WO2009009817A1 - Zum hitzebedingten aufschäumen von partikeln eines schüttgutes geeigneter schachtofen - Google Patents

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WO2009009817A1
WO2009009817A1 PCT/AT2008/000261 AT2008000261W WO2009009817A1 WO 2009009817 A1 WO2009009817 A1 WO 2009009817A1 AT 2008000261 W AT2008000261 W AT 2008000261W WO 2009009817 A1 WO2009009817 A1 WO 2009009817A1
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WO
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furnace
shaft furnace
interior
heat
particles
Prior art date
Application number
PCT/AT2008/000261
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English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Wustinger
Original Assignee
Langfang Chi-Che Euro-Technic New Building Materials Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Langfang Chi-Che Euro-Technic New Building Materials Co., Ltd. filed Critical Langfang Chi-Che Euro-Technic New Building Materials Co., Ltd.
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Priority to CN2008800249040A priority patent/CN101755183B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/005—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces wherein no smelting of the charge occurs, e.g. calcining or sintering furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/08—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces heated otherwise than by solid fuel mixed with charge

Definitions

  • the invention relates to a heat-related foaming of particles of a bulk material suitable shaft furnace.
  • bulk material in this sense an accumulation of solid, non-interconnected particles, the individual particles being small in relation to the total amount.
  • a very important application is the production of a low-density bulk material with high heat-insulating capacity by foaming of particles Granules of a mineral material such as perlite or Pechstein.They have a high proportion of network-forming (“glass-forming”) material - in the examples mentioned SiO 2 - and a significant proportion of trapped water of crystallization on. At temperatures above about 700 ° C, the network-forming portions of the material become doughy soft, the trapped water of crystallization vaporizes and swells the doughy material, and then, after swelling, is rapidly cooled.
  • beads are formed with uniform low specific weight and glassy, seemingly closed surface.
  • the temperature profile of the heat input into the particles during the foaming process must be well adapted to parameters of the particles such as melting temperature range, size, and water content. This requires a good adjustability of the temperature in those zones of the AufMumofens the particles go through during the foaming process.
  • the bulk material is composed only of particles that are as similar as possible to one another, ie particles of the same material, largely the same size and the same water content.
  • WO 2006092654 A1 (subsequent application to CN 2748851 Y) goes one step further.
  • the electrical resistance heater comprising the inner metal tube is not attached to the inside of a ceramic holder comprising the metal tube, but to the outside. This will make heating time and control time even slower.
  • due to the high heat capacity of the system keeping the temperatures constant is quite possible. From the switching on of the heating of a cold oven to the actual start of production of qualitatively satisfactory bulk material of foamed grains in a sufficiently reproducible manner, pass by five hours. For economic operation, it is thus virtually necessary to produce in the shift operation around the clock, even if it would not require the need for the produced good. The fact that the adjustments of the oven temperature to changed foaming bulk material is very slow, productivity is lost considerably.
  • the subordinate disadvantages are that due to the high heat capacity of the furnace, a large amount of energy is lost even during a cooling process of the furnace and that thermal expansion of the metal pipe enclosing the furnace space very often leads to damage to the attachment parts thereof during a cooling-down heating process.
  • the object underlying the invention is to provide a suitable for heat-induced foaming of particles of bulk material shaft furnace, with the help of which compared to previously known designs a faster control of the temperature in the furnace chamber, in particular a shorter heating time is possible.
  • the furnace chamber is exposed directly to the heat radiation of the heating source of the furnace.
  • the horizontal cross-sectional area of the shaft furnace is not designed as a circle or square. but in the form of a strip whose elongated (non-curved) length is many times greater than its width.
  • the furnace interior is heated over at least one of its wider boundary surfaces.
  • FIG. 1 shows a simplified cross-sectional view looking vertically downwards on a horizontal sectional plane through an exemplary shaft furnace according to the invention.
  • Fig. 2 shows a vertical partial section through the inner wall of the furnace chamber.
  • the furnace interior 1 according to FIG. 1 is delimited by heat-transmitting, mechanically, thermally and chemically stable walls 2. 1, 2. 2, which, like for example most types of glass, are well permeable to heat radiation.
  • the heat radiation source 3 here in the form of an electrical resistance heater, is mounted on the outside of the walls 2.1, 2.2. Outside the heat radiation source 3, a film 4 is arranged, the purpose of which is to reflect heat radiation toward the furnace interior.
  • a high-temperature resistant heat-insulating sheath 5 for example made of chamotte or silicon carbide, but better of ceramic wool, since it has sufficiently good temperature resistance, excellent thermal insulation and low heat capacity.
  • this sheath not only acts as a heat-insulating, but also reflects heat radiation to a high degree, so that the film 4 can be substituted.
  • a mechanically supporting and protective shell 6 which may also be constructed of a heat-insulating material.
  • the upper covering surface of the furnace interior which is not visible in FIG. 1, has at least one slot-shaped opening which, like the lower slot-shaped opening 7 visible in FIG. 1, extends over almost the entire length of the cross-sectional area of the shaft furnace.
  • the bulk material to be foamed particles is introduced into the furnace interior of the shaft furnace.
  • a metering device is mounted, by means of which the introduced amount of bulk material can be adjusted from foaming particles.
  • the particles While falling down in the furnace interior, the particles are heated to the point of foaming.
  • the foamed grains thus formed arrive at the end of the case through the furnace interior 1 in the opening 7 and open into an underneath, substantially horizontally oriented, strong air flow from cold air as possible. Through this cold air flow, they are moved in a pipeline and cooled. Ideally, the cold air flow below the opening 7 blows so strongly that the foamed particles falling into it can strike the walls of the pipeline only after some cooling and thus solidification.
  • the shape of the base of the furnace interior is typically the lateral surface of a downwardly narrowing four-sided pyramid, wherein the base and top surfaces of the pyramid have at least approximately the shape of an elongated rectangle.
  • the base area is strongly cooled, for example, it is double-walled and flows through cold water as much as possible. If foamed, still doughy grains hit the top of this base, they are cooled at this at least superficially below the glazing temperature. You can jump away from this surface or roll, so they fall into the opening 7.
  • the lowest part of the air volume of the furnace interior is also slightly cooled.
  • the foamed grains have a longer cooling time available compared to a construction with non-cooled base before they hit a wall.
  • the furnace interior Due to the elongated cross-sectional area of the furnace interior, the latter has a surface which is markedly larger in relation to the volume than a furnace chamber with the same cross-sectional area or surface and a circular or square cross-sectional area.
  • more surface of the furnace interior can be provided with heat sources per volume of the interior of the furnace than in the previously known construction methods.
  • the temperature in the furnace interior can be increased much faster than in the previously known construction.
  • Typical dimensions of a furnace interior of a shaft furnace according to the invention designed according to FIG. 1 for foaming particles of perlite or pitchstone are about four to eight meters for the height, one to two meters for the length and five to 25 cm for the width.
  • the shape of the cross-sectional area of the furnace interior does not necessarily have to be rectangular. It may, for example, be circular or be composed of several elongated, straight or curved strip-like individual pieces.
  • the heating of the furnace interior does not necessarily take place via electrical resistance wires which are arranged in a heating coil.
  • all heating methods are permissible and useful with which the heat radiation power can be set quickly and accurately. So there are, for example, also firings and heaters, which are based on a plurality of halogen incandescent lamps, quite usable.
  • the dominant effect of heat transfer from the heat source to the material to be foamed is not heat conduction but thermal radiation.
  • the heat input can be controlled very quickly, since heat radiation is transmitted at the speed of light and works largely independently of the heat capacity of the material arranged between source and target.
  • the walls 2.1 which lie between the heat radiation source and the interior of the furnace, must be formed of a material which allows heat radiation to pass well.
  • the material used for this is in particular glass-ceramic, as it is currently well known, especially under the brand name "Ceran" for hobs.
  • US3600204 A is likely to be a relatively early publication in which this material is described
  • glass ceramic is advantageous in that it can also be designed such that it has no thermal expansion become.
  • the walls 2.1 themselves can be used as part of so-called radiation burners.
  • This gas is in tight cavities of a po- roasted, solid material burned for example of silicon carbide.
  • the porous, solid material heats up and is excited to emit radiant heat.
  • Applications of this principle are described for example in DE19505401 C1 and WO200048429.
  • the walls 2.1 themselves may be formed of the porous, solid material in which the gas is burned. The gas is supplied from the outside.
  • the layer of the walls 2.1 directly on the furnace interior 1 can be made tight, so that the combustion gases can not have an immediate effect on the material to be foamed.
  • the individual walls 2.1 each from a large, plate-like part, but to form them from a plurality of smaller, superimposed smaller parts 2.1.1 and provide space at their edges for relative mobility, for example, according to thermal stresses.
  • the individual parts 2.1.1 may be arranged like a roof tile overlapping each other and be held on protruding from the outside of fixed projections 8. But it is also possible to put the individual parts in blunt shock on top of each other and to provide a deformable layer, for example, a felt of ceramic fibers between them.
  • the walls 2.1, 2.2 serve primarily as a protective layer for the heat source 3 from particles from the material to be foamed and from dust, which enters the furnace space with these particles. If it can be ensured by appropriate presorting and screening that the particles are dust-free and not lower than a certain minimum size, it can be ensured with careful introduction into the furnace shaft that the particles do not reach the heat source 3 even without the presence of walls 2.1. Especially in the case of electrical heat sources for generating the heat radiation can then be completely dispensed with these walls 2.1.
  • the required minimum size of the particles is best determined by experiment. It depends on the specific gravity of the particles and also on their shape; more compact, more spherical particles may be smaller than flat, plate-like particles. For foaming particularly large particles, te so most likely a shaft furnace without walls 2.1 between heat radiation source and particle flow are applied, since the particles are particularly safe vertical fall past the heat radiation source without touching them and because of large particles particularly intense heat input is required.
  • heat radiation reflecting layer can be arranged on one side.
  • the heat radiation source and possibly the walls 2.1, which transmit heat radiation should, of course, be matched optimally to that heat radiation spectrum which is absorbed as best as possible by the material of the particles to be foamed.
  • the time described above for heating a furnace serving to froth perlite can be reduced to a few minutes according to the state of the art in the range of a good four hours.
  • shaft furnaces of the type according to the invention can be converted relatively quickly for the treatment of different materials. Due to the fact that the temperature of a medium is not decisive for the heat input into the foaming particles, but thermal radiation, ovens of the type according to the invention can also be designed relatively easily and inexpensively for the foaming of materials with extremely high expansion temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen zum hitzebedingten Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes geeigneten Schachtofen bei welchem die Beheizung über eine oder mehrere an der Mantelfläche angeordnete Heizquelle bzw. Heizquellen erfolgt. Der Ofeninnenraum ist direkt der von der als Wärmestrahlungsquelle (3) dienenden Heizquelle ausgesetzt. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist die horizontale Querschnittsfläche des Ofeninnenraums (1) des Schachtofens die Form eines Streifens auf, dessen gestreckte Länge ein Vielfaches größer ist als seine Breite.

Description

Zum hitzebedingten Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes geeigneter Schachtofen
Die Erfindung betrifft einen zum hitzebedingten Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes geeigneten Schachtofen.
Mit „Schüttgut" ist in diesem Sinne eine Ansammlung von festen, nicht miteinander verbunden Partikeln gemeint, wobei die einzelnen Partikel im Verhältnis zur Gesamtmenge klein sind. Ein sehr wichtige Anwendungsfall ist die Herstellung eines Schüttgutes mit geringer Dichte und hoher Wärmeisolationsfähigkeit durch Aufschäumen von Partikeln eines Granulates aus einem mineralischem Material wie beispielsweise Perlit oder Pechstein. Diese weisen einen hohen Anteil an netzwerkbildendem („glasbildendem") Material - bei den genannten Beispielen SiO2 - sowie eine nennenswerten Anteil an eingeschlossenem Kristallwasser auf. Bei „normaler Temperatur" sind diese Partikel feste Steinchen. Bei Temperaturen über etwa 700O werd en die netzwerkbildenden Materialanteile teigig weich; das eingeschlossene Kristallwasser verdampft und bläht das teigige Material auf. Nach dem Aufblähen wird rasch abgekühlt.
Idealerweise werden dabei Kügelchen mit gleichmäßigem geringem spezifischen Gewicht und glasartiger, geschlossen erscheinender Oberfläche gebildet. Damit der Aufschäumvorgang zu guten und reproduzierbaren Ergebnissen führt, muss der Temperaturverlauf des Wärmeeintrages in die Partikel beim Aufschäumvorgang gut mit an Parameter der Partikel wie Schmelztemperaturbereich, Größe, Kristallwassergehalt ange- passt sein. Das erfordert eine gute Einstellbarkeit der Temperatur in jenen Zonen des Aufschäumofens den die Partikel während des Aufschäumvorganges durchlaufen. Zusätzlich ist natürlich wichtig, dass das Schüttgut nur aus zueinander möglichst gleichartigen Partikeln, also Partikeln gleichen Materials, weitgehend gleicher Größe und gleichen Wasseranteils zusammengesetzt ist.
Auf Grund der damit erzielbaren guten Qualität setzt es sich für das Aufschäumen von Perlit oder Pechstein mehr und mehr durch, Schachtöfen, also Öfen mit in senkrechter Richtung langgestrecktem Ofenraum zu verwenden. Die innerste Mantelfläche des O- fenraumes ist ein Metallrohr, typischerweise aus Edelstahl, mit kreisringförmiger Querschnittsfläche. An der Aussenseite des Metallrohres sind auf einem keramischen Träger elektrische Widerstandsheizwendel angebracht. Der keramische Träger selbst und eine weitere, äußere Schicht bilden nach außen hin die erforderliche Wärmeisolierung. Zum Aufschäumen werden die aufzuschäumenden Partikel von oben her durch den beheizten Ofenraum fallen gelassen. Während des Fallens werden sie erhitzt und schäumen auf. Üblicherweise treffen sie am unteren Ende des Ofenraumes auf eine gekühlte, geneigte Fläche auf, wobei sie zumindest lokal oberflächlich verfestigen, rollen oder fallen in weiterer Folge in einen kühlen Luftstrom und werden durch diesen in einer Rohrleitung abtransportiert und dabei weiter gekühlt.
In der US 3,732,071 wird vorgeschlagen aufgeschäumtes keramisches Material herzustellen, indem Partikel in einer Anordnung wie ein ebener Vorhang durch einen Schachtofen von oben nach unten fallen wodurch sie erhitzt werden und aufschäumen. Unter der unteren Öffnung des Ofenschachtes treffen die aufgeschäumten Partikel auf ein Förderband, verkleben dabei miteinander, werden durch dieses aus dem Ofenbereich wegtransportiert und noch vor dem gänzlichen Verfestigen wird die Masse an einer Walze in eine definierte Form gebracht. In Anpassung an die Querschnittsform des Flusses des Granulates durch den Ofenschacht ist auch der Ofenschacht mit rechteck- förmiger Querschnittsfläche ausgestattet. Beheizt wird der Ofenschacht durch mehrere Gasbrenner, welche von Mantelfläche aus in den Schacht hineinheizen. Das damit erzielbare Aufschäumergebnis ist über die verschiedenen Partikel stark schwankend. Die hergestellte keramische Masse hat also über ihre Querschnittsfläche Struktur- und Dichteschwankungen. Zur Herstellung eines Schüttgutes aus weitgehend gleichartigen aufgeschäumten Kügelchen ist vor allem diese Beheizung nicht geeignet.
In der EP 35 860 A3 wird Schachtofen zum Aufschäumen von Partikeln aus Perlite beschrieben, wobei die Partikel durch ein vertikal verlaufendes Metallrohr fallen, welches in einem kleinen Abstand mit einer keramischen, wärmeisolierenden Ummantelung um- fasst ist, an deren Innenwand elektrische Widerstandsheizwendel angebracht sind. Die Ummantelung und die Widerstandsheizwendel sind in eine Reihe von vertikal übereinander angeordneten Einzelabschnitten unterteilt. In der Schrift ist erwähnt, dass die Querschnittsform des vertikalen Ofenraumes durch den die Partikel fallen nicht zwangsweise kreisförmig zu sein braucht, sondern auch oval, quadratisch oder rechteckig sein kann. Problematisch an diese Bauweise ist die Temperatursteuerung. Das Aufheizung nimmt viel Zeit in Anspruch. Auch die Einstellung der richtigen Temperatur nach Abweichungen vom Sollwert muss entweder sehr langsam erfolgen, oder es be- steht die Gefahr des Überschwingens über den Sollwert, da im Raum um das Metallroh viel Wärme gespeichert wird, bevor diese im Inneren des Rohres wirksam wird.
Die WO 2006092654 A1 (Nachanmeldung zur CN 2748851 Y) geht dabei noch einen Schritt weiter. Die das innere Metallrohr umfassende elektrische Widerstandsheizung ist dabei nicht an der Innenseite einer das Metallrohr umfassenden keramischen Halterung angebracht, sondern an der Außenseite. Dadurch werden Aufheizzeit und Regelzeit noch langsamer. Allerdings ist auf Grund der hohen Wärmekapazität der Anlage das konstant halten der Temperaturen recht gut möglich. Vom Einschalten der Heizung eines kalten Ofens an bis zum tatsächlichen Produktionsbeginn von qualitativ zufriedenstellendem Schüttgut aus aufgeschäumten Körnern in ausreichend reproduzierbarer Weise, vergehen um die fünf Stunden. Für wirtschaftliche Arbeitsweise ist es damit faktisch notwendig im Schichtbetrieb rund um die Uhr zu produzieren, auch wenn es der Bedarf nach dem hergestellten Gut gar nicht erfordern würde. Dadurch, dass die Anpassungen der Ofentemperatur an geändertes aufzuschäumendes Schüttgut nur sehr langsam erfolgt, geht erheblich Produktivität verloren. Dem untergeordnete Nachteile sind, dass durch die hohe Wärmekapazität des Ofens selbst bei einem Auskühlvorgang des Ofens sehr viel Energie verloren geht und dass durch die Wärmedehnung des den O- fenraum einfassenden Metallrohres bei einem Auskühl-Aufheizvorgang sehr häufig zu Schäden an Anbauteilen davon kommt.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, einen zum hitzebedingten Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes geeigneten Schachtofen bereitzustellen, mit Hilfe dessen gegenüber vorbekannten Bauformen eine schnellere Regelung der Temperatur im Ofenraum, insbesondere eine kürzere Aufheizzeit möglich ist.
Zum Erfüllen der Aufgabe wird wiederum von einem Schachtofen ausgegangen, bei welchem die Beheizung über an der Mantelfläche angeordnete Heizquellen erfolgt, das aufzuschäumende Granulat oben eingegeben wird, sich die im Ofenraum herabfallenden Partikel während des Fallens erhitzen und aufschäumen und die aufgeschäumten Körner am unteren Ende des Schachtofens abgekühlt und davon weg ausgetragen werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Ofenraum direkt der Wärmestrahlung der Heizquelle des Ofens auszusetzen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist weiters die horizontale Querschnittsfläche des Schachtofens nicht als Kreis oder Quadrat ausge- führt, sondern in Form eines Streifens, dessen gestreckte (ungekrümmte) Länge ein Vielfaches größer ist als seine Breite. Der Ofeninnenraum wird über mindestens eine seiner breiteren Begrenzungsflächen beheizt.
Details, Varianten und vorteilhafte Weiterentwicklungen werden an Hand der Zeichnungen erklärt.
Fig. 1 : zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht mit Blickrichtung vertikal nach unten auf eine horizontale Schnittebene durch einen beispielhaften erfindungsgemäßen Schachtofen.
Fig. 2: zeigt eine vertikale Teilschnitt durch die innere Wand des Ofenraums.
Der Ofeninnenraum 1 gemäß Fig. 1 wird durch wärmeübertragende, mechanisch, thermisch und chemisch stabile Wände 2.1 , 2.2 begrenzt, welche wie beispielsweise die meisten Glassorten gut durchlässig sind für Wärmestrahlung. Im vorliegenden Fall ist an der Außenseite der Wände 2.1 , 2.2 die Wärmestrahlungsquelle 3, hier in Form einer elektrischen Widerstandsheizung, angebracht. Außerhalb der Wärmestrahlungsquelle 3 ist eine Folie 4 angeordnet, deren Zweck es ist, Wärmestrahlung zum Ofeninnenraum hin zu reflektieren. An die Folie 4 folgt nach außen hin eine hochtemperaturfeste wärmeisolierende Ummantelung 5 beispielsweise aus Schamotte oder Siliziumkarbid, besser aber aus Keramikwolle, da diese bei ausreichend guter Temperaturbeständigkeit, hervorragende Wärmeisolationswirkung und geringe Wärmekapazität aufweist. Wenn diese Ummantelung nicht nur wärmeisolierend wirkt, sondern auch Wärmestrahlung in hohem Maß reflektiert, kann damit die Folie 4 substituiert werden. An diese Ummantelung 5 folgt außen eine mechanisch stützende und schützende Schale 6, welche auch aus einem wärmeisolierenden Material aufgebaut sein kann.
Die - in Fig. 1 nicht sichtbare - obere Abdeckfläche des Ofeninnenraums weist mindestens eine schlitzförmige Öffnung welche sich wie die in Fig. 1 sichtbare untere schlitzförmige Öffnung 7 über fast die ganze Länge der Querschnittsfläche des Schachtofens erstreckt. Durch die obere Öffnung wird das Schüttgut aus aufzuschäumenden Partikeln in den Ofeninnenraum des Schachtofens eingebracht. An dieser oberen Öffnung ist üblicherweise eine Dosiereinrichtung angebracht, mit Hilfe derer die eingebrachte Menge an Schüttgut aus aufzuschäumenden Partikeln eingestellt werden kann. Während des Fallens nach unten im Ofeninnenraum werden die Partikel so weit erhitzt, dass sie aufschäumen. Die so gebildeten aufgeschäumten Körner gelangen am Ende des Falles durch den Ofeninnenraum 1 in die Öffnung 7 und münden in einen darunter, im wesentlichen horizontal ausgerichteten, starken Luftstrom aus möglichst kalter Luft. Durch diesen kalten Luftstrom werden sie in einer Rohrleitung weiterbewegt und gekühlt. Idealerweise weht der kalte Luftstrom unterhalb der Öffnung 7 so stark, dass die in ihn fallenden, aufgeschäumten Partikel erst nach einiger Abkühlung und damit Verfestigung an Wände der Rohrleitung anschlagen können.
Die Form der Grundfläche des Ofeninnenraumes ist typischerweise die Mantelfläche einer sich nach unten hin verengenden vierseitigen Pyramide, wobei Grund- und Deckfläche der Pyramide zumindest etwa die Form eines langgestreckten Rechteckes aufweisen. Die Grundfläche ist im Idealfall stark gekühlt, beispielsweise ist sie doppelwan- dig und wird von möglichst kaltem Wasser durchflössen. Wenn aufgeschäumte, noch teigige Körner, auf die Oberseite dieser Grundfläche treffen, werden sie an dieser zumindest oberflächlich unter die Verglasungstemperatur abgekühlt. Sie können von dieser Fläche wegspringen oder abrollen, sodass sie auch in die Öffnung 7 fallen. Durch die Kühlung der Grundfläche, ist der unterste Teil des Luftvolumens des Ofeninnenraums auch etwas gekühlt. Damit haben die aufgeschäumten Körner gegenüber einer Bauweise mit nicht gekühlter Grundfläche eine längere Abkühlzeit zur Verfügung bevor sie an eine Wand aufschlagen.
Durch die gestreckte Querschnittsfläche des Ofeninnenraumes hat dieser eine im Verhältnis zum Volumen markant größere Oberfläche, als ein Ofenraum mit gleicher Querschnittsfläche oder Oberfläche und kreis- oder quadratförmiger Querschnittsfläche. Dadurch kann pro Volumen des Ofeninnenraums mehr Oberfläche des Ofeninnenraumes mit Wärmequellen versehen werden als bei den vorbekannten Bauweisen. Damit kann bei gleicher Heizleistung und Temperatur je Heizfläche die Temperatur im Ofeninnenraum wesentlich schneller erhöht werden als bei der vorbekannten Bauweise.
Für die Auslegung und das Zusammenfügen der Teile bzw. Schichten 2 bis 5 kann das bekannte fachmännische Wissen für den Aufbau von Öfen herangezogen werden.
Typische Abmessungen eines Ofeninnenraumes eines erfindungsgemäß ausgebildeter Schachtofens entsprechend Fig. 1 zum Aufschäumen von Partikeln aus Perlite oder Pechstein liegen bei etwa vier bis acht Metern für die Höhe, ein bis zwei Metern für die Länge und fünf bis 25 cm für die Breite. Zu dem beschriebenen Prinzip sind sowohl innerhalb des Erfindungsgedankens liegende Verallgemeinerungen als auch vorteilhafte Detailausführungen anzuführen:
Die Form der Querschnittsfläche des Ofeninnenraumes braucht nicht unbedingt rechteckig zu sein. Sie kann beispielsweise auch kreisringförmig sein oder ganz allgemein aus mehreren länglichen, geraden oder gekrümmten streifenartigen Einzelstücken zusammengesetzt sein.
Die Beheizung des Ofeninnenraumes braucht nicht zwangsläufig über elektrische Widerstandsdrähte die in einer Heizwendel angeordnet sind erfolgen. Prinzipiell sind alle Heizmethoden zulässig und sinnvoll mit denen die Wärmestrahlungsleistung schnell und genau einstellbar ist. Es sind also beispielsweise auch Feuerungen und Heizungen, welche auf einer Mehrzahl Halogen-Glühlampen basieren, durchaus einsetzbar.
Der dominierende Effekt zur Wärmeübertragung von der Heizquelle an das aufzuschäumende Gut ist nicht Wärmeleitung sondern Wärmestrahlung. Damit kann die Wärmeeinbringung sehr rasch geregelt werden, da Wärmestrahlung mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird und weitgehend unabhängig von der Wärmekapazität des zwischen Quelle und Ziel angeordneten Materials funktioniert.
Die Wände 2.1, welche zwischen der Wärmestrahlungsquelle und dem Ofeninnenraum liegen, müssen aus einem Material gebildet sein, welches Wärmestrahlung gut durch- lässt. Als Material dafür bietet sich besonders Glaskeramik an, wie sie zur Zeit vor allem unter dem Markennamen „Ceran" für Kochfelder weithin bekannt ist. In der Patentliteratur dürfte die US3600204 A eine relativ frühe Veröffentlichung sein, in der dieses Material beschrieben ist. Neben der Durchlässigkeit für Wärmestrahlung ist an Glaskeramik vorteilhaft, dass sie auch so ausgeführt werden kann, dass sie keinerlei Wärmeausdehnung aufweist. Die dazu passende Wärmestrahlungsquelle kann beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung sein. Aber auch mit elektrischen Glühlampen oder bestimmten Feuerungen kann eine eventuell passende, gut Wärmestrahlung abgebende Heizquelle realisiert werden.
In dem Fall, dass für Glaskeramik zu hohe Temperaturen auftreten, sind am vorteilhaftesten entsprechend hoch schmelzende Gläser als Material für die Wände 2.1 zu verwenden.
In einer weiteren vorteilhaften Variante können die Wände 2.1 selbst als Teil von sog. Strahlungsbrennern verwendet werden. Dabei wird Gas in engen Hohlräumen eines po- rösen, festen Materials beispielsweise aus Siliziumcarbid verbrannt. Das poröse, feste Material erhitzt sich dabei und wird zur Abgabe von Strahlungswärme angeregt. Anwendungen dieses Prinzips sind beispielsweise in der DE19505401 C1 und der WO200048429 beschrieben. Im vorliegenden Fall können die Wände 2.1 selbst aus dem porösen, festen Material gebildet sein, in welchem das Gas verbrannt wird. Das Gas wird dabei von außen zugeführt. Die Schicht der Wände 2.1 direkt am Ofeninnenraum 1 kann dabei dicht ausgeführt sein, sodass die Verbrennungsgase keine unmittelbare Wirkung auf das aufzuschäumende Gut haben können.
Es ist vorteilhaft, die einzelnen Wände 2.1 nicht aus jeweils einem großen, plattenartigen Teil zu bilden, sondern sie aus mehreren kleineren, übereinander angeordneten kleineren Teilen 2.1.1 auszubilden und an ihren Rändern Raum für Relativbeweglichkeit beispielsweise zufolge Wärmespannungen vorzusehen. Dazu können die einzelnen Teile 2.1.1 dachziegelartig überlappend aneinander angeordnet sein und an von außen heranragenden fixen Vorsprüngen 8 gehalten sein. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Teile in stumpfem Stoß übereinander zu stellen und zwischen ihnen eine verformbare Schicht, beispielsweise aus einem Filz aus Keramikfasern vorzusehen.
Natürlich ist es vorteilhaft, den Ofen von oben nach unten in mehrere unabhängig voneinander angespeiste und steuerbare Heizzonen zu unterteilen, um damit den Temperaturverlauf über den Weg den ein aufzuschäumendes Partikel bzw. Korn im Ofeninnenraum von oben nach unten nimmt, beeinflussen zu können.
Die Wände 2.1 , 2.2 dienen vor allem als Schutzschicht für die Wärmequelle 3 vor Partikeln aus dem aufzuschäumenden Material und vor Staub, welcher mit diesen Partikeln in den Ofenraum gelangt. Wenn durch entsprechende Vorsortierung und Siebung sichergestellt werden kann, dass die Partikel staubfrei sind und selbst eine bestimmte Mindestgröße nicht unterschreiten, so kann bei behutsamer Einbringung in den Ofenschacht sichergestellt werden, dass die Partikel auch ohne Vorhandensein von Wänden 2.1 nicht an die Wärmequelle 3 gelangen. Vor allem im Fall von elektrischen Wärmequellen zur Erzeugung der Wärmestrahlung kann dann also vollkommen auf diese Wände 2.1 verzichtet werden. Die erforderliche Mindestgröße der Partikel ist am besten durch Versuch ermittelbar. Sie hängt vom spezifischen Gewicht der Partikel und auch von ihrer Form ab; kompaktere, kugelartigere Partikel können kleiner sein als flache, plattenartige Partikel. Zum Aufschäumen von besonders großen Partikeln kann und soll- te also am ehesten ein Schachtofen ohne Wände 2.1 zwischen Wärmestrahlungsquelle und Partikelstrom angewendet werden, da die Partikel dabei besonders sicher vertikal an der Wärmestrahlungsquelle vorbei fallen ohne sie zu berühren und da bei großen Partikeln ein besonders intensiver Wärmeeintrag erforderlich ist.
Es ist nicht unbedingt erforderlich an beiden Seiten der einen Streifen bildenden Querschnittsfläche des Ofeninnenraums eine Wärmestrahlungsquelle anzubringen. In einer vereinfachten Ausführungsform kann auch an einer Seite lediglich eine gut durch Wärmeisolierung hinterstützte, Wärmestrahlung reflektierende Schicht angeordnet sein.
Die Wärmestrahlungsquelle und ggf. die Wände 2.1 , welche Wärmestrahlung durchlassen, sollten natürlich bestmöglich auf jenes Wärmestrahlungsspektrum abgestimmt sein, welches durch das Material der aufzuschäumenden Partikel bestmöglich absorbiert wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausführung von Öfen kann die weiter oben beschriebene Zeit die zum Aufheizen eines zum Aufschäumen von Perlite dienenden Ofens erforderlich ist und gemäß dem Stand der Technik im Bereich von gut vier Stunden liegt auf einige Minuten reduziert werden. Schachtöfen der erfindungsgemäßen Bauart können zudem relativ schnell zur Behandlung von unterschiedlicher Materialen umgestellt werden. Dadurch, dass für die Wärmeeinbringung in die aufzuschäumenden Partikeln nicht die Temperatur eines Mediums entscheidend ist, sondern Wärmestrahlung, können Öfen der erfindungsgemäßen Bauart auch relativ leicht und kostengünstig für das Aufschäumen von Materialen mit extrem hoher Blähtemperatur ausgelegt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Zum hitzebedingten Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes geeigneter Schachtofen bei welchem die Beheizung über eine oder mehrere an der Mantelfläche des Ofeninnenraumes angeordnete Heizquelle bzw. Heizquellen erfolgt und die aufzuschäumenden Partikel von oben in den Ofeninnenraum eingegeben werden und durch diesen nach unten fallen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofenraum (1) direkt der Wärmestrahlung der als Wärmestrahlungsquelle (3) dienenden Heizquelle des Ofens ausgesetzt ist.
2. Schachtofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Querschnittsfläche des Ofeninnenraums (1) die Form eines Streifens aufweist, dessen gestreckte Länge ein Vielfaches größer ist als seine Breite.
3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizquelle (3) bzw. die Heizquellen (3) an den Längsseiten der Querschnittsfläche des Ofeninnenraums entlang erstrecken.
4. Schachtofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ofeninnenraum (1) begrenzenden, sich in dessen Längsrichtung erstreckenden Wände (2.1) aus Glaskeramik bestehen.
5. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ofeninnenraum (1) begrenzenden, sich in dessen Längsrichtung erstreckenden Wände (2.1) poröser, fester Teil eines Strahlungsbrennerns sind, in welchem entsprechend dem Arbeitsprinzip eines Strahlungsbrenners Gas verbrannt wird.
6. Schachtofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (2.1 ) aus mehreren, übereinander angeordneten Teilwänden (2.1.1) zusammengesetzt sind.
7. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmestrahlungsquelle (3) direkt im bzw. am Ofeninnenraum (1) (ohne trennende Wände (2.1)) angeordnet ist.
8. Schachtofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Querschnittsfläche des Ofeninnenraums (1 ) des Schachtofens mindestens dreimal so viel wie die Breite des Ofeninnenraumes ist. Schachtofen nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der horizontalen Querschnittsfläche des Ofeninnenraums (1) zwischen 5 und 25 cm beträgt.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511618A1 (de) * 2011-07-13 2013-01-15 Horst Wustinger Schachtofen für das hitzebedingte aufschäumen von partikeln eines schüttgutes
WO2013053635A1 (de) 2011-10-10 2013-04-18 Binder + Co Ag Verfahren zum geschlossenzelligen blähen von mineralischem material
CN103090659A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 刘应新 一种闭孔珍珠岩膨化设备
EP2708517A1 (de) * 2012-09-13 2014-03-19 Binder + Co Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Blähglas und Partikel zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2015184481A1 (de) * 2014-06-05 2015-12-10 Binder + Co Ag Verfahren zur expansion von sandkornförmigem rohmaterial
US9878945B2 (en) 2014-06-05 2018-01-30 Binder + Co Ag Method for expanding raw material in the form of sand grains

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2019011109A (es) * 2017-04-18 2020-01-27 Binder + Co Ag Metodo y dispositivo para producir un granulado expandido.
CN113149468B (zh) * 2021-02-26 2024-02-06 辽宁荣邦科技有限公司 一种闪速反射制备轻烧氧化镁粉窑炉及窑炉系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3627285A (en) * 1969-06-19 1971-12-14 Selas Corp Of America Tower furnace
DE2100786A1 (en) * 1971-01-08 1972-07-27 Auerbach Foero Indanlagen Vertical shaft furnace - with offset pre-heating and firing zones, for lime, dolomite etc
DE2130194A1 (de) * 1971-06-18 1972-12-21 Otavi Minen Und Eisenbahn Ges Geblaehter Perlit und Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung
US3732071A (en) * 1971-12-17 1973-05-08 Dow Chemical Co Tower furnace
WO1989004379A1 (en) * 1987-11-13 1989-05-18 Wollongong Uniadvice Limited Microwave irradiation of mineral ores and concentrates
JPH061668A (ja) * 1992-06-22 1994-01-11 Nitto Chem Ind Co Ltd 粉体の焼成方法
WO1997001615A1 (en) * 1995-06-28 1997-01-16 Liquid Carbonic Indústrias S.A. Static furnace for the thermal decomposition of solids at high temperatures by thermal radiation
DE19845495A1 (de) * 1997-10-03 1999-08-12 Stingel Egon Verfahren zum Brennen von carbonhaltigem Gestein unter Erzeugung eines Abgasstroms mit hohem CO2-Gehalt,sowie Doppelschachtofen zur Durchführung der Verfahren
JP2002162169A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Nikko Materials Co Ltd 内壁面に発熱体を備えた炉

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3627285A (en) * 1969-06-19 1971-12-14 Selas Corp Of America Tower furnace
DE2100786A1 (en) * 1971-01-08 1972-07-27 Auerbach Foero Indanlagen Vertical shaft furnace - with offset pre-heating and firing zones, for lime, dolomite etc
DE2130194A1 (de) * 1971-06-18 1972-12-21 Otavi Minen Und Eisenbahn Ges Geblaehter Perlit und Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung
US3732071A (en) * 1971-12-17 1973-05-08 Dow Chemical Co Tower furnace
WO1989004379A1 (en) * 1987-11-13 1989-05-18 Wollongong Uniadvice Limited Microwave irradiation of mineral ores and concentrates
JPH061668A (ja) * 1992-06-22 1994-01-11 Nitto Chem Ind Co Ltd 粉体の焼成方法
WO1997001615A1 (en) * 1995-06-28 1997-01-16 Liquid Carbonic Indústrias S.A. Static furnace for the thermal decomposition of solids at high temperatures by thermal radiation
DE19845495A1 (de) * 1997-10-03 1999-08-12 Stingel Egon Verfahren zum Brennen von carbonhaltigem Gestein unter Erzeugung eines Abgasstroms mit hohem CO2-Gehalt,sowie Doppelschachtofen zur Durchführung der Verfahren
JP2002162169A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Nikko Materials Co Ltd 内壁面に発熱体を備えた炉

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511618B1 (de) * 2011-07-13 2013-12-15 Horst Wustinger Schachtofen für das hitzebedingte aufschäumen von partikeln eines schüttgutes
WO2013006875A1 (de) 2011-07-13 2013-01-17 Horst Wustinger Schachtofen für das hitzebedingte aufschäumen von partikeln eines schüttgutes
AT511618A1 (de) * 2011-07-13 2013-01-15 Horst Wustinger Schachtofen für das hitzebedingte aufschäumen von partikeln eines schüttgutes
US9809495B2 (en) 2011-10-10 2017-11-07 Binder + Co Ag Method for the closed-cell expansion of mineral material
CN103889922A (zh) * 2011-10-10 2014-06-25 宾德股份公司 用于矿物材料的闭孔膨胀的方法
US20140291582A1 (en) * 2011-10-10 2014-10-02 Binder + Co Ag Method for the closed-cell expansion of mineral material
WO2013053635A1 (de) 2011-10-10 2013-04-18 Binder + Co Ag Verfahren zum geschlossenzelligen blähen von mineralischem material
CN103090659A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 刘应新 一种闭孔珍珠岩膨化设备
EP2708517A1 (de) * 2012-09-13 2014-03-19 Binder + Co Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Blähglas und Partikel zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2015184481A1 (de) * 2014-06-05 2015-12-10 Binder + Co Ag Verfahren zur expansion von sandkornförmigem rohmaterial
US9878945B2 (en) 2014-06-05 2018-01-30 Binder + Co Ag Method for expanding raw material in the form of sand grains
US10233118B2 (en) 2014-06-05 2019-03-19 Binder + Co Ag Device for expansion of sand grain-shaped raw material
US10399901B2 (en) 2014-06-05 2019-09-03 Binder + Co Ag Method for expansion of sand grain-shaped raw material
US11040911B2 (en) 2014-06-05 2021-06-22 Binder + Co Ag System for heat treatment of a feed material
US11827563B2 (en) 2014-06-05 2023-11-28 Binder + Co Ag Method for heat treatment of a feed material

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