JP2000063160A

JP2000063160A - 軽量建材用の膨張性生成形品から骨材を製造する方法および装置

Info

Publication number: JP2000063160A
Application number: JP11229286A
Authority: JP
Inventors: Ebel Joern; エーベルイェルン; Huegentobler Ernst; ヒューゲントーブラーエルンシュト
Original assignee: Von Roll Umwelttechnik AG
Current assignee: Hitachi Zosen Innova AG
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2000-02-29
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: JP3229295B2; EP0985642B1; EP0985642A1; DE59907608D1

Abstract

(57)【要約】【解決手段】膨張性生成形品（１４）、例えば、発泡
ガラスまたは膨張ガラス、膨張性クレ−または鉱物発泡
体のようなもの、からの軽量建材用の骨材（１２）の製
造方法および装置（１０）において、生成形品（１４）
は最初に乾燥装置（１６）内で乾燥され、加熱装置（２
０）内で予備加熱され、その後、揺動する特別な容器
（２４）内で焼結され、膨張体に作用する膨張温度で加
熱され、その後、冷却されて膨張形状で安定となる。焼
結段階および膨張段階での揺動容器（２４）内での相互
の反転および混合により、成形品（１４）は十分に互い
に運動し、成形品（１４）の変形、凝縮または他の障害
は生じない。それによって、軽量建材の製造用の出来た
骨材（１２）は、例えば、わずかな吸水性や高い剛性の
ような一貫した同一品質およびより良い特性を持つ。揺
動容器として、特に、内壁が特に波形状で構成される揺
動炉（２５）が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、膨張ク
レー、鉱物性発泡体、発泡膨張ガラス等のような軽量建
材のための膨張性生成形品から骨材を製造する、請求項
１および請求項１０の上位概念での方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】軽量建材の製造のため生成形品から骨材
を製造する方法および装置はＤＥ−Ａ１９５４５１８８
から周知である。方法全体の間で成形品を運動中に保持
するために、均一な加熱を受け、とりわけ、焼結および
膨張の間にも集塊が形成されず、この方法は２つの分離
した回転円筒炉内で行われる。第１回転円筒炉内で、生
成形品は乾燥されて硬化され、第２回転円筒炉内で、硬
化された成形品は焼結まで加熱され、膨張されて形状安
定性が達成されるまで冷却される。同時に分離手段とし
て役立ち、成形品の集塊を妨げる熱伝達媒体内への成形
品の埋め込みにより、成形品の均一な加熱が達成され
る。両方の炉内での異なる温度のために、２つの異なる
熱伝達媒体が使用される。

【０００３】この方法では、成形品が第２炉に達する際
には、予め硬化されているので、第１炉内では、非常に
軽く、損傷を受けて落下する成形品での通常起こる材料
移送だけとなる。移送される材料は、第２炉内にある分
離手段をもはや汚染できず、成形品の集塊の妨げるとな
る特性は減少しない。

【０００４】この方法およびこの装置では、成形品の処
理中に早期のガス発生が起き、望ましくない大きい気孔
または製造中の骨材内での剛性や吸水性のような不均一
な特性を生じるということが欠点である。さらに、成形
品が膨張および焼結中に変形され、凝縮され、剛性が低
く、密度が高い軽量建材のための骨材となることが欠点
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、軽量建材
の製造のため質的に高価値の骨材を経済的に有利に製造
することが課題である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴を備えた方法および請求項１０の特徴を備えた装置
により解決される。

【０００７】この発明による方法では、成形品は、焼結
および膨張中に常時回転する回転円筒炉内で反転および
混合されるのではなくて、成形品を収容する容器の揺動
運動により相互に反転および混合される。回転円筒炉内
での反転および混合では、成形品は内壁により非常に活
発に連行されて持ち上げられ、比較的大きい高さから落
下され、それに対して、揺動運動により生じる反転およ
び混合では、成形品は、成形品に関して十分運動を保持
する高さだけで連行されるという点で、本質的な相違が
ある。揺動運動により、運動方向は常に逆になり、成形
品は、ここで相互の反転と称する運動を受ける。相互に
反転する成形品の運動エネルギーは、回転円筒炉内で落
下する成形品の運動エネルギーより少なく、それで、こ
の発明による方法では、焼結および膨張中において、成
形品の損傷はわずかな程度だけ生じる。

【０００８】揺動する凹凸で、特に、波形状で構成した
支持面上で、成形品は相互に反転され混合される。その
際、波山および波谷は、ほぼ処理装置の方向へ延びる。
平坦な支持面では、成形品を収容する容器の瞬間的にも
っとも深い点まで、成形品はブレーキなしで運動でき
る。その際、得られる運動エネルギーは反対側への成形
品の衝突の際に損傷に至る。それに対して、凹凸に構成
した支持壁では、増大部、例えば、波山は壁に沿って落
下する成形品にブレーキを作用する。成形品の運動エネ
ルギーは減少し、損傷の危険が減少する。

【０００９】焼結および膨張中に成形品が熱的に十分相
互に分離された熱区域を通過することは有利である。と
いうのは、温度が非常に良く調整され、早期のガス発生
の危険が減少できるからである。個々の熱区域の直接加
熱により、温度の正確な調整可能性が改良される。ま
た、膨張区域として構成された熱区域と、それに続く冷
却区域との間の明確な熱的分離は、特定温度で膨張で
き、冷却区域で制御され、急速に冷却できる。凍結およ
び硬度、剛性または比重のような最も望ましい構造およ
び、それによる特性を達成するため、成形品の膨張状態
の達成される凍結にとって重要である。

【００１０】膨張後、および膨張中に体積が増加する成
形品は、大きい支持面上で分布でき、例えば、焼結およ
び膨張中、成形品を収容する容器の拡大部分により、成
形品は移送でき、成形品で形成される流れの損傷が減少
する。このことは、より良い制御可能な冷却工程に貢献
し、まだ柔らかく膨張する成形品が相互に損傷する危険
が減少する。

【００１１】乾燥、加熱、膨張、冷却のような個々の方
法ステップが、それぞれ場所的に相互に離れた装置で実
行されると、これらの工程中に正確な温度制御および温
度調整を行うことができ、個々の装置は処理要件に応じ
て構成できる。

【００１２】個々の場所的に相互に離れた処理装置が熱
化合反応中に相互に働き、成形品が熱絶縁されて一方の
装置から次の装置へ移送されると、温度調整は、なお、
簡単で正確である。大きい温度変動は生じることがな
く、エネルギー損失が回避される。

【００１３】軽量建材のための骨材を製造する装置とし
て、特に、焼結膨張装置は揺動炉として構成されること
が適している。この揺動炉は処理方向で見て前後に配置
される入口および出口を備え、ほぼ処理方向へ延びる回
転軸線を有する。揺動炉の揺動運動は、この軸線周囲の
ずれにより起きる。

【００１４】少なくとも、揺動炉は、揺動炉が揺動中に
成形品の支持面として役立つ範囲で変形した、特に、波
形状に構成される内壁を備えるとさらなる長所が生じ
る。

【００１５】揺動炉内の個々の熱区域が中間壁により簡
単に熱分離できることにより、特別な長所が生じる。揺
動炉の内壁の一部分だけが、成形品の支持面として役立
つことにより、−回転円筒炉では全内壁であるが−支持
面として役立たない揺動炉の内壁の部分での中間壁は、
内壁のこの部分に一体に取り付けられて形成され、成形
品の運動を妨げることはない。ここでは、成形品は一方
の熱区域から次の熱区域へ移送される通過口と称する支
持面に対する中間壁の間隔は、このようにして非常に小
さく保持できる。それにより、なお、個々の熱区域間で
わずかな温度交換だけができる。

【００１６】同じく、支持面として役立たない内壁の範
囲で、個々の熱区域の直接加熱のためにバーナが配置さ
れ、個々の熱区域での温度調整を簡単にする。このよう
にして、調整精度は、８００℃〜１３００℃の温度で±
１０℃まで達成できる。

【００１７】乾燥装置、加熱装置、揺動炉および冷却装
置のような個々の装置が場所的に相互に分離されること
で、特別に正確な温度調整が達成できる。その際、場所
的に相互に分離したことは、例えば、２つの直列の回転
円筒炉を乾燥装置と加熱装置として設けることができる
と解釈され、その際、乾燥装置の出口は加熱装置の入口
に直接つなげることができる。それとは反対に、個々の
回転円筒炉内に収容される乾燥装置および加熱装置は、
場所的に相互に分離されていない。

【００１８】一方の装置から次の装置への成形品の熱絶
縁した移送のために、熱絶縁中空体が都合良く設けら
れ、例えば、この中空体は入口に入り込む出口の形状に
形成することもでき、必要に応じて、成形品の移送のた
め適当な送り手段が配置される。

【００１９】処理方向での水平面に対する１０゜までの
揺動炉または揺動炉の支持面の傾斜は、揺動炉の連続的
な送りと排出を許容する。揺動炉内で経過する全工程も
連続的である。この傾斜は処理される成形品の特性に左
右され、古ガラス、スラッジまたはＲＣＰ粒状体から成
る生成形品では特に、２゜〜５゜である。

【００２０】別の有利な実施例は、別の従属請求項の対
象である。

【発明の実施の形態】

【００２１】

【実施例】この発明を図１乃至図６に基づき実施例で説
明する。図１において、軽量建材を製造するための膨張
性生成形品１４から成る骨材１２の製造装置１０を示
し、個々の処理装置１６、２０、２４、２８は場所が相
互に離されている。

【００２２】ベルトコンベア乾燥機が乾燥装置１６とし
て設けられ、この例では、乾燥装置は第１の矢印１８で
供給が示されるガスで直接予熱される。乾燥装置１６に
は加熱装置２０として回転円筒炉が後配置される。加熱
装置２０の処理方向２２において、揺動炉２５の形式で
構成される焼結および膨張のための容器２４が配置され
る。揺動炉２５は、コンベア乾燥機と同様に第３矢印２
６より供給が示されるガスで直接予熱される。揺動炉２
５には、この例では回転円筒冷却器として示される冷却
装置２８が後配置される。

【００２３】加熱装置２０、揺動炉２５および冷却装置
２８は、処理方向２２に対応する長さ方向で、水平面に
対してわずかに傾斜している（図１を参照）。この傾斜
は、処理すべき材料の特性に応じて約１０゜、特に、２
゜〜５゜であり、それぞれの入口Ｅは出口Ａより高くな
る。これらの処理装置２０、２４／２５、２８の回転運
動または揺動運動は、それから、この傾斜と共に、全処
理装置２０、２４／２５、２８は、揺動炉２５を含め
て、例えば、図１では示していないが、ベルトコンベア
乾燥機１６内に通常配置されるような連続的に送り手段
を必要とすることなく送ることができ、空にすることが
できる。

【００２４】処理装置１６、２０、２４／２５、２８は
相互に熱絶縁中空体３０により連結される。図１におい
て、例として加熱装置２０と揺動炉２５との間の１つだ
けの中空体３０が示されている。処理装置１６、２０、
２４／２５、２８から次の処理装置への成形品１４の移
送ができるために、必要な箇所で、例えば、図１により
移送ベルトまたはチェーンエレベータのような送り手段
３２を、熱絶縁中空体３０内に設けることができる。

【００２５】図２において、図１による揺動炉２５を縦
断面で示す。揺動炉２５は、例えば、内部が耐火レンガ
で内張りした鋼から成る外ケースを有する。揺動炉２５
は、例えば、内部空間３６を区画する耐火レンガから成
る耐火内壁３４を有する。内壁３４の一部分は、揺動炉
２５の往復運動中での成形品１４の支持面３５として役
立つ。この支持面３５は波形状に構成され、その際、図
３による断面から明らかなように、波は、ほぼ揺動炉２
５の縦軸の方向で整列して走る。内部空間３６は出口Ａ
に向けてラッパ形状に広がり、この例では、ラッパ部３
６′は図３で示すように、横楕円形を形成する。揺動炉
２５およびラッパ部の断面は円形形状に構成することも
できる。

【００２６】楕円形ラッパ部３６′内へ続く内部空間３
６の拡大部は、膨張中に膨張する成形品１４が、大きな
支持面３５上で分布し、急激に冷却することを保証す
る。急激な冷却と大きな支持面３５上での分布とによ
り、成形品の損傷の危険が減少する。支持面３５の波形
状の構成は、同じく、この危険の減少に貢献する。

【００２７】揺動炉２５の縦軸方向で、揺動炉２５の回
転軸線３７が延び、回転軸線の周囲で揺動炉２５は揺動
運動（矢印３９）のため変位する。成形品に生じる重
量、表面性質等のような特性に依存して、変位は１２０
°までであり、１分間で４から６回の揺動速度である。
図示の実施例では、回転軸線３７はラッパ部３６′によ
り形成される楕円形の中心にある。

【００２８】内部空間３６は、それぞれが、中間壁４
０、４０′により分けられる多数の熱区域３８ａ〜３８
ｄまでに分けられる。中間壁４０、４０′は例えば、図
２ｂで支持面３５として役立たない点線４０″により示
されるような内壁３４の部分に少なくとも、一体に形成
される。当然、図３での横断線４０により示されるよう
に、中間壁４０、４０′が支持面３５の幅広の部分に亘
って、内壁と連結されるとき、より良い熱分離が達成さ
れ、熱区域３８ａ〜３８ｄ間の熱交換は小さい通過口４
２を介してだけで可能となる。

【００２９】熱区域３８ａ〜３８ｃはバーナー４４によ
り直接加熱される。熱区域３８ａは練炭１４の加熱に役
立つ。温度が成形品１４の溶融点を占める焼結区域３８
ｂが熱区域３８ａに続く。この焼結区域３８ｂでは、成
形品１４の別々の膨張が始まる。このことから、この区
域ではラッパ部３６′への内部空間３６の拡大が始ま
る。処理方向２２で見て、本来の膨張区域３８ｃ、第１
冷却区域３８ｄが続き、冷却区域で成形品１４は急速に
制御されて凍結温度にもたらされ、膨張形状で安定す
る。成形品１４の冷却のため、出口Ａ外では、成形品を
冷却するために送り出し空気を揺動炉２５の第１冷却区
域３８ｄへ吹き出す送風機を配置できる。中間壁４０′
により、膨張区域３８ｃは、加熱された成形品１４を介
して急激に熱せられる流動空気に対して良好に守り、そ
れにもかかわらず、この熱区域３８ｃ内の温度は非常に
正確に調整できる。バーナ−４４による直接加熱は、こ
の温度制御をさらに容易にする。

【００３０】図４〜図６は、膨張性生成形品１４から成
る骨材１２の製造方法を概略で示す。図４において、温
度経過ｑは手順路ｘを介して示され、ここで、乾燥Ｉの
ための温度範囲をａで示す。上昇する温度とともに、小
文字で別の特徴である温度範囲が続き、加熱温度ｂ、焼
結温度ｃおよび膨張温度ｄが続く。図５において、成形
品１４から形成される流れの層厚さｄは、手順路ｘを介
して示され、図５において、手順路ｘのそれぞれの部分
Ｉ−VIIIに対して成形品１４が通過する処理装置１６、
２０、２４／２５、２８がシンボルで示される。

【００３１】生成形品１４は、室温ＲＴでの方法の開始
のために、適度な層厚さｄ１を有し、コンベアベルト乾
燥機として構成される乾燥装置１６内に入れられ、乾燥
段階Ｉ（手順路ｘの部分Ｉ）で、約２００℃までの乾燥
温度範囲で熱せられる。続いて、成形品は回転円筒炉と
して構成される加熱装置２０である加熱段階IIを通過
し、まだ焼結の温度範囲ｃ以下である温度範囲ｂで８０
０゜まで加熱される。揺動炉２５内で成形品１４は、こ
の例では段階IIIで相変わらず温度範囲ｂで、焼結温度
ｃまで再び加熱される。揺動炉２５の加熱区域３８ａに
続く焼結区域３８ｂで、成形品１４は焼結段階IV（温度
ｃ）で焼結され、続いて揺動炉２５の膨張区域３８ｃに
至り、そこで、成形品は膨張温度ｄ（膨張段階Ｖ）で膨
張される。膨張温度ｄおよび焼結温度ｃは、成形品１４
の組成に依存し、焼結温度ｃは７５０℃〜９００℃、膨
張温度は８５０℃〜１３００℃である。膨張中Ｖでは、
層厚さｄは最初、値ｄ２に増加するが、なお膨張中Ｖに
再び減少する。その理由は、膨張する成形品１４は乾燥
３６′のため拡大された揺動炉２５の室内３６で大きい
支持面３５上で分布できるからである。また、図４から
降下温度経過として明らかである冷却VI中において、揺
動炉２５の第１冷却区域３８ｄでは、層厚さｄは再び値
ｄ３まで減少する。回転円筒冷却器２８により形成され
る第２冷却区域で、この例では、その流れが一定で、層
厚さｄ３を維持する成形品は、最後に冷却段階、VIIIで
示すように室温ＲＴで冷却され、その際、保持段階VIII
を真の冷却VIIIの前につなげることができ、その際、図
４による温度経過において、保持段階VIIは破線で示さ
れる。

【００３２】また、ここで提案した発明による方法で
は、全体または個々のステップＩ〜VIIIは分離手段また
は熱伝達手段を備えて動作できる。それから、場合によ
り必要な送り手段３２と並んで熱絶縁中空体３０内に
は、これら分離手段または熱伝達手段により成形品１４
を分離するため、ろ過装置を設けるのは当然である。

【００３３】装置および方法は、個々の細部では変更で
きる。例えば、揺動炉２５は加熱装置３８ｂを必ずしも
設ける必要がない。成形品１４は加熱装置２０内で焼結
温度ｃまで加熱することもでき、揺動炉２５内での加熱
段階IIIは省略され、成形品は揺動炉２５の焼結区域に
至り、段階IVで焼結される。例えば、回転軸線３７は揺
動炉２５の外、特に、上方に位置することも考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】それぞれ場所的に相互に離れた処理装置を備え
た膨張性生成形品から軽量建材用の骨材を製造する装置
を示す。

【図２】図１で示す揺動炉の縦断面を示す。

【図３】図２の線II−IIに沿う断面を示す。

【図４】この方法手順の温度経過の概要を示す。

【図５】図４で示すパラメータである方法手順による成
形品で形成される流れの層厚さの概要を示す。

【図６】図４および図５に関連して方法手順で通過する
成形品の処理装置の概要を示す。

【符号の説明】

１０骨材の製造装置１２骨材１４生成形品１６乾燥装置２０加熱装置２２処理方向２４容器２５揺動炉２８冷却装置３０熱絶縁中空体３２送り手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軽量建材のため膨張性生成形品（１４）か
ら骨材（１２）を製造する方法において、生成形品（１
４）は最初に乾燥され（Ｉ）、加熱され（II、 III
I）、その後、焼結され（IV）、膨張体に作用する膨張
温度（ｄ）で加熱され（Ｖ）、その後、冷却され（V
I）、膨張形状で安定とされ、成形品（１４）は最初
に、膨張温度（ｄ）にさらされる間、成形品を収容する
容器（２４、２５）の揺動により相互に混合されること
を特徴とする方法。
【請求項２】容器（２４、２５）に対する供給および排
出は連続的に経過することを特徴とする請求項１に記載
の方法。
【請求項３】成形品（１４）は、容器（２４、２５）の
内壁（３４）の凹凸形状、特に、波形状に構成される支
持面（３５）上で相互に反転され、混合され、特に、膨
張中および膨張後（Ｖ）、容器（２４）の内部空間（３
６）の拡大部分（３６′）により移送されることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】成形品（１４）は、容器（２４、２５）内
で中間壁（４０）により熱的に相互に異なって分離され
る熱区域（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ）を通過
し、熱区域（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ）は、特
に、直接加熱され、膨張区域（３８ｃ）として構成され
る熱区域内で、特に、８００℃〜１３００℃の熱が発生
されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
方法。
【請求項５】成形品（１４）は、乾燥の場合（Ｉ）、２
００℃まで加熱され、加熱の場合（II、III）、８００
℃まで加熱されることを特徴とする前記請求項のいずれ
かに記載の方法。
【請求項６】成形品（１４）は、相互の反転および混合
後、室温（ＲＴ）まで冷却される（VII、VIII）ことを
特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】成形品の乾燥（Ｉ）、加熱（II）、膨張
（Ｖ）および冷却（VII、VIII）は、場所的に相互に分
離した処理装置（１６、２０、２４および２５、２８）
で経過することを特徴とする前記請求項のいずれかに記
載の方法。
【請求項８】成形品（１４）は、熱損失に対して絶縁さ
れて、処理装置（１６、２０、２４および２５、２８）
から、それに続く処理装置（１６、２０、２４および２
５、２８）まで移送されることを特徴とする請求項７に
記載の方法。
【請求項９】生成形品（１４）に対して、例えば、古ガ
ラスおよび／または鉱物性材料および／またはＲＣＰ粒
状体および／またはスラグ、スラッジ、飛散灰等のよう
なリサイクル材料が使用されることを特徴とする前記請
求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】連続する乾燥装置（１６）、加熱装置
（２０）、焼結膨張装置（２４）および冷却装置（２
８）を含み、焼結膨張装置（２４）は揺動炉（２５）と
して構成されることを特徴とする軽量建材のための膨張
性生成形品（１４）から骨材（１２）を製造する装置。
【請求項１１】揺動炉（２５）は、送り方向を決める入
口（Ｅ）と出口（Ａ）を備え、揺動炉（２５）はほぼ送
り方向に延びる回転軸線（３７）を備え、揺動炉（２
５）は、回転軸線の周囲で揺動可能に支持されることを
特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】揺動炉（２５）は、出口（Ａ）に対して
特に、ラッパ形状に拡大した内部空間（３６、３６′）
を備えることを特徴とする請求項１０または請求項１１
に記載の装置。
【請求項１３】揺動炉（２５）は、送り方向で離れて配
置された通過開口（４２）を有する中間壁（４０）を備
え、中間壁は揺動炉（２５）の内部空間（３６、３
６′）を異なる熱区域（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８
ｄ）に区分し、その際、熱区域（３８ａ、３８ｂ、３８
ｃ、３８ｄ）は、特に、直接加熱されることを特徴とす
る請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】揺動炉（２５）は、内壁（３４）を備
え、内壁は少なくとも、揺動中に練炭を支持する支持面
（３５）の範囲で、凹凸形状、特に波形状に構成される
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか
に記載の装置。
【請求項１５】揺動炉（２５）の支持面（３５）は、送
り方向で水平面に関して１０°まで、特に、２°〜５°
の傾斜を有することを特徴とする請求項１４に記載の装
置。
【請求項１６】２つの場所的に相互に分離した処理装置
（１６、２０′、２４および２５、２８）は、熱絶縁中
空体（３０）により相互に連結されていることを特徴と
する請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の装
置。
【請求項１７】処理装置（１６、２０′、２４および２
５、２８）は、分離した装置として構成され、乾燥装置
（１６）は特に、コンベアベルト乾燥機として構成さ
れ、加熱装置（２０）は特に、回転円筒炉として構成さ
れ、冷却装置（２８）は特に、回転円筒冷却器として構
成されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１６の
いずれかに記載の装置。