DE965987C

DE965987C - Process and device for the production of porous ceramic moldings from naphthalene and water-containing base materials

Info

Publication number: DE965987C
Application number: DEO3215A
Authority: DE
Inventors: Eduard Cramer; Friedrich Cramer
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1953-10-15
Filing date: 1953-10-15
Publication date: 1957-07-04

Description

AUSGEGEBEN AM 4. JULI 1957ISSUED JULY 4, 1957

O 3213IV c / 80 bO 3213IV c / 80 b

Der vielfach übliche Zusatz von Stoffen zu kera mischen Grundmassen, die beim Brennen der Masse ausbrennen und dadurch al* Porenbildner wirken, hat sich bei der Herstellung keramischer Formkörper wenig bewährt. Beim Ausbrennen der Zusatzstoffe entstehen im Inneren der Formkörper Gase, die häufig nicht oder nicht schnell genug nach außen entweichen können. Bei weiterer Erhitzung der Formkörper steigert sich der Druck der eingeschlossenen Gase meist so erheblich, daß die Gase unter teilweiser Zerstörung des keramischen Gefüges sich gewaltsam Bahn nach außen brechen und die fertig gebrannten Formkörper Brennrisse aufweisen sowie geringe mechanische Festigkeit besitzen.The common addition of substances to kera mix base masses when the mass is fired burn out and thereby act as a pore-forming agent, has proven itself in the manufacture of ceramic moldings little proven. When the additives are burned out, the moldings are created inside Gases that often cannot escape to the outside or cannot escape quickly enough. With further heating the molded body increases the pressure of the enclosed gases usually so considerably that the gases force their way outwards with partial destruction of the ceramic structure break and the finished fired moldings have firing cracks and low mechanical Possess strength.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles hat man bereits vorgeschlagen, Naphthalin oder ähnliche niedrigsiedende Stoffe der keramischen Grundmasse zuzusetzen, die.bereits beim Trocknen der aus der Masse hergestellten Formlinge praktisch, vollständig in Dampfform ausgetrieben werden. Dabei sollen die Formlinge, vorzugsweise etwa? unterhalb des Schmelzpunktes des Naphthalins, so lange mit einem Strom trockener Heißluft behandelt werden, bis das gesamte Naphthalin und das ungebundene Anmachwasser aus den Formungen entwichen ist. Aus wirtschaftlichen Gründen muß man die Trocknung der Formlinge, wenn auch ohne örtliche Überhitzungen, möglichst schnell durchführen, d. h. mit großen Mengen an TrockenluftTo avoid this disadvantage, it has already been proposed to use naphthalene or the like to add low-boiling substances to the ceramic base material that are already drying when the Moldings produced from the mass are practically completely expelled in vapor form. The briquettes should, preferably about? below the melting point of naphthalene, see above be treated with a stream of dry hot air for a long time until all of the naphthalene and the unbound mixing water has escaped from the molds. For economic reasons it must the briquettes are dried as quickly as possible, albeit without local overheating, d. H. with large amounts of dry air

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arbeiten. Die Trockenluft nimmt' so viel Naphthalin- und Wasserdämpfe auf, bis sich ein Gleichgewicht der Teildrücke dieser Dämpfe mit den Teildrücken des noch in den Formungen vorhandenen Naphthalins bzw. Wassers einstellt. Beim Arbeiten mit großen Mengen trockener Heißluft ist es beinahe unvermeidlich, daß die Verdampfung des Naphthalins und des Wassers aus den Formungen besonders an den Eintrittsstellen der Heißluft zu lebhaft vor sich geht und die sich im Inneren der Formlinge bildenden Dämpfe unter Ri'ssebildung nach außen entweichen. Bei dem bekannten Vorschlag wird daher zwar das Entstehen von Brennrissen vermieden, dafür besteht aber die Gefahr des Entstehens von Trockenrissen, die sich beim nachfolgenden Brennen der Formlinge in der Regel nicht wieder schließen.work. The dry air absorbs so much naphthalene and water vapors that it is in equilibrium the partial pressures of these vapors with the partial pressures of that still present in the formations Adjusts naphthalene or water. When working with large amounts of dry, hot air is it is almost inevitable that the evaporation of the naphthalene and water from the formations especially at the entry points of the hot air that is too lively and that is inside the vapors forming the briquettes escape to the outside with the formation of cracks. With the well-known The suggestion is therefore avoided the occurrence of burning cracks, but there is the Risk of dry cracks occurring during the subsequent firing of the briquettes in the Usually do not close again.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Formkörper aus naphthalin- und wasserhaltigen Grundmassen, die im übrigen vorzugsweise aus Ton, Mergel, Lehm mit oder ohne Zusatz von Kieselgur, Bentonit und ähnlichen Stoffen bestehen. Die Grundmasse wird in der üblichen Weise geformt, bis zum praktisch völligen Austreiben des Naphthalins getrocknet und anschließend gebrannt. Wegen seines hohen Handelswertes muß man das Naphthalin aus den in der Trockenkammer der Formlinge anfallenden Gasen wiedergewinnen. Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Verfahren dieser Art, insbesondere das Entstehen von Rissen beim Trocknen der Formlinge, in einfacher und sicherer Weise zu vermeiden und die Wiedergewinnung des Naphthalins zu erleichtern. Sie besteht im wesentliehen darin, daß die Formlinge zunächst bis auf eine etwas unter der Schmelztemperatur des Naphthalins liegende Temperatur ohne wesentliche Verdampfung des Anmachwassers vorgewärmt und anschließend, vorzugsweise unter vermindertem Druck, bis zum völligen Austreiben des Naphthalins getrocknet werden und daß die aus beiden Stufen abgezogenen Gase bzw. Dämpfe zwecks Wiedergewinnung des Naphthalins in fester Form getrennt oder vereinigt'unmittelbar mit Kühlwasser behandelt werden. Zweckmäßig verwendet man zum Vorwärmen der Formlinge in der ersten Stufe mit Wasserdampf gesättigte Warmluft, an deren Stelle auch ein anderes geeignetes gasförmiges Medium treten kann. Wegen der Wasserdampfsättigung des gasförmigen Mediums wird in der Vorwärmstufe eine Verdampfung des in den Formlingen enthaltenen Anmachwassers praktisch vollständig vermieden, so daß in dieser Stufe nur Naphthalin aus den Formlingen bis zur Sättigung des Mediums entsprechend dem Gleichgewicht der Naphthalinteildrucke entweicht. Das aus den Formlingen austretende Naphthalin schafft in diesen feine und feinste Kanälchen, durch welche die in der anschließenden eigentlichen Trockenstufe entstehenden Naphthalin- und Wasserdämpfe ohne jede Gefahr von Rissebildungen oder Deformationen der Formlinge entweichen können. Außerdem läßt sich die eigentliche Trocknung der Formlinge nunmehr in so kurzer Zeit durchführen, daß die Formlinge, im ganzen gesehen, schneller auf die jeweils günstigste Endtemperatur der Trocknung gebracht werden können als bei den bisher bekannten Verfahren.The invention relates to a method for producing porous ceramic molded bodies from naphthalene and water-containing ground masses, which are otherwise preferably made of clay, marl, loam with or without the addition of kieselguhr, bentonite and similar substances. The basic mass is in shaped in the usual way, dried until the naphthalene is practically completely expelled and then fired. Because of its high commercial value, naphthalene has to be extracted from the Recover the gases produced in the drying chamber of the molded products. The invention aims the disadvantages of the known methods of this type, in particular the formation of cracks when Drying the briquettes, in a simple and safe way, to avoid and the recovery of the To facilitate naphthalene. It essentially consists in the fact that the moldings are initially up to a temperature slightly below the melting temperature of the naphthalene with no substantial evaporation of the mixing water and then preheated, preferably under reduced pressure, until the naphthalene is completely expelled are dried and that the gases or vapors withdrawn from both stages for the purpose Recovery of the naphthalene in solid form, separated or combined with cooling water be treated. It is expedient to use the first to preheat the briquettes Warm air saturated with water vapor, and another suitable gaseous air in its place Medium can step. Because of the water vapor saturation of the gaseous medium, in the preheating stage an evaporation of the mixing water contained in the moldings practically completely avoided, so that in this stage only naphthalene from the moldings to saturation of the medium escapes according to the equilibrium of the partial naphthalene pressures. That from the Naphthalene emerging from moldings creates fine and extremely fine channels through which the naphthalene and water vapors produced in the subsequent actual drying stage can escape without any risk of cracks or deformations of the moldings. aside from that the actual drying of the moldings can now be carried out in such a short time that the briquettes, viewed as a whole, reach the most favorable final drying temperature more quickly can be brought than in the previously known methods.

Die Höhe des Naphthalinzusatzes richtet sich im wesentlichen nach der gewünschten Porosität der Enderzeugnisse, wobei man einen Porenraum von mehr als 30 °/o leicht erreichen kann. Andererseits muß man berücksichtigen, daß der Naphthalinzusatz die Verformbarkeit der Grundmasse dadurch beeinträchtigt, daß diese mit steigendem Naphthalingehalt weniger Bindefähigkeit besitzt. Praktische Erfahrungen haben ergeben, daß man beispielsweise eine aus nur 20 Gewichtsteilen eines plastischen Bindetons und 80 Gewichtsteilen Naphthalin bestellende Grundmasse noch verformen kann. Damit dürfte die obere Grenze des Naphthalinzusatzes gegeben sein.The amount of naphthalene added depends essentially on the desired porosity of the End products, whereby a pore space of more than 30% can easily be achieved. on the other hand one must take into account that the addition of naphthalene reduces the deformability of the base material adversely affects the fact that this has less binding capacity with increasing naphthalene content. Practical Experience has shown that you can, for example, one from only 20 parts by weight of a plastic binding clay and 80 parts by weight of naphthalene-ordering base mass can. This should be the upper limit for the addition of naphthalene.

Man kann der keramischen Grundmasse ohne weiteres ungereinigtes Rohnaphthalin zusetzen, da beim Austreiben- der Naphthalindämpfe die meist teerigen Verunreinigungen in den Formlingen zurückbleiben und unter weiterer Porenbildung beim anschließenden Brennen der Formlinge ohne Rissebildung ausbrennen. Die anfallenden Naphthalindämpfe ergeben bei der unmittelbaren Kühlung der Vorwärm- bzw. Trocknungsgase ein sehr reines Naphthalin in fester Form, das ungleich höheren Handelswert besitzt als Rohnaphthalin. Die Preisspanne zwischen dem wiedergewonnenen Reinnaphthalin und dem Rohnaphthalin reicht in der Regel aus, um die gesamten Kosten der Formlingstrocknung und der Kühlung der naphthalinbeladenen Trocknungsgase zu decken. Selbstverständlich kann man im Bedarfsfall das wiedergewonnene Naphthalin im Kreislauf einer neuen Grundmasse als Porenbildner zusetzen.You can easily add unpurified crude naphthalene to the ceramic base material, since when the naphthalene vapors are expelled, the mostly tarry impurities remain in the moldings and with further pore formation during the subsequent firing of the moldings without cracking burn out. The resulting naphthalene vapors result in the immediate cooling of the Preheating or drying gases a very pure naphthalene in solid form, the much higher one Has commercial value as crude naphthalene. The price range between the recovered pure naphthalene and the crude naphthalene is usually sufficient to cover the entire cost of drying the moldings and the cooling of the naphthalene-laden drying gases. Of course you can if necessary, the recovered naphthalene in the cycle of a new base mass as Add pore-forming agent.

Die Kühlung der aus der Vorwärm- und der Trockenstufe abgezogenen Gase bzw. Dämpfe erfolgt zweckmäßig in einem unmittelbaren Kühler, der von Kühlwasser durchströmt wird und mit einer Vakuumanlage in Verbindung steht, also unter vermindertem Druck. Die Anwendung verminderten Drucks in der Trockenstufe beschleunigt das Austreiben des Naphthalins und des Anmachwassers aus den vorgewärmten Formlingen, das aus no den eingangs erwähnten Gründen ohne jede Gefahr von Rissebildungen vor sich geht.The gases or vapors drawn off from the preheating and drying stages are cooled expedient in an immediate cooler through which cooling water flows and with connected to a vacuum system, i.e. under reduced pressure. The application decreased Pressure in the drying stage accelerates the expulsion of the naphthalene and the mixing water from the preheated briquettes, which for the reasons mentioned at the beginning without any danger of cracking is going on.

In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung in vereinfachter Darstellung veranschaulicht.In the drawing is a device used to carry out the method according to the invention illustrated in a simplified representation.

NachAufbereiten und Formen einer keramischen Grundmasse gewünschter Zusammensetzung werden die auf Lochblechen oder Rosten 1 gestapelten Formlinge 2 in eine Trockenkammer 3 eingebracht und diese gasdicht geschlossen. Die Bleche oder Roste ι ruhen im Abstand voneinander in der Kammer 3 auf einem Stützgerüst 4. Neben und gegebenenfalls auch ober- und unterhalb dieses Gerüstes befinden sich mittlere Heizelemente 5, z. B. Rohrschlangen einer Dampfheizung, von denen zunächst nur einige eingeschaltet werden. Das zurAfter preparing and shaping a ceramic base material of the desired composition the moldings 2 stacked on perforated sheets or grids 1 are introduced into a drying chamber 3 and this closed gas-tight. The sheets or grids rest at a distance from one another in the Chamber 3 on a support frame 4. Next to and possibly also above and below this frame are middle heating elements 5, z. B. Coils of a steam heater, of which initially only some are turned on. That for

Vorwärmung der Formlinge 2 dienende gasförmige Medium wie beispielsweise Luft wird am Kammerboden 6 unterhalb der seitlichen Heizelemente 5 eingeleitet und beim Aufsteigen mit Wasserdampf gesättigt, der durch Düsenrohre 7 zuströmt. Durch ein Gebläse 8 wird, die vorgewärmte und wasserdampfgesättigte Luft innerhalb der Kammer 3 umgewälzt, die mit einer wärmeisolierenden Auskleidung 9 versehen ist. Eine an die Kammerdecke angeschlossene Abzugsleitung 10 bleibt während des Umwälzens der Luft durch entsprechende Einstellung einer schwenkbaren Absperrklappe 11 geschlossen. A gaseous medium such as air, for example, is used to preheat the moldings 2 on the chamber floor 6 initiated below the side heating elements 5 and when ascending with water vapor saturated, which flows through nozzle pipes 7. By means of a fan 8, the preheated and water vapor-saturated Air is circulated inside the chamber 3, covered with a heat insulating liner 9 is provided. A vent line 10 connected to the chamber ceiling remains during the Circulation of the air is closed by setting a pivotable butterfly valve 11 accordingly.

Nachdem die umgewälzte wasserdampfgesättigte Luft die Formlinge 2 bis auf eine etwas unterhalb des Naphthalinschmelzpunktes liegende Temperatur vorgewärmt und ihnen bis zur Naphthalinsättigung Naphthalin entzogen hat, wird die Klappe 11 geöffnet. Die naphthalinbeladene Vorwärmluft strömt nunmehr durch die Abzugsleitung 10 und deren senkrecht abfallendes Teilstück 12 einem Gas- bzw. Dämpfekühler 13 zu. In diesem wird ein gewisser Kühlwasserstand 14 aufrechterhalten. Der oberhalb des Kühlwasserspiegels befindliche Behälterraum 15 steht über eine Leitung 16 mit einer Vakuumanlage in Verbindung, so daß im Kühler 13 Unterdruck herrscht. Dadurch und unter Mitwirkung des Gebläses S wird die naphthalinbeladene Vorwärmluft schnell aus der Trockenkammer 3 abgezogen. After the circulated water vapor-saturated air, the moldings 2 except for a little below the naphthalene melting point lying temperature and preheated them up to naphthalene saturation Has withdrawn naphthalene, the flap 11 is opened. The naphthalene-laden preheating air now flows through the vent line 10 and its vertically sloping section 12 to a gas or vapor cooler 13. In this one becomes a certain Maintain cooling water level 14. The container space located above the cooling water level 15 is via a line 16 with a vacuum system in connection, so that there is negative pressure in the cooler 13. Through this and with cooperation of the fan S, the naphthalene-laden preheating air is quickly withdrawn from the drying chamber 3.

Nunmehr schaltet man in der Kammer 3 sämtliche Heizelemente S ein und stellt die Düsenrohre 7 ab. Die nunmehr eintretende Luft bleibt daher trocken und wird durch die Heizelemente 5 entsprechend höher erhitzt. Sie belädt sich schnell mit dem Rest des noch in den Formungen 2 vorhandenen Naphthalins und dem verdampfenden Anmachwasser. Je nach Einstellung der Klappe 11 kann man dafür sorgen, daß der Abzug der Trokkenluft aus der Kammer 3 in die Leitung 10 ohne Stau vor sich geht.Now all heating elements S are switched on in chamber 3 and the nozzle pipes are set 7 from. The air that is now entering therefore remains dry and is activated by the heating elements 5 heated accordingly higher. It quickly loads up with the rest of what is still present in the formations 2 Naphthalene and the evaporating mixing water. Depending on the setting of the flap 11 you can ensure that the extraction of the dry air from the chamber 3 into the line 10 without Traffic jam is going on.

Um Naphthalinabscheidungen in fester Form in der Leitung 10 zu vermeiden, ist diese ebenso wie die Kammer 3 mit einer wärmeisolierenden Auskleidung 9 versehen. Bei größerer Länge der Leitung 10 kommt gegebenenfalls auch eine mittelbare Beheizung in Betracht, z. B. durch die Abgase des Brennofens der Formlinge. Das von oben her bis unterhalb des Kühlwasserstandes 14 in den Kühlbehälter 13 eintauchende Teilstück 12 der Leitung 10 besitzt infolge des Wärmeentzuges durch das Kühlwasser eine geringere Temperatur als die übrigen Leitungsteile. Die Innenwandung des Teilstückes 12 wird dauernd mit Kühlwasser berieselt, das durch eine ringförmige Düsenleitung 17 zuströmt. Das an der Wandung nach unten fließende Kühlwasser verhindert das Ansetzen fester Naphthalinabscheidungen am Leitungsstück 12.In order to avoid naphthalene deposits in solid form in the line 10, this is the same as the chamber 3 is provided with a heat-insulating lining 9. With a greater length of the line If necessary, indirect heating can also be used, e.g. B. through the exhaust of the Kiln of the bricks. That from above to below the cooling water level 14 in the cooling container 13 submerged section 12 of the line 10 has due to the heat extraction by the Cooling water has a lower temperature than the other parts of the pipe. The inner wall of the section 12 is continuously sprinkled with cooling water, which flows in through an annular nozzle line 17. The cooling water flowing down the wall prevents the build-up of solid naphthalene deposits on the pipe section 12.

Nach völligem Austreiben des Naphthalins und genügendem Austreiben des Anmachwassers aus den Formungen 2 wird die Klappe 11 geschlossen, das Gebläse 8 abgestellt, die Luftzufuhr zur Kammer 3 unterbrochen und diese geöffnet. Die getrockneten Formlinge können dann in einen Brennofen beliebiger Bauart gebracht und fertiggebrannt werden. Das im Kühlbehälter 13 in fester Form anfallende Reinnaphthalin kann man am Behälterboden abziehen und in der üblichen Weise, z. B. durch Abtropfenlassen und Pressen, von Wasser befreien. Bei größeren Abmessungen der Trockenkammer 3 empfiehlt es sich, mehrere absperrbare Ableitungen 10 vorzusehen, die in getrennte oder in einen gemeinsamen unmittelbaren Kühler münden. In jedem Fall muß der lichte Querschnitt der Abzugsleitung oder -leitungen groß genug gehalten werden, um einen stauungsfreien Abzug der in der eigentlichen Trocknungsstufe in der Kammer 3 anfallenden Gase und Dämpfe zu ermöglichen.After the naphthalene has been driven out completely and the mixing water has been sufficiently driven out the formations 2, the flap 11 is closed, the fan 8 is turned off, the air supply to the chamber 3 interrupted and this opened. The dried bricks can then be put in a kiln of any design can be brought and burned to completion. The accumulating in the cooling container 13 in solid form Pure naphthalene can be deducted from the bottom of the container and in the usual way, for. B. free from water by draining and pressing. With larger dimensions of the drying chamber 3, it is advisable to provide several lockable discharge lines 10, which are in separate or in open a common immediate cooler. In any case, the clear cross-section of the drain line must or pipes are kept large enough to allow a jam-free discharge of the in the to enable the actual drying stage in the chamber 3 resulting gases and vapors.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Process for the production of porous ceramic Shaped bodies made from naphthalene and water-containing base materials by molding, drying and subsequent firing Base mass, with the naphthalene contained in it practically completely expelled during drying and is then recovered, characterized in that the moldings are initially except for one slightly below the Naphthalene melting point temperature without significant evaporation of the mixing water preheated and then, preferably under reduced pressure, to complete Dried out the naphthalene and the gases withdrawn from both stages or vapors are separated or combined for the purpose of recovering the naphthalene in solid form treated immediately with cooling water.

2. The method according to claim 1, characterized in that that water vapor-saturated air of the appropriate temperature is used to preheat the moldings.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the treatment of the withdrawn gases or vapors takes place with cooling water under reduced pressure.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the preheating and the subsequent drying of the briquettes one after the other in a gas-tight lockable Drying chamber is carried out, in. In which the briquettes during this process in Are at rest.

5. Apparatus for performing the method according to claim 4, characterized by a drying chamber (3), inside of which heating elements (5), nozzle pipes (7) for introduction of steam and a fan (8) are provided, further by below the nozzle pipes lockable inlet openings for a gaseous medium, a lockable one with heat-insulating lining (9) provided discharge line (10, 12) for the in the drying chamber located gases or vapors and one connected to the exhaust line with

Cooling water-fed cooling tank (13) for precipitating the naphthalene in solid form from the gases or vapors escaping from the drying chamber.

6. Apparatus according to claim 5, characterized characterized in that the discharge line (10) with its vertically sloping section (12) of up into the cooling container (13) below the cooling water level maintained in the container. (14) joins.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the above Liquid level (14) located space (15) of the cooling container (13) with a vacuum system is in lockable connection.

8. Apparatus according to claim 5 to 7, characterized in that the in the cooling container (13) opening sloping section (12) of the discharge line (10) a nozzle line (17), which is used to sprinkle the inner wall of this section with cooling water

Considered publications:
German patent specifications No. 23 947, 535 605.

1 sheet of drawings