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Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von bei Erwärmung expandierenden
Stoffen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von solchen
Stoffen, die bei der Erwärmung sich auf ein Mehrfaches ihres ursprünglichen Volumens
ausdehnen, wie beispielsweise Vermiculit. Ferner bezieht sich die Erfindung auf
eine verbesserte Vorrichtung, mittels deren das Verfahren zur Wärmebehandlung von
insbesondere Vermiculit durchgeführt werden kann.
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Vermiculit ist ein glimmerhaltiges Mineral, welches die Eigenschaft
zeigt, sich bei Erwärmung auf das IO- bis 20fach seines ursprünglichen Volumens;
auszudehnen. Das Endprodukt einer solchen Wärmebehandlung ist unter der Bezeichnung
»expandierter oder exfoliierter Vermiculit« in der einschlägigen Technik bekannt.
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Die Herstellung von expandiertem Vermiculit hat im Laufe der letzten
Jahre dadurch an nedeutung gewonnen, daß der expandierte Vermiculit in zunehmendem
Maße zur Herstellung von wärmeisolierenden Stoffen, sei es als Füllmasse, sei es
als geformte Steine, verwendet wird. Die besonders günstige Wärmeisolationsfähigkeit
des expandierten Vermiculits beruht dabei in erster Linie auf der enormen Volumenvergrößerung
bei der Wärmebehandlung.
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Es hat bisher nicht an Vorschlägen gefehlt, die die Expandierung
des Vermiculits zum Gegenstand haben. Die guten, wärmeisolierenden Eigenschaften
des expandierten Vermiculits sind nämlich nur dann in vollem Umfang gewährleistet,
wenn es gelingt, den Rohvermiculit unabhängig von der Korngröße einer möglichst
gleichmäßigen Wärmebehandlung zu unterziehen, um zu erzielen, daß alle Vermiculitteile,
gleichgültig welche ursprüngliche
Größe sie hatten, auf maximales
Volumen expandiert werden.
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Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, den Rohvermiculit mit
Hilfe heißer Trägergase durch ein schräg abfallendes Rohr zu blasen, wobei die Vermiculitteilchen
eine übereinanderrollende Bewiegung auf der unteren Fläche dieses Rohres ausführen.
Bei dieser bekannten Einrichtung wird also der Rohvermiculit, der in einer bestimmten
Körnung vorliegt, durch zwei Kräfte gleichzeitig voru-ärts bewegt, nämlich der Schwerkraft
und der Schubkraft der heißen Verbrennungsgase. Die Folge davon ist, daß das gröbere
Korn, das bekanntlich bei einer Aufschüttung eine größere Neigung hat, bis zur Basis
des Schüttkegels herunterzurollen, schneller aus dem Bereich der heißen Verbrennungsgase
herauskommt, so daß gerade die gröberen Vermiculitteilchen eine kürzere Zeit dem
expandierenden Eüifiuß der fühlbaren Wärme der Verbrennungsgase ausgesetzt sind.
Auf diese Weise kann also nicht eine gleichmäßige Expandierung aller Vermiculitteilchen
unabhängig von ihrer jeweiligen Korngröße erreicht werden. Das bekannte Verfahren
kann offensichtlich nur dann zum Erfolg führen, wenn als Ausgangsstoff ein Rohvermiculit
mit besonders gleichmäßiger Körnung verwendet wird, wodurch jedoch das Verfahren
an sich verteuert wird.
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Die Erfindung hat ein verbessertes Verfahren zum Expandieren von
Vermiculit zum Ziel, bei dem eine außerordentlich gleichmäßige Expandierung des
Vermiculits unabhängig von der Korngröße des Rohvermiculits durchgeführt werden
kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmebehandlung von Stoffen,
insbesondere zur Expandierung von Vermiculit, wird der vorzerkleinerte Rohstoff
durch heiße Verbrennungsgase entgegen seiner natürlichen Sdiwerebewegung derart
auf einer ansteigenden Ebene in Bewegung gesetzt und gehalten, daß sich nur die
bereits ausreichend expandierten und deshalb spezifisch leichtesten Stoffteilchen
so weit von der Einblaseöffnung der heißen Gase fortbewegen, daß sie auf eine sich
an die aufsteigende Ebene anschließende, abwärts geneigte Fläche und damit außerhalb
der Einw-irkmöllichkeit der heißen Verbrennungsgase gelangen, Es ist offensichtlich,
daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gröberen, d. h. einer zeitlich längeren
Wärmebehandlung auszusetzenden Rohvermiculitteilchen infolge ihrer größeren Neigung,
auf der geneigten Ebene abwärts zu rollen, länger den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt
werden als die kleinen Vermiculitkörner, die wegen ihrer geringen Masse schon nach
kurzer Zeit ausreichend expandiert sind und dann ein solches Oberflächen-Volumen-Verhältnis
haben, daß sie von den Verbrennungsgasen fortgetragen werden können.
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Die Abtrennung der von den heißen Verbrennungsgasen fortgeführten
expandierten Vermiculitteilchen von den Gasen erfolgt gemäß der Erfindung in einfacher
Weise dadurch, daß sich an die aufwärts gerichtete Fläche, auf der sich die Expandierung
abspielt, eine abwärts geneigte Fläche - unmittelbar anschließt, wobei durch die
jenseits des zwischen den beiden Flachen entstehenden Grates eintretende Herabsetzung
der Gasgeschwindigkeit ein Ausfallen der bisher im Trägergas suspendierten, expandierten
Vermiculitteilchen erfolgt.
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Die gröberen Rohvermiculitteilchen bleiben' bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren infolge der gegenläufigen Kräfte, die die Erdschwere einerseits und die
Schubkraft der Verbrennungsgase andererseits auf diese ausüben, selbsttätig so lange
im Bereich der heißen Verbrennungsgase, bis ihre Expandierung so weit fortgeschritten,
d. h. ihr Oberflächen-VolulmEen-Verhältnis einen solchen Wert angenommen hat, daß
der Einfluß der Schubkräfte der Verbrennungsgase überwiegt und sie endgültig aus
der Expandiervorrichtung ausgetragen werden können.
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Die Neigung der ansteigenden Ebene, auf der die Expandierung erfolgt,
sowie dieEinströmgeschwindigkeit der heißen Gase werden gemäß der Erfindung entweder
jede für sich oder auch gemeinsam auf die jeweilige Korngröße des Rohvermiculits
eingestellt. Die zu expandierende Vermiculitmasse wird dabei zweckmäßig in der Nähe
des Eintritts der heißen Verbrennungsgase in den Expandierraum unmittelbar in die
Verbrennungsgase eingeführt, so daß die gesamte eingeführte Vermiculitmasse mit
vergleichsweise hoher Geschwindigkeit auf der aufwärts gerichteten Ebene in Bewegung
gesetzt und auf dieser Ebene dann sa verteilt wird, daß eine Art Sichtung eintritt,
dahingehend, daß die einzelnen Vermiculitkörner um so weiter von der Eintrittsstelle
der heißen Verbrennungsgase entfernt sind, je weiter ihre Expandierung fortgeschritten
ist.
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In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Expandierung von Vermiculit
dargestellt, mit Hilfe deren das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden
kann.
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Der eigentliche Expandierraum I weist eine aufwärts gerichtete Fläche
2 auf, an die sich eine abwärts geneigte Fläche 3 anschließt, wobei die Schnittlinie
dieser beiden Flächen bei 4 einen ausgeprägten Grat bildet. Der Expandierraum ist
aus feuerfestem Material 5 aufgebaut, und zwar so, daß sich sein Querschnitt zum
Austragende hin entsprechend der zu erwartenden Volumenvergrößerung des Vermiculits
ebenfalls vergrößert. Das untere Ende des Expandierraumes stößt an eine Brennereinrichtung
6, der Verbrennungsgas und Luft durch die Leitungen 7 zugeführt wird und aus der
die heißen Verbrennungsgase bei 8 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit ausströmen.
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In der Nähe der Eintrittsstelle der heißen Verbrennungsgase in den
Expandierraum befindet sich eine Einlaß öffnung 9, durch die der Rohvermiculit in
den Strom der heißen Verbrennungsgase eingeführt wird. Die Art der Einführung des
Rohvermiculits in den Expandierraum ist an und für sich gleichgültig und kann entweder
durch dosiertes Einschütten oder durch Einführen mittels einer Transportschnecke
erfolgen. Es ist auch möglich,
die Menge des durch die Öffnung g
einzuführenden Rohvermiculits in Abhängigkeit von der Menge der heißen Verbrennungsgase
durch eine selbsttätig arbeitende Steuervorrichtung zu regeln, und umgekehrt.
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Die durch die heißen Verbrennungsgase in den Expandierraum zum Austragende
hin fortgetragenen Vermiculitkörner verteilen sich je nach dem Grad ihrer Expandierung
auf der Fläche 2 derart, daß in der Nähe des Grates 4 praktisch nur solche Vermiculitkörner
vorhanden sind, bei denen die Expandierung ausreichend weit fortgeschritten ist,
während weiter unten die gröberen und deshalb noch nicht so weitgehend expandierten
Vermiculitkörner infolge der an ihnen angreifenden Schwerkraft anfallen und dort
weiterer Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind.
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Die ausreichend expandierten Vermiculitkörner gelangen schließlich
in den Absetzraum I0, in welchem sie sich aus dem Trägergas, dessen Geschwindigkeit
durch die starke Querschnittsvergrößerung des Absetzraumes herabgesetzt wird, abscheiden
und sich auf der abwärts geneigten Fläche 3 ansammeln. Auf dieser Fläche rutschen
sie dann abwärts und können am unteren Ende der Fläche in einem auswechselbaren
Behälter II aufgefangen werden. Statt des Behälters kann auch ein Förderband vorgesehen
sein, das den fertig expandierten Vermiculitt laufend aus der iExpandierei,nrichtung
wegführt.
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Um den auf der abwärts geneigten Fläche 3 anfallenden, noch heißen
Vermiculit schnell abzukühlen, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Fläche
3 selbst aus Metall auszuführen und von der Unterseite her auf eine hier nicht dargestellte
Weise zu kühlen.
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Die Rauchgase verlassen die Expandiereinrichtung schließlich durch
den Gasabzug 12.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht nur anwendbar auf den
speziellen Fall der Expandierung von Vermiculit oder anderen Stoffen, die bei Wärmebehandlung
ihr Volumen vergrößern, vielmehr ist diese Einrichtung und das Verfahren, das dieser
Einrichtung zugrunde liegt, auch anwendbar auf die Wärmebehandlung aller solcher
Stoffe, bei denen infolge der Wärmebehandlung eine Änderung ihres spezifischen Gewichtes
im Sinne einer Verkleinerung dieses Gewichtes eintritt.