1 austreten­ de, homogenisierte und gemischte Tonmaterial tritt über einen Einlaß 18 in den Trog 11 ein, wird dort durch die Werkzeuge 14 granuliert und verläßt den Trog 11 an einem Auslaß 19 in Gestalt von Granalien weitgehend einheit­ licher Korngröße.

Wie dargestellt, ist der Trog 11 um eine Achse 21 schwenk­ bar und kann mit Hilfe eines Kolben-Zylinder-Aggregates 22 in eine Position eingestellt werden, in welcher seine Ach­ se zur Horizontalen schräg, vorzugsweise leicht nach oben geneigt verläuft. Hierdurch erreicht man insbesondere, daß eine beim Granuliervorgang auftretende Entmischung des Troginhalts nach Korngrößen dazu genutzt werden kann, am Auslaß 19 Granalien in einem sehr engen Korngrößenbereich austreten zu lassen. Kleineres Granulat bleibt so lange im Trog 11, bis es die entsprechende Korngröße erreicht hat.

Der Auslaß 9 des Troges 1 ist über eine Art Faltenbalg 23 mit dem Einlaß des Troges 11 verbunden, so daß auch bei einer Schrägverstellung des Troges 11 das Material ein­ wandfrei aus dem Trog 1 in den Trog 11 gelenkt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung könnte auch der Trog 1 in der gleichen Weise schräg eingestellt werden, wie dies auf der Zeichnung für den Trog 11 darge­ stellt ist. Dabei könnten insbesondere auch nach unten gerichtete Schrägstellungen in Betracht gezogen werden.

Es ist möglich, auch in den Trog 11 bei Bedarf Zusatzstof­ fe, insbesondere Granulierhilfsstoffe einzubringen, bei­ spielsweise Sulfitablauge (Ligninsulfonat).

Die Umlaufgeschwindigkeiten der Wellen 3, 13 in den Trögen 1 bzw. 11 können unabhängig voneinander eingestellt werden und den jeweiligen Bearbeitungsbedingungen genau angepaßt werden.

Der dem Homogenisieren und Mischen dienende Apparat in Gestalt des Troges 1 arbeitet vorzugsweise mit höheren Umdrehungszahlen seiner Welle 3 als die Welle 13 des durch den Trog 11 gebildeten Apparates. Die Welle 3 im Trog 1 ist vorteilhafterweise mit messerartigen Werkzeugen 4 bestückt, welche das Mischgut möglichst oft zerteilen. Das oder die Werkzeuge 7 am Mantel 5 des Troges 1 dienen dem "Verschnitt" des Mischgutes. Der Füllungsgrad dieses Troges wird bestimmt durch die Größe einer vor dem Auslaß 9 angeordneten Überlaufblende 24.

Der von dem Trog 11 gebildete Apparat arbeitet vorzugswei­ se mit niedrigeren Umlaufgeschwindigkeiten seiner Welle 13 als der Trog 1. Die von der Welle 13 radial abstehenden, mitrotierenden Werkzeuge 14 sind so ausgebildet, daß sie das zu granulierende Material in eine rollende Bewegung versetzen. Falls erforderlich, können auch Werkzeuge 14 eingesetzt werden, die etwaige Agglomerationen des Tones wieder zerteilen.

Als weitere Korrekturstoffe können Tonmehl oder Wasser zugegeben werden, je nachdem ob der vom Trog 1 angeliefer­ te Ton für die Erfordernisse des Granulierens zu feucht oder zu trocken ist.

Grundsätzlich wäre es nach der Erfindung auch möglich, die beiden getrennt in den Trögen 1 und 11 nacheinander ablau­ fenden Prozesse des Homogenisierens und Mischens bzw. des Granulierens in einem Apparat mit einer einzigen, durchge­ henden Welle auszuführen. Dabei kann jedoch nicht mehr der Vorteil der unterschiedlichen Drehzahlen der Wellen bei getrennten Apparaten ausgenutzt werden.

Der zu behandelnde plastische Ton durchläuft in jedem Fal­ le die Apparatur kontinuierlich, wobei er bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung kon­ tinuierlich am Einlaß 8 des Troges 1 eingebracht wird, danach kontinuierlich in den Trog 11 übertritt und diesen wiederum kontinuierlich an dessen Auslaß 19 in Granulat­ form verläßt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Homogenisieren, Mischen und Granulieren von plastischen Tonen, insbesondere mit einem Feuch­ tigkeitsgehalt von über 15 Gew.-% bezogen auf die Trockensubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verfahrensschritte des Homogenisierens und Mischens einerseits und des Granulierens andererseits separat und nacheinander in wenigstens zwei verschie­ denen Apparaten unter jeweils unterschiedlichen, für sich einstellbaren Verfahrensbedingungen ausführt, wobei die Ausgangssubstanzen zum Zwecke des Homogeni­ sierens und Mischens kontinuierlich zunächst in den ersten Apparat eingetragen, danach zum Zwecke des Granulierens kontinuierlich in den zweiten Apparat überführt und schließlich nach erfolgter Granulierung kontinuierlich aus dem zweiten Apparat ausgetragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Apparat dem Ton Zusatzstoffe zugemischt werden, insbesondere kohlenstoffhaltige und/oder eisenoxydhaltige sowie nötigenfalls die Plastizität des Tones erhöhende oder erniedrigende und gegebenen­ falls das Erweichungs- und Schmelzverhalten des Tones beeinflussende Substanzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den zweiten Apparat Korrekturstoffe, insbesondere Granulierhilfsstoffe, z. B. Sulfitablau­ ge (Ligninsulfat) zugegeben werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Apparate die Form von kreiszylindrischen Trögen (1, 11) mit im wesentlichen horizontal verlaufender Achse haben, in denen jeweils zentral eine mit Homogenisier- und Misch- bzw. Granu­ lierwerkzeugen (4, 14) bestückte, motorisch angetrie­ bene Welle (3, 13) umläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeiten der Wellen (3, 13) unabhängig voneinander einstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Innenseite des Zylindermantels (5, 15) wenigstens eines der Tröge (1, 11) rotierende Werkzeuge (7) angeordnet sind, die auf den zu behan­ delnden Ton einwirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Tröge (1, 11) mit seiner Welle (3, 13) zur Horizontalen leicht schräg geneigt angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den ersten Apparat bildende Trog (1) horizon­ tal und der den zweiten Apparat bildende Trog (11) bezüglich der Durchlaufrichtung des Tones nach oben geneigt angeordnet ist.